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JP2010517328A - 無線電話システムおよび該システムにおける音声信号の処理方法 - Google Patents

無線電話システムおよび該システムにおける音声信号の処理方法 Download PDF

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JP2010517328A JP2009520076A JP2009520076A JP2010517328A JP 2010517328 A JP2010517328 A JP 2010517328A JP 2009520076 A JP2009520076 A JP 2009520076A JP 2009520076 A JP2009520076 A JP 2009520076A JP 2010517328 A JP2010517328 A JP 2010517328A
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Abstract

本発明は、周囲環境における背景雑音を抑制するための追加の信号処理と共に、マイクロホン配列を用いる無線電話システムを開示する。無線電話の信号処理リソースおよびBluetooth伝送の多チャネル伝送能力は、背景雑音を抑制するのに用いられる。無線電話システムは、多チャネルBluetooth伝送を介して無線電話に通信するBluetoothトランシーバ、および、このBluetoothトランシーバに連結されるマイクロホンの配列を含む。マイクロホンの配列は、第1音声信号出力を作り出す第1マイクロホン、および、第2音声信号出力を作り出す第2マイクロホンを含む。これら第1音声信号出力および第2音声信号出力は、それぞれ、多チャネルBluetooth伝送の第1チャネルおよび第2チャネルを介して無線電話に伝送される。本発明のシステムおよび方法は、背景雑音抑制を提供するために、多重マイクロホン配列による低コストのBluetoothトランシーバの使用を可能にする。

Description

本発明は、一般に、無線通信に関し、より詳細には無線電話システムにおける信号処理に関する。
背景雑音は、無線電話通信システムにおいて生来の問題である。騒々しい環境、例えば空港、路上、車内等において、ハンズフリーを用いる無線電話システムでの効果的な通信は決して容易ではない。背景雑音を抑制するため、従来の無線電話システムは、近端ユーザの声および背景雑音を受信し、その後の符合化および遠端ユーザの電話への伝送に対応する音声信号出力を出力するマイクロホンの配列を含む。
しかしながら、これら存在する技術は、背景雑音を含まない信号を作り出すための2つのマイクロホンおよび追加の信号処理能力を要求する。(例えばBluetoothヘッドセット等の)無線ヘッドセットにおいてこれら技術を用いる間、追加の信号処理能力がBluetoothヘッドセットの内部に設けられなければならない。追加の信号処理能力は、音声信号の声成分と音声信号の背景雑音成分とを区別しようと試みる様々なアルゴリズムを含み、そして背景雑音成分のレベルを弱める。
Bluetoothヘッドセット内のこれらアルゴリズムを実行するために、追加の信号処理能力が要求される。ヘッドセットの場合、シグナルプロセッサの強さは、背景雑音を抑制するよう信号を処理するのに十分でない。Bluetoothヘッドセットにおいてこの追加の機能性を提供することは、電力消費理由と同様に、実施において過負荷となる。また、これは、費用対効果が高いものではない。
したがって、必要とされるのは、追加の信号処理能力およびアルゴリズムなしで、入力音声信号中に存在する背景雑音の影響を抑制する無線電話である。本発明は、従来技術におけるこれら要求を満足するために、開発されたものである。
本発明は、周囲環境における背景雑音を抑制するための無線電話の信号処理能力と一緒にマイクロホン配列を用いる無線電話システムを開示する。無線電話の信号処理リソースおよびBluetooth伝送の多チャネル伝送能力は、背景雑音を抑制するのに用いられる。本発明のシステムおよび方法は、背景雑音抑制を提供するために、多重マイクロホン配列を用いる低コストのBluetoothトランシーバの使用を可能にする。
本発明の実施形態において、無線電話システムが開示される。この無線電話システムは、多チャネルBluetooth伝送を介して無線電話と通信するよう設定されるBluetoothトランシーバと、周囲環境からの音声信号入力を受信するためにBluetoothトランシーバに連結されるマイクロホンの配列とを含む。このマイクロホンの配列は、第1音声信号出力を作り出す第1マイクロホンおよび第2音声信号出力を作り出す第2マイクロホンを含む。多チャネルBluetooth伝送は、第1チャネルおよび第2チャネルを含む。第1音声信号出力は、第1チャネルを介して無線電話に送信され、第2音声信号出力は、第2チャネルを介して送信される。無線電話は、第1音声信号出力および第2音声信号出力を受信するためのシグナルプロセッサを含む。このシグナルプロセッサは、第1音声信号出力および第2音声信号出力を用いて背景雑音を計算し、かつ除去する。また、無線電話システムは、Bluetoothトランシーバに連結されるスピーカを含み、このスピーカに対応する音声信号は、多チャネルBluetooth伝送の第1チャネルを介して送信される。
本発明の別の実施形態において、無線電話システムの別の構成が提供される。この無線電話システムは、多チャネルBluetooth伝送を介して無線電話と通信するよう設定される第1Bluetoothトランシーバと、多チャネルBluetooth伝送を介して無線電話と通信するよう設定される第2Bluetoothトランシーバと、周囲環境からの音声信号入力を受信するマイクロホンの配列を含む。このマイクロホンの配列は、第1音声信号出力を作り出す第1マイクロホンおよび第2音声信号出力を作り出す第2マイクロホンを含む。第1マイクロホンは、第1Bluetoothトランシーバに連結され、かつ第2マイクロホンは、第2Bluetoothトランシーバに連結される。多チャネルBluetooth伝送は、第1チャネルおよび第2チャネルを含む。第1音声信号出力は、第1チャネルを介して無線電話に送信され、第2音声信号出力は、第2チャネルを介して送信される。無線電話は、第1音声信号出力および第2音声信号出力を受信するためのシグナルプロセッサを含む。このシグナルプロセッサは、第1音声信号出力および第2音声信号出力を用いて背景雑音を計算し、かつ除去する。また、無線電話システムは、第1Bluetoothトランシーバに連結されるスピーカを含み、このスピーカに対応する音声信号は、多チャネルBluetooth伝送の第1チャネルを介して送信される。
本発明の別の実施形態において、無線電話システムにおける音声信号の処理方法が提供される。この方法は、多チャネルBluetooth伝送を介して無線電話と通信するよう設定されるBluetoothトランシーバを設けるステップと、周囲環境からの音声信号入力を受信するためにBluetoothトランシーバに連結されるマイクロホンの配列を設けるステップとを含む。このマイクロホンの配列は、第1音声信号出力を作り出す第1マイクロホンおよび第2音声信号出力を作り出す第2マイクロホンを具える。多チャネルBluetooth伝送は、第1音声信号出力を伝送するための第1チャネルおよび第2音声信号出力を伝送するための第2チャネルを含む。シグナルプロセッサは、無線電話内に設けられる。このシグナルプロセッサは、第1音声信号出力および第2音声信号出力を用いて背景雑音を計算し、かつ除去する。
本発明の別の実施形態において、無線電話システムにおける音声信号の処理方法が提供される。この方法は、多チャネルBluetooth伝送を介して無線電話と通信するよう設定される第1Bluetoothトランシーバを設けるステップと、多チャネルBluetooth伝送を介して無線電話と通信するよう設定される第2Bluetoothトランシーバを設けるステップと、周囲環境からの音声信号入力を受信するマイクロホンの配列を設けるステップとを含む。このマイクロホンの配列は、第1マイクロホンおよび第2マイクロホンを含み、ここでは、第1マイクロホンが、第1Bluetoothトランシーバに連結され、かつ第2マイクロホンが、第2Bluetoothトランシーバに連結される。第1マイクロホンは、第1音声信号出力を作り出し、かつ第2マイクロホンは、第2音声信号出力を作り出す。第1音声信号出力および第2音声信号出力は、それぞれ多チャネルBluetooth伝送の第1チャネルおよび第2チャネルを介して無線電話に送信される。シグナルプロセッサは、無線電話内に設けられる。このシグナルプロセッサは、第1音声信号出力および第2音声信号出力を用いて背景雑音を計算し、かつ除去する。
本発明の別の実施形態において、無線電話システムが提供される。この無線電話システムは、多チャネルBluetooth伝送を介して無線電話と通信するよう設定されるBluetoothトランシーバのセットと、周囲環境からの音声信号入力を受信するマイクロホンの配列とを含む。このBluetoothトランシーバのセットは、第1Bluetoothトランシーバ、第2Bluetoothトランシーバおよび第3Bluetoothトランシーバを含む。マイクロホンの配列は、第1マイクロホンおよび第2マイクロホンを含み、ここでは、第1マイクロホンが、第1Bluetoothトランシーバに連結され、かつ第2マイクロホンが、第2Bluetoothトランシーバに連結される。また、無線電話システムは、第3Bluetoothトランシーバに連結されるスピーカを含む。
上述したところは、各開示された本発明の実施形態または各態様を説明しようとするものではない。他の態様および実施形態は、図面および発明の詳細な説明において提供される。
本発明は、図面に関連した本発明の様々な実施形態の以下の詳細な説明を考慮してより完全に理解されるであろう。
本発明の実施形態に従う無線電話システムを示すブロック図である。 本発明の実施形態に従う無線電話システムにおける音声信号の処理方法を示すフロー図である。 本発明の実施形態に従う無線電話システムを示すブロック図であり、ここでは、マイクロホン同士が空間的に分離されている。 本発明の実施形態に従う無線電話システムにおける音声信号の処理方法を示すフロー図であり、ここでは、マイクロホン同士が空間的に分離されている。 Bluetooth伝送の多チャネルを示す従来技術の図である。 本発明の実施形態に従う無線電話システムを示すブロック図であり、ここでは、スピーカは分離したBluetoothトランシーバに連結されている。
本発明が様々な修正および変形に変更されることができる一方で、その詳細は図面において一例として示され、詳細に説明されるであろう。しかしながら、その意図は、本発明を記載された特定の実施形態に限定するものではないことは理解されるべきである。それどころか、本発明は、特許請求の範囲によって定義される本発明の思想および範囲内のすべての修正例、均等物および代案をカバーするものである。
本発明は、周囲環境における背景雑音を抑制するための無線電話の信号処理能力と共に、マイクロホン配列を用いる無線電話システムを開示する。無線電話の信号処理リソースおよびBluetooth伝送の多チャネル伝送能力は、背景雑音を抑制するのに用いられる。
Bluetoothトランシーバにおいて音声入力信号を処理する代わりに、これら信号は、Bluetooth通信チャネルを用いて無線電話に送信される。
図1は、本発明の実施形態に従う無線電話システム100を示すブロック図である。無線電話システム100は、無線電話105、Bluetoothトランシーバ110、第1マイクロホン115、第2マイクロホン120およびスピーカ125を含む。Bluetoothトランシーバ110は、第1マイクロホン115、第2マイクロホン120およびスピーカ125に連結される。第1および第2マイクロホン115,120の両方は、周囲環境から音声信号入力を受信し、第1音声信号出力および第2音声信号出力を作り出す。第1および第2マイクロホン115,120からのこれら第1および第2音声信号出力は、Bluetooth伝送を用いて無線電話105に送信される。Bluetoothは、音声接続(voice connection)における音声信号を伝送するために3つのチャネルを用意する。これら3つのチャネルは、EV3チャネル0(第1チャネル)、EV3チャネル1(第2チャネル)および未使用チャネル(第3チャネル)とする。第1および第2音声信号出力は、それぞれEV3チャネル0およびEV3チャネル1を介して送信される。Bluetooth伝送におけるこれら音声接続は、デフォルト設定によってすでにサポートされており、実施のために、どんな追加の信号処理能力も必要とされない。無線電話105内のシグナルプロセッサは、第1および第2マイクロホン115,120からの第1および第2音声信号出力を受信し、これら音声信号出力を用いて背景雑音を計算する。シグナルプロセッサは、リモートエンドに結果の信号を伝送する前に、背景雑音を除去する。スピーカ音声信号は、EV3チャネル0を介して送信される。
第1および第2音声信号出力は、無線電話105に別々に送信される。したがって、(従来技術におけるように、)Bluetoothトランシーバ110において音声信号を処理する代わりに、これら音声信号は、別々に無線電話105に送信され、かつこの無線電話105は、背景雑音を抑制するようにこれら音声信号を処理する。このように、Bluetoothトランシーバ110は、追加の信号処理能力を要求する必要がない。本発明は、雑音抑制のために、無線電話105の信号処理能力を利用する。
図2は、本発明の実施形態に従う無線電話システムにおける音声信号の処理方法200を示すフロー図である。ステップ205において、Bluetoothトランシーバが設けられ、これは、多チャネルBluetooth伝送を介して無線電話と通信するよう設定される。別のステップ210において、マイクロホンの配列が、Bluetoothトランシーバに連結される。このマイクロホンの配列は、第1マイクロホンおよび第2マイクロホンを含む。これら第1および第2マイクロホンは、周囲環境から音声信号を受信し、それぞれ第1音声信号出力および第2音声信号出力を作り出す。ステップ215において、これら音声出力信号は、無線電話に送信される。第1および第2音声信号出力は、それぞれEV3チャネル0およびEV3チャネル1を介して送信される。また、無線電話中にシグナルプロセッサが設けられ、このシグナルプロセッサは、第1および第2マイクロホンからの第1および第2音声信号出力を受信し、かつこれら音声信号から背景雑音を除去する。
図3は、本発明の実施形態に従う無線電話システム300を示すブロック図であり、ここでは、マイクロホン115,120が空間的に分離されている。この配置は、空間的に分離された第1マイクロホン115および第2マイクロホン120を含む。第1マイクロホン115および第2マイクロホン120は、それぞれ第1Bluetoothトランシーバ305および第2Bluetoothトランシーバ310に連結される。スピーカ125は、第1Bluetoothトランシーバに連結される。これら2つのマイクロホン115,120および無線電話105はシングルBluetoothピコネットを作り出す。ピコネットは、アドホック形式においてBluetooth技術を介して接続されるデバイスの群として定義される。マイクロホン115,120からの第1および第2音声信号出力は、EV3チャネル0およびEV3チャネル1を用いて無線電話105に送信される。無線電話105内のシグナルプロセッサは、図1で説明されたものと同じ方法で背景雑音を除去する。
この構造は、2つのマイクロホン115,120間の接続を要求せず、(例えば自動車などの)車両において、マイクロホン配列のより容易な導入を可能にする。第1Bluetoothトランシーバ305は、第1ロケーションで第1マイクロホンデータのみを提供し、第2Bluetoothトランシーバ310は、第2ロケーションで第2マイクロホンデータおよび他の能力を提供する。これら2つのBluetoothトランシーバ305,310は、互いに同期化される。第1Bluetoothトランシーバ305は、Bluetoothヘッドセットとみなされ、第2Bluetoothトランシーバ310はBluetoothマイクロホンとみなされることができる。
図4は、本発明の実施形態に従う無線電話システムにおける音声信号の処理方法400を示すフロー図であり、ここでは、マイクロホンは空間的に分離されている。ステップ405および410のそれぞれにおいて、第1Bluetoothトランシーバおよび第2Bluetoothトランシーバが設けられ、これは、多チャネルBluetooth伝送を介して無線電話と通信するよう設定される。ステップ415において、第1マイクロホンが設けられ、これは第1Bluetoothトランシーバに連結される。別のステップ420において、第2マイクロホンが設けられ、これは第2Bluetoothトランシーバに連結される。これら第1および第2マイクロホンは、第1および第2音声信号出力を作り出す。ステップ425において、第1および第2音声信号出力は、それぞれEV3チャネル0およびEV3チャネル1を介して送信される。無線電話内のシグナルプロセッサは、第1および第2音声信号出力を受信する。背景雑音が計算および除去され、結果の信号はリモートエンドに送信される。
図5は、送信データ500のためのBluetooth伝送の多チャネルを示す。図面に示されるように、Bluetoothは音声接続(voice connection)において音声信号を伝送するために3つのチャネル(EV3チャネル0、EV3チャネル1および未使用チャネル)を用意する。このチャネルのパターンは周期的に繰り返す。各チャネルの時間間隔は1.25msである。これらBluetoothチャネルは音声信号出力を第1および第2マイクロホンから無線電話に伝送するのに用いられる。
図6は、本発明の実施形態に従う無線電話システム600を示すブロック図であり、ここでは、スピーカ125は分離したBluetoothトランシーバ605に連結される。この配置において、2つのマイクロホン115,120およびスピーカ125は別々のトランシーバを有する。第1マイクロホン115は第1Bluetoothトランシーバ305に連結され、第2マイクロホン120は第2Bluetoothトランシーバ310に連結され、そしてスピーカ125は第3Bluetoothトランシーバ605に連結される。これら3つのBluetoothトランシーバ305,310,605は、シングルBluetoothピコネットを作り出す。無線電話105は、図3で説明されたものと同じ方法で背景雑音を除去する。
本発明は、内部に限定された数の処理リソースのみが配置されたBluetoothヘッドセットを含むが、これに限定されるものではない。また、本発明は、マイクロホンおよびスピーカが空間的に分離され、互いに線で接続されないハンズフリー機器用に適用可能である。
本発明がさまざまな特定の実施形態を参照して説明されてきたと同時に、当業者は、特許請求の範囲において定義される本発明の思想および範囲から逸脱することなく、多くの変形を行うことができるということは理解されるであろう。

Claims (26)

  1. 多チャネルBluetooth伝送を介して無線電話と通信するよう設定されるBluetoothトランシーバと、
    周囲環境からの音声信号入力を受信するために前記Bluetoothトランシーバに連結されるマイクロホンの配列であって、第1音声信号出力を作り出す第1マイクロホンおよび第2音声信号出力を作り出す第2マイクロホンを有するマイクロホンの配列と
    を具える無線電話システムであって、
    前記多チャネルBluetooth伝送が、前記第1音声信号出力を伝送するための第1チャネルおよび前記第2音声信号出力を伝送するための第2チャネルを有することを特徴とする無線電話システム。
  2. 前記無線電話は、前記第1音声信号出力および前記第2音声信号出力を受信するためのシグナルプロセッサをさらに具える請求項1に記載の無線電話システム。
  3. 前記シグナルプロセッサは、前記第1音声信号出力および前記第2音声信号出力を用いて背景雑音を計算し、かつ除去する請求項2に記載の無線電話システム。
  4. 前記無線電話システムは、前記Bluetoothトランシーバに連結されるスピーカをさらに具え、かつ該スピーカに対応する音声信号が、前記多チャネルBluetooth伝送の前記第1チャネルを介して送信される請求項1に記載の無線電話システム。
  5. 多チャネルBluetooth伝送を介して無線電話と通信するよう設定される第1Bluetoothトランシーバと、
    前記多チャネルBluetooth伝送を介して前記無線電話と通信するよう設定される第2Bluetoothトランシーバと、
    周囲環境からの音声信号入力を受信するマイクロホンの配列であって、第1マイクロホンおよび第2マイクロホンを有し、前記第1マイクロホンが前記第1Bluetoothトランシーバに連結され、かつ前記第2マイクロホンが前記第2Bluetoothトランシーバに連結されるマイクロホンの配列と
    を具えることを特徴とする無線電話システム。
  6. 前記第1マイクロホンは、第1音声信号出力を作り出し、かつ前記第2マイクロホンは、第2音声信号出力を作り出す請求項5に記載の無線電話システム。
  7. 前記多チャネルBluetooth伝送は、前記第1音声信号出力を伝送するための第1チャネルおよび前記第2音声信号出力を伝送するための第2チャネルを有する請求項5に記載の無線電話システム。
  8. 前記無線電話は、前記第1音声信号出力および前記第2音声信号出力を受信するためのシグナルプロセッサをさらに具える請求項5に記載の無線電話システム。
  9. 前記シグナルプロセッサは、前記第1音声信号出力および前記第2音声信号出力を用いて背景雑音を計算し、かつ除去する請求項8に記載の無線電話システム。
  10. 前記無線電話システムは、前記第1Bluetoothトランシーバに連結されるスピーカをさらに具え、かつ該スピーカに対応する音声信号が、前記多チャネルBluetooth伝送の前記第1チャネルを介して送信される請求項5に記載の無線電話システム。
  11. 前記第1マイクロホン、前記第2マイクロホンおよび前記無線電話は、シングルBluetoothピコネットを作り出す請求項5に記載の無線電話システム。
  12. 多チャネルBluetooth伝送を介して無線電話と通信するよう設定されるBluetoothトランシーバを設けるステップと、
    周囲環境からの音声信号入力を受信するために前記Bluetoothトランシーバに連結されるマイクロホンの配列であって、第1音声信号出力を作り出す第1マイクロホンおよび第2音声信号出力を作り出す第2マイクロホンを有するマイクロホンの配列を設けるステップと
    を具える無線電話システムにおける音声信号の処理方法であって、
    前記多チャネルBluetooth伝送が、前記第1音声信号出力を伝送するための第1チャネルおよび前記第2音声信号出力を伝送するための第2チャネルを有することを特徴とする無線電話システムにおける音声信号の処理方法。
  13. 前記無線電話は、前記第1音声信号出力および前記第2音声信号出力を受信するためのシグナルプロセッサを具える請求項12に記載の無線電話システムにおける音声信号の処理方法。
  14. 前記シグナルプロセッサは、前記第1音声信号出力および前記第2音声信号出力を用いて背景雑音を計算し、かつ除去する請求項13に記載の無線電話システムにおける音声信号の処理方法。
  15. 前記無線電話システムにおける音声信号の処理方法は、前記Bluetoothトランシーバに連結されるスピーカを設けるステップをさらに具え、かつ該スピーカに対応する音声信号が、前記多チャネルBluetooth伝送の前記第1チャネルを介して送信される請求項12に記載の無線電話システムにおける音声信号の処理方法。
  16. 多チャネルBluetooth伝送を介して無線電話と通信するよう設定される第1Bluetoothトランシーバを設けるステップと、
    前記多チャネルBluetooth伝送を介して前記無線電話と通信するよう設定される第2Bluetoothトランシーバを設けるステップと、
    周囲環境からの音声信号入力を受信するマイクロホンの配列であって、第1マイクロホンおよび第2マイクロホンを有し、前記第1マイクロホンが前記第1Bluetoothトランシーバに連結され、かつ前記第2マイクロホンが前記第2Bluetoothトランシーバに連結されるマイクロホンの配列を設けるステップと
    を具えるシステムにおける無線電話システムにおける音声信号の処理方法。
  17. 前記第1マイクロホンは、第1音声信号出力を作り出し、かつ前記第2マイクロホンは、第2音声信号出力を作り出す請求項16に記載の無線電話システムにおける音声信号の処理方法。
  18. 前記多チャネルBluetooth伝送は、前記第1音声信号出力を伝送するための第1チャネルおよび前記第2音声信号出力を伝送するための第2チャネルを有する請求項16に記載の無線電話システムにおける音声信号の処理方法。
  19. 前記無線電話は、前記第1音声信号出力および前記第2音声信号出力を受信するためのシグナルプロセッサをさらに具える請求項16に記載の無線電話システムにおける音声信号の処理方法。
  20. 前記シグナルプロセッサは、前記第1音声信号出力および前記第2音声信号出力を用いて背景雑音を計算し、かつ除去する請求項19に記載の無線電話システムにおける音声信号の処理方法。
  21. 前記無線電話システムにおける音声信号の処理方法は、前記第1Bluetoothトランシーバに連結されるスピーカを設けるステップをさらに具え、かつ該スピーカに対応する音声信号が、前記多チャネルBluetooth伝送の第1チャネルを介して送信される請求項16に記載の無線電話システムにおける音声信号の処理方法。
  22. 多チャネルBluetooth伝送を介して無線電話と通信するよう設定されるBluetoothトランシーバのセットであって、第1Bluetoothトランシーバ、第2Bluetoothトランシーバおよび第3Bluetoothトランシーバを有するBluetoothトランシーバのセットと、
    周囲環境からの音声信号入力を受信するマイクロホンの配列であって、第1マイクロホンおよび第2マイクロホンを有し、前記第1マイクロホンが前記第1Bluetoothトランシーバに連結され、かつ前記第2マイクロホンが前記第2Bluetoothトランシーバに連結されるマイクロホンの配列と、
    前記第3Bluetoothトランシーバに連結されるスピーカと
    を具えることを特徴とする無線電話システム。
  23. 前記第1マイクロホンは、第1音声信号出力を作り出し、かつ前記第2マイクロホンは、第2音声信号出力を作り出す請求項22に記載の無線電話システム。
  24. 前記多チャネルBluetooth伝送は、前記第1音声信号出力を伝送するための第1チャネルおよび前記第2音声信号出力を伝送するための第2チャネルを有する請求項22に記載の無線電話システム。
  25. 前記無線電話は、前記第1音声信号出力および前記第2音声信号出力を受信するためのシグナルプロセッサをさらに具える請求項22に記載の無線電話システム。
  26. 前記Bluetoothトランシーバのセットは、シングルBluetoothピコネットを作り出す請求項22に記載の無線電話システム。
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