(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＨＳのデータ通信プロトコルであるＰＩＡＦＳを使用してデータ通信を行うデータ通信装置において、
送信側装置は、
自分側から相手側に送信するＰＩＡＦＳフレームに関して、送信するＰＩＡＦＳフレーム中の情報長部を検査し、該ＰＩＡＦＳフレームの情報部に含まれる有効な情報のバイト数を検出する検出手段と、前記検出結果に基づいて、前記有効な情報が格納されている部分以外の、無効なデータにより埋められている領域に、該無効データの代わりに、前記ＰＩＡＦＳとは別系統の送信情報を乗せて新たなデータストリームを合成する合成手段と、前記合成されたデータストリームをＰＩＡＦＳ通信で占有している回線を使用して送信する送信手段とを備えることを特徴とするデータ通信装置。
【請求項２】
ＰＨＳのデータ通信プロトコルであるＰＩＡＦＳを使用してデータ通信を行うデータ通信装置において、自分側から相手側に送信するＰＩＡＦＳフレームに関して、１つのＰＩＡＦＳフレームに入るデータ量を、所定の量以上にならないように制限してＰＩＡＦＳフレーミングを行うことを特徴とする請求項１に記載のデータ通信装置。
【請求項３】
ＰＨＳのデータ通信プロトコルであるＰＩＡＦＳを使用してデータ通信を行うデータ通信装置において、
受信側装置は、
ＰＩＡＦＳフレームを受信する受信手段と、受信したＰＩＡＦＳフレーム中の情報長部を検査し、該ＰＩＡＦＳフレームの情報部に含まれる有効な情報のバイト数を検出する検出手段と、前記検出結果に基づいて、受信したＰＩＡＦＳフレームから、ＰＩＡＦＳとして有効な情報が入っていない部分のみをデータストリームとして分離し、該データストリームに含まれるＰＩＡＦＳとは別系統の情報を抽出する抽出手段と、ＰＨＳ装置から出力される受信データがＰＩＡＦＳフレームとして有効な情報であれば、受信されたデータをそのまま出力し、ＰＩＡＦＳフレームとして無効な情報であれば、無効データとして全ビット「１」を生成したものを出力する無効データ補填装置と、を備えることを特徴とするデータ通信装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の送信側装置と、請求項３に記載の受信側装置と、を備えたデータ通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音声スロット用の情報領域を使用（スチール）して制御情報を送受する通信システムで使用可能なデータ通信装置に関し、詳細には、データ通信機能を有するＰＨＳ（Personal Handy-phone System）と、ＰＨＳのデータ通信プロトコルであるＰＩＡＦＳ（PHS Internet Access Forum Standard）を使用しデータ通信を行うデータ通信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在のディジタル無線携帯端末装置、例えばＰＨＳは、使用周波数帯として１．９ＧＨｚ帯を使い、キャリア間隔は３００ｋＨｚ、アクセス方式は４チャンネル多重のマルチキャリアＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access：時分割多重アクセス）、伝送方式はＴＤＤ（Time Division Duplex：時分割復信）である。このアクセス方式及び伝送方式は、１つの周波数上の信号を、例えば５ミリ秒当たり８つのスロットに分割して、下り（基地局→端末）に４スロット、上り（端末→基地局）に４スロットを割り当てる。つまり、１つのキャリア上に同時に４つの双方向の通信チャンネルを設定できる。
【０００３】
また、端末と基地局間のデータは、π／４シフトＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying：直交位相偏移変調）を使用し、音声符号化方式は、ＡＤＰＣＭ（Adaptive Differential PCM：適応差分パルス符号変調）方式で６４ｋビット／秒のＰＣＭ音声信号を３２ｋビット／秒に圧縮符号化して伝送する。
【０００４】
キャリア周波数は、制御用と通信用とに分けられ、制御用キャリアは、常に各端末で共用する。通信用キャリアは、各端末で通信の度に空いているキャリア、スロットを確認して使用し、電波干渉を受けたら他のキャリアやスロットに移動して干渉を回避する。
【０００５】
従来の技術によれば、ＰＨＳのデータ通信規格であるＰＩＡＦＳを使用したデータ通信機器を使用しデータ通信を行う場合、通信回線上はＰＩＡＦＳフレーム（ＰＩＡＦＳの規格に従ったフレームフォーマット）のデータがやり取りされるようになる。しかし、ＰＩＡＦＳフレームとして有意な情報が無いような場合や、有意な情報が少ない場合であっても、ＰＩＡＦＳフレームが通信回線を占有しているため、そのほかの情報の送受信は行えなかった。
【０００６】
ＰＩＡＦＳのフレームは、伝送する情報の量によらず、１フレームが８０バイトの固定長であり、フレーム中に含まれる有意な情報量は、フレーム中に含まれる情報要素「情報長」で示され、有意な情報以外の部分には、無効なデータとして全ビットが「１」に設定される。このため、伝送するデータの単位時間あたりの量が少ない場合、１つのＰＩＡＦＳフレームに、有効な情報がほとんど入っていないという場合もあるが、それでも、通信回線の余った部分を他の通信に使用するといったことは不可能であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の技術によれば、送信する単位時間あたりのデータ量が少なくＰＩＡＦＳフレームに有効な情報がほとんど入っていないような場合であっても、ＰＩＡＦＳフレームが、有効な情報量によらず固定長であるため通信回線を占有しており、伝送している有効な情報量が少ないにも関わらず、通信回線の余った部分を他の通信に使用することはできないという問題点があった。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、ＰＩＡＦＳデータ通信と同時に、ＰＩＡＦＳ通信で占有している回線を使用し、ＰＩＡＦＳとは別系統の情報を送受信することができるデータ通信装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のデータ通信装置は、ＰＨＳのデータ通信プロトコルであるＰＩＡＦＳを使用してデータ通信を行うデータ通信装置において、前記ＰＩＡＦＳフレームは、先頭からフレーム種別と再送制御のための制御情報部、情報部に含まれる有効な情報のバイト数を示す情報長部、上位レイヤから渡された情報を格納する情報部、特別な意味を持つ情報が格納される最終情報部、及びＰＩＡＦＳフレーム誤りを検出するためのＦＣＳ部から構成されており、自分側から相手側に送信するＰＩＡＦＳフレームに関して、送信するＰＩＡＦＳフレーム中の前記情報長部を検査し、該ＰＩＡＦＳフレームの前記情報部に含まれる有効な情報のバイト数を検出する検出手段と、前記検出結果に基づいて、前記有効な情報が格納されている部分以外の、無効なデータにより埋められている領域に、該無効データの代わりに、前記ＰＩＡＦＳとは別系統の送信情報を乗せて新たなデータストリームを合成する合成手段と、前記合成されたデータストリームを送信する送信手段とを備えることで、ＰＩＡＦＳデータ通信と同時に、ＰＩＡＦＳ通信で占有している回線を使用し、ＰＩＡＦＳとは別系統の情報を送信することができる。
【０００９】
本発明のデータ通信装置は、ＰＨＳのデータ通信プロトコルであるＰＩＡＦＳを使用してデータ通信を行うデータ通信装置において、ＰＩＡＦＳフレームを受信する受信手段と、受信したＰＩＡＦＳフレーム中の情報長部を検査し、該ＰＩＡＦＳフレームの情報部に含まれる有効な情報のバイト数を検出する検出手段と、前記検出結果に基づいて、受信したＰＩＡＦＳフレームから、ＰＩＡＦＳとして有効な情報が入っていない部分のみをデータストリームとして分離し、該データストリームに含まれるＰＩＡＦＳとは別系統の情報を抽出する抽出手段とを備えることで、ＰＩＡＦＳデータ通信と同時に、ＰＩＡＦＳ通信で占有している回線を使用し、ＰＩＡＦＳとは別系統の情報を受信することができる。
【００１０】
本発明のデータ通信装置は、ＰＨＳのデータ通信プロトコルであるＰＩＡＦＳを使用してデータ通信を行うデータ通信装置において、自分側から相手側に送信するＰＩＡＦＳフレームに関して、１つのＰＩＡＦＳフレームに入るデータ量を、所定の量以上にならないように制限してＰＩＡＦＳフレーミングを行うことで、ＰＩＡＦＳフレーム中の有効な情報が格納されていない部分で送信される、別の送信情報を含むデータストリームの通信帯域を確保することができる。
【００１１】
本発明のデータ通信装置は、受信データのうちＰＩＡＦＳフレームとして有効なデータが入っていない部分のビットをすべて「１」に設定した上でＰＩＡＦＳ機器に渡すことで、ＰＩＡＦＳ機器がＰＩＡＦＳのオプション機能である「実効短縮フレーム機能」に対応していない場合であっても、ＰＩＡＦＳ機器内でＦＣＳエラーが発生しないようになる。
【００１２】
このように構成された本発明のデータ通信装置は、ＰＨＳのデータ通信プロトコルであるＰＩＡＦＳを使用してデータ通信を行う装置において、ＰＩＡＦＳデータ通信と同時に、ＰＩＡＦＳ通信で占有している回線を使用し、ＰＩＡＦＳとは別系統の情報を通信するため、ＰＩＡＦＳフレーム中の「情報長」を検査し、ＰＩＡＦＳフレームとして有効な情報が含まれず、無効データにより埋められている部分に、その無効データの代わりに、別の情報を含むデータストリームを送受信するように動作する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適なデータ通信装置の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態のデータ通信装置の構成を示すブロック図であり、装置の構成の一例である。図中、太矢印はデータの流れを示し、細矢印は制御信号を示す。
【００１４】
図１において、データ通信装置は、ＰＩＡＦＳ装置１０、ＰＨＳ装置２０、ＰＩＡＦＳ同期信号生成装置３０、送信無効情報部検出装置４０、送信データ切替装置５０、情報送信装置６０、ＰＩＡＦＳ同期信号生成装置７０、受信無効情報部検出装置８０、受信データ切替装置９０、無効データ補填装置１００、及び情報受信装置１１０の各主要部を備えて構成される。
【００１５】
ＰＩＡＦＳ装置１０は、ＰＩＡＦＳの同期確立、誤り制御、再送制御といったＰＩＡＦＳプロトコルを処理する装置であり、ＰＩＡＦＳフレーミング装置１１、及びＰＩＡＦＳデフレーミング装置１２を含んで構成される。
ＰＩＡＦＳフレーミング装置１１は、上位レイヤからの送信情報をＰＩＡＦＳのフレームに構築し、ＰＩＡＦＳ送信データとしてＰＨＳ装置に対し送出する。ＰＩＡＦＳフレーミング装置１１は、外部からの制御により、１フレームあたりに含まれる有効な情報の量を制限できる機能を持つこともできる。
ＰＩＡＦＳデフレーミング装置１２は、ＰＨＳ装置２０から受信されたＰＩＡＦＳのフレームに含まれる有効な情報の抽出を行い上位レイヤに表示する。
【００１６】
ＰＨＳ装置２０は、公衆網ＣＳ、又は自営親機に接続し、相手側装置と通信を行うための機能を有する装置である。本実施の形態では、ＰＨＳ装置としているが、データストリームの送受信を行う機能を有するものであれば何でもよく、例えば、ＴＡ（ターミナルアダプタ）を経由しＩＳＤＮ通信網に接続されるものであったり、対向装置と単に有線接続されたものでもよい。
【００１７】
ＰＩＡＦＳ同期信号生成装置３０は、ＰＩＡＦＳ送信データから送信ＰＩＡＦＳフレームの先頭位置を検出し、ＰＩＡＦＳ同期信号として送信無効情報部検出装置４０に対し出力する。本実施の形態では、ＰＩＡＦＳ同期信号生成装置３０がＰＩＡＦＳ送信データからＰＩＡＦＳ同期信号を生成するようにしているが、ＰＩＡＦＳフレーミング装置１１が自己のＰＩＡＦＳ送信フレーミングタイミングからＰＩＡＦＳ同期信号を生成するようにしてもよい。
【００１８】
送信無効情報部検出装置４０は、ＰＩＡＦＳフレーミング装置１１からのＰＩＡＦＳ送信データ、ＰＩＡＦＳ同期信号生成装置３０からのＰＩＡＦＳ同期信号を受け取り、ＰＩＡＦＳフレームの情報長部分を参照し、ＰＩＡＦＳフレームとして有効な情報が含まれていない部分の検出を行い、その検出信号を、送信データ切替装置に対し出力する。送信無効情報部検出装置４０は、ＰＩＡＦＳフレームカウンタ装置４１、残り情報カウンタ装置４２、及び演算装置４３から構成される。
【００１９】
ＰＩＡＦＳフレームカウンタ装置４１は、ＰＩＡＦＳ同期信号生成装置３０からのＰＩＡＦＳ同期信号によりＰＩＡＦＳフレームの先頭を検出すると、カウント値を「７９」に設定し、以下ＰＩＡＦＳ送信データを１バイトカウント毎にデクリメントする８０進ダウンカウンタである。
【００２０】
残り情報カウンタ装置４２は、ＰＩＡＦＳ送信フレーム中の「情報長」の値、すなわちＰＩＡＦＳフレームカウンタ装置のカウント値が７７となったときのＰＩＡＦＳ送信データの下位７ビットの値を初期値として保存し、以下ＰＩＡＦＳ送信データを１バイトカウント毎にデクリメントしていくダウンカウンタである。同カウンタは０までカウントすると次に初期値が設定されるまでカウントを停止する。
演算装置４３は、残り情報カウンタ装置４２のカウント値と、ＰＩＡＦＳフレームカウンタ装置４１のカウント値から、現在のＰＩＡＦＳ送信データがＰＩＡＦＳフレームとして無効な部分のデータであるかどうかの結果を出力する。
【００２１】
送信データ切替装置５０は、ＰＩＡＦＳフレーミング装置１１からのＰＩＡＦＳフレームのデータと、情報送信装置６０からの別の送信情報を含むデータストリームのデータとを、送信無効情報部検出装置４０の出力信号により切り替える装置であり、送信無効情報部検出装置４０の出力信号がインアクティブの時はＰＩＡＦＳフレーミング装置１１からのＰＩＡＦＳフレームのデータが、アクティブの時は情報送信装置６０からの別の送信情報を含むデータストリームのデータが選択される。
【００２２】
情報送信装置６０は、別の送信情報を含むデータストリームを出力する装置であり、データストリーム（例えば、圧縮音声情報）を生成するデータ生成部、生成されたデータストリームを蓄える送信用バッファ等を備え、送信データ切替装置５０の切り替えに合わせて送信用バッファに蓄えられたデータストリームを出力する。情報送信装置６０から出力されるデータはどのようなものでもよく、無手順（プロトコルなし）のデータそのものでもよいし、ＨＤＬＣ（High-level Data Link Control）などのデータ通信プロトコルに従ったものでもよい。なお、情報送信装置６０からのデータストリームの出力は、送信無効情報部検出装置４０の出力信号がアクティブになっているときにのみ行われる。
【００２３】
ＰＩＡＦＳ同期信号生成装置７０は、ＰＩＡＦＳ受信データから受信ＰＩＡＦＳフレームの先頭位置を検出し、ＰＩＡＦＳ同期信号として受信無効情報部検出装置８０に対し出力する。本実施の形態では、ＰＩＡＦＳ同期信号生成装置７０がＰＩＡＦＳ受信データからＰＩＡＦＳ同期信号を生成するようにしているが、ＰＩＡＦＳデフレーミング装置１２が自己のＰＩＡＦＳ受信フレーミングタイミングからＰＩＡＦＳ同期信号を生成するようにしてもよい。
【００２４】
受信無効情報部検出装置８０は、ＰＩＡＦＳ同期信号生成装置７０からのＰＩＡＦＳ同期信号と、ＰＨＳ装置２０からのＰＩＡＦＳ受信データを受け取り、ＰＩＡＦＳフレームの情報長部分を参照し、ＰＩＡＦＳフレームとして有効な情報が含まれていない部分の検出を行い、その検出信号を、受信データ切替装置９０、及び無効データ補填装置１００に対し出力する。受信無効情報部検出装置８０は、ＰＩＡＦＳフレームカウンタ装置８１、残り情報カウンタ装置８２、及び演算装置８３から構成される。
【００２５】
ＰＩＡＦＳフレームカウンタ装置８１は、ＰＩＡＦＳ同期信号生成装置７０からのＰＩＡＦＳ同期信号によりＰＩＡＦＳフレームの先頭を検出するとカウント値を「７９」に設定し、以下ＰＩＡＦＳ受信データを１バイトカウント毎にデクリメントする８０進ダウンカウンタである。
【００２６】
残り情報カウンタ装置８２は、ＰＩＡＦＳ受信フレーム中の「情報長」の値、すなわちＰＩＡＦＳフレームカウンタ装置８１のカウント値が「７７」となったときのＰＩＡＦＳ受信データの下位７ビットの値を初期値として保存し、以下ＰＩＡＦＳ受信データを１バイトカウント毎にデクリメントしていくダウンカウンタである。残り情報カウンタ装置８２は、「０」までカウントすると次に初期値が設定されるまでカウントを停止する。
演算装置８３は、残り情報カウンタ装置８２のカウント値と、ＰＩＡＦＳフレームカウンタ装置８１のカウント値から、現在のＰＩＡＦＳ受信データがＰＩＡＦＳフレームとして無効な部分のデータであるかどうかの結果を出力する。
【００２７】
受信データ切替装置９０は、受信無効情報部検出装置８０の出力信号により、ＰＨＳ装置２０からの受信データを、別系統の情報を含むデータストリームとして情報受信装置１１０に渡すか、渡さないかを切り替える装置であり、受信無効情報部検出装置８０の出力信号がインアクティブの時はＰＩＡＦＳ受信データとしてＰＩＡＦＳ装置側にのみ渡し情報受信装置１１０には渡されず、アクティブの時は別のデータストリームとして情報受信装置１１０に渡される。
【００２８】
無効データ補填装置１００は、受信無効情報部検出装置８０の出力信号により、ＰＩＡＦＳフレームとして無効な部分のビットをすべて「１」に補填する装置であり、受信無効情報部検出装置８０の出力信号がインアクティブの時は受信されたデータをそのまま出力し、アクティブの時には同装置内で無効データとして全ビット「１」を生成したものを出力する。
【００２９】
情報受信装置１１０は、情報送信装置６０と対になり、情報送信装置６０が送信したデータストリームを処理し、それに含まれる情報を抽出するもので、受信したデータストリームを蓄える受信用バッファ、該受信用バッファに蓄えられたデータストリーム（例えば、圧縮音声情報）を復号化するデータ処理部等から構成される。
【００３０】
以下、上述のように構成されたデータ通信装置の動作を説明する。
まず、本発明の基本的な考え方について説明する。
図２は、ＰＩＡＦＳフレーム中の別系統データを模式的に示す図であり、図２（ａ）はそのＰＩＡＦＳフレーム構造を示す図、図２（ｂ）はその別系統の情報を含むデータストリームを示す図、図２（ｃ）はその合成されたデータストリームを示す図である。
【００３１】
図２（ａ）に示すように、ＰＩＡＦＳフレームは有効な情報がごく少量であっても８０バイトの固定長で、必ずフレームの最初と最後にＰＩＡＦＳフレームとして必要となる情報（ハッチング部参照）が分散している。また、図２（ｂ）のハッチング部分は、別系統の情報を含むデータストリームである。
【００３２】
本発明は、ＰＨＳのデータ通信プロトコルであるＰＩＡＦＳを使用しデータ通信を行う装置において、自分側から相手側に送信するＰＩＡＦＳフレームに関して、送信するＰＩＡＦＳフレーム中の「情報部」のうち、「情報長部」により示される有効な情報が格納されている部分以外の、無効なデータにより埋められている領域（図２（ａ）の白抜き部分）に、その無効データの代わりに、別の送受信情報を含むデータストリーム（図２（ｂ）のハッチング部分）を送受信するように動作させる。図２（ｃ）に合成されたデータストリームを示すように、ＰＩＡＦＳデータ通信と同時に、ＰＩＡＦＳ通信で占有している回線を使用し、ＰＩＡＦＳとは別系統の情報を送信することが可能になる。
【００３３】
上記基本的な考え方に基づいて本実施の形態のデータ通信装置の動作について説明する。
データを送信する側では、上位レイヤから渡されたデータはまず、ＰＩＡＦＳフレーミング装置１１によりＰＩＡＦＳのフレームフォーマットに変換される。ＰＩＡＦＳのフレームは、８０バイトの固定長であり、先頭からフレーム種別と再送制御のための「制御情報部」２バイト、「情報部」に含まれる有効な情報のバイト数を示す「情報長部」１バイト、上位レイヤから渡された情報が入る「情報部」が７２バイト、特別な意味を持つ情報が格納される「最終情報部」が１バイト、ＰＩＡＦＳフレーム誤りを検出するためＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）演算結果が格納される「ＦＣＳ部」４バイトにより構成される。上記「情報部」の内の有効な情報長は「情報長部」で示され、残りの部分の有効でない情報部は、全ビット「１」に設定される。データが送信されている間、ＰＩＡＦＳ同期信号生成装置３０は、ＰＩＡＦＳフレームの先頭位置を検出し、毎ＰＩＡＦＳフレームの先頭でＰＩＡＦＳ同期信号を出力する。
【００３４】
また、ＰＩＡＦＳフレームカウンタ装置４１は、ＰＩＡＦＳ同期信号生成装置３０が出力するＰＩＡＦＳ同期信号により、現在のＰＩＡＦＳ送信データの、ＰＩＡＦＳフレーム中での位置を示している。但し、ダウンカウンタであるので、先頭が「７９」、最後が「０」となる。このＰＩＡＦＳフレームカウンタ装置４１のカウント値が「７７」になったとき、残り情報カウンタ装置４２に対し、現在のＰＩＡＦＳ送信データの下位７ビットを格納するよう指示する。この値は、ＰＩＡＦＳフレーム中の「情報長部」の値である。これら両カウンタは、ＰＩＡＦＳ送信データが１バイト来る毎に、１ずつデクリメントする。
【００３５】
演算装置４３では、ＰＩＡＦＳフレームカウンタ装置４１のカウント値と残り情報カウンタ装置４２のカウント値から、現在のＰＩＡＦＳ送信データが有効な情報であるかどうかが計算される。具体的には、残り情報長カウンタが「０」であり、かつ、ＰＩＡＦＳフレームカウンタが「５」〜「７６」の範囲にあるとき、無効な情報であることを示す結果信号を出力する。因みに、ＰＩＡＦＳフレームカウンタが「５」〜「７６」の範囲というのは、ＰＩＡＦＳフレーム中「情報部」部分のデータであることを示している。
【００３６】
この演算装置４３により出力される結果により、送信データ切替装置５０を制御し、ＰＩＡＦＳフレーミング装置１１から出力されるＰＩＡＦＳ送信データが有効な情報であれば、ＰＩＡＦＳ送信データを選択してＰＨＳ側に出力し、逆に、ＰＩＡＦＳフレーミング装置１１から出力されるＰＩＡＦＳ送信データが無効な情報であれば、ＰＩＡＦＳ送信データ中の無効データに代わり、情報送信装置６０から出力される別系統の情報を含むデータストリームを選択してＰＨＳ側に出力する。
【００３７】
上記により、ＰＩＡＦＳフレーミング装置１１から出力されるＰＩＡＦＳ送信データが無効な情報であれば、ＰＩＡＦＳ送信データ中の無効データに代わり、情報送信装置６０から出力される別系統の情報を含むデータストリームを送信することができるようになるが、１つのＰＩＡＦＳフレームに含まれる有効な情報の量は決まっておらず、したがって、別系統の情報を含むデータストリームも、ＰＩＡＦＳフレーム中の有効な情報量によっては、送信できたりできなかったりということになる。元々、装置の性格上、別系統の情報を含むデータストリームについては、常に一定の通信帯域を持つことを可能としたものではないが、情報の種類によっては、ある一定以上の通信帯域が必要な場合もあると考えられる。そのような場合であっても、本データ通信装置の方法が有効に利用できるように、ＰＩＡＦＳフレーミング装置１１に対し、１つのＰＩＡＦＳフレームに含まれる有効な情報の量を制限するように指示できるようにする。すなわち、少なくとも常にある一定量は、情報送信装置６０から出力される別系統の情報を含むデータストリームが送信できるように、１つのＰＩＡＦＳフレームには、少なくともある一定量以上の無効な情報が含まれるようにＰＩＡＦＳのフレーミングを行う。また、情報送信装置６０から出力される情報量に応じ、ダイナミックに、ＰＩＡＦＳフレームに格納される有効な情報量を制御することも考えられる。
【００３８】
データを受信する側では、ＰＨＳ装置２０から受信された通信相手からのデータは、無効データ補填装置１００を経由し、ＰＩＡＦＳ受信データとして、ＰＩＡＦＳデフレーミング装置１２に入り、ＦＣＳ検査の後、ＰＩＡＦＳ制御情報が取り除かれ、情報が上位レイヤに対して表示される。データが受信されている間、ＰＩＡＦＳ同期信号生成装置７０はＰＩＡＦＳフレームの先頭位置を検出し、毎ＰＩＡＦＳフレームの先頭でＰＩＡＦＳ同期信号を出力する。また、ＰＩＡＦＳフレームカウンタ装置８１は、ＰＩＡＦＳ同期信号生成装置７０が出力するＰＩＡＦＳ同期信号により、現在のＰＩＡＦＳ受信データの、ＰＩＡＦＳフレーム中での位置を示している。但し、ダウンカウンタであるので、先頭が「７９」、最後が「０」となる。このＰＩＡＦＳフレームカウンタ装置８１のカウント値が「７７」になったとき、残り情報カウンタ装置８２に対し、現在のＰＩＡＦＳ受信データの下位７ビットを格納するよう指示する。この値は、ＰＩＡＦＳフレーム中の「情報長部」の値である。これら両カウンタは、ＰＩＡＦＳ受信データが１バイト来る毎に、１ずつデクリメントする。
【００３９】
演算装置８３では、ＰＩＡＦＳフレームカウンタ装置８１のカウント値と残り情報カウンタ装置８２のカウント値から、現在のＰＩＡＦＳ受信データが有効な情報であるかどうかが計算される。具体的には、残り情報長カウンタが「０」であり、かつ、ＰＩＡＦＳフレームカウンタが「５」〜「７６」の範囲にあるとき、無効な情報であることを示す結果信号を出力する。この演算装置８３により出力される結果により、受信データ切替装置９０を制御し、ＰＨＳ装置２０から出力される受信データがＰＩＡＦＳフレームとして無効な情報であれば、情報受信装置１１０に渡し、別系統の情報を含むデータストリームとして処理するようにする。
【００４０】
この時、ＰＩＡＦＳデフレーミング装置１２には、ＰＩＡＦＳとして無効な情報部分の領域であるとはいえ、別系統のデータが乗ってしまっているものが渡されることになる。このような場合、受信側となるＰＩＡＦＳ装置１０がＰＩＡＦＳのオプション機能である「実効短縮フレーム機能」に対応している場合は、無効な情報部分を無視したＦＣＳ検査が行われるため、何ら問題にならないが、もしも、対応していない場合、別系統のデータが乗っているために、ＦＣＳエラー検査でエラーを検出してしまい、正しいＰＩＡＦＳフレームとして処理できなくなってしまう。このため、演算装置８３により出力される結果により、無効データ補填装置１００を制御し、ＰＨＳ装置２０から出力される受信データがＰＩＡＦＳフレームとして有効な情報であれば、受信されたデータをそのまま出力し、ＰＩＡＦＳフレームとして無効な情報であれば、無効データ補填装置１００内で無効データとして全ビット「１」を生成したものを出力するようにする。
【００４１】
次に、本発明のデータ通信装置が適用される装置として、ＰＩＡＦＳデータ通信機能を内蔵したＰＣＭＣＩＡデータカードと、データ通信対応のＰＨＳ端末を例に採り説明する。
例えば、ＰＨＳ端末を接続したＰＩＡＦＳデータカードをパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣという）に挿入し、同じ形態の相手との間で、公衆網を経由して、データ通信接続し、ＰＣ間で情報のやり取りを行いながら、ＰＩＡＦＳフレーム中の無効情報部分にＰＨＳ端末内で生成した圧縮音声情報を乗せて、ＰＨＳ端末間で音声通話を行う場合を考える。
【００４２】
一方のＰＣから送信した情報は、ＰＩＡＦＳデータカードでＰＩＡＦＳフレーミングされ、ＰＩＡＦＳフレーム中の「情報部」中に収められ、公衆網を経由し、通信相手側のＰＩＡＦＳ装置に届く。この時、該当するＰＩＡＦＳフレームに格納された有効な情報の量（バイト数）は「情報長部」に格納され、有効な情報が含まれていない部分のビットはすべて「１」に設定される。これにＰＩＡＦＳの再送制御などに必要な制御情報が付加され、最後にフレーム誤りの検出符号が計算付加され、ＰＩＡＦＳフレームは完成する（図２（ａ）上段参照）。
【００４３】
従来の技術によれば、ＰＨＳのデータ通信規格ＰＩＡＦＳを使用したデータ通信機器を使用しデータ通信を行う場合、通信回線上はＰＩＡＦＳフレーム（ＰＩＡＦＳの規格に従ったフレームフォーマット）のデータがやり取りされるようになる。しかしながら、ＰＩＡＦＳフレームとして有意な情報が無いような場合や、有意な情報が少ない場合であっても、ＰＩＡＦＳフレームが通信回線を占有しているため、そのほかの情報の送受信は行えなかった。
【００４４】
本発明によると、上述のような、ＰＩＡＦＳを使用したデータ通信機器を使用しデータ通信を行う場合の、ＰＩＡＦＳフレームとして有意な情報が無い部分を検出し（図２（ａ）下段参照）、その部分に別の情報を含むデータストリーム（図２（ｂ）参照）を送信する。このデータストリームはどのようなものでもよく、例えば、本実施の形態の場合は圧縮音声情報としているが、画像情報であったり、観測、測定情報、そのほかＰＩＡＦＳフレーム自体の誤り訂正情報といったものでもよい。
【００４５】
上述したデータストリームの切替部分の動作を図３のフローチャートを用いて具体的に説明する。
図３は、ＰＩＡＦＳ無効情報部検出を示すフローチャートであり、図中Ｓはフローの各ステップを示す。
本フローチャートは送信側、受信側で共通であるため、チャート中「送受信」と表現してある部分があるが、これは送信側動作では「送信」、受信側動作では「受信」と読み替える必要がある。
【００４６】
各カウンタの動作前の初期値は０、無効情報検出信号の動作前の初期出力はインアクティブ（有効な情報）とする。
フローチャート最初の条件である、「ＰＩＡＦＳ送信入力データ有り」は、ＰＩＡＦＳ送信データを１バイト受け取る毎に、以下のフローを実行することを示す。
【００４７】
まず、ステップＳ１でＰＩＡＦＳ送受信データ入力があるか否かを判別し、ＰＩＡＦＳ送受信データ入力があればステップＳ２でＰＩＡＦＳ同期信号がアクティブか否かを判別する。ＰＩＡＦＳ同期信号がアクティブであればＰＩＡＦＳフレーム先頭であると判断してステップＳ３でＰＩＡＦＳフレームカウンタに初期値「７９」を設定してステップＳ８に進む。上記ステップＳ２でＰＩＡＦＳ同期信号がアクティブでなければステップＳ４でＰＩＡＦＳフレームカウンタの値が「０」か否かを判別し、ＰＩＡＦＳフレームカウンタの値が「０」であればステップＳ８に進む。
【００４８】
上記ステップＳ４でＰＩＡＦＳフレームカウンタの値が「０」でなければ、ステップＳ５でＰＩＡＦＳフレームカウンタをデクリメントし、ステップＳ６でＰＩＡＦＳフレームカウンタの値が「７７」か否かを判別する。ＰＩＡＦＳフレームカウンタの値が「７７」のときはステップＳ７で残り情報カウンタにＰＩＡＦＳデータの下位７ビットを設定してステップＳ１２に進む。
【００４９】
ステップＳ８では、残り情報カウンタの値が「０」か否かを判別する。残り情報カウンタの値が「０」のときは、ステップＳ９でＰＩＡＦＳフレームカウンタの値が「５」〜「７６」か否かを判別する。ＰＩＡＦＳフレームカウンタの値が「５」〜「７６」のときは、ステップＳ１０で無効情報部検出信号をアクティブにして本フローを終了する。また、上記ステップＳ８で残り情報カウンタの値が「０」でないときはステップＳ１１で残り情報カウンタをデクリメントする。
【００５０】
上記ステップＳ１１で残り情報カウンタをデクリメントしたとき、上記ステップＳ９でＰＩＡＦＳフレームカウンタの値が「５」〜「７６」でないとき、あるいは上記ステップＳ７で残り情報カウンタにＰＩＡＦＳデータの下位７ビットを設定したときはステップＳ１２で無効情報部検出信号をインアクティブにして本フローを終了する。
【００５１】
上記ＰＩＡＦＳ無効情報部検出フローチャートにおいて、処理開始からの具体的動作は以下のようになる。
まず、ＰＩＡＦＳ送信フレームのうちの先頭のデータを受け取ると「ＰＩＡＦＳ同期信号はアクティブ」になっているため、ＰＩＡＦＳフレームカウンタを「７９」に設定する。次に、残り情報カウンタが「０」でなければ、残り情報カウンタをデクリメントするが、まだ値が設定されていないため初期値の「０」のままである。次に、ＰＩＡＦＳフレームカウント値が「５」〜「７６」の範囲ではないため、無効情報部検出信号をインアクティブにする。この時は、送信データ切替装置５０は、ＰＩＡＦＳフレーミング装置１１からのデータを選択し、ＰＨＳ装置２０に出力する。
【００５２】
ＰＩＡＦＳ送信フレームの先頭から２バイト目のデータを受け取ると、ＰＩＡＦＳフレーム先頭のデータではないため、ＰＩＡＦＳ同期信号がアクティブではなく、ＰＩＡＦＳフレームカウンタの値が「０」でないのでＰＩＡＦＳフレームカウンタをデクリメントしカウント値は「７８」となる。次に、残り情報カウンタは「０」であるのでデクリメントせず、ＰＩＡＦＳフレームカウント値が「５」〜「７６」の範囲に無いため、無効情報部検出信号をインアクティブにする。したがって、１バイト目同様、送信データ切替装置５０はＰＩＡＦＳフレーミング装置からのデータを選択し、ＰＨＳ装置２０に出力する。
【００５３】
ＰＩＡＦＳ送信フレームの先頭から３バイト目のデータを受け取ると、ＰＩＡＦＳフレームカウンタをデクリメントした結果、ＰＩＡＦＳフレームカウンタが「７７」になり、残り情報カウンタにＰＩＡＦＳデータの下位７ビットを設定する。これは該当するＰＩＡＦＳフレームに含まれる有効な情報のバイト数である。説明の便宜上、この値を「３０」とすると、残り情報カウンタに「３０」が設定され、無効情報部検出信号をインアクティブにする。したがって、送信データ切替装置５０は、ＰＩＡＦＳフレーミング装置１１からのデータを選択し、ＰＨＳ装置２０に出力する。
【００５４】
ＰＩＡＦＳ送信フレームの先頭から４バイト目のデータ、すなわち有効な情報部の最初のデータを受け取ると、ＰＩＡＦＳフレームカウンタをデクリメントしてカウント値が「７６」になり、残り情報カウンタが「０」ではないのでデクリメントし、カウント値が「２９」となって無効情報部検出信号をインアクティブにする。したがって、送信データ切替装置５０はＰＩＡＦＳフレーミング装置１１からのデータを選択し、ＰＨＳ装置２０に出力する。
【００５５】
この時点で、ＰＩＡＦＳフレームカウンタのカウント値は「７６」、残り情報カウンタのカウント値は「２９」となっている。これらのカウント値は送信データを１バイト受け取る度にそれぞれデクリメントされるため、更に２８バイトのデータを受け取ったあとでは、ＰＩＡＦＳフレームカウンタのカウント値は「４８」、残り情報カウンタのカウント値は「１」となる。
【００５６】
ＰＩＡＦＳ送信フレームの先頭から３３バイト目のデータ、すなわち有効な情報部の最後のデータを受け取ると、ＰＩＡＦＳフレームカウンタをデクリメントし、カウント値は「４７」になり、残り情報カウンタが「０」ではないためデクリメントし、カウント値は「０」となる。そして、無効情報部検出信号をインアクティブにする。したがって、やはり、送信データ切替装置５０はＰＩＡＦＳフレーミング装置１１からのデータを選択し、ＰＨＳ装置２０に出力する。
【００５７】
ＰＩＡＦＳ送信フレームの先頭から３４バイト目のデータ、すなわち無効な情報部の最初のデータを受け取ると、ＰＩＡＦＳフレームカウンタをデクリメントし、カウント値は「４６」になり、残り情報カウンタが「０」であるのでデクリメントせず、ＰＩＡＦＳフレームカウント値が「５」〜「７６」の範囲にあるため、無効情報部検出信号をアクティブにする。この結果、送信データ切替装置５０はＰＩＡＦＳフレーミング装置１１からのデータではなく、ＰＨＳ部で生成された圧縮音声情報を選択し、ＰＨＳ装置２０に出力するようになる。
【００５８】
無効情報部検出信号がアクティブな状態は、ＰＩＡＦＳフレームカウンタをデクリメントした値が「５」以上の時、すなわちＰＩＡＦＳとして無効な情報部の最後のデータまで継続し、有効な情報が送信されるようになると再び、無効情報部検出信号をインアクティブにする。
【００５９】
このように、ＰＩＡＦＳフレーミング装置１１から出力されてくるＰＩＡＦＳデータを送信無効情報部検出装置４０に入力し、送信無効情報部検出装置４０で無効情報部の検出を行い、その結果信号を送信データ切替装置５０に入力し、ＰＩＡＦＳ送信データと情報送信装置６０からのストリームデータの選択を制御することにより、ＰＩＡＦＳフレームとして有効な情報を含まない部分に、別の送信情報を含むデータストリームを送信することができ、ＰＩＡＦＳデータ通信と同時に、ＰＩＡＦＳ通信で占有している回線を使用し、ＰＩＡＦＳとは別系統の情報を送信できるようになる。
【００６０】
上記のように、圧縮音声情報は、ＰＩＡＦＳフレーム中の無効な情報部分の代わりに送信されるため、ＰＩＡＦＳフレーム中の有効な情報量が、多い場合には、圧縮音声情報が送信できず、音声がとぎれたり、伝送できなかったりということが発生する。このような場合であっても、圧縮音声情報を確実に送信できるようにするためには、ＰＩＡＦＳフレーム中に、圧縮音声のスループットに相当する無効情報部を生成するようにする。例えば、圧縮音声情報のスループットが８ｋｂｐｓであった場合、ＰＩＡＦＳフレームは２０ｍｓ毎（３２ｋ通信時）に送信されるため、次式（１）に示すように、１フレームあたり、１６０ｂｉｔ＝２０バイトの圧縮音声情報を格納できればよいことになる。
８ｋｂｉｔ・（２０ｍｓ／１０００ｍｓ）＝１６０ｂｉｔ        …（１）
そこで、１つのＰＩＡＦＳフレームには、少なくとも２０バイトの無効な情報が含まれるように、１フレームあたりの情報量を制限してＰＩＡＦＳのフレーミングを行うようにすることで、圧縮音声情報を確実に送信することができるようになり、音声のとぎれ等が発生しないようにすることができる。
【００６１】
受信側で受信されるデータは、ＰＩＡＦＳフレームの情報と圧縮音声情報が混在してくるようになるが、この混在データから、それぞれの情報を分離するために、送信側と同様の仕組みにより、ＰＨＳ装置２０より受信されてくる受信データを受信無効情報部検出装置８０に入力し、受信無効情報部検出装置８０で受信無効情報部の検出を行い、受信無効情報部検出装置８０から出力される結果信号を受信データ切替装置９０に入力し、情報受信装置１１０へのデータの流れを制御する。無効情報部の検出方法は送信側と同じものを使用しているため、送信側でフローチャートを用いて説明したのと同様の動作により、情報送信装置６０から送信されたデータストリームのみを、情報受信装置１１０に引き込むことができるようになる。情報受信装置１１０はＰＨＳに内蔵された圧縮音声のデコーダであり、送信側でＰＨＳに内蔵のエンコーダにより生成された圧縮音声情報のみを圧縮音声のデコーダに引き込み、音声としてＰＨＳのスピーカより出力できるようになる。
【００６２】
次に、ＰＩＡＦＳデフレーミング装置１２に行く受信データであるが、こちらの方はまだＰＩＡＦＳフレームの情報と圧縮音声情報が混在している状態のデータである。これは、言い換えれば、圧縮音声情報によりＰＩＡＦＳフレームの一部が書き換えられているわけであるので、ＰＩＡＦＳフレームとしては、元のＰＩＡＦＳフレームのデータに対して誤りが発生していることになる。このような場合であっても、受信側となるＰＩＡＦＳ装置１０がＰＩＡＦＳのオプション機能である「実効短縮フレーム機能」に対応している場合は、何ら問題無く、受信したＰＩＡＦＳフレームを正しく処理できるが、もしも、対応していない場合、ＰＩＡＦＳフレームの無効な情報部分とはいえ、ＦＣＳエラー検査でエラーを検出してしまい、正しいＰＩＡＦＳフレームとして処理できなくなってしまう。
【００６３】
上記「実効短縮フレーム機能」とはＰＩＡＦＳのオプション機能であり、ＰＩＡＦＳフレームのうち有効でない情報部分の伝送誤りを、受信側で補償することにより無視できるようにした機能である。ＰＩＡＦＳのフレームは１フレームが８０バイトの固定長となっており、フレーム最後の４バイトにはフレームの誤りを検出するためのＦＣＳ（frame check sequence）が設定される。ＦＣＳはフレームチェックシーケンスの略であり、ＰＩＡＦＳフレーム先頭からの７６バイトについてのＣＲＣ演算の結果が格納される。このため、ＰＩＡＦＳとして有効な情報の入っていない部分でビットエラー等が発生したような場合であっても、受信側ではＦＣＳの検査でエラーを検出し、当該ＰＩＡＦＳフレームを破棄することになる。このようなケースを救済するための仕組みが「実効短縮フレーム機能」であり、これは、送信側ではＦＣＳを演算する際に、無効な情報部分のビットをすべて「１」に設定した上で演算が行われるが、受信側でＦＣＳを演算する際に、情報長で示される有効な情報以外の部分に、実際の受信データによらず、受信側で生成した「１」を設定した上で演算を行うというものである。この機能により、ＰＩＡＦＳとして有効な情報の入っていない部分でビットエラー等が発生したような場合は、受信側では実際の受信データではなく、受信側で生成した「１」を設定した上でＦＣＳの検査を行うようになるので、エラーを検出しなくなり、誤りのないＰＩＡＦＳフレームとして処理されるようになるというものである（特開平０９−２７５３９３号公報参照）。
【００６４】
しかし、ＰＩＡＦＳ受信側装置がこの「実効短縮フレーム機能」に対応していない場合、圧縮音声情報により当該ＰＩＡＦＳフレームはＦＣＳエラーを検出してしまう。このため、演算装置８３により出力される結果により、無効データ補填装置１００を制御し、ＰＨＳ装置２０から出力される受信データがＰＩＡＦＳフレームとして有効な情報であれば、受信されたデータをそのまま出力し、ＰＩＡＦＳフレームとして無効な情報、すなわち圧縮音声情報が乗っている部分であれば、無効データとして、ビットをすべて「１」に設定したデータを出力するようにする。
【００６５】
以上のように、本実施の形態では、ＰＨＳのデータ通信プロトコルであるＰＩＡＦＳを使用しデータ通信を行う装置において、ＰＩＡＦＳフレーム中の情報長を検査し、ＰＩＡＦＳフレームとして有効な情報が含まれず、無効データにより埋められている部分に、その無効データの代わりに、別の送信情報を含むデータストリームを送受信するように構成したので、ＰＩＡＦＳデータ通信と同時に、ＰＩＡＦＳ通信で占有している回線を使用し、ＰＩＡＦＳとは別系統の情報を送受信することができる。
【００６６】
なお、上記実施の形態のデータ通信装置では、ＰＩＡＦＳ同期信号生成装置の出力するＰＩＡＦＳ同期信号と２つのダウンカウンタと演算装置により無効情報部の検出を行っているが、これは一例であり、ＰＩＡＦＳフレーム中の情報長からＰＩＡＦＳフレームとして、無効な情報の特定を行うことを特徴とするものであればよく、装置の構成は問わない。
【００６７】
また、上記各実施の形態では、データ通信機能を有するＰＨＳに適用した例であるが、送受信を行うデータ通信装置であればどのような装置にも適用可能である。例えば、親機と複数の子機とが無線通信によって接続されたコードレス電話機や、無線通信機能を備えたＰＤＡ（Personal Digital Assistant）や小型ノート型パソコンにも応用できる。
さらに、上記データ通信装置を構成する各回路部、例えば制御部の種類、数及び接続方法などは前述した実施の形態に限られない。
【００６８】
【発明の効果】
以上、詳述したように、請求項１の発明によれば、ＰＩＡＦＳデータ通信と同時に、ＰＩＡＦＳ通信で占有している回線を使用し、ＰＩＡＦＳとは別系統の情報を送信することができる。
請求項２の発明によれば、ＰＩＡＦＳとして有効な情報が入っていない部分のみをデータストリームとして分離することができる。
請求項３の発明によれば、ＰＩＡＦＳフレーム中の無効データにより埋められている部分の代わりに送信する別の送信情報を含むデータストリームの通信帯域を確保することがてきる。
請求項４記載の発明によれば、ＰＩＡＦＳ機器がＰＩＡＦＳのオプション機能である「実効短縮フレーム機能」に対応していない場合であっても、ＰＩＡＦＳ機器内でＦＣＳエラーが発生しないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のデータ通信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態のデータ通信装置のＰＩＡＦＳフレーム中の別系統データを模式的に示す図である。
【図３】本実施の形態のデータ通信装置のＰＩＡＦＳ無効情報部検出を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０  ＰＩＡＦＳ装置
１１  ＰＩＡＦＳフレーミング装置
１２  ＰＩＡＦＳデフレーミング装置
２０  ＰＨＳ装置
３０  ＰＩＡＦＳ同期信号生成装置
４０  送信無効情報部検出装置
４１，８１  ＰＩＡＦＳフレームカウンタ装置
４２，８２  残り情報カウンタ装置
４３，８３  演算装置
５０  送信データ切替装置
６０  情報送信装置
７０  ＰＩＡＦＳ同期信号生成装置
８０  受信無効情報部検出装置
９０  受信データ切替装置
１００  無効データ補填装置
１１０  情報受信装置
【図１】
0003682406.tif 000002
【図２】
0003682406.tif 000003
【図３】
0003682406.tif 000004