(57)【要約】【課題】様々な発音環境においても通信品質を保ち得る音波を用いた通信技術を提供する。【解決手段】音波通信装置は、上記音波信号が録音されて得られる音データを窓時間を用いて周波数解析することにより、その音データを、窓単位符号が複数並ぶ窓単位符号列に復号する符号推定部と、その窓単位符号列における認識区間毎の窓単位符号の出現頻度を用いて認識符号列を取得する符号認識部と、その認識符号列から同一受音符号列及び無音符号列を検出し、同一受音符号列及び無音符号列の各々に含まれる窓単位符号の数を連続数として示す符号連続情報を生成する生成部と、符号連続情報により示される同一受音符号列の連続数が閾値符号数を超えるか否かを判定し、この判定結果に基づいて、閾値符号数を超える連続数を示す同一受音符号列を、少なくとも１組の無音符号列及び少なくとも２組の同一受音符号列に分割する調整部と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
符号に対応する信号音が発音される信号送出時間と該信号音が発音されない信号ポーズ時間とが交互に連続して並ぶ音波信号を用いて通信する音波通信装置において、
前記音波信号が録音されて得られる音データを窓時間を用いて周波数解析することにより、該音データを、窓時間毎の受音符号又は無音符号である窓単位符号が複数並ぶ窓単位符号列に復号する符号推定部と、
前記窓単位符号列における、前記信号送出時間に含まれ得る窓単位符号の数に対応する認識区間毎の窓単位符号の出現頻度を用いて、前記窓単位符号列から認識符号列を取得する符号認識部と、
前記認識符号列から、同一の受音符号が連続して並ぶ同一受音符号列及び前記無音符号が連続して並ぶ無音符号列を検出し、該同一受音符号列及び該無音符号列の各々に含まれる窓単位符号の数を連続数として示す符号連続情報を生成する連続情報生成部と、
前記符号連続情報により示される前記同一受音符号列の連続数が、前記信号送出時間及び前記信号ポーズ時間に対応する単位時間に含まれ得る窓単位符号の数に分割閾値倍数を掛け合せて得られる閾値符号数を超えるか否かを判定し、該判定結果に基づいて、該閾値符号数を超える連続数を示す前記同一受音符号列を、少なくとも１組の無音符号列及び少なくとも２組の同一受音符号列に分割する符号調整部と、
を備える音波通信装置。
【請求項２】
前記符号調整部は、前記信号送出時間に含まれ得る窓単位符号の数及び前記信号ポーズ時間に含まれ得る窓単位符号の数を前記閾値符号数に加算して得られる値よりも大きい連続数を示す前記同一受音符号列を、２組以上の無音符号列及び３組以上の同一受音符号列に分割する、
請求項１に記載の音波通信装置。
【請求項３】
前記符号調整部は、前記信号送出時間の２つ分と前記信号ポーズ時間と残響時間との合計時間を、前記信号送出時間と前記信号ポーズ時間との合計時間で除算することで、前記分割閾値倍数を算出する、
請求項１又は２に記載の音波通信装置。
【請求項４】
前記符号連続情報の中から、同期符号が連続して並ぶ少なくとも２組の同期符号列、及び、該同期符号列の少なくとも１組に隣接する、少なくとも２組の無音符号列の少なくとも一方を特定するプロトコル解析部と、
前記プロトコル解析部により特定された少なくとも２組の同期符号列又は無音符号列により示される複数の連続数及び前記窓時間に基づいて、前記信号送出時間及び前記信号ポーズ時間の少なくとも一方を推定する時間推定部と、
を更に備える請求項１から３のいずれか１項に記載の音波通信装置。
【請求項５】
前記符号認識部は、前記窓単位符号列に含まれる各窓単位符号を、該窓単位符号から始まる前記認識区間内での最頻値にそれぞれ置き換えた最頻値列を生成し、該最頻値列に含まれる各最頻値の、該最頻値から始まる前記認識区間内での出現回数をそれぞれ算出し、該最頻値列に含まれる各最頻値を、出現回数が平均出現回数を超える最頻値をそのまま前記窓単位符号とし、かつ、それ以外の最頻値を前記無音符号に置き換えることで、前記認識符号列を取得する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の音波通信装置。
【請求項６】
所定の検査符号に対応する検査信号音が発音される少なくとも２つの信号送出時間と信号音が発音されない少なくとも１つの信号ポーズ時間とが交互に連続して並ぶ検査音波信号に基づいて、残響時間を推定する残響時間推定部、
を更に備え、
前記符号推定部は、前記検査音波信号が録音されて得られる検査音データを前記窓単位符号列に復号し、
前記符号認識部は、前記認識区間を用いて、前記検査音データから復号された前記窓単位符号列に含まれる各窓単位符号を、該窓単位符号から始まる該認識区間内での最頻値にそれぞれ置き換えた最頻値列を生成し、
前記残響時間推定部は、前記最頻値列から、前記同一受音符号列及び前記無音符号列を検出し、該同一受音符号列から該同一受音符号列に時間的に最も近い位置にある該無音符号列までの検査区間を特定し、該特定された検査区間に含まれる同一受音符号列及び無音符号列の連続数に基づいて、前記受音符号の連続数の合計値及び前記無音符号の連続数の合計値を算出し、前記受音符号の連続数の合計値に対する前記無音符号の連続数の合計値の割合から、前記信号送出時間に対する前記信号ポーズ時間の割合を減算した値に前記窓時間を掛け合わせることにより、前記残響時間を推定し、
前記符号調整部は、前記推定された残響時間と前記信号送出時間の２つ分と前記信号ポーズ時間との合計時間を、前記信号送出時間と前記信号ポーズ時間との合計時間で除算することで、前記分割閾値倍数を算出する、
請求項１から５のいずれか１項に記載の音波通信装置。
【請求項７】
符号に対応する信号音が発音される信号送出時間と該信号音が発音されない信号ポーズ時間とが交互に連続して並ぶ音波信号を用いて通信する音波通信装置において、
所定の検査符号に対応する検査信号音が発音される少なくとも２つの信号送出時間と信号音が発音されない少なくとも１つの信号ポーズ時間とが交互に連続して並ぶ検査音波信号、及び、前記音波信号を送出する発音部と、
前記検査音波信号が録音されて得られる検査音データを窓時間を用いて周波数解析することにより、該検査音データを、窓時間毎の受音符号又は無音符号である窓単位符号が複数並ぶ窓単位符号列に復号する符号推定部と、
前記信号送出時間に含まれ得る窓単位符号の数に対応する認識区間を用いて、前記窓単位符号列に含まれる各窓単位符号を、該窓単位符号から始まる該認識区間内での最頻値にそれぞれ置き換えた最頻値列を生成する符号認識部と、
前記最頻値列から、同一の受音符号が連続して並ぶ同一受音符号列及び前記無音符号が連続して並ぶ無音符号列を検出し、該同一受音符号列から該同一受音符号列に時間的に最も近い位置にある該無音符号列までの検査区間を特定し、該特定された検査区間に含まれる同一受音符号列及び無音符号列の連続数に基づいて、前記受音符号の連続数の合計値及び前記無音符号の連続数の合計値を算出し、前記受音符号の連続数の合計値に対する前記無音符号の連続数の合計値の割合から、前記信号送出時間に対する前記信号ポーズ時間の割合を減算した値に前記窓時間を掛け合わせることにより、残響時間を推定する残響時間推定部と、
を備える音波通信装置。
【請求項８】
請求項１から５のいずれか１項に記載の音波通信装置を音波受信装置として含み、
請求項７に記載の音波通信装置を音波送信装置として含む、
アドホック通信システム。
【請求項９】
符号に対応する信号音が発音される信号送出時間と該信号音が発音されない信号ポーズ時間とが交互に連続して並ぶ音波信号を用いて通信する音波通信方法において、
前記音波信号が録音されて得られる音データを窓時間を用いて周波数解析することにより、該音データを、窓時間毎の受音符号又は無音符号である窓単位符号が複数並ぶ窓単位符号列に復号し、
前記窓単位符号列における、前記信号送出時間に含まれ得る窓単位符号の数に対応する認識区間毎の窓単位符号の出現頻度を用いて、前記窓単位符号列から認識符号列を取得し、
前記認識符号列から、同一の受音符号が連続して並ぶ同一受音符号列及び前記無音符号が連続して並ぶ無音符号列を検出し、
前記検出された同一受音符号列及び無音符号列の各々に含まれる窓単位符号の数を連続数として示す符号連続情報を生成し、
前記符号連続情報により示される同一受音符号列の連続数が、前記信号送出時間及び前記信号ポーズ時間に対応する単位時間に含まれ得る窓単位符号の数に分割閾値倍数を掛け合せて得られる閾値符号数を超えるか否かを判定し、
前記判定結果に基づいて、前記閾値符号数を超える前記連続数を示す前記同一受音符号列を、少なくとも１組の無音符号列及び少なくとも２組の同一受音符号列に分割する、
ことを含む音波通信方法。
【請求項１０】
前記信号送出時間に含まれ得る窓単位符号の数及び前記信号ポーズ時間に含まれ得る窓単位符号の数を前記閾値符号数に加算して得られる値よりも大きい連続数を示す前記同一受音符号列を、２組以上の無音符号列及び３組以上の同一受音符号列に分割する、
ことを更に含む請求項９に記載の音波通信方法。
【請求項１１】
前記信号送出時間の２つ分と前記信号ポーズ時間と残響時間との合計時間を、前記信号送出時間と前記信号ポーズ時間との合計時間で除算することで、前記分割閾値倍数を算出する、
ことを更に含む請求項９又は１０に記載の音波通信方法。
【請求項１２】
前記符号連続情報の中から、同期符号が連続して並ぶ少なくとも２組の同期符号列、及び、該同期符号列の少なくとも１組に隣接する、少なくとも２組の無音符号列の少なくとも一方を特定し、
前記特定された少なくとも２組の同期符号列又は無音符号列により示される複数の連続数及び前記窓時間に基づいて、前記信号送出時間及び前記信号ポーズ時間の少なくとも一方を推定する、
ことを更に含む請求項９から１１のいずれか１項に記載の音波通信方法。
【請求項１３】
前記窓単位符号列から前記認識符号列の前記取得は、
前記窓単位符号列に含まれる各窓単位符号を、該窓単位符号から始まる前記認識区間内での最頻値にそれぞれ置き換えた最頻値列を生成し、
前記最頻値列に含まれる各最頻値の、該最頻値から始まる前記認識区間内での出現回数をそれぞれ算出し、
前記最頻値列に含まれる各最頻値を、出現回数が平均出現回数を超える最頻値をそのまま前記窓単位符号とし、かつ、それ以外の最頻値を前記無音符号に置き換えることで、前記認識符号列を取得する、
ことを含む請求項９から１２のいずれか１項に記載の音波通信方法。
【請求項１４】
所定の検査符号に対応する検査信号音が発音される少なくとも２つの信号送出時間と信号音が発音されない少なくとも１つの信号ポーズ時間とが交互に連続して並ぶ検査音波信号が録音されて得られる検査音データを窓時間を用いて周波数解析することにより、該検査音データを、窓時間毎の受音符号又は無音符号である窓単位符号が複数並ぶ窓単位符号列に復号し、
前記認識区間を用いて、前記検査音データから復号された前記窓単位符号列に含まれる各窓単位符号を、該窓単位符号から始まる該認識区間内での最頻値にそれぞれ置き換えた最頻値列を生成し、
前記最頻値列から、前記同一受音符号列及び前記無音符号列を検出し、
前記同一受音符号列から前記同一受音符号列に時間的に最も近い位置にある前記無音符号列までの検査区間を特定し、
前記特定された検査区間に含まれる同一受音符号列及び無音符号列の連続数に基づいて、前記受音符号の連続数の合計値及び前記無音符号の連続数の合計値を算出し、
前記受音符号の連続数の合計値に対する前記無音符号の連続数の合計値の割合から、前記信号送出時間に対する前記信号ポーズ時間の割合を減算した値に前記窓時間を掛け合わせることにより、残響時間を推定し、
前記推定された残響時間と前記信号送出時間の２つ分と前記信号ポーズ時間との合計時間を、前記信号送出時間と前記信号ポーズ時間との合計時間で除算することで、前記分割閾値倍数を算出する、
ことを更に含む請求項９から１３のいずれか１項に記載の音波通信方法。
【請求項１５】
前記検査音波信号を構成し、
前記検査音波信号を発音する、
ことを更に含む請求項１４に記載の音波通信方法。
【請求項１６】
請求項９から１５のいずれか１項に記載の音波通信方法を少なくとも１つのコンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音波を用いた通信技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
現実環境下での情報通信手法として、アドホック通信方式が存在する。アドホック通信では、端末同士が直接通信を行う。一方で、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）や携帯電話やタブレット端末等の情報端末はほとんど、電波を利用した通信機能を備えるが、各情報端末が備える電波通信方式には複数の方式が存在する。このような情報端末同士で直接通信を行うためには、各情報端末が備える通信方式を考慮する必要がある。
【０００３】
そこで、多くの情報端末で共通に対応可能な通信方式として、音波を用いた通信方式が利用される。各情報端末は、各自が持つマイク及びスピーカを用いて、相互に音波をやり取りすることで、アドホック通信を行うことができる。音波を用いた通信を実生活環境で使用する場合、雑音に伴う通信失敗の問題がある。雑音又は通信距離の延長に伴う通信の失敗は、システムの適用用途を狭めるため、ロバストな音波通信技術が求められる。
【０００４】
旧来より音波を用いたアドホック通信の技術は電話用途などで確立されており、例えば、ＤＴＭＦ（Dual Tone Multi-Frequency）と呼ばれる通信方式が存在する。ＤＴＭＦ方式は、符号を２つのピーク周波数の合成音によって表し、その合成音を情報伝達の媒介とする。下記特許文献１では、ＤＴＭＦを電話線上の制御信号として用いた際に、音声と制御信号であるＤＴＭＦとの混信による受信の失敗を防ぐため、音声のミュート時間を設定することで、ノイズ源を排除した状態でＤＴＭＦを送受信する仕組みが開示されている。下記特許文献２では、ロバストにＤＴＭＦ信号を検出しようとした際に発生するトークオフ現象の回避手段が開示されている。トークオフ現象とは、音楽や話し声を誤ってＤＴＭＦ信号として検出してしまう現象である。下記特許文献２では、このトークオフ現象を回避するために、受信した音が信号であるか音声や音楽であるかを類似度を用いて評価する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−２２６７５６号公報
【特許文献２】特開平６−８６３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のような手法では、通信品質を保ち得る状況に制限がある。例えば、特許文献１の手法は、音波の空中伝搬を想定していないため、信号強度に対してノイズ強度が拮抗している環境下、即ち、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）が低い環境下では、通信が失敗する可能性が高い。特許文献２の手法においても、同様に、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）が低い環境下では、通信品質を保つことは困難である。特許文献２の手法は、制御信号モデルに基づく音のエネルギー分布を用いて、信号のセグメントと制御信号のモデルとについての類似度評点を定めることでＤＴＭＦの信号か否かの識別能力を高めているところ、Ｓ／Ｎ比の低下に応じて当該識別も困難になるからである。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、様々な発音環境においても通信品質を保ち得る音波を用いた通信技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の各側面では、上述した課題を解決するために、それぞれ以下の構成を採用する。
【０００９】
第１の側面は、符号に対応する信号音が発音される信号送出時間と該信号音が発音されない信号ポーズ時間とが交互に連続して並ぶ音波信号を用いて通信する音波通信装置に関する。第１側面に係る音波通信装置は、音波信号が録音されて得られる音データを窓時間を用いて周波数解析することにより、その音データを、窓時間毎の受音符号又は無音符号である窓単位符号が複数並ぶ窓単位符号列に復号する符号推定部と、窓単位符号列における、信号送出時間に含まれ得る窓単位符号の数に対応する認識区間毎の窓単位符号の出現頻度を用いて、窓単位符号列から認識符号列を取得する符号認識部と、認識符号列から、同一の受音符号が連続して並ぶ同一受音符号列及び無音符号が連続して並ぶ無音符号列を検出し、同一受音符号列及び無音符号列の各々に含まれる窓単位符号の数を連続数として示す符号連続情報を生成する連続情報生成部と、符号連続情報により示される同一受音符号列の連続数が、信号送出時間及び信号ポーズ時間に対応する単位時間に含まれ得る窓単位符号の数に分割閾値倍数を掛け合せて得られる閾値符号数を超えるか否かを判定し、この判定結果に基づいて、閾値符号数を超える連続数を示す同一受音符号列を、少なくとも１組の無音符号列及び少なくとも２組の同一受音符号列に分割する符号調整部と、を有する。
【００１０】
第２の側面は、符号に対応する信号音が発音される信号送出時間と信号音が発音されない信号ポーズ時間とが交互に連続して並ぶ音波信号を用いて通信する音波通信方法に関する。第２の側面に係る音波通信方法は、音波信号が録音されて得られる音データを窓時間を用いて周波数解析することにより、その音データを、窓時間毎の受音符号又は無音符号である窓単位符号が複数並ぶ窓単位符号列に復号し、窓単位符号列における、信号送出時間に含まれ得る窓単位符号の数に対応する認識区間毎の窓単位符号の出現頻度を用いて、窓単位符号列から認識符号列を取得し、認識符号列から、同一の受音符号が連続して並ぶ同一受音符号列及び無音符号が連続して並ぶ無音符号列を検出し、検出された同一受音符号列及び無音符号列の各々に含まれる窓単位符号の数を連続数として示す符号連続情報を生成し、符号連続情報により示される同一受音符号列の連続数が、信号送出時間及び信号ポーズ時間に対応する単位時間に含まれ得る窓単位符号の数に分割閾値倍数を掛け合せて得られる閾値符号数を超えるか否かを判定し、この判定結果に基づいて、閾値符号数を超える連続数を示す同一受音符号列を、少なくとも１組の無音符号列及び少なくとも２組の同一受音符号列に分割する、ことを含む。
【００１１】
なお、本発明の他の側面としては、上述の構成を少なくとも１つのコンピュータに実現させるプログラムであってもよいし、そのようなプログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記録媒体であってもよい。この記録媒体は、非一時的な有形の媒体を含む。
【発明の効果】
【００１２】
上記各側面によれば、様々な発音環境においても通信品質を保ち得る音波を用いた通信技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態における音波通信装置の処理構成例を示す概念図である。
【図２】本発明の実施形態における音波通信装置の動作例を示すフローチャートである。
【図３】２つの信号送出時間に発音された同じ符号の信号音が連結された状態で録音された音データから得られる認識符号列の例を示す図である。
【図４】第１実施形態における音波通信装置の処理構成例を概念的に示す図である。
【図５】信号定義情報の例を示す図である。
【図６】周波数符号情報の例を示す図である。
【図７】プロトコル情報の例を示す図である。
【図８】第１実施形態における音波通信装置の動作例を示すフローチャートである。
【図９】窓単位符号列から取得される認識符号列の例を示す図である。
【図１０】図９に示される認識符号列から生成される符号連続情報を示す図である。
【図１１】同一受音符号列が分割された符号連続情報を示す図である。
【図１２】３つの信号送出時間に発音された同じ符号の信号音が連結された状態で録音された音データから得られる認識符号列の例を示す図である。
【図１３】図１２に示される認識符号列から生成される符号連続情報を示す図である。
【図１４】同一受音符号列が分割された符号連続情報を示す図である。
【図１５】第２実施形態におけるプロトコル情報の例を示す図である。
【図１６】第３実施形態におけるアドホック通信システムの構成例を示す概念図である。
【図１７】第３実施形態における音波送信装置の処理構成例を概念的に示す図である。
【図１８】検査音波信号の例を示す図である。
【図１９】順序定義情報の例を示す図である。
【図２０】残響時間の算出概念を示す図である。
【図２１】第３実施形態における音波受信装置の処理構成例を概念的に示す図である。
【図２２】第３実施形態における音波送信装置の動作例を示すフローチャートである。
【図２３】第３実施形態における音波受信装置の動作例を示すフローチャートである。
【図２４】検査音波信号から取得される窓単位符号列、最頻値列及び認識符号列の例を示す図である。
【図２５】実施例２における符号連続情報を示す図である。
【図２６】変形例における音波受信装置の処理構成例を概念的に示す図である。
【図２７】信号送出時間候補テーブルの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に挙げる各実施形態はそれぞれ例示であり、本発明は以下の各実施形態の構成に限定されない。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態における音波通信装置１００の処理構成例を示す概念図である。音波通信装置１００は、信号送出時間と信号ポーズ時間とが交互に連続して並ぶ音波信号を用いて通信する。ここで、信号送出時間とは、符号に対応する信号音が発音される時間を意味する。信号ポーズ時間とは、信号音が発音されない時間を意味する。
【００１６】
音波通信装置１００は、上記音波信号が録音されて得られる音データを窓時間を用いて周波数解析することにより、その音データを、窓単位符号が複数並ぶ窓単位符号列に復号する符号推定部１０１と、その窓単位符号列における、信号送出時間に含まれ得る窓単位符号の数に対応する認識区間毎の窓単位符号の出現頻度を用いて、その窓単位符号列から認識符号列を取得する符号認識部１０２と、その認識符号列から同一受音符号列及び無音符号列を検出し、同一受音符号列及び無音符号列の各々に含まれる窓単位符号の数を連続数として示す符号連続情報を生成する連続情報生成部１０３と、符号連続情報により示される同一受音符号列の連続数が閾値符号数を超えるか否かを判定し、この判定結果に基づいて、閾値符号数を超える連続数を示す同一受音符号列を、少なくとも１組の無音符号列及び少なくとも２組の同一受音符号列に分割する符号調整部１０４と、を有する。
【００１７】
ここで、窓単位符号とは、上記音データに対する周波数解析により窓時間毎に得られる符号であり、受音符号又は無音符号であり、窓単位符号列は、窓時間毎の受音符号又は無音符号が複数、時系列に並ぶ符号列である。信号送出時間に発音される符号が１つであるのに対して、音データにおける信号送出時間から得られる窓単位符号の数は、信号送出時間を窓時間で除算して得られる値と等しくなる。無音符号は、ピーク周波数の強度が所定閾値よりも小さい音データ区間（窓時間）から得られ符号であり、受音符号は、それ以外の音データ区間（窓時間）から、予め保持されるピーク周波数と符号との対応表に基づいて、得られる符号である。また、同一受音符号列とは、少なくとも１つの同一の受音符号が連続して並ぶ符号列を意味し、無音符号列とは、少なくとも１つの無音符号が連続して並ぶ符号列を意味する。
【００１８】
上述の音波通信装置１００が有する各処理部は、個々に又は複数組み合わせられて、ハードウェア構成要素、又は、ソフトウェア構成要素、若しくは、それらの組み合わせにより実現される。ハードウェア構成要素とは、例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ゲートアレイ、信号処理回路、アナログ回路等のようなハードウェア回路である。ソフトウェア構成要素とは、１又は複数のメモリ上のデータ（プログラム）が１又は複数のプロセッサ（例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等）で実行されることにより実現される、タスク、プロセスのようなソフトウェア部品（断片）である。
【００１９】
本実施形態では、音波通信装置１００のハードウェア構成は制限されない。例えば、音波通信装置１００は、マイクロフォン等を含み、音波信号の信号音を録音する録音部を有していてもよいし、その録音部を有さず、当該音データを外部から取得してもよい。
【００２０】
次に、図２を用いて、本発明の実施形態における音波通信方法について説明する。図２は、本発明の実施形態における音波通信装置１００の動作例を示すフローチャートである。以下の説明では、音波通信装置１００が当該音波通信方法の実行主体となるが、音波通信装置１００に含まれる上述の各処理部が実行主体となってもよい。
【００２１】
音波通信装置１００は、上記音波信号が録音されて得られる音データを窓時間を用いて周波数解析することにより、その音データを窓単位符号列に復号し（Ｓ１０１）、その窓単位符号列における、信号送出時間に含まれ得る窓単位符号の数に対応する認識区間毎の窓単位符号の出現頻度を用いて、窓単位符号列から認識符号列を取得し（Ｓ１０２）、認識符号列から同一受音符号列及び無音符号列を検出し（Ｓ１０３）、検出された同一受音符号列及び無音符号列の各々に含まれる窓単位符号の数を連続数として示す符号連続情報を生成し（Ｓ１０４）、符号連続情報により示される同一受音符号列の連続数が閾値符号数を超えるか否かを判定し（Ｓ１０５）、この判定結果に基づいて、閾値符号数を超える連続数を示す同一受音符号列を、少なくとも１組の無音符号列及び少なくとも２組の同一受音符号列に分割する（Ｓ１０６）、ことを含む。
【００２２】
このように、第１実施形態では、音波信号が録音されて得られる音データが復号されることで、窓単位符号列が得られる。上述のように、窓単位符号列は、窓時間毎に得られる受音符号及び無音符号が時系列に並ぶ符号列である。送信側から送信された音波信号が、ノイズの影響を受けることなく、そのまま、受信側で受信及び復号された場合、当該音データにおける信号送出時間に含まれる窓時間の数分の同一の受音符号が並ぶ同一受音符号列と、当該音データにおける信号ポーズ時間に含まれる窓時間の数分の無音符号が並ぶ無音符号列とが交互に配置された窓単位符号列が得られる。ところが、通常の発音環境では、音波信号は、ノイズの影響を受けるため、そのような理想的な窓単位符号列が得られるわけではない。そこで、まず、その窓単位符号列における認識区間毎の窓単位符号の出現頻度を用いて、窓単位符号列から認識符号列が取得される。認識区間とは、窓単位符号列の中の所定数の窓単位符号を指し示す区間であり、その所定数は、信号送出時間に含まれ得る窓単位符号の数に設定される。その出現頻度を用いることで、認識符号列を、窓単位符号レベルにおいて、理想的な符号列に近づけることができる。
【００２３】
しかし、発音環境によっては、信号ポーズ時間を跨いで連続する２つ以上の信号送出時間に発音された同じ符号の信号音が、連結された状態で録音される可能性がある。
図３は、２つの信号送出時間に発音された同じ符号の信号音が連結された状態で録音された音データから得られる認識符号列の例を示す図である。図３の例では、受音符号「３」と無音符号「０」とが並ぶ認識符号列の一部が示されており、この認識符号列は、窓単位符号「３」が１１個並ぶ同一受音符号列を含む。この同一受音符号列は、２つの信号送出時間に発音された符号「３」の信号音が連結された状態で録音され、認識された符号列である。以降、このような２つ以上の信号送出時間に発音された同じ符号の信号音が連結された状態を単に連結状態と表記する場合もある。
【００２４】
本実施形態では、図３に示されるように、認識符号列から同一受音符号列及び無音符号列が検出され、検出された同一受音符号列及び無音符号列の各々に含まれる窓単位符号の数を連続数として示す符号連続情報が生成される。そして、その符号連続情報により示される同一受音符号列の連続数が当該閾値符号数を超えるか否かの判定により、上述のような同じ符号の信号音の連結状態が検出される。具体的には、当該閾値符号数を超える連続数を有する同一受音符号列が連結状態とみなされる。音波通信装置１００は、その閾値符号数を予め保持していてもよい。この場合、発音環境に応じて予め発音及び録音試験をすることで、連結状態を複数回生じさせ、その統計情報から、閾値符号数が算出されてもよい。また、音波通信装置１００は、信号送出時間及び信号ポーズ時間に対応する単位時間に含まれ得る窓単位符号の数に分割閾値倍数を掛け合せて算出するようにしてもよい。閾値符号数が算出される場合には、音波通信装置１００は、分割閾値倍数を予め保持してもよい。信号送出時間及び信号ポーズ時間に対応する単位時間とは、例えば、信号送出時間及び信号ポーズ時間の平均時間であり、この平均時間から得られる時間であり、又は、信号送出時間である。
【００２５】
本実施形態では、連結状態を示す同一受音符号列、即ち、当該閾値符号数を超える連続数を示す同一受音符号列が、少なくとも１組の無音符号列及び少なくとも２組の同一受音符号列に分割される。例えば、同一受音符号列が２つの信号送出時間の連結状態を示す場合には、その同一受音符号列は、２組の同一受音符号列と１組の無音符号列とが交互に並ぶ形態に分割される。また、同一受音符号列が３つの信号送出時間の連結状態を示す場合には、その同一受音符号列は、３組の同一受音符号列と２組の無音符号列が交互に並ぶ形態に分割される。
【００２６】
このように本実施形態によれば、同一受音符号列の連続数が閾値符号数を超えるか否かの判定により、２つ以上の信号送出時間に発音された同じ符号の信号音が連結された状態で録音されたことを検出することができる。更に、この検出により、そのような連結状態を示す符号列を含む認識符号列を、連結状態の前の状態に戻すことができる。そのような連結状態は、信号音の強度が十分に保たれない通信環境、即ち、通信距離が数メール程度ある通信環境や、音波通信装置間の角度が正対せず信号が減衰され易い通信環境や、騒音の多い通信環境等に生じ易い。本実施形態によれば、このような通信環境（発音環境）においても、送信側の意図したとおりの情報を受信側で再生する検出率を保つことができる。また、そのような連結状態は、信号送出時間に対して信号ポーズ時間が或る程度短い場合にも生じ易い。本実施形態によれば、信号ポーズ時間を短縮しても検出率を保つことができ、ひいては、伝送レートを向上させることができる。
【００２７】
以下、上述の実施形態について更に詳細を説明する。以下には、詳細実施形態として、第１実施形態及び第２実施形態を例示する。以下には、上述の実施形態と同様の内容については適宜省略し、上述の内容と異なる内容を中心に説明する。
【００２８】
［第１実施形態］
〔処理構成〕
図４は、第１実施形態における音波通信装置１０の処理構成例を概念的に示す図である。音波通信装置１０は、図４に示されるように、録音部１１、符号推定部１２、信号情報格納部１３、符号認識部１４、連続情報生成部１５、符号調整部１６、プロトコル解析部１７等を有する。音波通信装置１０の各処理部は、上述の音波通信装置１００と同様に、ハードウェア構成要素、又は、ソフトウェア構成要素、若しくは、それらの組み合わせにより実現される。音波通信装置１０のハードウェア構成は制限されない。
【００２９】
録音部１１は、マイクロフォン（図示せず）を含む処理部である。録音部１１は、送信側の発音部から送出された信号音を受信及び録音する。録音部１１は、自動で録音を開始してもよいし、音波通信装置１０のユーザ操作により録音を開始してもよい。
【００３０】
符号推定部１２は、上述の符号推定部１０１に相当する。符号推定部１２は、信号情報格納部１３に格納される周波数符号情報と、信号情報格納部１３に格納される信号定義情報に含まれる信号周波数定義域、窓時間及び閾値強度とを参照することにより、録音部１１で録音された音データを解析する。具体的には、符号推定部１２は、その音データをスペクトル解析することで、周波数とその強度との対応情報を取得し、その対応情報に基づいて、信号周波数定義域に示される周波数の範囲の中で最も強度が高いピーク周波数を探す。スペクトラム解析は、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）など既存の手法によって実現できる。スペクトラム解析において、符号推定部１２は、信号定義情報に含まれる窓時間で音データを区切る。また、信号周波数定義域に複数の周波数区間が設定されている場合には、各周波数区間においてピーク周波数がそれぞれ検出される。
【００３１】
符号推定部１２は、ピーク周波数の強度が閾値強度を下回る場合、その窓時間により得られる窓単位符号を無音符号とする。本実施形態では、無音符号は「０」で示される。もちろん、無音符号の値は制限されない。また、符号推定部１２は、ピーク周波数の強度が閾値強度以上である場合、そのピーク周波数に基づいて、周波数符号情報から、その窓時間により得られる受音符号を特定する。具体的には、符号推定部１２は、周波数符号情報の中の、ピーク周波数に最も近い信号周波数を特定し、その信号周波数に関連付けられた符号を受音符号とする。周波数符号情報が、複数の信号周波数の組み合わせに対して１つの符号を割り当てている場合には、複数のピーク周波数の各々に最も近い複数の信号周波数を特定し、それら信号周波数の組み合わせに対応付けられた符号を受音符号として特定する。このようにして、符号推定部１２は、録音部１１により録音された音データを、窓時間毎の受音符号又は無音符号である窓単位符号が複数、時系列に並ぶ窓単位符号列に復号する。
【００３２】
信号情報格納部１３は、信号定義情報、周波数符号情報、及びプロトコル情報を格納する。
【００３３】
信号定義情報は、音波通信装置１０において音波信号を生成及び復号するために必要な情報である。ここでの音波信号は、周波数を偏移させることで情報を表すため、信号定義情報は、図５に例示されるように、信号数、最低周波数、周波数間隔、信号周波数定義域、窓時間、閾値強度等を含む。
【００３４】
図５は、信号定義情報の例を示す図である。信号数は、定義される信号周波数の数を示す。最低周波数は、定義する信号周波数のうち最低の周波数を示す。周波数間隔は、信号周波数間の間隔を示す。図５では、信号周波数が等間隔に配置される例が示されるが、本実施形態は、周波数間隔が等間隔であることに限定されない。信号周波数定義域は、周波数符号情報において各符号と対応付けられる信号周波数の数分の周波数区間に、周波数範囲を分け、各周波数区間の範囲を定義する。例えば、周波数符号情報において各符号と３つの信号周波数とが対応付けられている場合、定義された信号数に対応する周波数範囲が３つの周波数区間に分けられ、各周波数区間の範囲が信号周波数定義域に設定される。図５の例では、信号周波数定義域には、低群周波数（７４４Ｈｚから２２８０Ｈｚ）と高群周波数（２２８０Ｈｚから３８１６Ｈｚ）との２つの周波数区間が設定されており、各周波数区間は、信号数、最低周波数、周波数間隔に基づいて決められる。窓時間は、符号推定部１２のスペクトラム解析により利用される。符号推定部１２により１つの窓時間から１つの窓単位符号が復号される。この窓時間は、各信号周波数を分解し得る時間に設定されればよく、手動によって定めても、周波数間隔等を基に既存の手法によって自動で設定されてもよい。閾値強度は、符号推定部１２により上述のように検出されたピーク周波数が、ノイズ成分か信号成分かを判別するための、強度閾値である。
【００３５】
周波数符号情報は、信号周波数と符号との対応関係を示す情報である。この周波数符号情報を参照することにより、送信側では、送信符号を信号音に変換することができ、受信側では、信号音を窓単位符号に変換することができる。各符号と対応付けられる信号周波数については、上述の信号定義情報で定義される。
【００３６】
図６は、周波数符号情報の例を示す図である。図６の例では、２つの周波数の組み合わせ毎に１つの符号が割り当てられている。但し、本実施形態は、符号の数を図６に示される数（９個）に制限しないし、符号と対応付けられる周波数の数を制限しない。１つの符号が１つの周波数に対応付けられてもよいし、３つ以上の信号周波数と１つの符号とが対応付けられてもよい。
【００３７】
上述の信号定義情報及び周波数符号情報は、固定情報であってもよいし、自動又はユーザ操作により変更されてもよい。例えば、信号定義情報の信号周波数定義域は、信号数、最低周波数、周波数間隔を用いて次のように算出することができる。
（低群の下限、低群の上限）＝（最低周波数−周波数間隔／２、最低周波数＋（ｉｎｔ）（（信号数／２）×周波数間隔）−周波数間隔／２）
（高群の下限、高群の上限）＝（低群の上限＋１、最低周波数＋周波数間隔×（信号数−１））
ここで、低群及び高群の境界値（下限及び上限）の算出に、周波数間隔／２が利用されているのは、受信側において認識される信号周波数の許容幅を考慮したためである。例えば、受信側で得られたピーク周波数が７４４Ｈｚ（＝１０００−５００／２）から１２５６Ｈｚ（＝１０００＋５００／２）の範囲であれば、その信号周波数は１０００Ｈｚと判定することができる。
【００３８】
プロトコル情報は、音波信号を用いて通信するにあたり送受信双方で共有すべき情報である。
図７は、プロトコル情報の例を示す図である。プロトコル情報は、図７の例に示されるように、信号送出時間、信号ポーズ時間及び分割閾値倍数を含む。信号送出時間及び信号ポーズ時間については上述したとおりである。分割閾値倍数は、上述の閾値符号数を求めるために利用される値である。分割閾値倍数は、予め所定値に設定され、保持される。分割閾値倍数は、好ましくは、１．８に設定される。これは、本発明者により実験が繰り返された結果得られた値である。本実施形態では、閾値符号数は、信号送出時間及び信号ポーズ時間に対応する単位時間に含まれ得る窓単位符号の数にこのプロトコル情報に含まれる分割閾値倍数を掛け合せて算出される。
【００３９】
符号認識部１４は、上述の符号認識部１０２に相当する。符号認識部１４は、信号情報格納部１３に格納されるプロトコル情報の信号送出時間及び信号ポーズ時間、並びに、信号情報格納部１３に格納される信号定義情報の窓時間を用いて、符号推定部１２により復号された窓単位符号列から認識符号列を取得する。認識区間毎の窓単位符号の出現頻度が用いられるのであれば、符号認識部１４の具体的処理は、制限されない。認識区間の情報は、信号送出時間を窓時間で除算することにより得られる。
【００４０】
連続情報生成部１５は、上述の連続情報生成部１０３に相当する。連続情報生成部１５は、符号認識部１４により得られた認識符号列から、符号連続情報を生成する。符号連続情報については上述したとおりである。符号連続情報は、同一受音符号列又は無音符号列と連続数との対応関係が音データの時系列順に並ぶ情報である。符号連続情報に含まれる同一受音符号列は、１以上の受音符号の並びであり、符号連続情報に含まれる無音符号列は、１以上の無音符号の並びである。
【００４１】
符号調整部１６は、上述の符号調整部１０４に相当する。符号調整部１６は、連続情報生成部１５により生成された符号連続情報を参照することで、上述のように、連結状態を示す同一受音符号列の有無を判定する。連結状態とは、上述したように、２つ以上の信号送出時間に発音された同じ符号の信号音が連結された状態を意味する。その判定には、符号連続情報により示される同一受音符号列の連続数と閾値符号数とが利用される。符号調整部１６は、信号送出時間及び信号ポーズ時間に対応する単位時間に含まれ得る窓単位符号の数にプロトコル情報に含まれる分割閾値倍数を掛け合せることで閾値符号数を算出する。信号送出時間及び信号ポーズ時間に対応する単位時間に含まれ得る窓単位符号の数は、信号情報格納部１３に格納されるプロトコル情報で示される、信号送出時間及び信号ポーズ時間、信号情報格納部１３に格納される信号定義情報で示される窓時間等を用いて算出される。なお、符号調整部１６は、例え、無音符号列の連続数が閾値符号数を超える場合であっても、無音符号列は分割対象としない。
【００４２】
符号調整部１６は、連結状態を示す同一受音符号列、即ち、閾値符号数を超える連続数を示す同一受音符号列を、少なくとも１組の無音符号列及び少なくとも２組の同一受音符号列に分割する。
【００４３】
更に、符号調整部１６は、３つ以上の信号送出時間に発音された同じ符号の信号音が連結された状態を判定することもできる。この場合、符号調整部１６は、符号連続情報により示される同一受音符号列の連続数が、信号送出時間に含まれ得る窓単位符号の数及び信号ポーズ時間に含まれ得る窓単位符号の数を当該閾値符号数に加算して得られる値（以降、第２閾値符号数と表記する）を超えるか否かを判定する。符号調整部１６は、第２閾値符号数よりも大きい連続数を示す同一受音符号列を、上述の連結状態と判定し、その同一受音符号列を、２組以上の無音符号列及び３組以上の同一受音符号列に分割する。
【００４４】
プロトコル解析部１７は、連続情報生成部１５により生成された符号連続情報、又は、連続情報生成部１５により生成された後、符号調整部１６により調整された符号連続情報の中から、同一受音符号列を抽出し、抽出された同一受音符号列の並びを最終的な受信結果とする。受信結果は、表示部（図示せず）に表示されてもよいし、他の処理部に渡されてもよいし、外部のデータベースなどに保管されても良い。
【００４５】
〔動作例〕
以下、第１実施形態における音波通信方法について図８を用いて説明する。
図８は、第１実施形態における音波通信装置１０の動作例を示すフローチャートである。以下の説明では、音波通信装置１０が各方法の実行主体となるが、音波通信装置１０に含まれる上述の各処理部が実行主体となってもよい。
【００４６】
音波通信装置１０は、音波信号を録音する（Ｓ８０）。
音波通信装置１０は、信号定義情報の窓時間を用いて、（Ｓ８０）により得られた音データを周波数解析することにより、その音データを窓単位符号列に復号する（Ｓ８１）。この復号処理については、符号推定部１２について説明したとおりである。（Ｓ８１）は、上述の（Ｓ１０１）に相当する。
【００４７】
音波通信装置１０は、認識区間毎の窓単位符号の出現頻度を用いて、（Ｓ８１）で得られた窓単位符号列から認識符号列を取得する（Ｓ８２）。認識符号列の取得処理については、符号認識部１４について説明したとおりである。音波通信装置１０は、信号情報格納部１３に格納されるプロトコル情報の信号送出時間を窓時間で除算することにより、認識区間の情報を得ることができる。（Ｓ８２）は、上述の（Ｓ１０２）に相当する。
【００４８】
音波通信装置１０は、（Ｓ８２）で取得された認識符号列から、同一受音符号列及び無音符号列を検出する（Ｓ８３）。（Ｓ８３）は、上述の（Ｓ１０３）に相当する。
【００４９】
音波通信装置１０は、（Ｓ８３）で検出された同一受音符号列及び無音符号列の各々に含まれる窓単位符号の数を連続数として示す符号連続情報を生成する（Ｓ８４）。この生成処理は、上述の連続情報生成部１５について説明したとおりである。（Ｓ８４）は、上述の（Ｓ１０４）に相当する。
【００５０】
音波通信装置１０は、（Ｓ８４）で生成された符号連続情報により示される同一受音符号列の連続数が閾値符号数を超えるか否かを判定する（Ｓ８５）。閾値符号数の算出処理については、符号調整部１６について説明したとおりである。（Ｓ８５）は、上述の（Ｓ１０５）に相当する。
【００５１】
音波通信装置１０は、連続数が閾値符号数を超える同一受音符号列が符号連続情報に含まれている場合（Ｓ８５；ＹＥＳ）、連続数が閾値符号数を超える同一受音符号列を、少なくとも１組の無音符号列及び少なくとも２組の同一受音符号列に分割する（Ｓ８６）。（Ｓ８６）は、上述の（Ｓ１０６）に相当する。音波通信装置１０は、連続数が閾値符号数を超える同一受音符号列が符号連続情報に含まれていない場合（Ｓ８５；ＮＯ）、この分割処理（Ｓ８６）を行わない。（Ｓ８６）の分割処理は、符号調整部１６について説明したとおりである。
【００５２】
音波通信装置１０は、（Ｓ８４）より生成された符号連続情報、又は、（Ｓ８４）により生成された後、（Ｓ８６）で同一受音符号列が分割された符号連続情報の中から、同一受音符号列を抽出し、抽出された同一受音符号列の並びを最終的な受信結果とする（Ｓ８７）。
【００５３】
〔第１実施形態の作用及び効果〕
このように、第１実施形態によれば、音波通信装置１０が録音部１１を持つため、音データを自身で録音することができる。更に、第１実施形態によれば、信号情報格納部１３に格納されるプロトコル情報の分割閾値倍数（好ましくは、１．８）が用いられて、閾値符号数が決定されるため、そのプロトコル情報に含まれる信号送出時間及び信号ポーズ時間を正しく設定することにより、異なるプロトコルの音波通信においても、上述の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５４】
更に、第１実施形態では、上述の第２閾値符号数を用いることで、３つ以上の信号送出時間に発音された同じ符号の信号音が連結された状態を検出することができ、この連結状態が解消された受信結果を得ることができる。よって、第１実施形態によれば、様々な発音環境においても、通信品質を保つことができ、更に、信号ポーズ時間を短縮しても検出率を保つことができ、ひいては、伝送レートを向上させることができる。
【００５５】
次に、上述の第１実施形態の具体例として実施例１を例示する。実施例１では、信号定義情報、周波数符号情報及びプロトコル情報の内容として、図５、図６、図７で示される具体値が用いられる。
【実施例１】
【００５６】
〔符号推定部１２及び（Ｓ８１）の処理〕
符号推定部１２は、窓時間２０ｍｓ（ミリ秒）を用いて、録音部１１で録音された音データに対してスペクトラム解析を行う。これにより、符号推定部１２は、２０ｍｓ毎の周波数とスペクトル強度との対応情報（スペクトラム情報）を得る。図５では信号周波数定義域に低群及び高群の２つの信号周波数区間が定義されているため、符号推定部１２は、そのスペクトラム情報を、低群の信号周波数区間（７４４Ｈｚから２２８０Ｈｚ）のスペクトラム情報と、高群の信号周波数区間（２２８０Ｈｚから３８１６Ｈｚ）のスペクトラム情報とに分け、低群及び高群の各々について、ピーク周波数をそれぞれ検出する。符号推定部１２は、図６に示される周波数符号情報に定義される信号周波数の中で、検出されたピーク周波数に最も近い信号周波数を特定する。例えば、低群の信号周波数区間のピーク周波数が１１００Ｈｚであった場合、１１００Ｈｚと低群の各信号周波数（１０００Ｈｚ、１５１２Ｈｚ、２０２４Ｈｚ）との差が、周波数間隔（５１２Ｈｚ）の半分である２５６Ｈｚ以内となる信号周波数（１０００Ｈｚ）が特定される。
【００５７】
符号推定部１２は、検出されたピーク周波数のスペクトル強度が閾値強度（１０）以上となるか否かを判定する。符号推定部１２は、そのスペクトル強度が閾値強度（１０）未満となる場合、信号音が検出されないと判定し、その窓時間から得られる窓単位符号を無音符号（０）に決定する。符号推定部１２は、低群及び高群の各ピーク周波数のスペクトル強度がそれぞれ閾値強度（１０）以上となる場合、周波数符号情報から、低群のピーク周波数に対応する信号周波数と、高群のピーク周波数に対応する信号周波数との組み合わせに対応する符号を特定する。例えば、低群の信号周波数（１０００Ｈｚ）及び高群の信号周波数（２５３６Ｈｚ）が特定された場合、その窓時間から得られる窓単位符号が受音符号（１）に決定される。
【００５８】
符号推定部１２は、録音された音データ全てに対して、２０ｍｓ毎の窓単位符号をそれぞれ取得し、各窓単位符号を音データの時系列に並べることで、窓単位符号列を生成する。図９は、窓単位符号列から取得される認識符号列の例を示す図である。ここで、符号推定部１２は、図９に示される窓単位符号列を得たものと仮定する。
【００５９】
符号認識部１４は、符号推定部１２により取得された窓単位符号列から次のようにして認識符号列を取得する。符号認識部１４は、窓単位符号列に含まれる各窓単位符号を、その窓単位符号から始まる認識区間内での最頻値にそれぞれ置き換えた最頻値列を生成し、その最頻値列に含まれる各最頻値の、その最頻値から始まる認識区間内での出現回数をそれぞれ算出し、その最頻値列に含まれる各最頻値を、出現回数が平均出現回数を超える最頻値をそのまま認識符号とし、かつ、それ以外の最頻値を無音符号に置き換えることで、当該認識符号列を取得する。
【００６０】
ここでは、認識区間（５）は、信号送出時間（１００ｍｓ）を窓時間（２０ｍｓ）で除算することで得られる。符号認識部１４は、図９に示されるように、窓単位符号列に含まれる各窓単位符号を、その窓単位符号から始まる認識区間内での最頻値にそれぞれ置き換えた最頻値列を生成する。例えば、最頻値列の先頭（左端）の最頻値（３）は、窓単位符号列の先頭（左端）から認識区間（５）内の窓単位符号の集合（０、３、７、３、３）の中の最も頻繁に出現する符号に決定される。符号認識部１４は、最頻値列に含まれる各最頻値の、その最頻値から始まる認識区間内での出現回数をそれぞれ算出する。この算出結果が、図９では出現回数列として表される。符号認識部１４は、音データ全体から得られた出現回数列に基づいて、平均出現回数を算出する。ここでは、平均出現回数が４．１９と算出されたと仮定する。符号認識部１４は、最頻値列に含まれる各最頻値を、出現回数が平均出現回数（４．１９）を超える最頻値をそのまま窓単位符号とし、かつ、それ以外の最頻値を無音符号に置き換えることで、当該認識符号列を取得する。図９の例では、出現回数が４以下となる最頻値は、無音符号（０）に置き換えられている。
【００６１】
符号認識部１４による認識符号列の取得方法は、このような手法に制限されない。符号認識部１４は、図９に示される最頻値列をそのまま認識符号列とすることもできる。また、上述の例では、出現回数が、最頻値列の認識区間からカウントされたが、出現回数は、最頻値列に含まれる各最頻値の、窓単位符号列の認識区間からカウントされてもよい。更に、平均出現回数を出現回数の閾値として認識符号列が取得されたが、この出現回数の閾値は所定値に設定されてもよい。
【００６２】
〔連続情報生成部１５及び（Ｓ８４）の処理〕
連続情報生成部１５は、図９に示される認識符号列に基づいて、符号連続情報を生成する。図１０は、図９に示される認識符号列から生成される符号連続情報を示す図である。図９に示されるように、認識符号列は、先頭（左端）から受音符号（３）が連続して１１個並び、次に、無音符号（０）が連続して８個並び、受音符号（２）が２個並ぶ。連続情報生成部１５は、同一受音符号列（３）、無音符号列（０）及び同一受音符号列（２）を検出し、各々に含まれる窓単位符号の数を連続数（１１、８、２）として算出する。
【００６３】
〔符号調整部１６及び（Ｓ８５）の処理〕
符号調整部１６は、図１０に示される符号連続情報に基づいて、連続数が閾値符号数を超える同一受音符号列を検出する。実施例１では、符号調整部１６は、信号送出時間及び信号ポーズ時間の平均時間に含まれ得る窓単位符号の数に、分割閾値倍数を掛け合せることにより閾値符号数を算出する。具体的には、信号送出時間（１００ｍｓ）及び信号ポーズ時間（１００ｍｓ）の平均時間（１００ｍｓ）を窓時間（２０ｍｓ）で除算して得られる値（５）に分割閾値倍数（１．８）が掛け算されて、閾値符号数（９）が算出される。但し、閾値符号数の算出手法はこのような手法に制限されない。符号調整部１６は、信号送出時間（１００ｍｓ）を窓時間（２０ｍｓ）で除算して得られる値（５）に分割閾値倍数（１．８）を掛け合せることで閾値符号数（９）を得ることもできる。これにより、符号調整部１６は、閾値符号数（９）を超える同一受音符号列（３）を連結状態と判定し、その同一受音符号列（３）の分割を決定する。
【００６４】
〔符号調整部１６及び（Ｓ８６）の処理〕
図１１は、同一受音符号列が分割された符号連続情報を示す図である。
符号調整部１６は、閾値符号数（９）を超える連続数（１１）を持つ同一受音符号列（３）を、図１１に示されるように、２つの同一受音符号列と１つの無音符号列とに分割する。このとき、符号調整部１６は、元の連続数も分割して、分割された連続数を、分割された各符号列に割り当てる。例えば、同一受音符号列には、信号送出時間に含まれ得る窓単位符号数に対応する連続数が割り当てられ、無音符号列には、信号ポーズ時間に含まれる窓単位符号数が割り当てられる。この連続数の分割手法はこのような手法に制限されない。同一受音符号列及び無音符号列共に、信号送出時間に含まれ得る窓単位符号数に対応する連続数が割り当てられてもよい。符号調整部１６は、閾値符号数を超える連続数がｘの場合に、次の式を満たす最大の回数ｎ分、同一受音符号列を分割する。
ｘ−信号送出時間の窓単位符号数×分割閾値倍数−（信号送出時間の窓単位符号数＋信号ポーズ時間の窓単位符号数）×（ｎ−１）＞０
【００６５】
〔プロトコル解析部１７及び（Ｓ８７）の処理〕
プロトコル解析部１７は、図１１のように調整された符号連続情報から、同一受音符号列（３、３、２）を抽出し、抽出された同一受音符号列の並びを受信結果（３、３、２）とする。
【００６６】
〔３つの信号送出時間の連結状態〕
図１２は、３つの信号送出時間に発音された同じ符号の信号音が連結された状態で録音された音データから得られる認識符号列の例を示す図である。符号認識部１４は、図１２に示される認識符号列を取得したと仮定する。
【００６７】
連続情報生成部１５は、図１２に示される認識符号列に基づいて、図１３に示される符号連続情報を生成する。図１３は、図１２に示される認識符号列から生成される符号連続情報を示す図である。図１２に示されるように、認識符号列は、先頭（左端）から受音符号（３）が連続して２１個並び、次に、無音符号（０）が連続して８個並び、受音符号（６）が１個並ぶ。連続情報生成部１５は、同一受音符号列（３）、無音符号列（０）及び同一受音符号列（６）を検出し、各々に含まれる窓単位符号の数を連続数（２１、８、１）として算出する。
【００６８】
符号調整部１６は、図１３に示される符号連続情報に基づいて、連続数が閾値符号数を超える同一受音符号列を検出する。ここでは、上述と同様に、閾値符号数（９）が算出されている。符号調整部１６は、閾値符号数（９）を超える同一受音符号列（３）を連結状態と判定する。この場合、符号調整部１６は、更に、第２閾値符号数（１９）を算出する。即ち、第２閾値符号数は、信号送出時間（１００ｍｓ）に含まれ得る窓単位符号の数（５）及び信号ポーズ時間（１００ｍｓ）に含まれ得る窓単位符号の数（５）を当該閾値符号数（９）に加算して得られる。符号調整部１６は、同一受音符号列（３）の連続数（２１）がこの第２閾値符号数を超えているため、この同一受音符号列（３）が３つ以上の信号送出時間に発音された同じ符号の信号音が連結された状態となっていると判定することができる。
【００６９】
図１４は、同一受音符号列が分割された符号連続情報を示す図である。
符号調整部１６は、第２閾値符号数（１９）を超える連続数（２１）を持つ同一受音符号列（３）を、図１４に示されるように、３つの同一受音符号列と２つの無音符号列とに分割する。このとき、符号調整部１６は、下記式に基づいて、２（＝ｎ）回分、同一受音符号列（３）を分割する。
２１−５×１．８−（５＋５）×（ｎ−１）＞０
このように、３つの信号送出時間に発音された同じ符号の信号音が連結された状態で録音された場合であっても、元の連結されていない状態の認識符号列を得ることができる。
【００７０】
［第２実施形態］
第２実施形態では、音波通信装置１０が分割閾値倍数を算出する点において、第１実施形態と異なる。以下、第２実施形態について、第１実施形態と異なる内容を中心に説明し、第1実施形態と同様の内容については適宜省略される。
【００７１】
〔処理構成〕
第２実施形態における音波通信装置１０の処理構成は、図４に示される第１実施形態と同様である。
【００７２】
第２実施形態では、信号情報格納部１３に格納されるプロトコル情報は、残響時間を更に含む。
図１５は、第２実施形態におけるプロトコル情報の例を示す図である。図１５に示されるように、第２実施形態におけるプロトコル情報は、信号送出時間、信号ポーズ時間、分割閾値倍数、残響時間を含む。残響時間とは、直接マイクロフォンに到達する音波以外で、その音波が壁などで反射された後到達する反射波の影響により、信号音が実際の信号送出時間よりも長く発音されているかのように受信側で録音される現象を表す情報であり、信号音が受信側で録音された時間と、実際にその信号音が発音された信号送出時間との時間差を指す。この残響時間は、発音環境に応じて予め決定され、プロトコル情報に設定される。
【００７３】
第２実施形態では、符号調整部１６は、信号送出時間の２つ分と信号ポーズ時間と残響時間との合計時間を、信号送出時間と信号ポーズ時間との合計時間で除算することで、分割閾値倍数を算出する。図１５の例によれば、符号調整部１６は、信号送出時間の２つ分（２００ｍｓ）と信号ポーズ時間（１００ｍｓ）と残響時間（１０ｍｓ）との合計時間（３１０ｍｓ）を、信号送出時間と信号ポーズ時間との合計時間（２００ｍｓ）で除算することで、分割閾値（１．５５）を得ることができる。符号調整部１６は、算出された分割閾値倍数をプロトコル情報に反映させる。符号調整部１６は、この算出された分割閾値倍数を用いて、閾値符号数を算出する。符号調整部１６は、この分割閾値倍数の算出を初期起動時等のように特定のタイミングで一回行えばよい。
【００７４】
〔第２実施形態の作用及び効果〕
第２実施形態によれば、発音環境に応じた残響時間を設定しておけば、分割閾値倍数が自動で算出されるため、あらゆる発音環境及び様々な通信プロトコルに対応しながら、第１実施形態のような作用効果を得ることが出来る。
【００７５】
［第３実施形態］
以下、上述の各実施形態における音波通信装置１０を音波受信装置１０として含み、かつ、音波送信装置２０を含むアドホック通信システムを、第３実施形態として説明する。以下、上述の各実施形態と異なる内容を中心に、第３実施形態について説明し、上述の各実施形態と同様の内容については適宜省略する。
【００７６】
〔システム構成〕
図１６は、第３実施形態におけるアドホック通信システムの構成例を示す概念図である。図１６に示されるように、第３実施形態におけるアドホック通信システム１は、音波送信装置２０と音波受信装置１０とを有する。図１６の例では、説明の便宜のため、或る一方向の通信における、送信側の情報処理装置（コンピュータ）が音波送信装置２０と表記され、受信側の情報処理装置（コンピュータ）が音波受信装置１０と表記される。更に、音波送信装置２０については、その一方向通信における送信側の構成のみが示され、音波受信装置１０については、その一方向通信における受信側の構成のみが示される。本実施形態は、音波送信装置２０が受信側の構成を有すること、及び、音波受信装置１０が送信側の構成を有することを排除するものではない。
【００７７】
音波送信装置２０は、スピーカ５及びマイクロフォン６を有し、音波受信装置１０は、マイクロフォン７を有する。スピーカ５は、一般的な音波送信器である。マイクロフォン６及び７は、一般的な音波受信器である。本実施形態は、音波を送出し得る装置であれば、スピーカ５自体の具体的構成を制限せず、音波を受信し得る装置であれば、マイクロフォン６及び７の具体的構成を制限しない。
【００７８】
音波受信装置１０及び音波送信装置２０は、例えば、携帯電話やスマートフォンやパーソナルコンピュータ等である。本実施形態は、音波受信装置１０及び音波送信装置２０における上述のような音波の送信及び受信を行う構成以外の構成を何ら制限しない。音波受信装置１０及び音波送信装置２０は、センサを制御したり、センサデータを処理したり、メモリやハードディスクなどの記憶処理を行えたり、ネットワークによりデータの送受信を行える装置であってもよい。
【００７９】
〔処理構成〕
図１７は、第３実施形態における音波送信装置２０の処理構成例を概念的に示す図である。音波送信装置２０は、発音部２１、録音部２２、符号推定部２３、信号情報格納部２４、符号認識部２５、連続情報生成部２６、残響時間推定部２７、信号生成部２８等を有する。これら各処理部は、個々に又は複数組み合わせられて、上記ハードウェア構成要素、又は、上記ソフトウェア構成要素、若しくは、それらの組み合わせにより実現される。
【００８０】
発音部２１は、図１６に示されるスピーカ５を含む処理部である。発音部２１は、所定の検査符号に対応する検査信号音が発音される少なくとも２つの信号送出時間と信号音が発音されない少なくとも１つの信号ポーズ時間が交互に連続して並ぶ検査音波信号を送出する。
【００８１】
図１８は、検査音波信号の例を示す図である。図１８の例によれば、同じ検査信号音が発音される２つの信号送出時間と、信号音が発音されない信号ポーズ時間とから形成される。本実施形態では、予め決められた検査符号に対応する検査信号音が発音される信号送出時間が少なくとも２つと、その信号送出時間と隣接する、信号音が発音されない信号ポーズ時間が少なくとも１つとで構成されれば、検査音波信号の形態を制限しない。検査音波信号の送出は、ユーザ操作を契機に行われてもよいし、任意のタイミングで自動で行われてもよい。
【００８２】
録音部２２は、マイクロフォン６を含む処理部である。録音部２２は、発音部２１から送出された検査音波信号を受信及び録音する。録音部２２は、発音部２１からの検査音波信号の送出を契機に、録音を開始することが望ましい。但し、録音部２２の録音動作のタイミングは制限されない。
【００８３】
符号推定部２３は、検査音波信号が録音部２２により録音されて得られる検査音データを窓時間を用いて周波数解析することにより、その検査音データを窓単位符号列に復号する。符号推定部２３の処理は、処理対象が異なるのみで、符号推定部１２と同様である。
【００８４】
信号情報格納部２４は、信号情報格納部１３と同様の信号定義情報、周波数符号情報及びプロトコル情報を格納する。プロトコル情報は、第２実施形態の信号情報格納部１３と同様に、信号送出時間、信号ポーズ時間、分割閾値倍数及び残響時間を含み、更に、順序定義情報を含む。順序定義情報には、音波信号を構成する送信データの配置情報が設定されている。また、第３実施形態では、プロトコル情報の分割閾値倍数及び残響時間は、計算により設定される。
【００８５】
図１９は、順序定義情報の例を示す図である。図１９の例によれば、音波信号では、先頭に２つの同期符号（９）及び同期符号（１）が配置され、同期符号の後ろに送信データが配置される。図１９の例によれば、送信データは、符号定義域（１から９）により表記される。
【００８６】
符号認識部２５は、信号送出時間に含まれ得る窓単位符号の数に対応する認識区間を用いて、前記窓単位符号列に含まれる各窓単位符号を、該窓単位符号から始まる該認識区間内での最頻値にそれぞれ置き換えた最頻値列を生成する。加えて、符号認識部２５は、符号推定部２３により取得された窓単位符号列における、信号送出時間に含まれ得る窓単位符号の数に対応する認識区間毎の窓単位符号の出現頻度を用いて、当該窓単位符号列から認識符号列を取得する。この認識符号列の取得は、処理対象が異なるのみで、符号認識部１４と同様である。
【００８７】
連続情報生成部２６は、符号認識部２５により取得された認識符号列から、同一受音符号列及び無音符号列を検出し、同一受音符号列及び無音符号列の各々に含まれる窓単位符号の数を連続数として示す符号連続情報を生成する。連続情報生成部２６の処理についても、処理対象が異なるのみで、連続情報生成部１５と同様である。
【００８８】
残響時間推定部２７は、符号認識部２５により生成された最頻値列に基づいて、残響時間を推定する。具体的には、残響時間推定部２７は、その最頻値列から、同一受音符号列及び無音符号列を検出し、検出された同一受音符号列からその同一受音符号列に時間的に最も近い位置にある無音符号列までの検査区間を特定し、特定された検査区間に含まれる同一受音符号列及び無音符号列の連続数に基づいて、受音符号の連続数の合計値及び無音符号の連続数の合計値を算出し、受音符号の連続数の合計値に対する無音符号の連続数の合計値の割合から、信号送出時間に対する信号ポーズ時間の割合を減算した値に窓時間を掛け合わせることにより、残響時間を推定する。つまり、符号連続情報の中の検査区間に含まれる受音符号の連続数の合計値をＳＡ、当該検査区間に含まれる無音符号の連続数の合計値をＳＢと表記する場合、残響時間推定部２７は、次の式により、残響時間を推定する。
残響時間＝（ＳＡ÷ＳＢ−信号送出時間÷信号ポーズ時間）×窓時間
【００８９】
図２０は、残響時間の算出概念を示す図である。受音符号の連続数の合計値ＳＡは、検査信号音Ｔ１の信号送出時間と残響音の残響時間との合計時間に対応し、無音符号の連続数の合計値ＳＢは、無音符号の時間に対応する。よって、ＳＡに対するＳＢの割合から、受音符号と無音符号との理想的な割合（信号送出時間に対する信号ポーズ時間の割合）を減算することにより、残響音に対応する成分が取得され、この成分に窓時間を掛け合せることにより、残響時間が取得される。残響時間推定部２７は、推定された残響時間をプロトコル情報に設定する。推定された残響時間は、音波信号により音波受信装置１０に送信されてもよいし、表示部（図示せず）等により出力されてもよいし、他の通信手法を用いて他のコンピュータに送信されてもよい。
【００９０】
信号生成部２８は、信号情報格納部２４に格納される信号定義情報、周波数符号情報及びプロトコル情報を用いて、送信データ等を符号化及び信号音化することにより、音波信号を構成する。送信データの具体的内容は制限されない。信号生成部２８は、音波信号を生成するにあたり、信号情報格納部２４に格納されるプロトコル情報の順序定義情報を参照する。信号生成部２８は、順序定義情報に基づいて、同期符号と送信データとを所定の位置に配置し、音波信号を構成する。符号から周波数の変換は、信号情報格納部２４に格納される周波数符号情報に基づいて実行される。更に、信号生成部２８は、検査音波信号を構成する。信号生成部２８により生成された音波信号及び検査音波信号は発音部２１により送出される。
【００９１】
図２１は、第３実施形態における音波受信装置１０の処理構成例を概念的に示す図である。音波受信装置１０は、上述の各実施形態における音波通信装置１０の構成に加えて、時間推定部１８を更に有する。時間推定部１８についても、他の処理部と同様に実現される。
【００９２】
信号情報格納部１３に格納されるプロトコル情報には、音波送信装置２０と同様に、順序定義情報が含まれる。
【００９３】
プロトコル解析部１７は、符号連続情報の中から同一受音符号列を抽出し、これを仮の受信結果とする。第３実施形態では、プロトコル解析部１７は、その仮の受信結果と、プロトコル情報に含まれる順序定義情報とを比較することで、その仮の受信結果の正当性を検証する。具体的には、この検証において、プロトコル解析部１７は、順序定義情報に設定される同期符号が仮の受信結果の正しい位置に存在するか否か、及び、受信データの受音符号が順序定義情報の符号定義域に収まっているか否かを確認する。プロトコル解析部１７は、同期符号が正しい位置に存在し、かつ、受信データの受音符号が符号定義域に収まっている場合に、その仮の受信結果が正当であると判定する。
【００９４】
プロトコル解析部１７は、仮の受信結果が正当でないと判定すると、受信失敗と判定する。プロトコル解析部１７は、受信失敗と判定した場合、その結果を表示部（図示せず）に出力してもよいし、音波送信装置２０に再送要求を行ってもよい。一方で、プロトコル解析部１７は、仮の受信結果が正当であると判定すると、受信データを読み取る。プロトコル解析部１７は、読み取られた受信データを表示部（図示せず）に出力してもよいし、記録してもよい。プロトコル解析部１７は、受信データとして上述の残響時間を得た場合には、その残響時間をプロトコル情報に設定する。
【００９５】
更に、プロトコル解析部１７は、符号連続情報の中から同期符号が連続して並ぶ少なくとも２組の同期符号列、及び、その同期符号列の少なくとも１組に隣接する、少なくとも２組の無音符号列の少なくとも一方を特定する。
【００９６】
時間推定部１８は、プロトコル解析部１７により特定された少なくとも２組の同期符号列又は無音符号列により示される複数の連続数及び窓時間に基づいて、信号送出時間及び信号ポーズ時間の少なくとも一方を推定する。具体的には、プロトコル解析部１７により少なくとも２組の同期符号列が特定されている場合には、時間推定部１８は、その少なくとも２組の同期符号列の連続数の平均に窓時間を掛け合せることで、信号送出時間を推定することができる。また、プロトコル解析部１７により少なくとも２組の無音符号列が特定されている場合には、時間推定部１８は、その少なくとも２組の無音符号列の連続数の平均に窓時間を掛け合せることで、信号ポーズ時間を推定することができる。但し、信号送出時間及び信号ポーズ時間の推定は、同期符号列及び無音符号列の連続数と窓時間とが用いられれば、その具体的手法は制限されない。時間推定部１８は、推定された信号送出時間及び信号ポーズ時間の少なくとも一方をプロトコル情報に反映させる。
【００９７】
〔動作例〕
以下、第３実施形態における音波通信方法について図２２及び図２３を用いて説明する。
【００９８】
図２２は、第３実施形態における音波送信装置２０の動作例を示すフローチャートである。以下の説明では、音波送信装置２０が各方法の実行主体となるが、音波送信装置２０に含まれる上述の各処理部が実行主体となってもよい。
【００９９】
音波送信装置２０は、信号情報格納部２４に格納されるプロトコル情報、周波数符号情報及び信号定義情報を参照し、図１８に示されるような検査音信号を構成する（Ｓ２２１）。検査音信号は、上述のとおり、所定の検査符号に対応する検査信号音が発音される信号送出時間が少なくとも２つと、その信号送出時間と隣接する、信号音が発音されない信号ポーズ時間が少なくとも１つとで構成される。（Ｓ２２１）は、ユーザ操作を契機に実行されてもよいし、送信データを含む音波信号の送出の前処理として実行されてもよい。
【０１００】
音波送信装置２０は、スピーカ５を用いて検査音信号を発音する（Ｓ２２２）。
【０１０１】
音波送信装置２０は、（Ｓ２２２）で発音された検査音信号を、マイクロフォン６を用いて録音する（Ｓ２２３）。録音開始時間及び録音終了時間は、検査音信号の発音開始時間及び発音終了時間に同期することが望ましい。
【０１０２】
音波送信装置２０は、（Ｓ２２３）の録音で得られる検査音データから認識符号列及び最頻値列を取得する（Ｓ２２４）。具体的には、音波送信装置２０は、その検査音データを窓時間を用いて周波数解析することにより、その検査音データを窓単位符号列に復号する。この復号処理は、処理対象が異なるのみで、（Ｓ８１）の処理と同様である。続いて、音波送信装置２０は、その窓単位符号列から認識符号列及び最頻値列を取得する。最頻値列の取得手法は、符号認識部２５について説明したとおりである。また、認識符号列の取得は、（Ｓ８２）と同様の手法で行われる。
【０１０３】
音波送信装置２０は、（Ｓ２２４）で取得された認識符号列から同一受音符号列及び無音符号列を検出し、同一受音符号列及び無音符号列の各々に含まれる窓単位符号の数を連続数として示す符号連続情報を生成する。符号連続情報の生成手法は、（Ｓ８４）と同様である。音波送信装置２０は、符号連続情報が、（Ｓ２２１）で構成された検査音波信号を形成する検査符号及び無音符号の並びを示すか否かを判定する（Ｓ２２５）。音波送信装置２０は、符号連続情報が検査音波信号と整合しない場合、検出率が保たれないと判定し（Ｓ２２５；ＮＯ）、再度、（Ｓ２２１）を実行する。
【０１０４】
一方で、音波送信装置２０は、符号連続情報が検査音波信号と整合する場合、検出率が保たれると判定し（Ｓ２２５；ＹＥＳ）、（Ｓ２２４）で得られた最頻値列に基づいて、残響時間を推定する（Ｓ２２５）。具体的には、音波送信装置２０は、最頻値列から、同一受音符号列及び無音符号列を検出し、同一受音符号列から同一受音符号列に時間的に最も近い位置にある該無音符号列までの検査区間を特定し、この特定された検査区間に含まれる同一受音符号列及び無音符号列の連続数に基づいて、受音符号の連続数の合計値及び無音符号の連続数の合計値を算出し、受音符号の連続数の合計値に対する無音符号の連続数の合計値の割合から、信号送出時間に対する信号ポーズ時間の割合を減算した値に窓時間を掛け合わせることにより、残響時間を推定する。
【０１０５】
音波送信装置２０は、推定された残響時間を信号情報格納部２４に格納されるプロトコル情報に設定する（Ｓ２２７）。また、音波送信装置２０は、推定された残響時間を表示部（図示せず）等から出力してもよいし、音波信号により音波受信装置１０に送信されてもよいし、他の通信手法を用いて他のコンピュータに送信してもよい。以降、音波送信装置２０は、図２２には図示されないが、送信データ等を符号化及び信号音化することにより、音波信号を構成し、その音波信号を出力する。
【０１０６】
図２３は、第３実施形態における音波受信装置１０の動作例を示すフローチャートである。以下の説明では、音波受信装置１０が各方法の実行主体となるが、音波受信装置１０に含まれる上述の各処理部が実行主体となってもよい。
【０１０７】
図２３では、図８と同じ処理工程については、同じ符号が付されている。つまり、（Ｓ８０）から（Ｓ８６）までは、図８に示される上述の各実施形態における音波通信装置１０の動作例と同様である。
【０１０８】
音波受信装置１０は、（Ｓ８４）より生成された符号連続情報、又は、（Ｓ８４）により生成された後、（Ｓ８６）で同一受音符号列が分割された符号連続情報の中から、同一受音符号列を抽出し、これを仮の受信結果とする。音波受信装置１０は、この仮の受信結果と、プロトコル情報に含まれる順序定義情報とを比較することで、その仮の受信結果の正当性を検証する（Ｓ２３１）。この検証方法については、プロトコル解析部１７について上述したとおりである。音波受信装置１０は、仮の受信結果が正当でない場合、受信失敗と判定する（Ｓ２３１；ＮＯ）。音波受信装置１０は、受信失敗と判定した場合、その結果を表示部（図示せず）に出力してもよいし、音波送信装置２０に再送要求を行ってもよい。
【０１０９】
一方で、音波受信装置１０は、仮の受信結果が正当である場合、受信成功と判定する（Ｓ２３１；ＹＥＳ）。音波受信装置１０は、受信が成功した場合（Ｓ２３１；ＹＥＳ）、符号連続情報に基づいて、信号送出時間及び信号ポーズ時間の少なくとも一方を推定する（Ｓ２３２）。具体的には、音波受信装置１０は、符号連続情報の中から、同期符号が連続して並ぶ少なくとも２組の同期符号列、及び、同期符号列の少なくとも１組に隣接する、少なくとも２組の無音符号列の少なくとも一方を特定する。音波受信装置１０は、特定された少なくとも２組の同期符号列又は無音符号列により示される複数の連続数及び窓時間に基づいて、信号送出時間及び信号ポーズ時間の少なくとも一方を推定する。この推定手法は、時間推定部１８について上述したとおりである。
【０１１０】
音波受信装置１０は、プロトコル情報に設定されている信号送出時間及び信号ポーズ時間と、（Ｓ２３２）で推定された信号送出時間及び信号ポーズ時間とを比較し、相違している場合に、（Ｓ２３２）で推定された信号送出時間及び信号ポーズ時間をプロトコル情報に設定する（Ｓ２３３）。
【０１１１】
音波受信装置１０は、上述の仮の受信結果を正当な受信結果として取得する（Ｓ８７）。
【０１１２】
〔第３実施形態の作用及び効果〕
上述のように、第３実施形態では、検査音波信号を実際に発音及び録音し、録音された検査音データを解析することにより、残響時間が推定され、推定された残響時間から算出される閾値符号数を用いて、音データの連結状態の検出及び連結状態の分割が行われる。更に、同期符号を用いて、信号送出時間及び信号ポーズ時間が自動調整され、調整された信号送出時間及び信号ポーズ時間を用いて音波信号の復号が行われる。
【０１１３】
従って、第３実施形態によれば、音波送信装置２０が存在する発音環境に順応した音波通信を行うことができ、様々な発音環境において、上述の各実施形態と同様の作用効果を得ることができる。更に、発音環境に応じた伝送レートを設定することもできる。
【０１１４】
次に、上述の第３実施形態の具体例として実施例２を例示する。実施例２では、信号定義情報、周波数符号情報、プロトコル情報及び順序定義情報の内容として、図５、図６、図１５、図１９で示される具体値が用いられる。
【実施例２】
【０１１５】
〔検査音波信号の送出処理〕
信号生成部２８は、図６に示される周波数符号情報を参照し、所定の検査符号（７）に対応する信号周波数の組み合わせ（２０２４Ｈｚ及び２５３６Ｈｚ）を特定する。信号生成部２８は、図１５に示されるプロトコル情報の信号送出時間及び信号ポーズ時間を取得し、２０２４Ｈｚ及び２５３６Ｈｚの合成音を信号送出時間（１００ｍｓ）、発音し、信号ポーズ時間（１００ｍｓ）を設け、続けて、２０２４Ｈｚ及び２５３６Ｈｚの合成音を信号送出時間（１００ｍｓ）、発音することで、検査音波信号を構成する。発音部２１は、この検査音波信号を出力する。
【０１１６】
図２４は、検査音波信号から取得される窓単位符号列、最頻値列及び認識符号列の例を示す図である。上述のように、検査音波信号は、検査符号（７）に対応する２つの信号周波数の合成音が１００ｍｓ発音され、無音状態が１００ｍｓ続き、再度、検査符号（７）に対応する２つの信号周波数の合成音が１００ｍｓ発音されることで形成される。
【０１１７】
〔検査音データからの認識符号列及び最頻値列の取得処理〕
符号推定部２３は、録音部２２により発音部２１から送出された検査音波信号が録音されることで得られる検査音データに対して周波数解析を行うことにより、窓単位符号列を取得する。理想的な窓単位符号列は、「７７７７７０００００７７７７７」である。しかしながら、検査音データは、ノイズの影響を受けているため、例えば、図２４に示されるように、復号される。符号認識部２５は、窓単位符号列から最頻値列を生成し、各最頻値の出現回数と平均出現回数（２．８１）とから認識符号列を取得する。最頻値列及び認識符号列の取得手法については、実施例１における符号認識部１４で例示したとおりである。ここでは、図２４に示される最頻値列及び認識符号列が得られたと仮定する。
【０１１８】
〔残響時間の推定処理〕
残響時間推定部２７は、最頻値列から、（７）、（４）及び（７）の各同一受音符号列を検出し、更に、（０）の無音符号列を検出し、先頭の同一受音符号列（７）から、それの最も近くに位置する無音符号列（０）までの検査区間を特定する。ここでは、検査区間として、（７７７７４００００）が特定される。残響時間推定部２７は、特定された検査区間に含まれる同一受音符号列及び無音符号列の連続数（４、１、４）に基づいて、受音符号（７、４）の連続数の合計値（５）及び無音符号（０）の連続数の合計値（４）を算出する。残響時間推定部２７は、算出された合計値、信号送出時間（１００ｍｓ）、信号ポーズ時間（１００ｍｓ）及び窓時間（２０ｍｓ）を用いて、次の式に示される残響時間（５ｍｓ）を算出する。
残響時間＝（５／４−１００／１００）×２０＝５ｍｓ
残響時間推定部２７は、推定された残響時間（５ｍｓ）をプロトコル情報に設定する。
なお、このとき、認識符号列から得られる符号連続情報は、同一受音符号列（７）、無音符号列（０）及び同一受音符号列（７）を示すため、検査音波信号と整合する。
【０１１９】
〔信号送出時間及び信号ポーズ時間の推定処理〕
図２５は、実施例２における符号連続情報を示す図である。
プロトコル解析部１７は、この符号連続情報から同一受音符号列を抽出し、抽出されたものを仮の受信結果とし、図１９に示される順序定義情報を用いて、この仮の受信結果の正当性を検証する。仮の受信結果では、同一受音符号列（９）及び同一受音符号列（１）の並びが先頭に配置されており、これらが、順序定義情報の同期符号に合致する。更に、それら同期符号の後ろの同一受音符号列（４）は受信データを示し、その受音符号（４）は順序定義情報の信号定義域に合致する。これにより、プロトコル解析部１７は、この仮の受信結果が正当であると判定する。
【０１２０】
更に、プロトコル解析部１７は、２組の同期符号列（９、１）と、これらの少なくとも１組の同期符号列（１）に隣接する２組の無音符号列（０、０）を特定する。時間推定部１８は、その特定された２組の同期符号列（９、１）の連続数（５、５）の平均値（５）を算出し、この平均値（５）に窓時間（２０ｍｓ）を掛け合せることにより信号送出時間（１００ｍｓ）を推定する。更に、時間推定部１８は、その特定された２組の無音符号列（０、０）の連続数（６、５）の平均値（５．５）を算出し、この平均値（５．５）に窓時間（２０ｍｓ）を掛け合せることにより信号ポーズ時間（１１０ｍｓ）を推定する。
【０１２１】
時間推定部１８は、図１５に示されるプロトコル情報の信号送出時間及び信号ポーズ時間と、その推定された信号送出時間（１００ｍｓ）及び信号ポーズ時間（１１０ｍｓ）とを比較する。時間推定部１８は、信号ポーズ時間が相違しているため、推定された信号ポーズ時間（１１０ｍｓ）をプロトコル情報に設定する。
【０１２２】
［変形例］
図２６は、変形例における音波受信装置１０の処理構成例を概念的に示す図である。
変形例における音波受信装置１０は、上述の第３実施形態の構成に加えて、残響時間推定部１９を更に有する。上述の第３実施形態では、検査音波信号の発音及び録音、並びに、検査音波信号を用いた残響時間の推定が、音波送信装置２０により実行されていたが、図２６に示されるように、残響時間の推定は、音波受信装置１０により実行されるようにしてもよい。この場合、図２６には図示されないが、音波受信装置１０は、発音部を更に有し、検査音波信号を発音部から送出してもよいし、音波送信装置２０から発音された検査音波信号を録音部１１により録音し、この録音された検査音データを用いるようにしてもよい。
【０１２３】
更に、上述の第３実施形態では、時間推定部１８は、図１９の例に示されるように、少なくとも２組の同期符号列、及び、その同期符号列の少なくとも１組に隣接する、少なくとも２組の無音符号列を用いて、信号送出時間及び信号ポーズ時間を推定した。しかしながら、信号送出時間及び信号ポーズ時間の推定は、同期符号列とそれに隣接する無音符号列とのみを用いることに限定されるものではなく、予め決められた符号列を用いれば、実現され得る。よって、時間推定部１８は、検査音波信号を利用して、信号送出時間及び信号ポーズ時間を推定してもよいし、それ以外の所定の符号から構成される音波信号を用いて信号送出時間及び信号ポーズ時間を推定してもよい。この点、残響時間の推定についても同様である。残響時間の推定についても上述のような専用の検査音波信号を用いることに限定されるものではない。同期符号列を含む音波信号を用いて、残響時間の推定を行うこともできるし、それ以外の所定の符号列を含む音波信号を用いて残響時間の推定を行うこともできる。従って、信号送出時間及び信号ポーズ時間並びに残響時間の推定に用いられる同期符号及び検査符号は、所定の符号といった広い概念を意味する。
【０１２４】
図２７は、信号送出時間候補テーブルの例を示す図である。
プロトコル解析部１７等により受信失敗と判定された場合には、音波通信装置１０は、図２７に示されるような信号送出時間候補から選択される信号送出時間に設定変更するようにしてもよい。信号送出時間候補テーブルは、例えば、信号情報格納部１３に格納される。
【０１２５】
なお、上述の説明で用いた複数のフローチャートでは、複数の工程（処理）が順番に記載されているが、各実施形態で実行される工程の実行順序は、その記載の順番に制限されない。各実施形態では、図示される工程の順番を内容的に支障のない範囲で変更することができる。また、上述の各実施形態及び各変形例は、内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。
【符号の説明】
【０１２６】
１  アドホック通信システム
５  スピーカ
６、７  マイクロフォン
１０、１００  音波通信装置
１０  音波受信装置
１１  録音部
１２、１０１  符号推定部
１３  信号情報格納部
１４、１０２  符号認識部
１５、１０３  連続情報生成部
１６、１０４  符号調整部
１７  プロトコル解析部
１８  時間推定部
１９、２７  残響時間推定部
２０  音波送信装置
２１  発音部
２２  録音部
２３  符号推定部
２４  信号情報格納部
２５  符号認識部
２６  連続情報生成部
２８  信号生成部
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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