(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の通信端末と第２の通信端末とを含む通信システムであって、
前記第１の通信端末は、
送信データを所定の大きさのデータに分割し、分割したデータを所定のルールに基づいて並び替え、並び替えたデータを第１の音声信号に乗せて第１の音声周波数帯域の信号に変換し、前記分割したデータを並び替えずに、第２の音声信号に乗せて第２の音声周波数帯域の信号に変換する変換部と、
前記第１の音声周波数帯域の信号及び前記第２の音声周波数帯域の信号をそれぞれ音声として発する発音部と、
を備え、
前記第２の通信端末は、
音声を集音する集音部と、
前記集音部が集音した音声から取り出した前記第１の音声周波数帯域の信号を所定の期間毎に分割し、分割した前記第１の音声周波数帯域の信号を前記所定のルールに基づいて並び替え、前記所定のルールに基づいて並び替えられた前記第１の音声周波数帯域の信号、及び前記集音部が集音した音声から取り出した前記第２の音声周波数帯域の信号それぞれの信頼性に基づいて、前記第１の音声周波数帯域の信号及び前記第２の音声周波数帯域の信号を受信データに変換する変換部と、
を備えた、
通信システム。
【請求項２】
前記第２の通信端末の前記変換部は、
前記第１の音声周波数帯域の信号と前記第２の音声周波数帯域の信号との加重平均を求め、求めた前記加重平均の信号を受信データに変換する、
請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記第２の通信端末の前記変換部は、
前記第１の音声周波数帯域の信号の信頼性に基づいて、前記第１の音声周波数帯域の信号に重み付けをし、前記第２の音声周波数帯域の信号の信頼性に基づいて、前記第２の音声周波数帯域の信号に重み付けをし、重み付けをした前記第１の音声周波数帯域の信号と重み付けをした前記第２の音声周波数帯域の信号の平均を求め、求めた平均の信号を受信データに変換し、
信頼性が高い方が重みが大きい、
請求項１又は２に記載の通信システム。
【請求項４】
送信データを所定の大きさのデータに分割し、分割したデータを所定のルールに基づいて並び替え、並び替えたデータを第１の音声信号に乗せて第１の音声周波数帯域の信号に変換し、前記分割したデータを並び替えずに、第２の音声信号に乗せて第２の音声周波数帯域の信号に変換する変換部と、
前記第１の音声周波数帯域の信号及び前記第２の音声周波数帯域の信号をそれぞれ音声として発する発音部と、
を備えた通信装置。
【請求項５】
第１の音声周波数帯域の信号及び第２の音声周波数帯域の信号を音声として発する送信装置からの音声を受信する受信部と、
前記受信部が受信した音声から取り出した前記第１の音声周波数帯域の信号を所定の期間毎に分割し、分割した前記第１の音声周波数帯域の信号を所定のルールに基づいて並び替え、前記所定のルールに基づいて並び替えられた前記第１の音声周波数帯域の信号、及び前記受信部が受信した音声から取り出した前記第２の音声周波数帯域の信号それぞれの信頼性に基づいて、前記第１の音声周波数帯域の信号及び前記第２の音声周波数帯域の信号を受信データに変換する変換部と、
を備えた通信装置。
【請求項６】
第１の通信端末と第２の通信端末とが通信する方法であって、
前記第１の通信端末が、
送信データを所定の大きさのデータに分割し、分割したデータを所定のルールに基づいて並び替え、並び替えたデータを第１の音声信号に乗せて第１の音声周波数帯域の信号に変換し、前記分割したデータを並び替えずに、第２の音声信号に乗せて第２の音声周波数帯域の信号に変換し、
前記第１の音声周波数帯域の信号及び前記第２の音声周波数帯域の信号をそれぞれ音声として発し、
前記第２の通信端末が、
集音した音声から取り出した前記第１の音声周波数帯域の信号を所定の期間毎に分割し、分割した前記第１の音声周波数帯域の信号を前記所定のルールに基づいて並び替え、前記所定のルールに基づいて並び替えた前記第１の音声周波数帯域の信号、及び集音した音声から取り出した前記第２の音声周波数帯域の信号それぞれの信頼性に基づいて、前記第１の音声周波数帯域の信号及び前記第２の音声周波数帯域の信号を受信データに変換する、
方法。
【請求項７】
コンピュータに、
送信データを所定の大きさのデータに分割し、分割したデータを所定のルールに基づいて並び替え、並び替えたデータを第１の音声信号に乗せて第１の音声周波数帯域の信号に変換し、前記分割したデータを並び替えずに、第２の音声信号に乗せて第２の音声周波数帯域の信号に変換する処理と、
前記第１の音声周波数帯域の信号及び前記第２の音声周波数帯域の信号をそれぞれ音声として出力する処理と、
受信した音声から取り出した前記第１の音声周波数帯域の信号を所定の期間毎に分割し、分割した前記第１の音声周波数帯域の信号を前記所定のルールに基づいて並び替え、前記所定のルールに基づいて並び替えられた前記第１の音声周波数帯域の信号、及び受信した音声から取り出した前記第２の音声周波数帯域の信号それぞれの信頼性に基づいて、前記第１の音声周波数帯域の信号及び前記第２の音声周波数帯域の信号を受信データに変換する処理と、
を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、通信システム、通信装置、方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等の端末において、誘導式ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identifier）を使用して近接通信を行う技術が知られている。しかし、通信端末が必ずしもＲＦ（Radio Frequency）タグを内蔵しているとは限らず、ＲＦタグを必要としない近接通信についての様々な技術が考案されている。例えば、送信側が情報を乗せた音を出力し、受信側が受け取った音から信号を取り出すことで情報を受信する、即ち、音を伝送媒体として情報を送受信する方法がある。【０００３】
特許文献１には、百貨店、スーパー、商店街、映画館、遊園地等の商業施設、娯楽施設等に設置される発信装置が、ホームページのＵＲＬ（Uniform Resource Locator）等の文字情報を、音圧振動の情報（信号音）に変換し、スピーカを介して発信することが記載されている。当該施設を訪れた客は、自分の携帯電話の所定のアプリケーションを実行することで、マイクを介して受信した信号音に基づいて、発信された情報をディスプレイに表示させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１３２７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のように、音声を伝送媒体として使用した通信では、環境による周波数フェージングに加え、スピーカやマイクの周波数特性の影響も受ける。また、音波の伝搬速度は電波の伝播速度の約９０万分の１と遅いことから、音声を伝送媒体として使用した通信は、反射波、遅延波の影響を受けやすい。さらに、通常の生活空間において様々な音が発生している状況では、受信側のマイクには信号音以外の音も入ってくる。この場合、信号音以外の音がノイズとなってしまい、正確な情報を復元することが困難になる。【０００６】
このような理由から、通信速度を速くした場合、安定した通信を確保することが難しく、音声を伝送媒体とした通信においては通信速度の高速化には限界があった。このため、送受信するデータ量が少なくて済む用途、例えば、特許文献１のような施設のホームページのＵＲＬの告知、友人間の携帯電話の電話帳データの交換に用いられることが多かった。【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、音声を伝送媒体とした高速近接通信において、安定した通信を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る通信システムは、
第１の通信端末と第２の通信端末とを含む通信システムであって、
前記第１の通信端末は、
送信データを所定の大きさのデータに分割し、分割したデータを所定のルールに基づいて並び替え、並び替えたデータを第１の音声信号に乗せて第１の音声周波数帯域の信号に変換し、前記分割したデータを並び替えずに、第２の音声信号に乗せて第２の音声周波数帯域の信号に変換する変換部と、
前記第１の音声周波数帯域の信号及び前記第２の音声周波数帯域の信号をそれぞれ音声として発する発音部と、
を備え、
前記第２の通信端末は、
音声を集音する集音部と、
前記集音部が集音した音声から取り出した前記第１の音声周波数帯域の信号を所定の期間毎に分割し、分割した前記第１の音声周波数帯域の信号を前記所定のルールに基づいて並び替え、前記所定のルールに基づいて並び替えられた前記第１の音声周波数帯域の信号、及び前記集音部が集音した音声から取り出した前記第２の音声周波数帯域の信号それぞれの信頼性に基づいて、前記第１の音声周波数帯域の信号及び前記第２の音声周波数帯域の信号を受信データに変換する変換部と、
を備える。
【０００９】
前記第２の通信端末の前記変換部は、
前記第１の音声周波数帯域の信号と前記第２の音声周波数帯域の信号との加重平均を求め、求めた前記加重平均の信号を受信データに変換してもよい。【００１０】
前記第２の通信端末の前記変換部は、
前記第１の音声周波数帯域の信号の信頼性に基づいて、前記第１の音声周波数帯域の信号に重み付けをし、前記第２の音声周波数帯域の信号の信頼性に基づいて、前記第２の音声周波数帯域の信号に重み付けをし、重み付けをした前記第１の音声周波数帯域の信号と重み付けをした前記第２の音声周波数帯域の信号の平均を求め、求めた平均の信号を受信データに変換し、信頼性が高い方が重みが大きくてもよい。
信頼性は、例えば、受信信号強度、ＳＮ比、エラーチェックによるエラーの有無、復調の可否等により特定される。重みは、０を含んでもよい。【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る通信装置は、
送信データを所定の大きさのデータに分割し、分割したデータを所定のルールに基づいて並び替え、並び替えたデータを第１の音声信号に乗せて第１の音声周波数帯域の信号に変換し、前記分割したデータを並び替えずに、第２の音声信号に乗せて第２の音声周波数帯域の信号に変換する変換部と、
前記第１の音声周波数帯域の信号及び前記第２の音声周波数帯域の信号をそれぞれ音声として発する発音部と、
を備える。
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係る通信装置は、
第１の音声周波数帯域の信号及び第２の音声周波数帯域の信号を音声として発する送信装置からの音声を受信する受信部と、
前記受信部が受信した音声から取り出した前記第１の音声周波数帯域の信号を所定の期間毎に分割し、分割した前記第１の音声周波数帯域の信号を所定のルールに基づいて並び替え、前記所定のルールに基づいて並び替えられた前記第１の音声周波数帯域の信号、及び前記受信部が受信した音声から取り出した前記第２の音声周波数帯域の信号それぞれの信頼性に基づいて、前記第１の音声周波数帯域の信号及び前記第２の音声周波数帯域の信号を受信データに変換する変換部と、
を備える。
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明の第４の観点に係る方法は、
第１の通信端末と第２の通信端末とが通信する方法であって、
前記第１の通信端末が、
送信データを所定の大きさのデータに分割し、分割したデータを所定のルールに基づいて並び替え、並び替えたデータを第１の音声信号に乗せて第１の音声周波数帯域の信号に変換し、前記分割したデータを並び替えずに、第２の音声信号に乗せて第２の音声周波数帯域の信号に変換し、
前記第１の音声周波数帯域の信号及び前記第２の音声周波数帯域の信号をそれぞれ音声として発し、
前記第２の通信端末が、
集音した音声から取り出した前記第１の音声周波数帯域の信号を所定の期間毎に分割し、分割した前記第１の音声周波数帯域の信号を前記所定のルールに基づいて並び替え、前記所定のルールに基づいて並び替えた前記第１の音声周波数帯域の信号、及び集音した音声から取り出した前記第２の音声周波数帯域の信号それぞれの信頼性に基づいて、前記第１の音声周波数帯域の信号及び前記第２の音声周波数帯域の信号を受信データに変換する。
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明の第５の観点に係るプログラムは、
コンピュータに、
送信データを所定の大きさのデータに分割し、分割したデータを所定のルールに基づいて並び替え、並び替えたデータを第１の音声信号に乗せて第１の音声周波数帯域の信号に変換し、前記分割したデータを並び替えずに、第２の音声信号に乗せて第２の音声周波数帯域の信号に変換する処理と、
前記第１の音声周波数帯域の信号及び前記第２の音声周波数帯域の信号をそれぞれ音声として出力する処理と、
受信した音声から取り出した前記第１の音声周波数帯域の信号を所定の期間毎に分割し、分割した前記第１の音声周波数帯域の信号を前記所定のルールに基づいて並び替え、前記所定のルールに基づいて並び替えられた前記第１の音声周波数帯域の信号、及び受信した音声から取り出した前記第２の音声周波数帯域の信号それぞれの信頼性に基づいて、前記第１の音声周波数帯域の信号及び前記第２の音声周波数帯域の信号を受信データに変換する処理と、
を実行させる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、音声を伝送媒体とした高速近接通信において、安定した通信を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る通信システムの構成を示す図である。
【図２】（ａ）は、携帯通信端末のハードウェア構成を示すブロック図である。（ｂ）は、送信順序定義情報のデータの一例を示す図である。（ｃ）は、重み付け定義情報のデータの一例を示す図である。
【図３】（ａ）は、送信部が有する回路の一例を示す図である。（ｂ）は、受信部が有する回路の一例を示す図である。
【図４】送信データのパケットのフォーマットの一例を示す図であり、（ａ）は、ヘッダ部を示し、（ｂ）は、データ部を示す図である。
【図５】決済端末のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図６】決済サーバのハードウェア構成を示すブロック図である。
【図７】音声信号の送信方法を説明するための図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、ローバンドとハイバンドで受信したシンボルデータの加重平均を求める手法を説明するための図である。
【図９】携帯通信端末の音声出力画面の一例を示す図である。
【図１０】（ａ）は、携帯通信端末の決済処理の流れを示すフローチャートである。（ｂ）は、決済端末の決済処理の流れを示すフローチャートである。（ｃ）は、決済サーバの決済処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】（ａ）は、手の動きにより位相がずれた音声信号のコンスタレーションを、（ｂ）は、位相のずれが小さい音声信号のコンスタレーションを示す図である。
【図１２】（ａ）は、インパルスノイズが重畳した受信信号の例を示し、（ｂ）は、インパルスノイズをマスクした受信信号の例を示す図である。
【図１３】（ａ）は、送信データの例を示し、各番号はシンボルの番号の例、（ｂ）は、インターリーブを行わない場合の送信データとインパルスノイズの例、（ｃ）は、（ｂ）の送信データから再構成されたパケットのデータ構成の例、（ｄ）は、インターリーブを行った場合の送信データとインパルスノイズの例、（ｅ）は、（ｄ）の送信データから再構成されたパケットのデータ構成の例を示す図である。
【図１４】（ａ）は、信号帯域用のバンドパスフィルタの通過帯域の例、（ｂ）、（ｃ）は、リファレンス信号用のバンドパスフィルタの通過帯域の例を示す図である。
【図１５】信号帯域と、２つのリファレンス帯域の信号強度を判別する一般的な受信回路のブロック図である。
【図１６】改良された受信回路のブロック図である。
【図１７】（ａ）は、図１６に示す受信回路の信号帯域用のバンドパスフィルタの通過帯域の例、（ｂ）は、図１６に示す受信回路の搬送波ミキシング回路の出力信号のスペクトル図、（ｃ）、（ｄ）は、図１６に示す受信回路のリファレンス信号用のＬＰＦとＨＰＦの通過特性の例を示す図である。
【図１８】（ａ）〜（ｆ）は、インパルスノイズとマスク処理の有無を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態に係る通信システムを、図面を参照しながら説明する。ここでは、商品を購入する顧客が、電子マネーによる決済を行うことができる電子マネー決済システムを例に通信システムを説明する。
【００１９】
図１に、本発明の実施の形態に係る通信システム１０００の構成を示す。通信システム１０００は、ユーザ（顧客）が所持するスマートフォン等の携帯通信端末１００（第１の通信端末）と、店舗１に設置された決済端末２００（第２の通信端末）と、決済端末２００とネットワーク２を介して通信可能に接続された決済サーバ３００と、を含む。携帯通信端末１００と、決済端末２００とは、音声を伝送媒体として、即ち、送信する情報を所定の音声に重畳した信号（音声信号）を送受信する。このようにして、携帯通信端末１００と決済端末２００とは相互に通信する。音声を伝送媒体とした通信の詳細は後述する。
【００２０】
まず、商品の購入の際の決済の流れの概要を説明する。ここでは、プリペイド型の電子マネーを想定しており、ユーザ（顧客）は、例えば、電子マネー事業者が運営するオンライン上のシステムを経由して、クレジットカード等を使用して所望の金額をチャージ（入金）しておく。ユーザ（顧客）はチャージされている残高を上限として、電子マネーの加入店において商品等の購入の決済に、電子マネーを使用することができる。電子マネーによる決済の際には、携帯通信端末１００がユーザ（顧客）を識別する情報を決済端末２００に送信する。
【００２１】
商品購入の際に、ユーザ（顧客）が所持する携帯通信端末１００は、ユーザの操作に応答して、音声を使用した通信により、ユーザＩＤ（Identification）を決済端末２００に送信する。決済端末２００は、携帯通信端末１００からユーザＩＤを受信すると、ネットワーク２を介してユーザＩＤと決済金額を決済サーバ３００に送信する。決済サーバ３００は、ユーザＩＤに基づいて、ユーザが電子マネーの正当な利用者であるか否かを判別し（認証し）、ユーザの認証が成功すると、ユーザがチャージ済みの電子マネーの残高から決済金額を引き落とす処理（決済）を行う。その後、決済サーバ３００は、認証と決済の結果を、決済端末２００に通知する。
【００２２】
続いて、各装置の構成を説明する。まず、携帯通信端末１００の構成を説明する。実施の形態１においては携帯通信端末１００としてスマートフォンを想定する。図２（ａ）は、携帯通信端末１００のハードウェア構成を示すブロック図である。携帯通信端末１００は、スマートフォンが従来備えている携帯電話としての機能、インターネットアクセスに関する機能等を備えているものとし、これらの機能についての説明を省略する。
【００２３】
携帯通信端末１００は、操作部１１０と、表示部１２０と、集音部１３０と、発音部１４０と、記憶部１５０と、送受信部１６０、制御部１７０と、を備える。各部はバス１９０で相互に接続されている。
【００２４】
操作部１１０は、ユーザの操作を受け付け、受け付けた操作に対応する操作信号を制御部１７０に供給する。操作部１１０は、例えば、音量ボタン、タッチパネルを含む。
【００２５】
表示部１２０は、制御部１７０から供給される各種画像データや各種画面データ等に基づいて各種画像や各種画面等を表示する。表示部１２０は、例えば、表示パネルと表示パネル駆動回路によって構成される。表示パネル駆動回路は、制御部１７０から供給される画像データに従って表示パネルを駆動し、表示パネルに画像を表示させる。表示パネルは、例えば、液晶パネル、有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネルによって実現される。
【００２６】
なお、操作部１１０と表示部１２０とは、タッチパネルによって構成されてもよい。タッチパネルは、所定の操作を受け付ける操作画面を表示すると共に、操作画面においてユーザが接触操作を行った位置に対応する操作信号を制御部１７０に供給する。
【００２７】
集音部１３０は、マイク１３１を含み、制御部１７０の制御に従って、空気の振動（音）を電気信号に変え、これをＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換して、デジタル化された音声のデータを受信部１６２に供給する。
【００２８】
発音部１４０は、送信部１６１から供給された送信対象のデジタルデータでキャリア信号を変調し、得られたデジタル信号をＤ／Ａ変換して、スピーカ１４１に供給する。これにより、送信対象のデジタルデータが空気振動（音）に変換され、出力される。
【００２９】
記憶部１５０は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及び、ハードディスク装置等を備え、各種の情報、固定データ、アプリケーション、画面データ、端末ＩＤ、及び、制御部１７０が実行するためのプログラム等を記憶する。固定データは、例えば、携帯通信端末１００を所持するユーザのユーザＩＤ１５１を含む。また、記憶部１５０は、制御部１７０が処理を実行するためのワークメモリとして機能する。
【００３０】
また、記憶部１５０は、制御部１７０が実行する決済に係る処理を実行するための決済処理プログラム１５２を記憶する。さらに、記憶部１５０は、シンボルの送信順序を定義した送信順序定義情報１５３を記憶する（図２（ｂ））。シンボルの送信順序については後述する。さらに、記憶部１５０は、受信信号の復調の処理の際に使用する重み付け定義情報１５４を記憶する（図２（ｃ））。重み付け定義情報１５４は、後述する復調処理の際に使用される、受信信号強度と重み付けの係数とが対応付けられた情報を含む。
【００３１】
送受信部１６０は、送信部１６１と受信部１６２を含み、制御部１７０の制御に従って、携帯通信端末１００が、送受信する信号の信号処理を実行する。詳しくは後述するが、送受信部１６０は、制御部１７０と協働して、送信データを送信用の信号に変換し、受信した信号を受信データに変換する変換部として機能する。携帯通信端末１００は、送信する情報を所定の音声に重畳した信号（音声信号）を送受信するが、送受信の際の信号の変調・復調等の処理については、有線、無線通信と同様の処理を行う。送受信部１６０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）によって実現されてもよいし、あるいは、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のプロセッサによって実現されてもよい。
【００３２】
本実施の形態においては、キャリアとして、非可聴帯域の正弦波の音声信号を使用する。従って、携帯通信端末１００と決済端末２００とが出力する信号は、人間にはほぼ聞こえない。これは、可聴帯域の音声信号が送受信されると、当該音声信号はユーザにとって雑音と感じられることが想定され、ユーザに不快感をおこさせないためである。
【００３３】
送信部１６１は、制御部１７０から供給されたデータでキャリアを変調し、変調した信号を発音部１４０に出力する。従って、送信する情報を所定の音声に重畳した信号（音声信号）がスピーカ１４１から出力される。
【００３４】
受信部１６２は、集音部１３０のマイク１３１から供給された音声信号から、受信した信号を復調し、受信データを制御部１７０に出力する。
【００３５】
ここで、携帯通信端末１００の音声を伝送媒体とした通信において採用する通信方式を説明する。携帯通信端末１００は、直行周波数分割多重変調（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing：OFDM）を採用する。ＯＦＤＭは、マルチキャリア伝送の一方式であり、所定の周波数の範囲内において、複数の搬送波を、隣接の搬送波と干渉しないように密に並べ、限られた周波数の範囲を効率的よく利用する。ＯＦＤＭを使用することで、占有周波数帯域をそれほど肥大化させることなく、マルチキャリア化することが可能である。ＯＦＤＭの変調のためＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：逆フーリエ変換）が、復調のためＦＦＴ（Fast Fourier Transform：フーリエ変換）が使用されることが一般的である。このＩＦＦＴとＦＦＴは１シンボル区間ごとに行う。
【００３６】
ＯＦＤＭはマルチキャリア伝送の方式であるため、各搬送波（サブキャリア）の変調方式（一次変調方式）として任意のものを選択することができる。ここでは、差動四位相偏移変調（Differential Quadrature Phase Shift Keying：DQPSK）を使用して、各搬送波（サブキャリア）を変調する。ＤＱＰＳＫでは、４段階に位相をずらした４つの波を使用し、それぞれに別の値を割り当てる。このため、ＤＱＰＳＫでは、１サブキャリアの１シンボル区間で４値（２ビット）の情報を表すことができる。ＤＱＰＳＫは直前のシンボルとの差分を利用して情報を伝送するため、一番最初に基準となる位相のシンボルを送出する。
【００３７】
上記構成を実現するため、送信部１６１、受信部１６２は、以下のような回路を有する。まず、図３（ａ）に、送信部１６１が有する回路の構成の一例を示す。送信部１６１は、マッピング回路１６１１、サブキャリア変調回路１６１２、ＩＦＦＴ回路１６１３、周波数変換回路１６１４を含む。
【００３８】
制御部１７０は、送信するデータ系列を処理して所定のサイズ（２ビット）のデータに分割し、分割した各データをマッピング回路１６１１に供給する。マッピング回路１６１１は、分割した各データを各サブキャリアと各シンボル区間にマッピングする。上述のように、サブキャリアはＤＱＰＳＫで変調されるため、１つのサブキャリアの１シンボル区間には、２ビットが割り当てられる。マッピング回路１６１１は、後述するインターリーブ処理も実行する。その後、サブキャリア変調回路１６１２で、サブキャリアはＤＱＰＳＫにより変調され、ＩＦＦＴ回路１６１３で逆離散フーリエ変換されて時間信号に変換されることで、周波数変換回路１６１４で対象の音声周波帯にコンバートされ、発音部１４０に出力される。
【００３９】
図３（ｂ）に、受信部１６２が有する回路の構成の一例を示す。受信部１６２は、周波数変換回路１６２１、ＦＦＴ回路１６２２、復調回路１６２３、デマッピング回路１６２４を含む。マイク１３１により集音された音声は、周波数変換回路１６２１で所定の周波数帯にコンバートされ、ＦＦＴ回路１６２２で離散フーリエ変換された周波数領域のデータに戻される。その後、復調回路１６２３で、サブキャリア信号をＤＱＰＳＫに対応する復調方式で復調し、デマッピング回路１６２４で、各サブキャリアと各シンボル区間に割り振られた所定のビット単位のデータを復元し、制御部１７０に出力する。デマッピング回路１６２４は、後述するデインターリーブ処理も実行する。
【００４０】
再び、図２（ａ）を参照する。制御部１７０は、例えば、ＣＰＵを備え、携帯通信端末１００の各部の制御を行う。制御部１７０は、記憶部１５０に記憶されている決済処理プログラム１５２を実行することにより、音声信号の通信を使用した決済に係る処理を実行する。
【００４１】
制御部１７０は、決済に係る処理において、送信部１６１を制御して、記憶部１５０に格納されているユーザＩＤ１５１を含む送信データを生成し、送信部１６１、発音部１４０を制御して、送信データを音声信号に変換して、音声をスピーカ１４１から出力する。制御部１７０が送信部１６１に供給する送信データのパケットのフォーマットの一例を図４に示す。
【００４２】
送信データは、ヘッダ部とデータ部とからなる。図４（ａ）に示すように、ヘッダ部は３２ｂｉｔのビット列とＣＲＣから構成される。ｍｏｄｅは、送信データが、制御用のデータであるか否かを示す。ｖｅｒｓｉｏｎは、バージョン情報を示す。ｓｅｒｖｉｃｅは、サービス用に予約された領域である。ｒｅｓｅｒｖｅｄは、特別の用途のために予約された領域である。ｌｅｎｇｔｈは、データペイロードのバイト長を示す。ＣＲＣは、ヘッダ部（ｍｏｄｅからｌｅｎｇｔｈ）のデータの誤り検出のために付加されている。ここでは、ＣＲＣ１６を使用する。受信側では、ＣＲＣ１６によりヘッダ部の誤り検出を行う。
【００４３】
図４（ｂ）に示すように、データ部は、０〜２５５バイトの可変長の文字列とＣＲＣから構成される。Ｄａｔａは、ペイロードを示す。なお、Ｄａｔａはバイト単位（８ｂｉｔ単位）のデータからなる。ユーザＩＤを送信する際には、ＤａｔａにユーザＩＤを示す情報が埋め込まれる。ＣＲＣは、Ｄａｔａ（ペイロード）部分の誤り検出のために付加されている。ここでは、ＣＲＣ３２を使用する。受信側では、ＣＲＣ３２によりＤａｔａ部分の誤り検出を行う。
【００４４】
続いて、決済端末２００の構成を説明する。決済端末２００は、店舗１のレジの横に設置されており、携帯通信端末１００と音声信号による通信を行う。例えば、決済端末２００は、ユーザが電子マネーでの支払いを希望した場合に、携帯通信端末１００からユーザＩＤを示す音声信号を受信する。決済端末２００は、携帯通信端末１００から受信したユーザＩＤと、店員の操作により入力された決済金額と、を決済サーバ３００に送信することで、決済サーバ３００に認証と決済の処理の実行を依頼する。決済端末２００は、決済サーバ３００からの認証と決済の処理の結果を受信すると、受信した結果をユーザに視認可能な態様で通知する。
【００４５】
図５は、決済端末２００のハードウェア構成を示すブロック図である。決済端末２００は、操作部２１０と、表示部２２０と、集音部２３０と、発音部２４０と、記憶部２５０と、送受信部２６０、制御部２７０、通信部２８０と、を備える。各部はバス２９０で相互に接続されている。
【００４６】
操作部２１０は、例えば、店員の操作を受け付け、受け付けた操作に対応する操作信号を制御部２７０に供給する。操作部２１０は、例えば、音量ボタン、タッチパネルを含む。タッチパネルは、例えば、図１に示すように、決済端末２００の前面に設けられていてもよい。また、操作部２１０は、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブルにより決済端末２００本体に接続された外付けのテンキー（図１においては図示なし）を含んでいてもよい。
【００４７】
図５を参照する。表示部２２０は、制御部２７０から供給される各種画像データや各種画面データ等に基づいて各種画像や各種画面等を表示する。表示部２２０は、例えば、表示パネルと表示パネル駆動回路等によって構成される。表示パネル駆動回路は、制御部２７０から供給される画像データに従って表示パネルを駆動し、表示パネルに画像を表示させる。表示パネルは、液晶パネル、有機ＥＬパネルによって実現される。表示パネルは、例えば、図１に示すように、決済端末２００の前面に設けられたタッチパネルによって実現されてもよい。
【００４８】
図５を参照する。集音部２３０は、マイク２３１を含み、制御部２７０の制御に従って、空気の振動（音）を電気信号に変え、これをＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換して、デジタル化された音声のデータを受信部２６２に供給する。マイク２３１は、例えば、図１に示すように、決済端末２００の前面に設けられていてもよい。
【００４９】
図５を参照する。発音部２４０は、制御部２７０の制御に従って、送信部２６１から供給された送信対象のデジタルデータをＤ／Ａ変換し、得られたアナログ信号でスピーカ２４１に供給する。これにより、送信対象のデジタルデータが空気振動（音）に変換され、出力される。スピーカ２４１は、例えば、決済端末２００の背面に設けられる。
【００５０】
記憶部２５０は、制御部２７０が動作するためのメインメモリ及びワークメモリとして機能する。記憶部２５０は、例えば、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリ装置を含む。記憶部２５０は、各種の情報、固定データ、アプリケーション、画面データ、及び、制御部２７０によって実行される動作プログラム等を記憶する。また、記憶部２５０は、決済端末２００と携帯通信端末１００との間で送受信されるデータ、決済端末２００と決済サーバ３００との間で送受信されるデータを一時的に記憶する。
【００５１】
また、記憶部２５０は、制御部２７０が実行する決済に係る処理を実行するための決済処理プログラム２５１を記憶する。さらに、記憶部２５０は、携帯通信端末１００と同様に、シンボルの送信順序を定義した送信順序定義情報２５２を記憶する。
【００５２】
送受信部２６０は、送信部２６１と受信部２６２とを含み、制御部２７０の制御に従って、送受信する信号の信号処理を実行する。詳しくは後述するが、送受信部２６０は、制御部２７０と協働して、送信データを送信用の信号に変換し、受信した信号を受信データに変換する変換部として機能する。送受信部２６０は、例えば、ＣＰＵによって実現されてもよいし、あるいは、ＤＳＰ等のプロセッサによって実現されてもよい。
【００５３】
送信部２６１は、制御部２７０から供給された送信データでキャリアを変調し、変調した信号を発音部２４０に出力する。従って、送信する情報に所定の音声を重畳した信号（音声信号）がスピーカ２４１から出力される。
受信部２６２は、マイク２３１から供給された電気信号から、受信した信号を復調し、復調した信号を制御部２７０に出力する。決済端末２００の音声を伝送媒体とした通信の方式は、携帯通信端末１００と同様である。決済端末２００は、音声信号を使用した通信においては、直行周波数分割多重変調を採用する。送信部２６１、受信部２６２は、図３（ａ）、（ｂ）に示した携帯通信端末１００の送信部１６１、受信部１６２と同様の構成を有する。
【００５４】
制御部２７０は、例えば、ＣＰＵ等を備え、決済端末２００の各部の制御を行う。制御部２７０は、記憶部２５０に記憶されている決済処理プログラム２５１を実行することにより、音声信号の通信を使用した決済に係る処理を実行する。
【００５５】
通信部２８０は、インターネット等の通信ネットワークに接続することが可能なインターフェースである。通信部２８０は、ネットワーク２を介して、後述の決済サーバ３００の通信部３１０と通信する。
【００５６】
続いて、決済サーバ３００の構成を説明する。決済サーバ３００は、店舗１とは異なる場所に設置された装置、例えば、汎用コンピュータである。決済サーバ３００は、決済端末２００からネットワーク２を介して、ユーザＩＤと決済金額を受信すると、認証を含む決済の処理を実行し、処理の結果を決済端末２００に送信する。
【００５７】
図６は、決済サーバ３００のハードウェア構成を示すブロック図である。決済サーバ３００は、通信部３１０と、記憶部３２０と、制御部３３０、を備える。各部はバス３９０で相互に接続されている。決済サーバ３００は、コンピュータが従来備えている機能を備えているものとし、従来の機能については説明を省略する。
【００５８】
通信部３１０は、インターネット等の通信ネットワークに接続することが可能なインターフェースである。通信部３１０は、ネットワーク２を介して、前述の決済端末２００の通信部２８０と通信する。
【００５９】
記憶部３２０は、制御部３３０が動作するためのメインメモリ及びワークメモリとして機能する。記憶部３２０は、例えば、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリ装置を含む。記憶部３２０は、各種の情報、固定データ、アプリケーション、画面データ、及び、制御部３３０によって実行される動作プログラム等を記憶する。
【００６０】
また、記憶部３２０は、制御部３３０が実行する決済に係る処理を実行するための決済処理プログラム３２１を記憶する。さらに、記憶部３２０は、決済の処理のため、通信システム１０００を利用するユーザの情報（ユーザＩＤ、ユーザがチャージ済みの残高の金額等）を格納するユーザテーブル３２２を有する。なお、ユーザテーブル３２２には、最新のアカウントの情報が格納されている必要があるため、電子マネー事業者が運営する電子マネー決済システムが管理するデータと連携されている。
【００６１】
制御部３３０は、例えば、ＣＰＵ等を備え、決済サーバ３００の各部の制御を行う。制御部３３０は、記憶部３２０に記憶されている決済処理プログラム３２１を実行することにより、決済に係る処理を実行する。
【００６２】
次に、本実施の形態に特徴的な構成を説明する。通信エラー低減のため、携帯通信端末１００、決済端末２００は、以下のような構成を備える。以下、携帯通信端末１００を例に説明するが、決済端末２００も同様の構成を有する。
【００６３】
まず、携帯通信端末１００は、音声を媒体とした通信のため、１７．９ｋＨｚ〜１９．９ｋＨｚ、１５．９ｋＨｚ〜１７．９ｋＨｚの２つの帯域を使用する。上記の帯域は、スマートフォン等に標準的に搭載されているスピーカの周波数特性を考慮したものである。
【００６４】
携帯通信端末１００（制御部１７０）は、送信時には、１５．９ｋＨｚ〜１７．９ｋＨｚ（以下、ローバンドという場合がある）、１７．９ｋＨｚ〜１９．９ｋＨｚ（以下、ハイバンドという場合がある）の２つの帯域において、それぞれ同じデータを送信する。つまり、１５．９ｋＨｚ〜１７．９ｋＨｚの信号、１７．９ｋＨｚ〜１９．９ｋＨｚの信号、をそれぞれ送信するデータで変調する。上記の２つの帯域は、スマートフォン等に標準的に搭載されているスピーカの周波数特性を考慮したものである。ここでは、キャリアの数（チャネル数）は１２８とする。使用する帯域の両端に割り当てられるチャネルは、フィルタ等の特性変化を受けやすいため使用せず、実質的には１２６チャネルがデータ送信のため使用可能なチャネル数である。
【００６５】
具体的には、図３に示す周波数変換回路１６１４は、ＩＦＦＴ回路１６１３の出力を、ローバンドとハイバンドとにコンバートし、ローバンドにおいて６３チャネル（１２６チャネルの半分）、ハイバンドにおいて６３チャネル（１２６チャネルの半分）、を使用して、それぞれの領域で同一のデータを送信する。換言すると、図３に示す周波数変換回路１６１４は、ＩＦＦＴ回路１６１３が出力する−２ｋＨｚ〜＋２ｋＨｚのベースバンド信号に周波数変換を行い、１５．９ｋＨｚ〜１９．９ｋＨｚに変換する。従って、発音部１４０のスピーカ１４１からは、１５．９ｋＨｚ〜１７．９ｋＨｚの帯域の音声信号、１７．９ｋＨｚ〜１９．９ｋＨｚの帯域の音声信号が出力される。
【００６６】
上述のように、携帯通信端末１００は、２つの帯域を使用して同じデータを２重に送信するが、さらに、次のような手法を採用してデータを送信する。図７に周波数領域、時間領域におけるデータ送信のイメージを示す。
ここでは、理解を容易にするため、送信データが、７００ビット（データのペイロードだけでなく、ＣＲＣと畳み込み符号化の冗長ビットも含む）であるとする。上述の例では、各サブチャネルに２ビットを割り当て、さらに、各バンドに６３チャネル存在するので、１シンボルは１２６（＝６３×２）ビットとなる。
従って、携帯通信端末１００は、送信データの先頭１２６ビットを第１シンボルＤ１とし、次の１２６ビットを第２シンボルとし、最後の７０ビットを第６シンボルＤ６とする。携帯通信端末１００は、使用する帯域によりシンボルＤ１〜Ｄ６の送信順序を変える。具体的には、図２（ｂ）に示すような送信順序定義情報１５３に定義されている情報に基づいて、送信する一連のシンボルを２分割（Ｄ１〜Ｄ３、Ｄ４〜Ｄ６）にし、ローバンドにおいては、２分割した後半のグループ（Ｄ４〜Ｄ６）を先に送信し、その後分割した前半のグループ（Ｄ１〜Ｄ３）を送信する。一方、ハイバンドにおいては、順序を変えることなく送信する。
【００６７】
この構成によれば、受信側は、通信状態が正常ならば、通信の前半で、ハイバンドでグループ（Ｄ１〜Ｄ３）を、ローバンドでグループ（Ｄ４〜Ｄ６）を受信した時点で、全データを受信できたことになり、後半の受信・復調などが不用となる。また、通信の前半で、例えば、バースト性のノイズにより、両方の帯域における伝送が不能となった場合でも、例えば、後半に、ハイバンドで受信したグループ（Ｄ４〜Ｄ６）と、ローバンドにおいて受信したグループ（Ｄ１〜Ｄ３）と、から正しく受信データを復元することができる。さらに、通信の前半と後半を通して、ローバンドとハイバンドのどちらか一方の帯域における伝送が不能となった場合でも、正常に伝送できるどちらか一方のバンドのみで正しく受信データを復元することができる。なお、上記の処理は、制御部１７０の制御に従って、受信部１６２が実行してもよい。
【００６８】
ここでは、携帯通信端末１００を例に説明したが、決済端末２００も上記と同様の構成を有している。
【００６９】
携帯通信端末１００（制御部１７０）は、ローバンド、ハイバンドにおいて、即ち二重に同一の情報を受信するが、信号の復調の際において、通信の信頼性が高い方の帯域において受信した音声信号に比重を置いて復調処理を実行する。
【００７０】
具体的には、携帯通信端末１００は、ローバンド、ハイバンドにおいて受信した音声信号について、サブキャリアとそれぞれの１シンボル区間毎に受信信号強度を求める。同一のデータに対応するそれぞれのサブキャリアの１シンボル区間について、ローバンドの音声信号の受信信号強度と重み付け定義情報１５４に格納された情報とに基づいて、ローバンドの音声信号に重み付けをし、ハイバンドの音声信号の信号強度と重み付け定義情報１５４に格納された情報とに基づいて、ハイバンドの音声信号に重み付けをし、重み付けをしたローバンドの音声信号と、重み付けをしたハイバンドの音声信号と、の平均（加重平均）を求める。
【００７１】
具体的に説明すると、制御部１７０は、ＦＦＴ後の受信データ列において、ローバンドとハイバンドでそれぞれ送信された同一のデータに対応するそれぞれのサブキャリアの１シンボル区間について、受信信号強度に基づく重みを重み付け定義情報１５４から求め、ＩＱ空間での重心を次式から求める。（下記のシンボルは、同一のデータに対応する、それぞれのサブキャリアの１シンボル区間を示す。）
【００７２】
Ｉｇ＝（ｍＬ・ＩＬ＋ｍＨ・ＩＨ）／（ｍＬ＋ｍＨ）
Ｑｇ＝（ｍＬ・ＱＬ＋ｍＨ・ＱＨ）／（ｍＬ＋ｍＨ）
Ｉｇ、Ｑｇ：加重平均後のシンボルのＩＱ空間でのＩ値とＱ値
ＩＬ、ＱＬ：ローバンドで送信されたシンボルのＩＱ空間でのＩ値とＱ値
ＩＨ、ＱＨ：ハイバンドで送信されたシンボルのＩＱ空間でのＩ値とＱ値
ｍＬ：ローバンドの受信信号強度から図２（ｃ）に示す重み付け定義情報１５４を参照して得られる重み付け係数
ｍＨ：ハイバンドの受信信号強度から図２（ｃ）に示す重み付け定義情報１５４を参照して得られる重み付け係数
【００７３】
図７に示すデータ送信図を参照して具体的に説明する。ここでは、理解を容易にするため、シンボルＤ６の同一のデータに対応するそれぞれのサブキャリアに注目する。
【００７４】
第３タイムスロットでローバンドで受信されたシンボルＤ６の特定のサブキャリアの受信信号強度が１０ｄＢ、生成されたシンボルのＩ値がＩ６Ｌ、Ｑ値がＱ６Ｌ、第６タイムスロットでハイバンドで受信されたシンボルＤ６の前述と同一のデータに対応するサブキャリアの受信信号強度が３０ｄＢ、受信パケットから生成された同一シンボルのＩ値がＩ６Ｈ、Ｑ値がＱ６Ｈ、と仮定する。
【００７５】
重みを重み付け定義情報１５４（図２（ｃ））によれば、受信信号強度１０ｄＢでの重み付けはＷ１、３０ｄＢでの重み係数はＷ２である。従って、加重平均により求められるＩ６ｇ値と、Ｑ６ｇ値は、次式で表される。
Ｉ６ｇ＝（Ｗ１・Ｉ６Ｌ＋Ｗ２・Ｉ６Ｈ）／（Ｗ１＋Ｗ２）
Ｑ６ｇ＝（Ｗ１・Ｑ６Ｌ＋Ｗ２・Ｑ６Ｈ）／（Ｗ１＋Ｗ２）
【００７６】
このような構成を採用することによる効果を説明する。ここでは、それぞれのタイムスロットで受信された、ローバンドに含まれるチャネル（以下、ｃｈ）１５とハイバンドに含まれるｃｈ１１４が同一のデータであるとして、図８（ａ）に例示するように、ｃｈ１５の受信状態が悪く、一方、ｃｈ１１４の受信状態が比較的良好な状態を想定する。この場合、図８（ｂ）に示すように、ｃｈ１５の実際のコンスタレーションは、理想的なコンスタレーションの位置から大きくずれてしまう。一方、図８（ｃ）に示すように、ｃｈ１１４の実際のコンスタレーションは、理想的なコンスタレーションの位置に比較的近い位置となる。
【００７７】
上述の加重平均を取ることにより、図８（ｄ）に示すように、加重平均後のコンスタレーションが理想的なコンスタレーションに近い位置となり、以後の処理で、受信信号のより適切な再生が可能となる。
なお、加重平均の処理は、制御部１７０の制御に従って、受信部１６２が実行してもよい。
【００７８】
その後、制御部１７０は、受信部１６２を制御して、加重平均により得られたシンボルのコンスタレーションの位置を用いて、サブキャリアの復調、デマッピング等の後続する処理を実行する。
【００７９】
例えば、全体を使用しての加重平均、ローバンドだけ使用、ハイバンドだけ使用、前半だけ使用、後半だけ使用、といった何通りかで解析を試行し、ＣＲＣチェックを行って、再生データの正当性（信頼性）を確認するようにすることができる。
【００８０】
また、受信信号強度を信頼性として重み係数を決定する例を示したが、受信信号エネルギー、Ｓ／Ｎ比、ｃｈごとのコンスタレーションの分散、インパルスノイズ判定値などを信頼性とし、信頼性に基づいて重み係数を設定してもよい。
【００８１】
ここでは、携帯通信端末１００を例に説明したが、決済端末２００も同様の構成を有している。
【００８２】
このような構成を有することで、一方の帯域において受信強度の低下によりデータの一部又は全てを正確に受信できなかった場合であっても、他方の帯域の音声信号を使用して、受信したデータを復元することができる。
【００８３】
次に、図９を参照しながら、携帯通信端末１００、決済端末２００、決済サーバ３００、が協働して行う決済に係る一連の処理を説明する。
【００８４】
ここでは、店舗１内にいるユーザが、携帯通信端末１００を手に持った状態で、決済端末２００の前に立っており、商品を購入するため電子マネーによる決済を希望している場合を想定する。なお、以下の例においては、説明の簡略化のため、ユーザの周辺は静かであり、携帯通信端末１００と決済端末２００とは相互に良好な状態で音声信号を送受信できるものとする。
【００８５】
ユーザは、決済のため、携帯通信端末１００の表示部１２０に表示されているアイコンを操作して、決済処理プログラム１５２の起動を指示する。制御部１７０は、ユーザのアイコンの操作に応答して、記憶部１５０の決済処理プログラム１５２を実行する。
【００８６】
決済端末２００は電源が投入されると、制御部２７０は、記憶部２５０の決済処理プログラム２５１を起動し、マイク２３１からの音声信号の入力を待ち受ける。ここでは、店員の操作により決済端末２００にはあらかじめ電源が投入され、決済処理プログラム２５１が起動されていることを想定する。
【００８７】
携帯通信端末１００の制御部１７０は、決済処理プログラム１５２を起動すると、表示部１２０に決済用の音声出力画面を表示する。図９に示すように、決済用の音声出力画面では、ユーザに携帯通信端末１００を決済端末２００に近づけた状態で「音声出力」ボタンをタップすることを指示するメッセージと、「音声出力」ボタンが表示されている。
【００８８】
図１０（ａ）を参照する。操作部１１０が、「音声出力」ボタンのタップを検出すると、すなわち、ユーザから音声信号の出力が指示されたと判別すると（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、制御部１７０は、送信データを生成する（ステップＳ１０２）。具体的には、制御部１７０は、記憶部１５０のユーザＩＤ１５１のデータを読み出し、ヘッダ等を追加して送信データを生成する。このとき、制御部１７０は、上述のように、ローバンド用の送信データの前半部分と後半部分とを入れ替え、ローバンド、ハイバンドそれぞれの帯域において送信データを送信部１６１に供給する。制御部１７０は、送信部１６１を制御して、各種信号処理を施して、送信データを変調する（ステップＳ１０３）。制御部１７０は、発音部１４０を制御して、変調データをスピーカ１４１から音声として出力する（ステップＳ１０４）。
【００８９】
このとき、スピーカ１４１からは、１５．９ｋＨｚ〜１７．９ｋＨｚの帯域の音声信号と、１７．９ｋＨｚ〜１９．９ｋＨｚの帯域の音声信号とが出力される。その後、制御部１７０は、ステップＳ１０５で、決済端末２００からの音声信号を待ち受ける。
【００９０】
続いて、図１０（ｂ）を参照して、音声信号を受信した決済端末２００が行う処理を説明する。決済端末２００の制御部２７０は、決済処理プログラム２５１を起動すると、マイク２３１からの音声の入力を待ち受けている。制御部２７０は、マイク２３１が音声を集音したと判別すると、すなわち、マイク２３１から音声が入力されたと判別すると（ステップＳ２０１；Ｙｅｓ）、ステップＳ２０２へ進む。一方、制御部２７０は、マイク２３１から音声が入力されていないと判別すると（ステップＳ２０１；Ｎｏ）、例えば、所定の期間待ってから、再びステップＳ２０１に戻る。
【００９１】
制御部２７０は、マイク２３１から入力された音声信号を復調する（ステップＳ２０２）。まず、制御部２７０は、ローバンドにおいて受信した音声信号の前半部分と後半部分とを入れ替える。
【００９２】
その後、制御部２７０は、ローバンド、ハイバンドにおいて受信した音声信号について、それぞれ受信信号強度を求める。制御部２７０は、ローバンドの音声信号の受信信号強度と重み付け定義情報２５３に格納された情報とに基づいて、ローバンドの音声信号に重み付けをし、ハイバンドの音声信号の受信信号強度と重み付け定義情報２５３に格納された情報とに基づいて、ハイバンドの音声信号に重み付けをし、重み付けをしたローバンドの音声信号と、重み付けをしたハイバンドの音声信号と、の平均（加重平均）を求める。
【００９３】
制御部２７０は、求めたローバンドとハイバンドの加重平均の音声信号を受信部２６２に供給する。受信部２６２は、制御部２７０の制御に従って、供給されたローバンドとハイバンドの加重平均の音声信号に各種信号処理を施し、音声信号を情報信号に復元し、制御部２７０に出力する。
【００９４】
制御部２７０は、受信部２６２から供給された情報信号（即ち、携帯通信端末１００から送信されたデータ）に含まれるユーザＩＤと決済金額とを、ネットワーク２を介して、決済サーバ３００に送信する（ステップＳ２０３）。なお、このとき、制御部２７０は、決済の要求を示すリクエスト信号と共に、ユーザＩＤ、決済金額の情報を決済サーバ３００に送信してもよい。その後、制御部２７０は、決済サーバ３００からのデータ受信を待ち受ける（ステップＳ２０４）。
【００９５】
続いて、図１０（ｃ）を参照して、決済端末２００からデータを受信した決済サーバ３００の処理を説明する。決済サーバ３００の制御部３３０は、決済端末２００からデータを受信すると（ステップＳ３０１；Ｙｅｓ）、ユーザＩＤに基づいて認証処理を行う（ステップＳ３０２）。具体的には、制御部３３０は、記憶部３２０に格納されたユーザテーブル３２２に受信したユーザＩＤが存在するか否かを判別し、ユーザＩＤが示すユーザが有効なユーザであると判別すると、すなわち、認証が成功すると（ステップＳ３０３；Ｙｅｓ）、ステップＳ３０４に進む。一方、認証が失敗すると（ステップＳ３０３；Ｎｏ）、制御部３３０はステップＳ３０６に進み、決済端末２００に認証の結果を通知する（ステップＳ３０６）。ここでは、認証が失敗した旨を示すデータ、例えば、「認証：失敗、決済：ＮＵＬＬ」といったデータ、が決済端末２００に送信される。
【００９６】
認証成功後、制御部３３０は決済処理を行う（ステップＳ３０４）。具体的には、制御部３３０は、電子マネー事業者が運営する電子マネー決済システムにユーザＩＤ、決済金額の情報を通知し、決済の実行を依頼する旨のリクエストを送信する。決済が成功すると（ステップＳ３０５；Ｙｅｓ）、即ち、電子マネー決済システムから決済の実行が正常に完了した旨の通知を受信すると、制御部３３０は、現在のチャージ金額から決済金額を引いた残額で、ユーザテーブル３２２のチャージ金額を更新する。その後、制御部３３０は、結果を決済端末２００に通知する（ステップＳ３０６）。ここでは、決済が成功した旨を示すデータ、例えば、「認証：成功、決済：成功」といったデータ、が決済端末２００に送信される。
【００９７】
一方、例えば、当該ユーザのアカウントの現在のチャージ金額が決済金額を下回る場合、決済を行うことができず、決済が失敗する（ステップＳ３０５；Ｎｏ）。この場合、電子マネー決済システムから決済サーバ３００に対して決済が失敗した旨の通知がなされる。これに応答して、制御部３３０は、決済が失敗した旨を示すデータ、例えば「認証：成功、決済：失敗」を決済端末２００に通知する（ステップＳ３０６）。
【００９８】
再び、図１０（ｂ）を参照して、決済サーバ３００からデータを受信した決済端末２００の処理を説明する。
決済端末２００の制御部２７０は、ステップＳ２０４で、決済サーバ３００からのデータ受信を待ち受けているが、決済サーバ３００からデータを受信すると（ステップＳ２０４；Ｙｅｓ）、受信したデータから、携帯通信端末１００に対する送信データを生成する（ステップＳ２０５）。
【００９９】
具体的には、制御部２７０は、決済サーバ３００から受信したデータから、認証の結果と決済の結果を示すデータを読み出し、ヘッダ等を追加して送信データを生成する。このとき、制御部２７０は、上述のように、ローバンド用の送信データの前半部分と後半部分とを入れ替え、ローバンド、ハイバンドそれぞれの帯域において送信データを送信部２６１に供給する。制御部２７０は、送信部２６１を制御して、各種信号処理を施して、送信データを変調する（ステップＳ２０６）。制御部２７０は、発音部２４０を制御して、変調データをスピーカ２４１から音声として出力する（ステップＳ２０７）。
【０１００】
再び、図１０（ａ）を参照して、決済端末２００から音声信号を受信した携帯通信端末１００が行う処理を説明する。携帯通信端末１００の制御部１７０は、ステップＳ１０５で、マイク１３１からの音声の入力を待ち受けているが、マイク１３１から音声が入力された、すなわち、マイク１３１が音声を集音したと判別すると（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、ステップＳ１０６へ進む。一方、制御部１７０は、マイク１３１から音声が入力されていないと判別すると（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、例えば、所定の期間待ってから、再びステップＳ１０５に戻る。
【０１０１】
制御部１７０は、受信部１６２を制御して、マイク１３１から入力された音声信号を復調する（ステップＳ１０６）。まず、制御部１７０は、ローバンドにおいて受信した音声信号の前半部分と後半部分とを入れ替える。
【０１０２】
その後、制御部１７０は、ローバンド、ハイバンドにおいて受信した音声信号について、それぞれ受信信号強度を求める。制御部１７０は、ローバンドの音声信号の受信信号強度と図２（ｃ）に示すような重み付け定義情報１５４に格納された情報とに基づいて、ローバンドの音声信号に重み付けをし、ハイバンドの音声信号の受信信号強度と重み付け定義情報１５４に格納された情報とに基づいて、ハイバンドの音声信号に重み付けをし、重み付けをしたローバンドの音声信号と、重み付けをしたハイバンドの音声信号と、の平均（加重平均）を求める。
【０１０３】
制御部１７０は、求めたローバンドとハイバンドの加重平均の音声信号を受信部１６２に供給する。受信部１６２は、制御部１７０の制御に従って、供給されたローバンドとハイバンドの加重平均の音声信号に各種信号処理を施し、音声信号を情報信号に復元し、制御部１７０に出力する。
【０１０４】
その後、制御部１７０は、受信部１６２から供給された情報信号に基づいて、処理の結果を表示部１２０に表示する。例えば、決済端末２００から携帯通信端末１００に「認証：成功、決済：成功」といったデータが送信された場合には、制御部１７０は、表示部１２０に「決済が完了しました。」というメッセージを表示してもよい。あるいは、決済端末２００から携帯通信端末１００に「認証：失敗、決済：ＮＵＬＬ」または「認証：成功、決済：失敗」といったデータが送信された場合には、「決済を行うことができませんでした。詳しくは、電子マネーのサポートセンターにお問い合わせください。」といったメッセージを表示してもよい。
以上が、携帯通信端末１００、決済端末２００、決済サーバ３００が協働して行う決済に係る処理の流れである。
【０１０５】
本実施の形態では、携帯通信端末１００、決済端末２００のいずれも、音声信号の周波数帯域を２つの周波数帯域（上記の例では、１５．９ｋＨｚ〜１７．９ｋＨｚの帯域と、１７．９ｋＨｚ〜１９．９ｋＨｚの帯域）においてそれぞれ同じデータを送信する。
【０１０６】
このような構成により、例えば、一方の帯域でノイズの影響によりデータ伝送が不能になった場合であっても、受信側は他方の帯域において受信した音声信号を復調し、受信データを正常に取得できる。
【０１０７】
このように、通信の信頼性を向上させることができるため、通信速度を高速化した場合であっても、通信エラーの発生を低減させることができる。
【０１０８】
また、スマートフォン等が従来備えている、スピーカ、マイクを利用して通信を行うため、ハードウェアを新たに追加する必要がなく、所定のアプリケーションのインストールだけで、他の機器との通信が可能となる。
【０１０９】
以上の説明では、ローバンドで受信した信号から得られたシンボルとハイバンドで受信した信号から得られたシンボルのＩＱ領域での位置（コンスタレーション）を、受信信号強度に基づく重み付けで加重平均したが、この発明はこれに限定されない。
例えば、受信信号強度に代えて、受信信号の信号エネルギーに基づいて、重み付け係数を定めてもよい。
【０１１０】
また、位相変調を採用しているため、コンスタレーションではなく、位相角を重み付けして加重平均するように構成してもよい。
その他、信号のどの物理量を信頼性とし、どのような信号（情報）を信用して、加重平均するかは、適宜変更可能である。
【０１１１】
（実施の形態２）
実施の形態１では、受信信号強度が大きい（信号エネルギーが大きい）方の信号をより信用する形態で、受信した音声信号を再生した。
このような構成だけでは、大きなノイズが重畳した信号、あるいは、破壊された信号の再生を適切に行うことはできない。例えば、大きなインパルスノイズが重畳した信号を適切に再生することは困難である。
【０１１２】
以下、インパルスノイズが重畳した場合でも、適切に信号が再生できる構成を備える実施の形態２を説明する。
【０１１３】
この実施の形態では、制御部１７０は、他の信号処理を行う前に、受信したいわゆる生データにインパルスノイズが含まれているか否かを、その受信信号強度から検出する。
制御部１７０は、Ａ／Ｄ変換後の受信信号を記憶部１５０に一旦記憶し、これを解析する。制御部１７０は、図１２（ａ）に示すようにインパルスノイズを検出した場合、インパルスノイズの存在する時間帯を特定する。制御部１７０は、インパルスノイズが存在する時間帯の信号をマスキングし、図１２（ｂ）に示すように、インパルスノイズを除去し、インパルスノイズを除去した信号に他の信号処理を行う。マスクする時間は、１シンボルの送信時間よりも小さいことが望ましい。この構成によれば、受信信号の一部はマスクされるが、図１２（ｂ）に示すように、信号の残存部分を使用して、復調が可能となり、受信信号を有効に活用し、その後の処理での信頼性が向上する。
【０１１４】
また、畳み込み符号などのエラー訂正符号を使用した場合、インパルスノイズには、データインタリーブが有効である。
この場合、データインタリーブを、ローバンドとハイバンドそれぞれで行うことが望ましい。
この点を、図１３を参照して説明する。
【０１１５】
理解を容易にするため、１送信パケットを７２ビットとする。また、ローバンドとハイバンドのチャネル（サブキャリア）数を６とする。さらに、パケットを構成する７２ビットを２ビット単位でまとめ、図１３（ａ）に示すように１〜３６の番号で示すこととする。
【０１１６】
通常（データインタリーブを行わない場合）は、図１３（ｂ）に示すように、７２ビットを２ビット単位で順番に６チャネルと６シンボル区間に割り当てる。この場合、図１３（ｂ）に示すようにインパルスノイズが発生すると、図１３（ｃ）に示すように、受信側で再構成したパケットは、データが連続してエラーとなってしまう。このため、畳み込み符号などのエラー訂正符号（ＣＲＣはエラー検出のみ可能）を使用しても、データを復元できないおそれが高くなる。
【０１１７】
これに対し、データインタリーブを行う場合、図１３（ｄ）に示すように、７２ビットを２ビット単位で不連続にチャネルとシンボル区間に割り当てる。この場合、図１３（ｄ）に示すようにインパルスノイズが発生すると、図１３（ｅ）に示すように、受信側で再構成したパケットでは、エラーが拡散される。このため、畳み込み符号などのエラー訂正符号により、元のデータを復元できる確率が高くなる。
【０１１８】
図４を参照して説明した、送信パケットのヘッダ部が（４８＋６）×２＝１０８ ｂｉｔ、データ部が（１２３２＋６）×２＝２４７６ ｂｉｔの例を参照して、より具体的に説明する。この例では、ヘッダ部は１０８ｂｉｔ／１２６を切り上げて１シンボル、データ部は２４７６／１２６＝１９．７を切り上げて２０シンボルが送信に必要となる。ヘッダ部は１シンボルで済むが、重要な箇所なので、同じデータを２カ所に入れて２重化して、２シンボル使用することとする。なお、６３チャネルのうち、使用しない９チャネルに他のデータを挿入してもよい。
【０１１９】
ヘッダ部の２シンボルをＨ１、Ｈ２、データ部の２０シンボルをＤ１、Ｄ２、Ｄ３、…Ｄ１９、Ｄ２０とする。Ｈ１、Ｈ２の２シンボル×６３ｃｈと、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、…Ｄ１９、Ｄ２０の２０シンボル×６３ｃｈで、それぞれインターリーブを行う。より詳細には、Ｈ１とＨ２でインターリーブし、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、…Ｄ１９、Ｄ２０でインターリーブする。
【０１２０】
一連のヘッダ部の２シンボルとデータ部の２０シンボルを、それぞれ、前半と後半に分け、送信順序定義情報１５３に従って、ローバンドとハイバンドに振り分ける。
【０１２１】
すると、ローバンドの送信順序は、Ｈ０、Ｈ２、Ｈ１、Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ１３、…Ｄ１８、Ｄ１９、Ｄ２０、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、…Ｄ８、Ｄ９、Ｄ１０、一方、ハイバンドの送信順序は、Ｈ０、Ｈ１、Ｈ２、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、…Ｄ８、Ｄ９、Ｄ１０、Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ１３、…Ｄ１８、Ｄ１９、Ｄ２０となる。
【０１２２】
なお、ヘッダ部はデータ部より前に送出する。ヘッダ部にはデータの長さが含まれているからである。これにより、ヘッダ部を受信すると、データ部を受け取らなくても、ヘッダ部のデインターリーブ、誤り訂正、誤り検出を行うことができる。
【０１２３】
なお、最初にＨ０というシンボルを送出する。これは、ＤＱＰＳＫが、直前の搬送波との差分を利用して情報を伝送するため、最初に基準となる位相の信号を送出する必要があるためである。
【０１２４】
この種のノイズキャンセル処理を実行する上で、どのようにインパルスノイズを検出するかは大きな課題である。
インパルスノイズを検出するために、図１４に示すように、信号帯域（通信に使用する周波数帯域）の両側近傍に参照用のリファレンス帯域を設定し、リファレンス帯域の音量を測定して、ノイズの検出を行うことが考えられる。
【０１２５】
各リファレンス帯域は、例えば、信号帯域の１／２程度の帯域幅に設定される。信号音帯域を上述したように１５．９〜１９．９ｋＨｚの４ｋＨｚとすると、例えば、低周波側のリファレンス帯域は１３．９〜１５．９ｋＨｚの２ｋＨｚ、高周波側のリファレンス帯域は１９．９〜２１．９ｋＨｚの２ｋＨｚに設定される。
【０１２６】
この場合、通常の受信回路では、図１５に模式的に示すように、信号帯域の受信信号を通過する帯域通過フィルタ（Band-Pass Filter：ＢＰＦ）３１と、２つのリファレンス帯域の信号を抽出するためのＢＰＦ３２、３３を配置し、各ＢＰＦ３１〜３３を通過した信号から受信信号パワーを求める回路が必要となる。ＢＰＦ３１〜３３の周波数特性は図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、急峻性が求められる。
【０１２７】
ただし、通過帯域の急峻性を有するフィルタの構成は複雑であり、データ処理負担が大きい。例えば、信号帯域用のＢＰＦ３１〜３３をＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタで構成する場合には、音声信号のサンプリング周波数を４８ｋＨｚとすると、一例ではあるが、それぞれ、５０１段×４８Ｋのデータ処理が必要となる。すると、フィルタリングに要する総演算量は、５０１段×４８Ｋ×３＝７２，１４４，０００回／ｓｅｃとなる。
【０１２８】
この課題を解決するためには、図１６に示す回路構成が有効である。
この信号処理回路は、制御部１７０の演算処理機能により実現されるもので、ＢＰＦ４１と、２倍ＵＰサンプリング回路４２と、搬送波ミキシング回路４３と、リサンプル用ローパスフィルタ（Low-Pass Filter：LPF）４４と、１／１２リサンプリング回路４５と、ＬＰＦ４６と、１／２リサンプリング回路４７と、パワー計算部４８と、ハイパスフィルタ（High-Pass Filter：HPF）４９と、パワー計算部５０と、から構成される。
【０１２９】
ＢＰＦ４１は、マイク１３１から供給される音声信号のうち、その通過周波数帯域の信号成分を通過させる。ＢＰＦ４１は、図１７（ａ）に示すように、信号帯域とリファレンス帯域とを含む通過帯域幅を有する。また、リファレンス帯域の境界はブロードに決定しても実害が少ないため、カットオフ周波数に急峻性の小さいＢＰＦを使用することができる。
【０１３０】
２倍ＵＰサンプリング回路４２は、ＢＰＦ４１を通過した信号を、２倍のサンプリング周波数（入力音声のサンプリング周波数が４８ｋＨｚとすれば、９６ｋＨｚ）でサンプリングする。
【０１３１】
搬送波ミキシング回路４３は、アップサンプリングされた入力信号に、例えば、１７．９ｋＨｚの直交する二位相の搬送波（複素搬送波）をミキシングするダイレクトコンバージョンにより周波数変換する。これにより、図１７（ｂ）に示すように、１３．９〜２１．９ｋＨｚの周波数が−４ｋＨｚ〜４ｋＨｚの周波数に変換される。なお、複素搬送波を使用したため、波形は複素数となり、周波数は正負の成分を持つ。
【０１３２】
リサンプル用ＬＰＦ４４は、リサンプリングによる折り返しノイズを除去するため高周波成分をカットする。
【０１３３】
１／１２リサンプリング回路４５は、入力信号を１／１２リサンプリングし、信号をダウンコンバージョンする。入力信号のサンプリング周波数が９６ｋＨｚとすれば、サンプリング周波数は８ｋＨｚとなる。
【０１３４】
図１７（ｃ）に示すように、ＬＰＦ４６は、−２ｋＨｚ〜＋２ｋＨｚの低周波数の信号成分のみを通過させる。
【０１３５】
１／２リサンプリング回路４７は、入力信号を１／２リサンプリングし、ベースバンド信号を再生し出力する。サンプリング周波数は、入力信号のサンプリング周波数が９６ｋＨｚとすれば、サンプリング周波数は４ｋＨｚとなる。
パワー計算部４８は、ＬＰＦ４６の出力信号の信号パワーを求める。
【０１３６】
ＨＰＦ４９は、図１７（ｄ）に示すように、−２ｋＨｚ〜＋２ｋＨｚの信号帯域の信号成分をカットし、その両側に位置するリファレンス帯域の周波数成分（±２ｋＨｚよりも高周波数の成分）を通過させる。
パワー計算部５０は、ＨＰＦ４９の出力信号の信号パワーを求める。求めた信号パワーは、２つのリファレンス帯域の音量を示す。
【０１３７】
この構成によれば、信号音声帯域の信号をその２倍の帯域幅で且つ０Ｈｚを中心とする帯域の信号に変換するので、その後の処理が容易である。
【０１３８】
この構成によれば、ＢＰＦ４１の通過帯域特性に急峻性が必要とされないため、その処理量が抑えられる。例えば、ＢＰＦ４１をＦＩＲフィルタで構成する場合、５１段×４８Ｋの演算量で済む。また、ＬＰＦ４６とＨＰＦ４９の通過帯域特性には、急峻性が要求されるが、サンプリング周波数が低周波化（８ｋＨｚ）されているため、１０１段×８ｋで済み、演算量が大幅に低減される。
【０１３９】
なお、信号帯域の音量だけでインパルスノイズを判定できれば、リファレンス帯域用の信号処理は不用とすることができる。しかし、通信に使用する音声信号の音量は急激に且つ大幅に変化する場合があり、この変化をインパルスノイズと誤判定するおそれがある。これに対し、この構成では、信号に影響されないリファレンス帯域を使用して正確にインパルスノイズを検出し、かつ、その演算量を抑えることができる。
【０１４０】
次に、パワー計算部４８、５０の計算により、インパルスノイズを検出する手法を説明する。
【０１４１】
まず、前提として全てのインパルスノイズをマスクする必要はなく、信号音のレベルと同等かそれ以上となって、データを破壊するときだけ、マスクすればよい。
そこで、本実施の形態では、パワー計算部４８で求められた信号音量が、直近の過去ｎシンボルの期間における平均信号音量のｍ倍（第１の閾値ＴＨ１）より大きく、且つ、パワー計算部５０で求められたリファレンス音量が、過去ｐシンボル期間における平均信号音量＋平均リファレンス音量（第２の閾値ＴＨ２）より大きくなった場合に、制御部１７０は、インパルスノイズが発生したと判別する。
なお、ｎ、ｍ、ｐの値は任意でよく、例えば、ｎ＝ｐ＝２．０〜７．０、ｍ＝２．０に設定される。
【０１４２】
このように設定することにより、例えば、図１８（ａ）に示すように、信号音帯域の音量が第１の閾値ＴＨ１より大きく、且つ、リファレンス帯域の音量が第２の閾値ＴＨ２より大きい場合には、インパルスノイズが発生したと判別される。これにより、インパルスノイズに相当する信号がマスクされる。
【０１４３】
一方、例えば、図１８（ｂ）に示すように、信号音帯域の音量が第１の閾値ＴＨ１以下、又は、リファレンス帯域の音量が第２の閾値ＴＨ２以下の場合には、インパルスノイズが発生したと判別されない。従って、信号音帯域の信号はマスクされない。
【０１４４】
リファレンス帯域に定常ノイズが存在し、そこに、インパルス状のノイズが発生した場合でも、図１８（ｃ）に示すように、信号音帯域の音量が第１の閾値ＴＨ１より大きく、且つ、リファレンス帯域の音量が第２の閾値ＴＨ２より大きい場合には、インパルスノイズが発生したと判別され、マスクされる。一方、図１８（ｄ）に示すように、信号音帯域の音量が第１の閾値ＴＨ１以下、又は、リファレンス帯域の音量が第２の閾値ＴＨ２以下の場合には、インパルスノイズが発生したと判別されない。従って、マスクされない。
【０１４５】
また、図１８（ｅ）に示すように、信号音の音量が時間と共に変化した場合を想定する。この場合、第１の閾値ＴＨ１と第２の閾値ＴＨ２が時間と共に変化する。この場合も、信号音帯域の音量が第１の閾値ＴＨ１より大きく、且つ、リファレンス帯域の音量が第２の閾値ＴＨ２より大きい場合には、インパルスノイズが発生したと判別される。従って、マスクされる。一方、信号音帯域の音量が第１の閾値ＴＨ１以下、又は、リファレンス帯域の音量が第２の閾値ＴＨ２以下の場合には、インパルスノイズが発生したと判別されない。従ってマスクされない。図１８（ｅ）のケースでは、リファレンス帯域の音量が第２の閾値を超えないため、インパルスノイズは無いと判別される。
【０１４６】
なお、図１８（ｆ）に示すように、リファレンス帯域の音量が時間と共に変化しても、第１の閾値ＴＨ１と第２の閾値ＴＨ２は変化しない。図１８（ｆ）の例では、信号音帯域の音量が第１の閾値ＴＨ１より小さいため、リファレンス帯域の音量が第２の閾値ＴＨ２より大きくなっても、インパルスノイズが発生したと判別されない。この構成によれば、有害なインパルスノイズのみをマスクすることが可能となる。
【０１４７】
（変形例）
実施の形態では、ローバンドの受信信号とハイバンドの受信信号の加重平均を取ったものを復調したが、フェージング対策として、信頼度の高い受信信号のみを使用して、データを復号するようにしてもよい。
【０１４８】
この場合、制御部２７０は、ハイバンドにおいて受信された音声信号とローバンドにおいて受信された音声信号のそれぞれの信頼度をＲＳＩ（受信信号強度：Received Signal Intensity）等から求め、信頼度の高い方のバンドにおいて受信された音声信号のみを使用して信号を復号する。信頼性の高いほうのデータのみ使用することにより、信頼性の低い部分を底上げし、全体としての信頼性を高めることができる。信頼度の高い受信信号のみを使用して、データを復号する処理は、例えば、全受信期間において行ってもよく、あるいは、一方のバンドのＲＳＩが一時的に低下した場合のみに行うようにしてもよい。
【０１４９】
また、上述の実施の形態１では、音声信号を受信した側は、ローバンドにおいて受信した信号の前半部分と後半部分、ハイバンドにおいて受信した信号の前半部分と後半部分、をそれぞれ復調した。あるいは、受信側は、ローバンドにおいて先に受信した後半部分とハイバンドにおいて先に受信した前半部分とを、まず復調してもよい。この時点で、データを正確に受信できたか否かを判別し、正確に受信できたと判別した場合（例えば、受信信号強度が所定の値以上であり、データの欠落がない等）、ローバンドにおいて後に受信した前半部分と、ハイバンドにおいて後に受信した後半部分と、の復調処理を行わないようにしてもよい。この場合、受信側は不要な処理を行う必要がなく、通信処理の効率化を図ることができる。また、音声通信の受信のみを行う端末の場合、ローバンドとハイバンドの前半部分の受信信号のみを使用した解析でデータが復号できた場合は、後半部分の音声の受信を待たずに、より早く受信処理を終了する事ができる。例えば、受信終了後、ユーザに成功したことを示す表示をする場合、ユーザにとっては、より短時間に結果が確認できることになるため、ユーザエクリペリエンスを向上させる事ができる。音声の受信後にサーバなどとの時間を要する処理を経て、音声の送信を行う場合にも、後半部分の音声の受信を待たずに時間を要する処理へ移ることができ、処理時間を短縮することができる。
【０１５０】
さらに、各帯域において同じ情報を２度送信してもよい。この場合、例えば、１度目のデータを送信した後、所定の時間を空けて、２度目のデータを送信してもよい。
【０１５１】
また、あるいは、受信側は、１度目のデータを復調し、１度目の送信データを正確に受信できたと判別した場合あるいは信号の前半部分だけでデータを受信できた場合、その旨を送信側に通知し、この場合、送信側は２度目のデータや、後半のデータの送信を行わないようにしてもよい。この場合、送信側は同じデータを２度送信する必要がない。よって、データを２度送信するときに比べ、実効的な通信速度を２倍とすることができる。あるいは、受信側は、復調処理を行う前に、１度目のデータの受信時の受信信号強度が所定の値以上である場合、データを正しく受信できたと判別し、その旨を送信側に通知してもよい。あるいは、データを正しく受信できたと判別した場合には、その旨を送信側に通知することなく、２度目に受信したデータについては復調処理等を行わないようにしてもよい。
【０１５２】
携帯通信端末１００はユーザにより保持されているため、ユーザの手の動きにより携帯通信端末１００を一定の位置に静止した状態とすることは難しい。このため、ユーザの手の動き（端末同士の位置が徐々に変化すること）により、信号の位相のずれが発生し、位相のずれがある程度大きくなると、通信エラーが発生する。
【０１５３】
図１１（ａ）、（ｂ）に、携帯通信端末１００から出力された音について、信号の様子をコンスタレーションとして示したものである。コンスタレーションは、信号の振幅と位相とを極座標形式で表したものである。ここでは、原点からの距離が振幅を表し、Ｘ軸からの角度が位相を表す。図１１（ａ）は、手の動き（端末同士の位置が徐々に変化すること）により位相がずれた信号の様子を示し、図１１（ｂ）は、位相のずれが小さい信号の様子を示す。
【０１５４】
本実施の形態では、サブキャリアをＤＱＰＳＫにより変調するため、理想的なコンスタレ−ションは、図１１（ｂ）に示すように、描かれる四角形の上下の辺がＸ軸と平行であることが望ましい。しかし、ユーザの手の動きにより、描かれる四角形は、図１１（ａ）に示すように、原点を中心として回転したものとなる。
【０１５５】
このため、携帯通信端末１００、決済端末２００のいずれも、理想的なコンスタレーションに近づくように、受信した信号を補正してもよい。例えば、図１１（ａ）の四角形を、原点を中心に回転させるように、受信した音声信号の位相をずらし、図１１（ｂ）のように描かれる四角形の上下の辺がＸ軸と平行な状態に近づけることで、補正することができる。
【０１５６】
さらに、認証情報の送受信のセキュリティを高めるため、携帯通信端末１００は、ユーザＩＤを暗号化した情報を、音声信号として決済端末２００に送信してもよい。また、決済端末２００が携帯通信端末１００に送信する情報も暗号化されたものであってもよい。さらに、決済端末２００と決済サーバ３００とは、相互に暗号化した情報を送受信してもよい。
【０１５７】
また、携帯通信端末１００は、ユーザＩＤとともに、ワンタイムパスワードを送信してもよい。例えば、時刻同期式の場合、携帯通信端末１００は、時刻に基づいて所定のアルゴリズムによりワンタイムパスワードを生成する。ワンタイムパスワードを受信した決済端末２００は、時刻に基づいて所定のアルゴリズムにより生成したパスワードと、受信したワンタイムパスワードとが一致するか否かを判別する。
【０１５８】
上記の例では、携帯通信端末１００としてスマートフォンの例を説明したが、これに限らず、スピーカ、マイクを備える他の機器に対しても、上記の技術は応用可能である。例えば、ＭＰ３プレーヤといった携帯音楽機器、ＩＣ（Integrated Circuit）レコーダ、腕時計といったウェアラブル端末である。ただし、いずれも、スピーカとマイクを備えている必要がある。また、音声を出力するため、スピーカ以外の音響拡声装置を使用してもよく、音声を入力するためマイク以外の集音装置を使用してもよい。
【０１５９】
また、上記実施の形態においては、キャリアとして使用する音声を、非可聴の帯域の音声とする例を説明したが、可聴帯域の音声をキャリアとして使用してもよい。
【０１６０】
なお、通信に音を利用する際には、以下のような問題点がある。無線信号の伝播速度に比べ、音の伝搬速度は遅く、（理論上は、無線信号の伝搬速度に比べ１／８８０，０００くらいに低下する）、帯域が狭いため、決められた時間で充分な量のデータを送受信することが難しい。
【０１６１】
具体的には、誘導式ＲＦＩＤでは、タグを内蔵した携帯端末等が数秒間、リーダライタに近接又は接触されることでデータの送受信が行われるが、通信に音を利用する場合、同程度の時間では十分な量のデータを送受信できず、実際にサービスの運用時に時間がかかりすぎるといった問題が想定される。
【０１６２】
本発明の通信端末による音声信号を使用した通信により送受信可能なデータ量を説明する。前述のように携帯通信端末１００、決済端末２００ともに、ＯＦＤＭを採用するが、ここでは、キャリアの数（チャネル数）を１２８とする。上述のように、帯域の両端に割り当てられる２チャネルは使用しないため、実質的には１２６チャネルがデータ送信のため使用可能なチャネル数である。
【０１６３】
４ｋＨｚの帯域で１２６チャネルを使用することを想定し、変調速度を早く（変調周期を短く）すると反射等の影響を受けやすいことを考慮して、計算等によりキャリアの変調周期を求めたところ、変調周期は、４３．２５ｍｓｅｃとなった。変調周波数は、変調周期の逆数であるため、１／４３．２５ｍｓｅｃ＝２３．１２１…Ｈｚとなり、およそ２３．１Ｈｚである。この値は、１チャネルあたりの変調速度を示す。１秒間に出力可能な音は２３．１音（シンボル）である。
【０１６４】
通信速度（伝送速度）は、１チャネルあたりの変調速度×チャネル数×１音あたりのビット数から求めることができる。前述のように、ＯＦＤＭによるマルチチャネル化により１２６チャネルが実質使用可能である。ＤＱＰＳＫ変調により一度に２ビットの情報を表すことができる。よって、通信速度は、１／４３．３ｍｓｅｃ×１２６チャネル×２ｂｉｔ＝５８１９．８６…ｂｐｓとなり、およそ５８２０ｂｐｓとなる。
【０１６５】
実施の形態で説明したように、４ｋＨｚの帯域を２分割した帯域においてそれぞれ同じデータを送信するため、実質的な通信速度は、５８２０ｂｐｓ÷２＝２９１０ｂｐｓとなる。
【０１６６】
エラー訂正のため１／２レートの畳み込み符号化を行うと、データ量は約２倍に冗長化され、通信速度は、２９１０ｂｐｓ÷２＝１４５５ｂｐｓとなる。
【０１６７】
このように、エラー訂正のため、畳み込み符号化した場合であっても、通信速度は約１４５５ｂｐｓである。つまり、携帯通信端末１００は、１秒間に１ｋｂｉｔ以上のデータの送信が可能である。近接通信ＩＣチップを備える携帯端末を使用した近接通信では、通常、人が携帯端末をリーダライタに近接させた状態を維持するのに無理のない時間が２秒程度である。よって、上記通信速度では、２秒間では約３ｋｂｉｔのデータを送信することが可能といえる。この通信データ量は、例えば、ユーザの認証に必要な識別情報（ユーザＩＤ等）を送受信するのに十分な通信データ量である。
【０１６８】
携帯通信端末１００、決済端末２００及び決済サーバ３００が実行する処理は、例えば、上述の物理的な構成を備える装置が、記憶部１５０、２５０、３２０に記憶されたプログラムを実行することによって実現されるが、本発明は、プログラムとして実現されてもよく、そのプログラムが記録された記憶媒体として実現されてもよい。
【０１６９】
また、上述の処理動作を実行させるためのプログラムを、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read-Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ＭＯ（Magneto-Optical Disk）等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に格納して配布し、そのプログラムをコンピュータにインストールすることにより、上述の処理動作を実行する装置を構成してもよい。
【０１７０】
上記実施の形態は例示であり、本発明はこれらに限定されるものではなく、請求の範囲に記載した発明の趣旨を逸脱しない範囲でさまざまな実施の形態が可能である。各実施の形態や変形例で記載した構成要素は自由に組み合わせることが可能である。また、請求の範囲に記載した発明と均等な発明も本発明に含まれる。
【０１７１】
本出願は、２０１７年１月３０日に出願された日本国特許出願２０１７−０１４７３１号に基づくものであり、その明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書を含むものである。上記日本国特許出願における開示は、その全体が本明細書中に参照として含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１７２】
本発明の通信システム、通信装置、方法、及びプログラムは、スマートフォン等に所定のアプリケーションをインストールするだけで、音声を伝送媒体とした高速近接通信において安定した通信を実現でき、有用である。
【符号の説明】
【０１７３】
１  店舗
２  ネットワーク
３１、３２、３３、４１  帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）
４２  ２倍ＵＰサンプリング回路
４３  搬送波ミキシング回路
４４  リサンプル用ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
４５  １／１２リサンプリング回路
４７  １／２リサンプリング回路
４６  ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
４８、５０  パワー計算部
４９  ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）
１００  携帯通信端末
１１０、２１０  操作部
１２０、２２０  表示部
１３０、２３０  集音部
１３１、２３１  マイク
１４０、２４０  発音部
１４１、２４１  スピーカ
１５０、２５０、３２０  記憶部
１５１  ユーザＩＤ
１５２、２５１、３２１  決済処理プログラム
１５３、２５２  送信順序定義情報
１５４、２５３  重み付け定義情報
１６０、２６０  送受信部
１６１、２６１  送信部
１６２、２６２  受信部
１７０、２７０、３３０  制御部
１９０、２９０、３９０  バス
２００  決済端末
２８０、３１０  通信部
３００  決済サーバ
３２２  ユーザテーブル
１０００  通信システム
【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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