連続トーンコードスケルチシステム

電気通信において、連続トーン符号化スケルチシステム（CTCSS）は、共有双方向無線通信チャネルで他のユーザーの声を聞く煩わしさを軽減するために使用される帯域内信号方式の一種です。トーンスケルチまたはPL（Private Line、モトローラの商標）と呼ばれることもあります。 ^[1]これは、音声に低周波のオーディオトーンを追加することでこれを実現します。複数のユーザーグループが同じ無線周波数を使用している場合（同一チャネルユーザーと呼ばれる）、CTCSS回路は、異なるCTCSSトーンを使用しているユーザーやCTCSSを使用していないユーザーの音声をミュートします。

CTCSS トーン コードはサブチャネルと呼ばれることもありますが、追加の無線チャネルは作成されないため、これは誤った呼び方です。同じチャネルで異なる CTCSS トーンを持つすべてのユーザーは、依然として同一の無線周波数で送信しており、その送信は互いに干渉します。ただし、ほとんどの状況では干渉はマスクされます。CTCSS は干渉に対してある程度の保護を提供しますが、傍受や妨害に対するセキュリティは提供せず、CTCSS が有効になっていない受信機でもすべてのトラフィックが聞こえます。

キャリアまたはノイズスケルチのみを備えた受信機では、十分に強い信号は抑制されません。CTCSS モードでは、信号が適切な可聴域以下のオーディオ トーンも伝送している場合にのみミュートが解除されます。トーンは実際には人間の可聴範囲を下回ってはいませんが、ほとんどの通信グレードのスピーカーではうまく再現されず、いずれにしてもスピーカーまたはヘッドフォンに送信される前に通常はフィルターで除去されます。

CTCSS を使用する無線送信機は、送信ボタンが押されるたびに、常に独自のトーン コードを送信します。トーンは、音声と同時に低レベルで送信されます。これは CTCSSエンコーディングと呼ばれます。CTCSSトーンの範囲は 67 ～ 257  Hzです。これらのトーンは通常、可聴域外トーンと呼ばれます。FM 双方向無線システムでは、CTCSS エンコーダ レベルは通常、システム偏差の 15% に設定されます。たとえば、5 kHz 偏差システムでは、CTCSS トーン レベルは通常 750 Hz 偏差に設定されます。設計されたシステムでは、500 Hz ～ 1 kHz (10 ～ 20%) の範囲で異なるレベル設定が必要になる場合があります。

受信機が正しい CTCSS トーンの搬送波を検出するまで音声をミュートする機能は、デコードと呼ばれます。受信機には、CTCSS「ロック」を無効にできる機能が備わっています。ベース ステーションコンソールでは、マイクに分割プッシュツートーク ボタンが付いている場合があります。ボタンの半分 (多くの場合、スピーカー アイコンまたは「MON」(「MONitor」の略) の文字でマークされています) を押すと、CTCSS デコーダが無効になり、受信機はチャネル上のすべての信号を聞ける状態に戻ります。これはモニター機能と呼ばれます。機械的なインターロックが存在する場合もあります。ユーザーはモニター ボタンを押したままにする必要があります。そうしないと、送信ボタンがロックされて押せなくなります。このインターロック オプションは、送信前の強制モニターと呼ばれます(機器自体のハードウェア設計により、ユーザーはモニターを強制されます)。モバイル ラジオでは、マイクは通常、ハングアップ クリップまたはマイク クリップが入ったハングアップ ボックスに保管されます。ユーザーがハングアップ クリップからマイクを引き出して通話すると、クリップ (ボックス) のスイッチによって受信機が従来のキャリア スケルチ モード (「モニター」) に戻ります。一部の設計では、スイッチがマイクの本体に再配置されています。ハンドヘルドラジオでは、別のユーザーがチャネルで話していることを示すために、 LEDインジケーターが緑、黄色、またはオレンジ色に点灯することがあります。ハンドヘルド ラジオには通常、モニター用のスイッチまたは押しボタンがあります。最近のラジオには、「ビジー チャネル ロックアウト」と呼ばれる機能があり、ラジオが別の信号を受信して​​いる間はユーザーが送信できないようになっています。

CTCSS デコーダーは、必要な CTCSS トーンを通過させる非常に狭いバンドパス フィルターに基づいています。フィルターの出力は増幅および整流され、必要なトーンが存在するときは常に DC 電圧が生成されます。DC 電圧は、受信機のスピーカー オーディオ ステージをオンにしたり、有効にしたり、ミュート解除したりするために使用されます。トーンが存在するときは受信機のミュートが解除され、トーンが存在しない場合は受信機は無音になります。

周期は周波数の逆数なので、トーン周波数が低いほどデコードに時間がかかることがあります (デコーダーの設計によって異なります)。67.0 Hz を使用するシステムの受信機は、203.5 Hz を使用する受信機よりもデコードに著しく長い時間がかかり、250.3 Hz のデコードよりも長くかかることがあります。一部のリピータシステムでは、タイム ラグが大きくなることがあります。トーンが低いと、受信機のオーディオがミュート解除される (聞こえる) 前に、1 つまたは 2 つの音節がクリップされることがあります。これは、受信機が連鎖的にデコードしているためです。リピータ受信機は、最初に入力のキャリア信号を感知し、次に CTCSS トーンをデコードする必要があります。これが発生すると、システム送信機がオンになり、CTCSS トーンをキャリア信号 (出力周波数) にエンコードします。システム内のすべての無線は、キャリア信号を感知した後、デコードを開始し、キャリアのトーンを有効と認識します。エンコードされたトーンの歪みも、デコード時間に影響します。

エンジニアリング システムでは、高速デコードと受信オーディオの可聴部分からトーンを排除することのバランスを取るために、127.3 Hz ～ 162.2 Hz の範囲のトーンがよく使用されます。アマチュア無線リピーター コントローラーのメーカーのほとんどがオーディオ遅延オプションを提供しています。このオプションは、繰り返し音声を、再送信する前に選択したミリ秒数だけ遅延させます。この固定遅延期間 (遅延時間はインストール時に調整され、その後固定されます) の間、CTCSS デコーダーは適切なトーンを認識するのに十分な時間があります。この方法により、送信開始時に音節が失われる問題を、高周波トーンを使用しなくても克服できます。

初期のシステムでは、隣接するトーンの使用を避けるのが一般的でした。使用可能なすべてのトーンが使用されていないチャネルでは、これは優れたエンジニアリング プラクティスです。たとえば、97.4 Hz と 100.0 Hz を同じチャネルで使用しないようにするのが理想的です。これらのトーンは非常に近いため、一部のデコーダーは定期的に誤ってトリガーすることがあります。ユーザーは、異なる CTCSS トーンで同じチャネルのユーザーが話している 1 音節または 2 音節を時々聞きます。電子部品の経年劣化や製造のばらつきにより、システム内の一部の無線は、近くのトーン周波数を拒否する能力が他の無線よりも優れている場合があります。

CTCSS はアナログ システムです。その後、モトローラ社は Digital Private Line (DPL) という商標名でデジタル コード スケルチ(DCS) システムを開発しました。ゼネラル エレクトリック社は、デジタル チャネル ガード (DCG) という名前で同じシステムでこれに応えました。一般名は CDCSS (Continuous Digital-Coded Squelch System) です。既存のトーン スケルチ ユーザーがいるチャネルでデジタル スケルチを使用すると、131.8 Hz および 136.5 Hz トーンを使用できなくなります。デジタル ビット レートは 134.4 ビット/秒であり、これらの 2 つのトーンに設定されたデコーダーは断続的な信号を感知します (双方向無線の分野では、デコーダーの「偽装」と呼ばれます)。^[2]

CTCSSトーンはEIA/TIAによって標準化されています。トーンの完全なリストは、元の標準RS-220A、^[3]および最新のEIA/ TIA -603-Eに記載されています。^[4] CTCSSトーンは、製造元の指示、保守、または操作マニュアルにも記載されている場合があります。一部のシステムでは、非標準のトーンが使用されています。^[5] NATO軍用無線では150.0 Hzが使用されており、これは無線のユーザーマニュアルに記載されています。一部の地域では、特定のトーンが使用されていません。たとえば、100.0 Hzのトーンは、英国の主電源ライン周波数の2倍であるため、英国では避けられています。不十分に平滑化された電源により、不要なスケルチが開く可能性があります（これは、50 Hz電源を使用する他の多くの地域に当てはまります）。トーンは通常、以下にリストする3つのシリーズのいずれかと、モトローラがトーンを識別するために使用する2文字のPLコードから来ます。サポートされているトーンの最も一般的なセットは、8Z、9Z、0Z（ゼロZ）のトーンを除く、モトローラPLコードのすべてのトーンを含む39トーンのセットです。^[6]最も低いシリーズは、隣接するトーンの高調波比がおよそ2 ^0.05対1（≈1.035265）で、他の2つのシリーズは、隣接するトーンの高調波比がおよそ10 ^0.015対1（≈1.035142）です。技術的な説明の例は、フィリップスのCTCSS製品に関する技術情報シートに記載されています。^[7]

一部のプロフェッショナル システムでは、送信終了時に CTCSS トーンの位相反転を使用して、スケルチ クラッシュまたはスケルチ テールを除去します。これは、General Electric Mobile Radio および Motorola システムでよく使用されます。ユーザーがプッシュ ツー トーク ボタンを放すと、CTCSS トーンは約 200 ミリ秒間位相がシフトします。古いシステムでは、トーン デコーダーは機械式リードを使用して CTCSS トーンをデコードしていました。共鳴ピッチのオーディオがリードに入力されると、リードが共鳴し、スピーカー オーディオがオンになります。送信終了時の位相反転 (Motorola では「リバース バースト」と呼ばれ (商標登録済み)、GE では「スケルチ テール除去」または「STE」と呼ばれています^[8] ) により、リードが突然振動を停止し、受信オーディオが即座にミュートされます。当初は 180 度の位相シフトが使用されていましたが、経験上、機械リードを停止させるには ±120 ～ 135 度のシフトが最適であることが分かりました。これらのシステムでは、オーディオ ミュート ロジックが CTCSS のみに設定されている場合がよくあります。位相反転機能のない送信機を使用する場合、リードが振動し続ける限り、つまり送信の最後に停止するまで最大 1.5 秒間、スケルチはミュートされないままになります (「フライホイール効果」または「フリーホイール」と呼ばれることもあります)。

重要でない用途では、CTCSS は受信機で発生する相互変調などの干渉信号の存在を隠すためにも使用できます。スキャナや低価格のモバイル無線などの低仕様の受信機は、都市環境に存在する強力な信号を拒否できません。干渉は依然として存在し、受信機をブロックする可能性がありますが、デコーダーにより干渉が聞こえなくなります。システム パフォーマンスは低下しますが、ユーザーは干渉を受信することで発生するノイズを聞く必要がなくなります。

CTCSSは、この目的のためにVHFおよびUHFアマチュア無線運用で一般的に使用されています。アマチュア無線分野では広帯域で非常に感度の高い無線が一般的であり、達成可能な相互変調と隣接チャネル性能に限界が課せられます。^[9]

ファミリー ラジオ サービス(FRS)、PMR446、その他の消費者向けラジオには、多くの場合、「干渉除去コード」、「サブチャネル」、「プライバシー トーン」、または「プライバシー コード」と呼ばれる CTCSS 機能が搭載されています。これらはプライバシーやセキュリティを提供するものではなく、他のユーザーや他のノイズ源による迷惑な干渉を減らすためだけに機能します。トーン スケルチをオフにした受信機では、チャネル上のすべての音が聞こえます。^[10] CTCSS コードを提供する GMRS/FRS ラジオでは、通常 38 種類のトーンから選択できますが、使用されるトーン番号とトーン周波数はメーカーによって異なる場合があり (または、同じメーカーの製品ライン内でも)、一貫しているとは想定しないでください (つまり、あるラジオ セットの「トーン 12」は、別のラジオ セットの「トーン 12」とは異なる場合があります)。^[11]

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