(57)【要約】【課題】音を伝送媒体に利用してデータを伝送する仕組みにおいて、受信側で特定のタイミングに処理を実行させる。【解決手段】音響伝送システムは、情報を音響信号に重畳して音を放音する送信装置１と、その音を収音して情報を抽出する受信装置２とを少なくとも備えている。送信装置１は、コマンド及びElapse Timeを含むフレームを複数のブロックに分割して周波数帯域別に送信する。受信装置２は、これらのブロックを復調して、コマンド及びElapse Timeを取得し、Elapse Timeによって指定されたタイミングで、コマンドによって指定された処理を実行する。これにより、音を伝送媒体に利用してデータを伝送する仕組みにおいて、受信側で特定のタイミングに処理を実行させることが可能となる。【選択図】図６
2015231055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信装置によって実行される処理を指定する処理指定情報と、前記受信装置による受信の時点から前記処理を実行するタイミングまでの経過時間によって当該処理を実行するタイミングを指定するタイミング指定情報とを含むフレームを複数にブロックに分割する分割手段と、
それぞれ異なる前記経過時間を含むフレームが複数に分割された各ブロックに基づいて、それぞれ異なる周波数帯域の搬送波を変調した変調信号を、前記処理を実行するタイミングが到来するまでに複数回生成する変調信号生成手段と
生成された前記変調信号に応じた音を放音する放音手段と
を備える送信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の送信装置から放音された音を収音する収音手段と、
前記収音手段により収音された音に応じた変調音響信号をそれぞれ異なる周波数帯域に分離する分離手段と、
分離された前記周波数帯域ごとに前記変調音響信号を復調して得たブロックからなるフレームを生成するフレーム生成手段と、
生成された前記フレームに含まれる前記処理指定情報によって指定された処理を、前記タイミング指定情報によって指定されたタイミングで実行する処理実行手段と
を備える受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音（音波）を伝送媒体に利用してデータを伝送する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
音響信号又は音（音波）を伝送媒体に利用してデータを伝送する技術が知られている。この種の技術において、人間には聞こえないような特定の周波数帯域に属する音にのみデータを重畳するような仕組みが考えられるが、例えばデータ伝送の環境が残響音（反射音）の多い空間である場合には、マルチパスフェージングやノイズ混入などの事象が発生することにより、音からデータを取り出せなくなる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２８８２４６号公報
【特許文献２】特開２００６−２５１６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、図１０に示すように、送信側では、異なる周波数帯域Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３の各々において、３つのブロックａ、ｂ、ｃからなる１つのフレームを送信するために要する期間の１／ｎ（図では１／３）に相当する期間だけ遅延させながら、各フレームの送信を開始するような仕組みを想定する。例えば周波数帯域Ｆ１においては時点ｔ6にフレームの先頭のブロックａの送信を開始し、周波数帯域Ｆ２においては時点ｔ5にブロックａの送信を開始し、周波数帯域Ｆ３においては時点ｔ4にブロックａの送信を開始する。そして、受信側では、例えば時点ｔ0において受信を完了したブロックａ１を起点として、ブロックａ１とは異なる周波数帯域Ｆ２，Ｆ１において受信が完了したブロックｂ１およびブロックｃ１を選択する（図の手順１）。この手順１では、１ブロック送信期間において全周波数帯域のそれぞれから各ブロックを１つずつ選択するから、１フレーム分の伝送データが重畳された音を受信装置２が収音するのに要する期間は、１ブロック送信期間で済む。ただし、マルチパスフェージング等の影響でブロックｃ２を受信できなかった場合、受信側では例えば、ブロックａ１とは異なる周波数帯域Ｆ２において受信が完了したブロックｂ１と、時点ｔ７よりも１ブロック分前の時点ｔ６の時点で、ブロックａ１と同じ周波数帯域Ｆ３において受信が完了したブロックｃ２とを選択する（手順２）。つまり、この手順２では、１ブロック送信期間より長く、且つ、１つのフレームの送信に要する期間より短い期間で、複数の周波数帯域から各ブロックを任意の組み合わせで選択する。
【０００５】
このように図１０に示す仕組みでは、複数の周波数帯域を使用しているから、マルチパスフェージング等に対する耐性（いわゆるロバスト性）が向上するが、ａ，ｂ，ｃからなる１フレームの受信完了時期が不定になる。このため、例えば送信側から送信されたフレームを用いて受信側にて特定のタイミングで或る処理を実行するよう指示するような利用シーンには向いていない。
【０００６】
そこで、本発明は、音を伝送媒体に利用してデータを伝送する仕組みにおいて、受信側で特定のタイミングに処理を実行させるための仕組み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】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明に係る送信装置は、受信装置によって実行される処理を指定する処理指定情報と、前記受信装置による受信の時点から前記処理を実行するタイミングまでの経過時間によって当該処理を実行するタイミングを指定するタイミング指定情報とを含むフレームを複数にブロックに分割する分割手段と、それぞれ異なる前記経過時間を含むフレームが複数に分割された各ブロックに基づいて、それぞれ異なる周波数帯域の搬送波を変調した変調信号を、前記処理を実行するタイミングが到来するまでに複数回生成する変調信号生成手段と生成された前記変調信号に応じた音を放音する放音手段とを備える。
また、本発明に係る受信装置は、前記送信装置から放音された音を収音する収音手段と、前記収音手段により収音された音に応じた変調音響信号をそれぞれ異なる周波数帯域に分離する分離手段と、分離された前記周波数帯域ごとに前記変調音響信号を復調して得たブロックからなるフレームを生成するフレーム生成手段と、生成された前記フレームに含まれる前記処理指定情報によって指定された処理を、前記タイミング指定情報によって指定されたタイミングで実行する処理実行手段とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、音を伝送媒体に利用してデータを伝送する仕組みにおいて、受信側で特定のタイミングに処理を実行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る音響伝送システムの構成例を示すブロック図
【図２】送信装置の変調部又は受信装置の復調部のハードウェア構成例を示すブロック図
【図３】送信装置の変調部の機能構成例を示すブロック図
【図４】（ａ）データのフレーム構造の一例を示す図、（ｂ）フレームとブロックの関係を概念的に示す図
【図５】フレームの送信タイミングを説明するための概念図
【図６】フレーム送信のタイミングとイベント発生のタイミングとの関係を説明するための概念図
【図７】送信装置の処理の手順を示すフローチャート
【図８】受信装置の復調部の構成例を示すブロック図
【図９】受信装置の処理の手順を示すフローチャート
【図１０】ロバストモードにおけるフレームの送信タイミングを説明するための概念図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［１．音響伝送システムの概要］
本発明の一実施形態に係る音響伝送システムは、音（音波）を伝送媒体として、伝送対象となる情報を送受信するシステムである。音響伝送システムは、情報を音響信号に重畳して音を放音する送信装置と、その音を収音して情報を抽出する受信装置とを、少なくとも備えている。情報が重畳された音の放音は、情報の送信に相当するから、以下では必要に応じて、送信装置が情報を送信する、と表現する。また、情報が重畳された音の収音は、情報の受信に相当するから、以下では必要に応じて、受信装置が情報を受信する、と表現する。
【００１１】
この音響伝送システムは、例えば以下の（１）〜（３）の場面において利用されるが、必ずしもこれらの例に限るものではない。
（１）道路や店舗などといった複数のユーザが居る場所に設置された送信装置から、ユーザが所持するスマートホンなどの受信装置に対して、例えば或る処理を特定のタイミングで実行させるための情報を音に重畳して送信し、受信装置においてその情報に応じたタイミングで処理を行う。
（２）宅内のテレビジョン装置が送信装置として機能し、このテレビジョン装置からユーザが利用するスマートホンやパーソナルコンピュータなどの受信装置に対して、例えばテレビ番組と同期して或る処理を実行させるための情報を音に重畳して送信し、受信装置においてテレビ番組と同期した特定のタイミングで処理を行う。
（３）複数のユーザがそれぞれ所持するスマートホンなどの携帯機器の一方が送信装置として他方が受信装置として機能し、その送信装置からその受信装置に対して、例えば或る処理を実行させるための情報を音に重畳して送信し、受信装置において特定のタイミングで処理を行う。
上記の（１）〜（３）の場面では、伝送対象となる情報が非可聴域の音に重畳され、さらにこれがバックグラウンドミュージックなどの可聴域に属する音楽や音声に重畳されていてもよい。或いは、これらの可聴域の音楽や音声が存在せず、伝送対象となる情報が非可聴域の音にのみ重畳されていてもよい。
なお、以下の説明においては、受信装置において、送信装置から指定されたタイミングで指定された処理を行うことを、「イベントの発生」という。
【００１２】
［２．音響伝送システムの全体構成］
図１は、音響伝送システムの構成例を示すブロック図である。ここでは説明を簡単にするため、送信装置１と受信装置２が備える最小限の構成を図示しているが、送信装置１と受信装置２はそれぞれ、図示したもの以外の構成を備えていてもよい。
【００１３】
送信装置１は、本発明に係る送信装置の一例であり、変調部１０、出力部１１およびスピーカ１２を備える。変調部１０は、本発明に係る変調装置の一例であり、周波数が高帯域に属する搬送波を、伝送対象となる伝送データＤで変調し、音響データＳに重畳する手段である。ここでいう高帯域とは、人間が聞き取ることができる音の周波数帯域の上限値（十数ｋＨｚから２０ｋＨｚ程度）よりも高い周波数帯域である。例えば上記（２）の例の場合、音響データＳは、テレビ番組の音声や音楽であり、伝送データＤは、受信装置２においてそのテレビ番組の内容に合わせて特定のタイミングで或る処理を行うよう指定する情報である。音響データＳ及び伝送データＤは、例えば送信装置１内の記憶媒体に記憶されているものであってもよいし、送信装置１の外部からこの送信装置１に供給されるものであってもよい。出力部１１は、変調部１０から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータと、Ｄ／Ａコンバータから出力されるアナログ信号を増幅してスピーカ１２に供給するアンプとを備える。スピーカ１２は、出力部１１から入力されたアナログ信号に応じた音を放音する放音手段である。放音された音は空間（大気）を伝搬して、受信装置２のマイク２０によって収音される。
【００１４】
受信装置２は、本発明に係る受信装置の一例であり、マイク２０、入力部２１、復調部２２、制御装置２３及び制御対象２４を備える。マイク２０は、スピーカ１２から放音された音を収音し、その音に応じた音響信号を出力する収音手段である。入力部２１は、マイク２０から出力される音響信号を増幅するアンプと、アンプから出力されるアナログの音響信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータとを備える。復調部２２は、本発明に係る復調装置の一例であり、Ａ／Ｄコンバータから出力されるデジタル信号から伝送データＤを復調する。この伝送データＤは、「１」又は「０」で構成されるビット列であり、制御装置２３に入力される。制御装置２３は、マイクロプロセッサやＲＡＭ（Random Access Memory）などからなり、この伝送データＤによって指定されたタイミングで、伝送データＤによって指定された処理を実行する処理実行手段である。制御対象は、例えば伝送データＤに基づく情報を画像や音声等で出力する出力装置や、伝送データＤに基づいて動作する玩具やガジェットと呼ばれる装置・機構などを含む。
【００１５】
変調部１０及び復調部２２の各構成は、ハードウェアによって実現されてもよいし、ハードウェア及びソフトウェアが協働することにより実現されてもよい。変調部１０の構成がハードウェア及びソフトウェアの協働により実現される場合の変調部１０のハードウェアは、例えば図２に示すように、コンピュータとして構成される。この場合、図２に示すように、変調部１０は、マイクロプロセッサやＲＡＭなどからなる制御部１０００と、ハードディスクなどの大容量ストレージである記憶部１００１とを少なくとも備える。制御部１０００のマイクロプロセッサが記憶部１００１に記憶されたプログラムをＲＡＭに読み出して、読みだしたプログラムを実行することで、変調部１０の各構成（後述）が実現される。また、復調部２２の構成がハードウェア及びソフトウェアの協働により実現される場合の復調部２２のハードウェアも、図２に示すような構成である。この場合、制御部１０００のマイクロプロセッサが記憶部１００１に記憶されたプログラムをＲＡＭに読み出して、読みだしたプログラムを実行することで、復調部２２の各構成（後述）が実現される。
【００１６】
［３．送信装置における変調部の構成］
図３は、送信装置１の変調部１０の構成例を示す図である。変調部１０は、音響データＳに対する処理系としてＬＰＦ１０１を備え、伝送データＤに対する処理系として分割部１０４とＬＰＦ１０２１〜１０２３とＶＣＯ（Voltage-controlled oscillator）１０３１〜１０３３と加算器１０５とを備える。ＬＰＦ１０１は加算器１０５に接続されている。ＬＰＦ１０２１〜１０２３はそれぞれ、分割部１０４に接続されるとともに、ＶＣＯ１０３１〜１０３３を介して加算器１０５に接続されている。
【００１７】
ＬＰＦ１０１は、音響データＳにおいて高帯域の周波数成分を除去する。ＬＰＦ１０１のカットオフ周波数は、聴取者による音響データＳの聴感上の音質を確保し且つ変調に用いる帯域（変調帯域という）を確保できるよう、例えば可聴周波数帯域の上限値（十数ｋＨｚから２０ｋＨｚ程度）程度に設定される。このカットオフ周波数が、変調帯域の下限周波数になる。これは、例えばＬＰＦ１０１のカットオフ周波数を低くしすぎると音響データＳの放音時の音質が劣化し、また、その低いカットオフ周波数に合わせて変調帯域の周波数を低くすると、この変調帯域に属する変調信号の放音時の音が聴取者の耳に付きやすくなるためである。逆に、ＬＰＦ１０１のカットオフ周波数を高くしすぎると、変調帯域を広くすることができず、伝送データの伝送速度が低下するためである。ＬＰＦ１０１から出力された信号は加算器１０５に入力される。
【００１８】
送信装置１においては、１つのフレームはｎ（ｎは正の整数、本実施形態では一例としてｎ＝３とする）個の単位に分割されて、この分割された単位で送信される。この分割された一つの単位をブロックと呼ぶ。ここで、図４（ａ）は、このフレームの構造の一例を示す図である。１つのフレームＦは、その先頭から順に、フレーム長などのフレームの属性に関する情報が含まれるヘッダ、実データが含まれるペイロード、及び、フレームの後端に相当するフッタで構成される。ペイロードは、受信装置２において実行する処理を指定する処理指定情報であるコマンドと、受信装置２において処理を実行するタイミングを指定するタイミング指定情報であるElapse Timeとを含む。図４（ｂ）は、フレームとブロックの関係を概念的に示す図である。図４(ｂ)に示すように、１つのフレームは、データ長が均等な３つのブロックａ，ｂ，ｃで構成される。
【００１９】
図３に示した変調部１０の分割部１０４は、１フレームを複数（ここでは３つ）のブロックに分割する分割手段である。ＬＰＦ１０２１〜１０２３はいずれも、ベースバンド信号の帯域を制限するべく、高帯域に相当する周波数成分を除去するためのフィルタであり、ナイキストフィルタと呼ばれるものである。ナイキストフィルタは、一般的にコサイン・ロールオフ・フィルタと呼ばれるＦＩＲフィルタで構成されているが、フィルタの次数やロールオフ率等は適用条件に応じて決定される。伝送データＤは、ＬＰＦ１０２１〜１０２３によってフィルタリングされたのち、ＶＣＯ１０３１〜１０３３にそれぞれ入力されて、変調信号が生成される。加算器１０５においては、伝送データＤに基づく変調信号及び音響データＳに基づく音響信号が加算される。ＬＰＦ１０２１〜１０２３、ＶＣＯ１０３１〜１０３３及び加算器１０５により変調信号生成手段が構成されている。変調信号が加算された音響信号は出力部１１に供給され、スピーカ１２からこの変調信号が加算された音響信号に基づく音が放音される。
【００２０】
ここで、図５は、各ブロックの送信タイミングを説明するための概念図である。また、図６は、フレーム送信のタイミングとイベント発生のタイミングとの関係を説明するための概念図である。なお、図５において、「ａ」という表記はブロックａを意味し、「ｂ」という表記はブロックｂを意味し、「ｃ」という表記はブロックｃを意味する。また、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３は、伝送データの搬送波の周波数帯域を意味する。図５に示すように、送信装置１は、時点ｔ4までに、異なる周波数帯域Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３の各々において、１つのフレームを構成するブロックａ1，ｂ1，ｃ1を送信する。例えば周波数帯域Ｆ１においてはフレームの先頭のブロックａ1、周波数帯域Ｆ２においてはブロックｂ1、周波数帯域Ｆ３においてはブロックｃ1を送信する。図６に示すように、これらのブロックａ1，ｂ1，ｃ1からなるフレームのペイロードには、受信装置２におけるこれらブロック（つまり１フレーム）の受信完了時点ｔ4からイベント発生時点ｔ0までの経過時間である「4000ms」がElapse Timeとして記述されている。受信装置２は、これらのブロックａ1，ｂ1，ｃ1を復調してコマンド及びElapse Timeを取得し、このElapse Timeによって指定されたタイミングで、このコマンドによって指定された処理を実行する。
【００２１】
送信装置１は、処理を実行するタイミング（イベント発生時点）が到来するまでに、コマンドが同一でElapse Timeが異なるフレームを複数回生成して送信する。例えば時点ｔ3までに、送信装置１は、異なる周波数帯域Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３の各々において、１つのフレームを構成するブロックａ2，ｂ2，ｃ2を送信し、時点ｔ2までに、送信装置１は、異なる周波数帯域Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３の各々において、１つのフレームを構成するブロックａ3，ｂ3，ｃ3を送信し、時点ｔ1までに、送信装置１は、異なる周波数帯域Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３の各々において、１つのフレームを構成するブロックａ4，ｂ4，ｃ4を送信する。図6に示すように、ブロックａ2，ｂ2，ｃ2からなるフレームのペイロードには、これらブロックの受信完了時点ｔ3からイベント発生時点ｔ0までの経過時間である「3000ms」がElapse Timeとして記述されている。また、ブロックａ3，ｂ3，ｃ3からなるフレームのペイロードには、これらブロックの受信完了時点ｔ2からイベント発生時点ｔ0までの経過時間である「2000ms」がElapse Timeとして記述されている。ブロックａ4，ｂ4，ｃ4からなるフレームのペイロードには、これらブロックの受信完了時点ｔ1からイベント発生時点ｔ0までの経過時間である「1000ms」がElapse Timeとして記述されている。
このように、送信装置１は、イベント発生までに、時間間隔を空けて複数回（ここでは4回）のフレーム送信を行うことで、通信成功率を向上させている。図６の例では、フレーム送信４回中３回は失敗しているが、１回成功しているので、音響通信自体は成功している。
【００２２】
図７は、送信装置１における処理の手順を示したフローチャートである。まず、変調部１０は、伝送データＤ（フレーム）を取得する（ステップＳ１１）。分割部１０４が取得した時点における伝送データＤにおけるElapse Timeは空欄である。次に、変調部１０は、現時点からイベント発生時点までの時間から、フレームの送受信に要する時間を遅延時間（例えば０．７秒）として減算し、Elapse Timeを求め、それをフレームに記述する（ステップＳ１２）。次に、変調部１０は、フレームを３つに分割し（ステップＳ１３）、周波数帯域ごとの変調処理を経たのちに（ステップＳ１４）、送信する（ステップＳ１５）。
【００２３】
［４．受信装置における復調部の構成］
図８は、受信装置２の復調部２２の構成例を示すブロック図である。復調部２２は、ビット復号部２２０と、データ検出部２３０とを備える。ビット復号部２２０には、マイク２０で収音されて入力部２１でＡ／Ｄ変換された音響信号が入力される。このとき入力される音響信号には、送信装置１で変調された伝送データＤに対応する音響信号が含まれるから、ビット復号部２２０に入力される音響信号を変調音響信号Ａと呼ぶこととする。ビット復号部２２０は、入力された変調音響信号Ａのうち、伝送データＤに対応する音響信号を「１」又は「０」の２値データに変換してビット値を復号し、データ検出部２３０へと出力する。データ検出部２３０はビット復号部２２０から出力された２値データから伝送データＤを取り出す。以下、これら各部の詳細を説明する。
【００２４】
ビット復号部２２０は、ＨＰＦ２２１と、ＳＴＦＴ部２２２と、減算器２２３１〜２２３３と、ＤＣカット部２２５１〜２２５３と、２値化部２２６１〜２２６３とを備える。ＨＰＦ２２１は、入力された変調音響信号Ａから、音響データＳに対応する低帯域の信号成分を除去し、伝送データＤに対応する高帯域の信号成分を抽出する。つまり、ＨＰＦ２２１のカットオフ周波数は、変調帯域の下限周波数に設定される。
【００２５】
ＳＴＦＴ部２２２は、ＨＰＦ２２１から出力される信号を、送信時に用いた周波数帯域ｆ１、ｆ２、ｆ３に属する信号成分に分離する分離手段である。具体的には、ＳＴＦＴ部２２２は、ＨＰＦ２２１から出力される信号に対して短時間フーリエ変換（ＳＴＦＴ：Short-Time Fourier Transform）を施し、前述した周波数帯域Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３にそれぞれ属する信号成分に分離して、各信号成分の時間変化波形を出力する。このときの短時間フーリエ変換におけるオーバラップ率は５０％、つまりＳＴＦＴ部２２２はハーフオーバラップでＳＴＦＴを行う。また、例えばＦＦＴ長は１０２４サンプルであり、１シンボルサンプル長は１５３６サンプルであり、ＳＴＦＴ後のサンプリング周波数は８６．１３２８１２５Ｈｚである。なお、１シンボルサンプル長はＦＦＴ長の例えば１倍、１．５倍、２倍などであるが、本実施形態では１．５倍である。ＳＴＦＴ後のサンプリング周波数は、ＦＦＴ長とオーバラップ率から算出される。
【００２６】
ＬＰＦ２２４１〜２２４３は、高帯域に相当する信号成分を除去して、ベースバンド信号が属する周波数帯域の信号成分を抽出する。なお、送信装置１のＬＰＦ１０２１〜１０２３及び受信装置２のＬＰＦ２２４１〜２２４３は、完全なナイキストフィルタとなるように構成されている。
【００２７】
ＤＣカット部２２５１〜２２５３は、周波数帯域Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３に対応して設けられており、各ＬＰＦ２２４１〜２２４３から出力された信号からベースバンド信号を抽出する。具体的には、ＤＣカット部２２５１〜２２５３は、各ＬＰＦ２２４１〜２２４３から出力された信号に対しエンベロープを補正する処理（エンベロープ処理という）を行うことで、ＤＣオフセットを除去してベースバンド信号を抽出する。
【００２８】
２値化部２２６１〜２２６３は、閾値ｔｈを利用してベースバンド信号を２値化し、ビット値を復号してデータ検出部２３０へと出力する。
データ検出部２３０は、２値化部２２６１〜２２６３から出力されてくるビットデータから伝送データを抽出する。そして、データ検出部２３０は、復号及び誤り検出を経て生成したフレームを伝送データとして出力する。
【００２９】
図９は、受信装置２における処理の手順を示したフローチャートである。まず、受信装置２の復調部２２は、音響変調信号を取得する（ステップＳ２１）。復調部２２がこれを復調して得た伝送データを制御装置２３に供給する（ステップＳ２２）。制御装置２３は、自身の計時手段としてのタイマーを参照し、Elapse Timeが経過したか否かを判断する（ステップＳ２３）。Elapse Timeが経過すれば（ステップＳ２３；Ｙｅｓ）、制御装置２３は、伝送データのコマンドによって指定された処理を実行する（ステップＳ２４）。
【００３０】
以上説明した実施形態によれば、音を伝送媒体に利用してデータを伝送する仕組みにおいて、受信側で特定のタイミングに処理を実行させることが可能となる。
【００３１】
［変形例］
［変形例１：ロバストモードとの併用］
上記実施形態は、処理のタイミングを重視した実施の態様であり、ここではトリガモードという。一方、図１０に示した仕組みはロバスト性向上を意図したものであり、ここではロバストモードという。音響伝送システムは、このトリガモードとロバストモードとを切り替えてもよい。以下にロバストモードについて説明する。図１０は、ロバストモードにおいてブロックを抽出してフレームを生成するときの条件を説明するための概念図である。なお、図１０において、ａ１，ｂ１，ｂ２，ｃ１，ｃ２は、それぞれ同じアルファベットで表記されるａ，ｂ，ｃと同じブロックであるが、選択するブロックの説明を分かりやすくするために１又は２の番号を付記して区別した。また、ｔ0〜ｔ6の各時刻の間隔は、１つのブロックの受信に要する期間（１つのフレームの送信に要する期間の１／３であり、以下、１ブロック送信期間という）とする。また、現在時は時点ｔ0とし、時点ｔ0までに受信装置２が各周波数帯域Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３において受信したブロックは、受信装置２の図示せぬ記憶部に記憶されているものとする。
【００３２】
送信装置１は、異なる周波数帯域Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３の各々において、所定の期間、すなわち１つのフレームを送信するために要する期間（或る周波数帯域において１つのフレームが重畳された期間）の１／ｎ（例えば１／３）に相当する期間だけ遅延させながら、各フレームの送信を開始する。例えば周波数帯域Ｆ１においては時点ｔ6にフレームの先頭のブロックａの送信を開始し、周波数帯域Ｆ２においては時点ｔ5にブロックａの送信を開始し、周波数帯域Ｆ３においては時点ｔ4にブロックａの送信を開始している。従って、上記フレームの次のフレームの送信開始タイミングも、周波数帯域Ｆ１においては時点ｔ3、周波数帯域Ｆ２においては時点ｔ2、周波数帯域Ｆ３においては時点ｔ1というように、常時、１つのフレームの送信期間の１／３に相当する期間だけ遅延する。従って、上述した「１つのフレームを送信するために要する期間の１／３」とは、１つのブロックを送信するために要する期間の長さに相当する。
【００３３】
データ検出部２３０は、時点ｔ0において受信を完了したブロックａ、つまり１つのフレームの先頭のブロック（図ではブロックａ１）を起点にして、フレームを構成するのに必要な残りのブロックｂ及びブロックｃを予め決められた選択方法に従って選択する。予め決められた選択方法とは、以下に説明する４つの手順を含む。データ検出部２３０は、手順１から手順４の順に、フレームの復号及び誤り検出を試みて、或る手順において１フレーム分の伝送データを正しく復調できた場合には、それ以降の手順については処理を行わない。
【００３４】
手順１：ブロックａ１の受信が完了した時点ｔ0で、ブロックａ１とは異なる周波数帯域Ｆ２，Ｆ１において受信が完了したブロックｂ１およびブロックｃ１を選択する（図の実線で囲んだブロックａ１、ブロックｂ１、ブロックｃ１）。つまり、この手順１では、１ブロック送信期間において全周波数帯域のそれぞれから各ブロックを１つずつ選択する。従って、１フレーム分の伝送データが重畳された音を受信装置２が収音するのに要する期間は、１ブロック送信期間で済む。
【００３５】
手順２：ブロックａ１の受信が完了した時点ｔ0で、ブロックａ１とは異なる周波数帯域Ｆ２において受信が完了したブロックｂ１と、時点ｔ0よりも１ブロック分前の時点ｔ1でブロックａ１と同じ周波数帯域Ｆ３において受信が完了したブロックｃ２とを選択する。つまり、この手順２では、１ブロック送信期間より長く、且つ、１つのフレームの送信に要する期間より短い期間で、複数の周波数帯域から各ブロックを任意の組み合わせで選択する。
【００３６】
手順３：時点ｔ0よりも２ブロック分前の時点ｔ2で、ブロックａ１と同じ周波数帯域Ｆ３において受信が完了したブロックｂ２と、時点ｔ0よりも１ブロック分前の時点ｔ1でブロックａ１と同じ周波数帯域Ｆ３において受信が完了したブロックｃ２とを選択する（図の点線で囲んだブロックａ１、ブロックｂ２、ブロックｃ２）。つまり、この手順３では、１つのフレームの送信に要する期間で１つの周波数帯域から各ブロックを選択する。
【００３７】
手順４：時点ｔ0よりも２ブロック分前の時点ｔ2で、ブロックａ１と同じ周波数帯域Ｆ３において受信が完了したブロックｂ２と、ブロックａ１の受信が完了した時点ｔ0でブロックａ１とは異なる周波数帯域Ｆ１において受信が完了したブロックｃ１とを選択する。つまり、この手順４では、１つのフレームの送信に要する期間で複数の周波数帯域から各ブロックを任意の組み合わせで選択する。手順４は、手順３の場合よりも、マルチパスフェージングやいずれかの周波数帯域に対するノイズ混入などの影響が大きい場合に採用されることになる。
【００３８】
データ検出を開始した後の時点ｔ0で、ブロックａ，ｂ，ｃが全て揃ったとすると、手順１でデータ検出に要した実質的な所要時間はｔ0−ｔ1（つまり、１つのフレームの送信に要する期間の１／３）である。よって、手順１で、１フレームを構成する全ブロックの検出に成功した場合には、手順１〜４のうち、実質的な伝送速度が最も大きい。つまり、これらのブロックが重畳された音響をマイク２０が収音するのに要した期間が最も短い。
【００３９】
次に、手順２でデータ検出に成功した場合には、データ検出に要した実質的な所要時間はｔ0−ｔ2（つまり、１つのフレームの送信に要する期間の２／３）となる。よって、手順２は、手順１の次に、実質的な伝送速度が大きい。
【００４０】
そして、手順３，４でデータ検出に成功した場合には、データ検出に要した実質的な所要時間はｔ0−ｔ3（つまり、１つのフレームの送信に要する期間と同じ期間）となる。よって、手順３，４でデータ検出に成功した場合は、実質的な伝送速度が最も低い。つまり、これらのブロックが重畳された音響をマイク２０が収音するのに要した期間が最も長い。手順３，４は、マルチパスフェージングやノイズ混入などの影響を抑制することはできるが、単一の周波数帯域を用いた場合と比べて伝送速度は変わらない。
【００４１】
従って、伝送品質に悪影響を及ぼすようなマルチパスフェージングなどがなければ、１フレームを伝送するのに要する期間は、最短で１つのフレームを周波数帯域で分割せずに送信するのに要する期間の１／３の期間ですむことになる。また、そのような悪影響により伝送品質の低下が見込まれる場合であっても、本実施形態においては、長くとも、１つのフレームを周波数帯域で分割せずに送信するのに要する期間をかければ、１つのフレームを伝送することができる可能性が高い。手順１から手順４の順にブロックを選択してフレームの復号及び誤り検出を試みるということは、要するに、選択対象となるブロックが重畳された音をマイク２０が収音するのに要した期間をより短くすることを優先しているということである。つまり、データ検出部２３０は、選択したブロックが重畳された音を収音するのに要する期間がより短くなるようなアルゴリズムに従ってブロックを選択している。
【００４２】
［変形例２：各種フィルタの省略］
復調部２２の構成において、ＨＰＦ２２１を用いていたが、変調帯域以外の帯域に属する信号が変調音響信号Ａにあまり含まれていない場合、又はその影響が無視できる場合には、ＨＰＦによるフィルタリングを行わなくてもよい。同様に、変調部１０や復調部２２で用いられているＬＰＦについても、これを備えていない場合の影響を無視できる場合には、不要である。
【００４３】
［変形例３：ブロックの数及び周波数帯域の数］
実施形態においてフレームを構成するブロックの数は３であったが、必ずしもこれに限らない。また、変調に用いる周波数帯域Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の数も３であったが、必ずしもこれに限らない。
また、ブロックの数が周波数帯域の数よりも多いときには、伝送データの実質的な伝送速度が低下する。他方、周波数帯域の数がブロックの数よりも多いときには、周波数帯域が余ってしまい冗長な構成になる。このような伝送速度の低下や冗長な構成を許容するのであれば、ブロックの数と周波数帯域の数は同じでなくてもよい。例えば、１フレームを構成するブロックの数が６で、変調に用いる周波数帯域の数が３であってもよい。１フレームを構成するブロックの数と変調に用いる周波数帯域の数とをどのように決めるかは任意である。
【００４４】
［変形例４：音の伝搬媒体］
上記の実施形態では、音が伝搬する媒体として大気を想定していたが、大気以外の気体のほか、例えば建物、構造物、家具などの固体や、水などの液体であってもよい。音が伝搬する媒体が固体の場合、送信装置１は、スピーカ１２に代えて、出力部１１から出力される信号に応じた振動を発生する加振手段を備える一方、受信装置２はマイク２０に代えて、固体の振動を検知する加速度センサなどの振動検知手段を備える。また、送信装置１の加振手段により振動する固体から音を発する場合には、受信装置２は実施形態と同様にマイク２０を備えていればよい。
【００４５】
［変形例５：音響データおよび伝送データの態様］
上記の実施形態では、音響データに対して、Elapse Timeを含む伝送データをリアルタイムで重畳していたが、音響データにElapse Timeを含む伝送データが予め重畳された状態で送信装置１に供給されてもよい。
【００４６】
［変形例６：音響データおよび伝送データの態様］
制御装置２３は、同一コマンドでElapse Timeが異なるフレームが受信装置２側で複数回受信された場合には、時間的に後に受信されたフレームの内容を優先するようにしてもよい。つまり、受信装置２において先着のフレームと後着のフレームとでその内容が異なる場合には、後着のフレームの内容に従う。送信装置１側においてイベント発生に関する事情が急変してイベント発生時刻を微修正することもあり得るから、後着のフレームを優先するという考え方である。
【００４７】
［変形例７：音響データおよび伝送データの態様］
制御装置２３は、異なるコマンドを含む異なるフレームを受信した場合には、そのコマンドごとにイベント発生時の管理を行う。このようにすれば、受信装置２において複数の処理を並行して設定し実行することが可能となる。
【００４８】
［変形例８：プログラム］
本発明は、送信装置１や受信装置２と同等の機能をコンピュータに実現させるためのプログラムや、かかるプログラムを記憶させた光ディスク等の記録媒体としても特定され得る。本発明に係るプログラムは、インターネット等のネットワークを介して、コンピュータにダウンロードさせ、これをインストールして利用可能にするなどの形態でも提供され得る。
【符号の説明】
【００４９】
１  送信装置、２  受信装置、１０，１０ａ  変調部、１１  出力部、１２  スピーカ、２０  マイク、２１  入力部、２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ  復調部、１０１，１０２１〜１０２３，２２４１〜２２４３  ＬＰＦ、１０３１〜１０３３  ＶＣＯ、１０４  分割部、１０５，２２３１〜２２３３  加算器、２２０  ビット復号部、２２１  ＨＰＦ、２２２  ＳＴＦＴ部、２２５１〜２２５３  ＤＣカット部、２２６１〜２２６３，２２６１−１〜２２６３−１  ２値化部、２３０  データ検出部、２３  制御装置、２４  制御対象。
【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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【図１０】
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