(57)【要約】【課題】音信号の伝送中に生じたデータ誤りの影響を軽減する。【解決手段】音信号送信装置１は、音信号のサンプリング値に基づく第１符号化データと、第１符号化データを反転した第２符号化データを生成する符号化部１２と、第１符号化データに割り当てられた一以上の第１周波数の信号を含む第１混合信号と、第２符号化データに割り当てられた一以上の第２周波数の信号を含む第２混合信号と、を含む混合信号を生成する混合信号生成部１４と、混合信号によりキャリア信号を変調して変調信号を生成する変調信号生成部１６と、変調信号を送信する送信部１７と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音信号のサンプリング値に基づく第１符号化データと、前記第１符号化データを反転した第２符号化データを生成する符号化部と、
前記第１符号化データに割り当てられた一以上の第１周波数の信号を含む第１混合信号と、前記第２符号化データに割り当てられた一以上の第２周波数の信号を含む第２混合信号と、を含む混合信号を生成する混合信号生成部と、
前記混合信号によりキャリア信号を変調して変調信号を生成する変調信号生成部と、
前記変調信号を送信する送信部と、
を有する音信号送信装置。
【請求項２】
前記混合信号生成部は、前記第１符号化データの値及び前記第２符号化データの値ごとに異なる組合せの一以上の周波数の信号を含む前記第１混合信号及び前記第２混合信号を生成する、
請求項１に記載の音信号送信装置。
【請求項３】
前記混合信号生成部は、所定の複数の周波数のうち前記一以上の第１周波数と異なる前記一以上の第２周波数の信号を含む前記第２混合信号を生成する、
請求項１又は２に記載の音信号送信装置。
【請求項４】
前記混合信号生成部は、前記第１混合信号と前記第２混合信号とが隣接する前記混合信号を生成する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の音信号送信装置。
【請求項５】
前記混合信号生成部は、１つの前記サンプリング値に対応する前記第１混合信号及び前記第２混合信号の前に、同じ組合せの周波数の信号により構成される複数の信号を連続して含む同期信号を配置することにより、前記混合信号を生成する、
請求項４に記載の音信号送信装置。
【請求項６】
前記符号化部は、前記音信号のサンプリング値に基づいて前記第１符号化データとしての複数の第１サブ符号化データを生成し、かつ前記複数の第１サブ符号化データそれぞれを反転した前記第２符号化データとしての複数の第２サブ符号化データを生成し、
前記混合信号生成部は、前記複数の第１サブ符号化データそれぞれに割り当てられた前記一以上の第１周波数と、前記複数の第２サブ符号化データそれぞれに割り当てられた前記一以上の第２周波数の信号と、が時分割多重化された前記混合信号を生成する、
請求項１から５のいずれか一項に記載の音信号送信装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の音信号送信装置から送信された前記変調信号を受信する音信号受信装置であって、
前記変調信号を復調して復調信号を生成する復調部と、
前記復調信号に含まれる周波数に基づいて前記第１符号化データ及び前記第２符号化データに対応する第１復号化データ及び第２復号化データを生成する復号化部と、
前記第１復号化データ及び前記第２復号化データの少なくともいずれかに誤りがあるか否かを判定する判定部と、
前記第１復号化データ及び前記第２復号化データの少なくともいずれかに誤りがあると前記判定部が判定した場合に、当該第１復号化データ及び当該第２復号化データに対応する前記サンプリング値を、他のサンプリング値に基づいて生成した補間値によって置換する補間部と、
を有する音信号受信装置。
【請求項８】
前記判定部は、前記第１復号化データと前記第２復号化データとが互いに反転関係にない場合に、前記第１復号化データ及び前記第２復号化データの少なくともいずれかに誤りがあると判定する、
請求項７に記載の音信号受信装置。
【請求項９】
音信号を送信する音信号送信装置と、前記音信号送信装置が送信した前記音信号を受信する音信号受信装置と、を備える音信号伝送システムであって、
前記音信号送信装置は、
音信号のサンプリング値に基づく第１符号化データと、前記第１符号化データを反転した第２符号化データを生成する符号化部と、
前記第１符号化データに割り当てられた一以上の第１周波数の信号を含む第１混合信号と、前記第２符号化データに割り当てられた一以上の第２周波数の信号を含む第２混合信号と、を含む混合信号を生成する混合信号生成部と、
前記混合信号によりキャリア信号を変調して変調信号を生成する変調信号生成部と、
前記変調信号を送信する送信部と、
を有し、
前記音信号受信装置は、
前記変調信号を復調して復調信号を生成する復調部と、
前記復調信号に含まれる周波数に基づいて前記第１符号化データ及び前記第２符号化データを復号化して第１復号化データ及び第２復号化データを生成する復号化部と、
前記第１復号化データ及び前記第２復号化データの少なくともいずれかに誤りがあるか否かを判定する判定部と、
前記第１復号化データ及び前記第２復号化データの少なくともいずれかに誤りがあると前記判定部が判定した場合に、当該第１復号化データ及び当該第２復号化データに対応する前記サンプリング値を、他のサンプリング値に基づいて生成した補間値によって置換する補間部と、
を有する音信号伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音信号を伝送するための音信号送信装置、音信号受信装置、及び音信号伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、音信号を無線伝送する技術が知られている。特許文献１においては、誤り訂正符号を用いて符号化してから音信号を伝送することにより、無線伝送中に生じた誤りを訂正してから音信号を再生する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１２−５１７７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
誤り訂正符号を用いたとしても、データ誤りが発生する頻度が多い場合には誤りを訂正することができない。音信号においては、誤りが発生したビット位置によっては誤りの影響が大きく、誤りが発生した音信号を再生すると大きなノイズとして聞こえてしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、音信号の伝送中に生じたデータ誤りの影響を軽減することができる音信号送信装置、音信号受信装置、及び音信号伝送システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様の音信号送信装置は、音信号のサンプリング値に基づく第１符号化データと、前記第１符号化データを反転した第２符号化データを生成する符号化部と、前記第１符号化データに割り当てられた一以上の第１周波数の信号を含む第１混合信号と、前記第２符号化データに割り当てられた一以上の第２周波数の信号を含む第２混合信号と、を含む混合信号を生成する混合信号生成部と、前記混合信号によりキャリア信号を変調して変調信号を生成する変調信号生成部と、前記変調信号を送信する送信部と、を有する。
【０００７】
前記混合信号生成部は、前記第１符号化データの値及び前記第２符号化データの値ごとに異なる組合せの一以上の周波数の信号を含む前記第１混合信号及び前記第２混合信号を生成してもよい。
【０００８】
前記混合信号生成部は、所定の複数の周波数のうち前記一以上の第１周波数と異なる前記一以上の第２周波数の信号を含む前記第２混合信号を生成してもよい。前記混合信号生成部は、前記第１混合信号と前記第２混合信号とが隣接する前記混合信号を生成してもよい。
【０００９】
前記混合信号生成部は、１つの前記サンプリング値に対応する前記第１混合信号及び前記第２混合信号の前に、同じ組合せの周波数の信号により構成される複数の信号を連続して含む同期信号を配置することにより、前記混合信号を生成してもよい。
【００１０】
前記符号化部は、前記音信号のサンプリング値に基づいて前記第１符号化データとしての複数の第１サブ符号化データを生成し、かつ前記複数の第１サブ符号化データそれぞれを反転した前記第２符号化データとしての複数の第２サブ符号化データを生成し、前記混合信号生成部は、前記複数の第１サブ符号化データそれぞれに割り当てられた前記一以上の第１周波数と、前記複数の第２サブ符号化データそれぞれに割り当てられた前記一以上の第２周波数の信号と、が時分割多重化された前記混合信号を生成してもよい。
【００１１】
本発明の第２の態様の音信号受信装置は、上記の音信号送信装置から送信された前記変調信号を受信する。音信号受信装置は、前記変調信号を復調して復調信号を生成する復調部と、前記復調信号に含まれる周波数に基づいて前記第１符号化データ及び前記第２符号化データに対応する第１復号化データ及び第２復号化データを生成する復号化部と、前記第１復号化データ及び前記第２復号化データの少なくともいずれかに誤りがあるか否かを判定する判定部と、前記第１復号化データ及び前記第２復号化データの少なくともいずれかに誤りがあると前記判定部が判定した場合に、当該第１復号化データ及び当該第２復号化データに対応する前記サンプリング値を、他のサンプリング値に基づいて生成した補間値によって置換する補間部と、を有する。
【００１２】
前記判定部は、例えば、前記第１復号化データと前記第２復号化データとが互いに反転関係にない場合に、前記第１復号化データ及び前記第２復号化データの少なくともいずれかに誤りがあると判定する。
【００１３】
本発明の第３の態様の音信号伝送システムは、音信号を送信する音信号送信装置と、前記音信号送信装置が送信した前記音信号を受信する音信号受信装置と、を備える。前記音信号送信装置は、音信号のサンプリング値に基づく第１符号化データと、前記第１符号化データを反転した第２符号化データを生成する符号化部と、前記第１符号化データに割り当てられた一以上の第１周波数の信号を含む第１混合信号と、前記第２符号化データに割り当てられた一以上の第２周波数の信号を含む第２混合信号と、を含む混合信号を生成する混合信号生成部と、前記混合信号によりキャリア信号を変調して変調信号を生成する変調信号生成部と、前記変調信号を送信する送信部と、を有する。前記音信号受信装置は、前記変調信号を復調して復調信号を生成する復調部と、前記復調信号に含まれる周波数に基づいて前記第１符号化データ及び前記第２符号化データを復号化して第１復号化データ及び第２復号化データを生成する復号化部と、前記第１復号化データ及び前記第２復号化データの少なくともいずれかに誤りがあるか否かを判定する判定部と、前記第１復号化データ及び前記第２復号化データの少なくともいずれかに誤りがあると前記判定部が判定した場合に、当該第１復号化データ及び当該第２復号化データに対応する前記サンプリング値を、他のサンプリング値に基づいて生成した補間値によって置換する補間部と、を有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、音信号の伝送中に生じたデータ誤りの影響を軽減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】音信号伝送システムの概要を説明するための図である。
【図２】音信号送信装置の構成を示す図である。
【図３】符号化部の動作について説明するための図である。
【図４】符号化部が生成する符号化データについて説明するための図である。
【図５】周波数シンセサイザ及び混合信号生成部の構成を模式的に示す図である。
【図６】周波数シンセサイザ及び混合信号生成部の動作について説明するための図である。
【図７】音信号受信装置の構成を示す図である。
【図８】復号化部の動作を模式的に示す図である。
【図９】誤りが発生したサンプリングデータの値を補間部により補間することにより生成した音信号の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［音信号伝送システムＳの概要］
図１は、音信号伝送システムＳの概要を説明するための図である。音信号伝送システムＳは、音信号を送信する音信号送信装置１から、音信号を受信する音信号受信装置２に音信号を伝送するためのシステムである。
【００１７】
図１においては音信号送信装置１としてマイクロフォンユニットを例示しているが、音信号送信装置１は、オーディオプレーヤー、コンピュータ又はスマートフォン等のように、音信号を出力する機能を有する他の電子機器であってもよい。また、図１においては音信号受信装置２としてスピーカを例示しているが、音信号受信装置２は、ハードディスク、コンピュータ又はスマートフォン等のように、音信号を入力する機能を有する他の電子機器であってもよい。
【００１８】
音信号送信装置１と音信号受信装置２との間では、赤外線、電波又はケーブル等の任意の伝送手段を用いて音信号を伝送することが可能であるが、本実施の形態においては、赤外線ＩＲを用いて音信号送信装置１から音信号受信装置２に音信号を伝送する音信号伝送システムＳを例示する。
【００１９】
音信号送信装置１は、入力されたアナログの音信号を所定の時間間隔でサンプリングして得られたサンプリングデータをデジタルデータに変換する。音信号送信装置１は、デジタルデータを符号化し、符号化後のデータに対応する周波数の発振信号を含む混合信号を生成する。音信号送信装置１は、生成した混合信号によりキャリア信号を変調することにより変調信号を生成し、生成した変調信号を音信号受信装置２に送信する。
【００２０】
音信号受信装置２は、音信号送信装置１から変調信号を受信すると、変調信号を復調した後の信号に含まれる周波数のパターンを解析することにより、変調信号に含まれていた混合信号を復号する。音信号受信装置２は、復号後のデータに誤りが発生しているか否かを判定する。音信号受信装置２は、復号後のデータに誤りが発生していることを検出した場合、誤りが発生したデータを使用せず、正常な他のサンプリングデータの値に基づいて補間する。
【００２１】
詳細については後述するが、音信号伝送システムＳは、サンプリングデータを符号化して得られる第１符号化データと、第１符号化データの各ビット値を反転して得られる第２符号化データとを伝送することを特徴としている。このようにすることで、伝送中にデータ誤りが発生したことを音信号受信装置２が検出できる確率を高めることができる。
【００２２】
以上のとおり、音信号受信装置２は、伝送中に誤りが発生したサンプリングデータの音をそのまま再生せず、他のサンプリングデータの値に基づいて補間することで、前後のサンプリングデータの値と大きく異なる誤った値のサンプリングデータを再生しにくくする。したがって、音信号の伝送中にデータ誤りが生じたとしても、音信号受信装置２が出力する音においてノイズが聞こえづらくなり、データ誤りの影響を軽減することができる。
以下、音信号送信装置１及び音信号受信装置２の構成について詳細に説明する。
【００２３】
［音信号送信装置１の構成］
図２は、音信号送信装置１の構成を示す図である。
音信号送信装置１は、音信号入力部１１と、符号化部１２と、周波数シンセサイザ１３と、混合信号生成部１４と、キャリア信号生成部１５と、変調信号生成部１６と、送信部１７と、を有する。
【００２４】
音信号入力部１１は、音信号の入力を受けるマイクロフォンである。音信号入力部１１は、入力された音信号を増幅及び／又はフィルタリングした後の信号を符号化部１２に入力する。
【００２５】
符号化部１２は、音信号入力部１１から入力された音信号を所定の時間間隔でサンプリングし、サンプリングした音信号の値をデジタルデータに変換することにより符号化データを生成する。符号化部１２は、例えば、サンプリングした信号の値に対応する１６ビットの符号化データを生成する。符号化部１２は、生成した符号化データを混合信号生成部１４に入力する。
【００２６】
図３は、符号化部１２の動作について説明するための図である。図３（ａ）は、サンプリング時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５において音信号がサンプリングされることを示している。図３（ｂ）は、各サンプリング時間においてサンプリングされた音信号の値に対応するサンプリングデータを示している。
【００２７】
続いて、符号化部１２は、１つのサンプリングデータに基づいて、音信号のサンプリング値に基づく第１符号化データと、第１符号化データを反転した第２符号化データとを生成する。第１符号化データは、例えば図３（ｂ）に示したサンプリングデータ自体であり、第２符号化データは、第１符号化データにおけるビット値０を１に反転し、第１符号化データにおけるビット値１を０に反転することにより生成したデータである。
【００２８】
本実施の形態における符号化部１２は、図３（ｂ）に示すように、１つの第１符号化データを、ビット位置によって複数の第１サブ符号化データに分割する。具体的には、ビット位置０〜３のデータにより４ビットの第１サブ符号化データＤ０を構成し、ビット位置４〜７のデータにより４ビットの第１サブ符号化データＤ１を構成し、ビット位置８〜１１のデータにより４ビットの第１サブ符号化データＤ２を構成し、ビット位置１２〜１５のデータにより４ビットの第１サブ符号化データＤ３を構成する。符号化部１２は、第１サブ符号化データの各ビット値を反転した第２サブ符号化データを生成する。
【００２９】
図４は、符号化部１２が生成する符号化データについて説明するための図である。図４は、図３におけるサンプリング時間Ｔ２におけるサンプリングデータに基づく符号化データを示している。符号化データは、同期用データ、第１符号化データとしての複数の第１サブ符号化データ、及び第２符号化データとしての複数の第２サブ符号化データにより構成されている。符号化部１２は、ビット位置０〜３の値がそれぞれ（０、０、０、１）の第１サブ符号化データＤ０に対して、各ビットの値を反転することにより、ビット位置０〜３の値がそれぞれ（１、１、１、０）の第２サブ符号化データＤ０’を生成する。符号化部１２は、第１サブ符号化データＤ１、Ｄ２、Ｄ３に対しても、同様に第２サブ符号化データＤ１’、Ｄ２’、Ｄ３’を生成する。
【００３０】
符号化部１２は、第１サブ符号化データと第２サブ符号化データとが隣接するように配置する。図４に示す例においては、符号化部１２は、同期用データに続いて、Ｄ０、Ｄ０’、Ｄ１、Ｄ１’、Ｄ２、Ｄ２’、Ｄ３、Ｄ３’の順に配置された符号化データを生成する。同期用データは、例えば、同じ値が連続する複数のデータを含む。図４に示す例において、同期用データは、３つの連続する（１、１、０、０）と１つの（０、０、１、１）から構成されている。
【００３１】
続いて、音信号送信装置１の他の構成部について説明する。
周波数シンセサイザ１３は、複数の周波数の発振信号を生成する。周波数シンセサイザ１３は、第１サブ符号化データ及び第２サブ符号化データとして想定される複数のデータパターンの数に対応する数の周波数の発振信号を生成する。周波数シンセサイザ１３は、例えば、第１サブ符号化データ及び第２サブ符号化データのビット数に相当する種類の周波数の発振信号を生成する。周波数シンセサイザ１３は、生成した発振信号を混合信号生成部１４に入力する。
【００３２】
混合信号生成部１４は、符号化部１２から入力された符号化データに基づいて、周波数シンセサイザ１３から入力される一以上の周波数の発振信号を含む混合信号を生成する。混合信号生成部１４は、生成した混合信号を変調信号生成部１６に入力する。
【００３３】
混合信号生成部１４は、第１符号化データ又は第１サブ符号化データに割り当てられた一以上の第１周波数の信号を含む第１混合信号と、第２符号化データ又は第２サブ符号化データに割り当てられた一以上の第２周波数の信号を含む第２混合信号と、を含む混合信号を生成する。具体的には、混合信号生成部１４は、第１符号化データ又は第１サブ符号化データの値及び第２符号化データ又は第２サブ符号化データの値ごとに異なる組合せの一以上の周波数の信号を含む第１混合信号及び第２混合信号を生成する。
【００３４】
図５は、周波数シンセサイザ１３及び混合信号生成部１４の構成を模式的に示す図である。図６は、周波数シンセサイザ１３及び混合信号生成部１４の動作について説明するための図である。図５に示すように、混合信号生成部１４は、符号化部１２から入力されるサブ符号化データに含まれる複数のビットデータｄ０〜ｄ３それぞれの値に基づいて、ビットデータｄ０〜ｄ３のそれぞれに対応する周波数の発振信号を含めるか否かを決定する。混合信号生成部１４は、第１サブ符号化データ及び第２サブ符号化データのビットデータの値（以下、ビット値という場合がある）が１の場合に、当該ビットの位置に対応する周波数の発振信号を含み、第１サブ符号化データ及び第２サブ符号化データのビット値が０の場合に、当該ビットの位置に対応する周波数の発振信号を含まない混合信号を生成する。
【００３５】
具体的には、混合信号生成部１４は、複数のビットデータｄ０〜ｄ３のうち、所定のビット値（例えば１）を有するビットデータに対応する周波数の発振信号をミキサ１４１においてミキシングすることにより混合信号を生成する。より具体的には、混合信号生成部１４は、ビットデータｄ０のビット値が１である場合に、ビットデータｄ０に対応する周波数ｆ０の発振信号を混合信号に含める。混合信号生成部１４は、ビットデータｄ１のビット値が１である場合に、ビットデータｄ１に対応する周波数ｆ１の発振信号を混合信号に含める。混合信号生成部１４は、ビットデータｄ２のビット値が１である場合に、ビットデータｄ２に対応する周波数ｆ２の発振信号を混合信号に含める。混合信号生成部１４は、ビットデータｄ３のビット値が１である場合に、ビットデータｄ３に対応する周波数ｆ３の発振信号を混合信号に含める。
【００３６】
図６に示すように、例えば、第１サブ符号化データ及び第２サブ符号化データの値が０の場合、混合信号生成部１４は、発振信号を含まない混合信号を生成する。第１サブ符号化データ及び第２サブ符号化データの値が１の場合、混合信号生成部１４は、周波数ｆ０の発振信号により構成される混合信号を生成する。第１サブ符号化データ及び第２サブ符号化データの値が７の場合、混合信号生成部１４は、周波数ｆ０の発振信号、周波数ｆ１の発振信号、及び周波数ｆ２の発振信号を含む混合信号を生成する。このようにして、混合信号生成部１４は、複数の第１サブ符号化データそれぞれに割り当てられた一以上の第１周波数と、複数の第２サブ符号化データそれぞれに割り当てられた一以上の第２周波数の信号と、が時分割多重化された混合信号を生成する。
【００３７】
第２サブ符号化データは、第１サブ符号化データを反転したデータなので、第１周波数と第２周波数とは互いに異なる周波数となる。すなわち、混合信号生成部１４は、第２サブ符号化データに基づいて、所定の複数の周波数のうち、第１サブ符号化データに基づいて生成した第１混合信号に含まれる一以上の第１周波数と異なる一以上の第２周波数の信号を含む第２混合信号を生成する。
【００３８】
また、図４に示すように、混合信号生成部１４は、第１混合信号と第２混合信号とが時間軸上で隣接する混合信号を生成する。詳細については後述するが、このように第１混合信号と第２混合信号とを隣接させることで、伝送中に発生した誤りが検出される確率を向上させることができる。
【００３９】
混合信号生成部１４は、１つのサンプリング値に対応する第１混合信号及び第２混合信号の前に、同じ組合せの周波数の信号により構成される複数の信号を連続して含む同期信号を配置することにより、送信する対象となる混合信号を生成する。具体的には、混合信号生成部１４は、１つのサンプリングデータに対応する同期信号、複数の第１サブ符号化データに対応する発振信号、及び複数の第２サブ符号化データに対応する発振信号が、サンプリング間隔以下の所定の期間にわたって変化する混合信号を生成する。サンプリング周波数が８ｋＨｚであり、サンプリング間隔が１２５マイクロ秒である場合、混合信号生成部１４は、１２５マイクロ秒以内に順次周波数が変化する混合信号を生成する。
【００４０】
混合信号生成部１４は、混合信号に含まれる各発振信号間での干渉、及び混合信号に含まれる各発振信号と後述のキャリア信号生成部１５が生成するキャリア信号との間での干渉が発生しない周波数の発振信号を含む混合信号を生成する。図５及び図６に示す例の場合、周波数ｆ０、ｆ１、ｆ２、ｆ３の発振信号のそれぞれの周波数は、これらの周波数又はこれらの発振信号の高調波の周波数が、他の発振信号の周波数及び他の発振信号の高調波の周波数、並びにキャリア信号周波数及びキャリア信号の高調波の周波数と一致しないように決定されている。また、周波数ｆ０、ｆ１、ｆ２、ｆ３の発振信号のそれぞれの周波数は、これらの周波数又はこれらの発振信号の高調波の周波数が、周波数ｆ０、ｆ１、ｆ２、ｆ３の発振信号の一部の周波数を混合した際に生じる周波数と一致しないように決定されている。
【００４１】
なお、混合信号生成部１４は、複数の第１サブ符号化データ及び複数の第２サブ符号化データそれぞれに対応する発振信号の振幅を、所定の窓関数に基づいて徐々に大きくし、最大の振幅値になった後に振幅を徐々に小さくしてもよい。このようにすることで、混合信号生成部１４は、混合信号に不要な高周波成分が含まれないようにすることができる。
【００４２】
キャリア信号生成部１５は、キャリア信号を生成する発振器である。キャリア信号は、例えば赤外線通信のキャリア信号の周波数として用いられる２ＭＨｚ以上３ＭＨｚ以下の範囲の周波数の発振信号である。キャリア信号生成部１５は、生成したキャリア信号を変調信号生成部１６に入力する。
【００４３】
変調信号生成部１６は、混合信号生成部１４から入力された混合信号により、キャリア信号生成部１５から入力されたキャリア信号を周波数変調して変調信号を生成する。変調信号生成部１６は、生成した変調信号を送信部１７に入力する。
【００４４】
送信部１７は、変調信号生成部１６から入力された変調信号を送信する。送信部１７は、例えば赤外光を発する発光ダイオード、及び発光ダイオードをドライブするための増幅回路を有する。送信部１７は、変調信号生成部１６から入力された周波数変調信号を増幅回路で増幅し、増幅した信号で発光ダイオードの発光、消灯の点滅周期を変化させることにより、周波数変調信号を含む赤外光を発生する。送信部１７は、高周波回路及びアンテナを有し、変調信号を含む電波を送信してもよい。
【００４５】
［音信号受信装置２の構成］
続いて、図７を参照しながら、音信号送信装置１から送信された変調信号を受信する音信号受信装置２の構成を詳細に説明する。図７は、音信号受信装置２の構成を示す図である。音信号受信装置２は、受信部２１と、キャリア信号生成部２２と、復調信号生成部２３と、復号化部２４と、判定部２５と、補間部２６とを有する。
【００４６】
受信部２１は、音信号送信装置１から送信された周波数変調信号を受信する。音信号送信装置１から変調信号を含む赤外光が発せられる場合、受信部２１は、赤外光を受光する光センサを有する。受信部２１は、受光した光に含まれる周波数変調信号に応じて点滅周期が変化する受光信号を復調信号生成部２３に入力する。
【００４７】
キャリア信号生成部２２は、キャリア信号生成部１５と同様に、例えば赤外線通信のキャリア信号の周波数として用いられる２ＭＨｚ以上３ＭＨｚ以下の範囲の周波数のキャリア信号を生成する発振器である。キャリア信号生成部２２は、生成したキャリア信号を復調信号生成部２３に入力する。
【００４８】
復調信号生成部２３は、受信部２１から入力された受光信号に含まれる変調信号を復調して復調信号を生成する。具体的には、復調信号生成部２３は、受信部２１から入力された受光信号と、キャリア信号生成部２２から入力されたキャリア信号とをミキシングすることにより、混合信号に相当する復調信号を生成する。復調信号生成部２３は、生成した復調信号を復号化部２４に入力する。
【００４９】
復号化部２４は、復調信号に含まれる周波数に基づいて、同期用データ、第１復号化データ及び第２復号化データを生成する。図８は、復号化部２４の動作を模式的に示す図である。図８に示すように、復号化部２４は、混合信号に含まれ得る複数の周波数ｆ０、ｆ１、ｆ２、ｆ３のそれぞれの周波数の信号を選択的に通過させる複数の帯域通過フィルタを有する。また、各帯域通過フィルタを通過した信号のレベルを所定の閾値と比較する複数の比較器を有する。
【００５０】
周波数ｆ０に対応する帯域通過フィルタは、復調信号に周波数ｆ０の信号成分が含まれている場合に、当該信号成分を比較器に入力する。周波数ｆ０に対応する比較器は、入力された信号成分の振幅、又は所定の時間内のエネルギー量が閾値以上である場合に、周波数ｆ０の信号成分が復調信号に含まれると判定し、入力された信号成分の振幅、又は所定の時間内のエネルギー量が閾値未満である場合に、周波数ｆ０の信号成分が復調信号に存在しないと判定する。同様に周波数ｆｎ（ｎは１、２、３）に対応する比較器は、周波数ｆｎの信号成分が復調信号に含まれるか否かを判定する。
【００５１】
各比較器は、対応する周波数の信号成分が復調信号に含まれると判定した場合、対応する周波数の復号化データとして１を出力する。各比較器は、対応する周波数の信号成分が復調信号に存在しないと判定した場合、対応する周波数の復号化データとして０を出力する。具体的には、復号化部２４は、周波数ｆ０、ｆ１、ｆ２、ｆ３の信号成分の有無によって、それぞれビットデータｄ０、ｄ１、ｄ２、ｄ３の値を１又は０にした同期用データ、第１復号化データ及び第２復号化データを生成する。
【００５２】
図３に示したように第１符号化データに４つの第１サブ符号化データが含まれている場合、復号化部２４は、第１復号化データ及び第２復号化データとして、それぞれ４つの第１サブ復号化データ及び第２サブ復号化データを順次生成する。復号化部２４は、生成した同期用データ、第１復号化データ及び第２復号化データを判定部２５に入力する。
【００５３】
判定部２５は、同期用データに誤りがあるか否かを判定する。また、判定部２５は、第１復号化データ及び第２復号化データの少なくともいずれかに誤りがあるか否かを判定する。判定部２５は、第１復号化データと第２復号化データとが互いに反転関係にない場合に、第１復号化データ及び第２復号化データの少なくともいずれかに誤りがあると判定する。以下、判定部２５の動作の詳細について説明する。
【００５４】
判定部２５は、復号化部２４から入力されたデータの先頭の４つのデータを所定の同期用データのパターンと比較し、４つのデータのうち所定の割合以上のデータ（例えば少なくとも１つのデータ）が同期用データのパターンと一致していない場合、同期用データに誤りが発生していると判定する。そして、判定部２５は、同期用データに続く第１復号化データ及び第２復号化データにも誤りが発生している可能性が高いと判定する。この場合、判定部２５は、当該同期用データに対応するサンプリングデータに誤りが発生したことを補間部２６に通知する。
【００５５】
判定部２５は、復号化部２４から入力されたデータの先頭の４つのデータが同期用データのパターンと一致している場合、第１復号化データ及び第２復号化データに誤りが発生しているか否かを判定する。判定部２５は、第１復号化データと第２復号化データとが互いに反転の関係にない場合に、第１復号化データ及び第２復号化データのいずれかに誤りが発生していると判定する。第１復号化データ及び第２復号化データにそれぞれ４つの第１サブ復号化データ及び第２サブ復号化データが含まれている場合、判定部２５は、対応関係にある第１サブ復号化データと第２サブ復号化データとが互いに反転の関係にない場合に、第１サブ復号化データ及び第２サブ復号化データのいずれかに誤りが発生していると判定する。
【００５６】
例えば、図４に示した符号化データが誤りなく伝送された場合、第１サブ復号化データＤ０は（０、０、０、１）となり、第２サブ復号化データＤ０’は（１、１、１、０）となる。この場合、判定部２５は、第１サブ復号化データＤ０及び第２サブ復号化データＤ０’に誤りが発生していないと判定する。一方、周波数ｆ０のノイズが伝送路上で重畳されたことで、第１サブ復号化データＤ０が（１、０、０、１）となり、第２サブ復号化データＤ０’が（１、１、１、０）となった場合、第１サブ復号化データＤ０と第２サブ復号化データＤ０’とが反転の関係にない。この場合、判定部２５は、第１サブ復号化データＤ０及び第２サブ復号化データＤ０’のいずれかに誤りが発生したと判定する。
【００５７】
本実施の形態の音信号伝送システムＳにおいては、第１符号化データと、第１符号化データを反転した第２符号化データとを連続して伝送する。このようにすることで、第１符号化データと第２符号化データとに同じノイズが重畳した場合に、第１復号化データ及び第２復号化データのうち、ノイズに相当する周波数の発振信号が含まれていない一方の値が変化し、当該周波数の発振信号が含まれている他方の値は変化しないと考えられる。その結果、第１復号化データの一部のビット値と第２復号化データの一部のビット値とが同一の値になり反転の関係が崩れるので、判定部２５が誤りの発生を検出できる。
【００５８】
この点、同一のデータを２回連続して送る場合、ノイズが重畳することで２つのデータに同じ誤りが生じてしまうので、２つのデータが同一の値になり、判定部２５が誤りの発生を検出できない。したがって、データ誤りの発生を検出できる確率を高めるためには、音信号伝送システムＳのように、第１符号化データと、第１符号化データを反転した第２符号化データとを連続して伝送することが好適である。
【００５９】
補間部２６は、第１復号化データ及び第２復号化データの少なくともいずれかに誤りがあると判定部２５が判定した場合に、当該第１復号化データ及び当該第２復号化データに対応するサンプリング値を、他のサンプリング値に基づいて生成した補間値によって置換する。補間部２６は、誤りが発生したサンプリングデータを補間した後に、複数のサンプリングデータから構成されるデジタルデータをアナログ信号に変換し、音信号として出力する。
【００６０】
補間部２６は、例えばテイラー近似式に基づく補間又はラグランジュ補間法による補間により、誤りが発生したサンプリングデータを他の複数のサンプリングデータの値に基づいて補間する。なお、補間部２６は、所定の数以上連続してサンプリングデータに誤りが検出された場合、誤りが生じたサンプリングデータを補間せず、フェードアウト等をさせてデータの出力を中止してもよい。このようにすることで、音信号受信装置２はノイズが出力されることを防止できる。
【００６１】
図９は、誤りが発生したサンプリングデータの値を補間部２６により補間することにより生成した音信号の例を示す図である。図９における実線は、音信号送信装置１が生成したサンプリングデータである。すなわち、図９における実線は、誤りが生じていないサンプリングデータである。図９における破線は、各サンプリングデータに誤りがあると仮定して、直前の３つのサンプリングデータに基づいてテイラー２次近似式を用いて補間して得られたデータである。例えばサンプリング時間Ｔ５のサンプリングデータは、誤りが発生していないサンプリング時間Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４のサンプリングデータに基づいて補間されている。
【００６２】
図９における一点鎖線は、各サンプリングデータに誤りがあると仮定して、直前の３つのサンプリングデータに基づいてラグランジュ２次補間法を用いて補間して得られたデータである。テイラー２次近似式を用いて補間して得られたデータ、及びラグランジュ２次補間法を用いて補間して得られたデータのいずれも、実線で示すデータから大きな乖離が見られず、データ誤りに基づくノイズが聞こえない音が再生されると考えられる。
【００６３】
［音信号伝送システムＳによる効果］
以上説明したように、音信号伝送システムＳにおいては、音信号送信装置１の符号化部１２が、音信号のサンプリング値に基づく第１符号化データと、第１符号化データを反転した第２符号化データを生成する。そして、混合信号生成部１４が、第１符号化データに割り当てられた一以上の第１周波数の信号を含む第１混合信号と、第２符号化データに割り当てられた一以上の第２周波数の信号を含む第２混合信号と、を含む混合信号を生成し、送信部１７が、混合信号によりキャリア信号を変調して生成された変調信号を送信する。
【００６４】
そして、音信号受信装置２の判定部２５は、第１符号化データに対応する第１復号化データと、第２符号化データに対応する第２復号化データとの間に反転関係があるか否かに基づいて、データ誤りが発生したか否かを判定する。データ誤りが発生したと判定部２５が判定した場合、データ誤りが発生したサンプリングデータを補間部２６が補間する。このような構成により、音信号受信装置２は、データに誤りが発生したことを高い精度で検出し、ノイズの発生を防ぐことができる。
【００６５】
また、音信号送信装置１の符号化部１２は、１つのサンプリングデータに基づいて、４ビット幅の複数の第１サブ符号化データと、４ビット幅の複数の第２サブ符号化データとを生成する。このようにすることで、音信号送信装置１は、１６ビット幅の第１符号化データ及び第２符号化データを送信する場合に比べて、混合信号に用いる周波数の種類を低減することができる。その結果、音信号受信装置２の復号化部２４に設けるフィルタの数を低減することができる。
【００６６】
［変形例］
以上の説明において、音信号送信装置１の符号化部１２は、１つのサンプリングデータを分割して、４ビット幅の複数の第１サブ符号化データと、４ビット幅の複数の第２サブ符号化データとを生成する例を示したが、符号化部１２が生成する符号化データはこれに限らない。符号化部１２は、サンプリングデータを分割することなく、サンプリングデータ自体を第１符号化データとし、サンプリングデータを反転したデータを第２符号化データとしてもよい。また、符号化部１２は、１つのサンプリングデータに基づいて、４ビット幅以外のビット幅の第１サブ符号化データ及び第２サブ符号化データを生成してもよい。
【００６７】
また、音信号伝送システムＳは、第１符号化データ及び第２符号化データを用いるとともに、誤り検出符号又は誤り訂正符号を使用してもよい。音信号伝送システムＳは、誤り検出符号又は誤り訂正符号を併用することで、誤りを検出する確率をさらに高めるとともに、誤り訂正符号で誤りを訂正できた場合に、音信号受信装置２で再生される音を原音に近づけることが可能になる。
【００６８】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。
【符号の説明】
【００６９】
１  音信号送信装置
２  音信号受信装置
１１  音信号入力部
１２  符号化部
１３  周波数シンセサイザ
１４  混合信号生成部
１５  キャリア信号生成部
１６  変調信号生成部
１７  送信部
２１  受信部
２２  キャリア信号生成部
２３  復調信号生成部
２４  復号化部
２５  判定部
２６  補間部
１４１  ミキサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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