(57)【要約】【課題】音量を過度に増加させることなく音響通信の収音範囲を拡張する。【解決手段】放音システム１２は、伝送データＺ1を周波数帯域Ｂ1の音響成分として含む音響信号Ａ1を、当該伝送データＺ1を利用した搬送波の変調により生成する変調部Ｍ1と、周波数帯域Ｂ1とは異なる周波数帯域Ｂ2の音響成分として伝送データＺ2を含む音響信号Ａ2を、当該伝送データＺ2を利用した搬送波の変調により生成する変調部Ｍ2と、変調部Ｍ1が生成した音響信号Ａ1に応じた音響を放音する放音装置Ｓ1と、変調部Ｍ2が生成した音響信号Ａ2に応じた音響を放音する放音装置Ｓ2とを具備する。【選択図】図１
2016208185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１伝送データを第１周波数帯域の音響成分として含む第１音響信号を、当該第１伝送データを利用した搬送波の変調により生成する第１変調部と、
前記第１周波数帯域とは異なる第２周波数帯域の音響成分として第２伝送データを含む第２音響信号を、当該第２伝送データを利用した搬送波の変調により生成する第２変調部と、
前記第１変調部が生成した第１音響信号に応じた音響を放音する第１放音装置と、
前記第２変調部が生成した第２音響信号に応じた音響を放音する第２放音装置と
を具備する放音システム。
【請求項２】
前記第１周波数帯域は、相異なる複数の第１単位帯域を含み、
前記第２周波数帯域は、相異なる複数の第２単位帯域を含み、
前記複数の第１単位帯域は所定の周波数の低域側に位置し、前記複数の第２単位帯域は前記所定の周波数の高域側に位置する
請求項１の放音システム。
【請求項３】
前記第１周波数帯域は、相異なる複数の第１単位帯域を含み、
前記第２周波数帯域は、相異なる複数の第２単位帯域を含み、
前記複数の第１単位帯域の各々と前記複数の第２単位帯域の各々とは、周波数軸上で交互に配列する
請求項１の放音システム。
【請求項４】
第１伝送データを利用した搬送波の変調で生成された第１周波数帯域の音響成分と、第２伝送データを利用した搬送波の変調で生成された、前記第１周波数帯域とは異なる第２周波数帯域の音響成分との混合音を収音して収音信号を生成する収音装置と、
前記収音装置が生成した収音信号のうち前記第１周波数帯域の音響成分の復調で前記第１伝送データを生成する第１復調部と、
前記収音装置がが生成した収音信号のうち前記第２周波数帯域の音響成分の復調で前記第２伝送データを生成する第２復調部と
を具備する復調装置。
【請求項５】
前記収音装置が生成した収音信号の周波数スペクトルを生成する周波数解析部を具備し、
前記第１復調部は、前記周波数解析部が生成した周波数スペクトルのうち前記第１周波数帯域の音響成分の復調で前記第１伝送データを生成し、
前記第２復調部は、前記周波数解析部が生成した周波数スペクトルのうち前記第２周波数帯域の音響成分の復調で前記第２伝送データを生成する
請求項４から請求項６の何れかの復調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響を伝送媒体としてデータを授受する音響通信に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気振動たる音響を伝送媒体としてデータを送受信する音響通信が従来から提案されている。例えば特許文献１には、相異なる複数の周波数帯域の搬送波を伝送対象のデータ（以下「伝送データ」という）で変調した変調信号を生成し、変調信号に応じた音響を１個の放音装置から放音する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１８７６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、音響通信では、放音装置から放音される音響の音量を増加させることで、当該音響の収音により伝送データを取得可能な範囲（以下「通信範囲」という）を拡張することが可能である。しかし、例えば可聴帯域内の音響を伝送媒体として利用した音響通信では、音量を過度に増加させると騒音等の問題が発生する。他方、一般的には聴取が困難である周波数帯域（例えば１８ｋＨｚ〜２０ｋＨｚ）の音響を利用すれば騒音の問題は緩和されるが、再生帯域等の仕様上の制約により放音装置が当該周波数帯域の音響を適切に放音できない可能性も想定される。以上の事情を考慮して、本発明は、音量を過度に増加させることなく音響通信の通信範囲を拡張することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するために、本発明の放音システムは、第１伝送データを第１周波数帯域の音響成分として含む第１音響信号を、当該第１伝送データを利用した搬送波の変調により生成する第１変調部と、第１周波数帯域とは異なる第２周波数帯域の音響成分として第２伝送データを含む第２音響信号を、当該第２伝送データを利用した搬送波の変調により生成する第２変調部と、第１変調部が生成した第１音響信号に応じた音響を放音する第１放音装置と、第２変調部が生成した第２音響信号に応じた音響を放音する第２放音装置とを具備する。以上の構成では、第１伝送データの音響が第１放音装置から放音されるとともに第２伝送データの音響が第２放音装置から放音される。したがって、単体の放音装置から伝送データの音響を放音する構成と比較して、音量を過度に増加させることなく音響通信の通信範囲を拡張することが可能である。また、第１伝送データの音響成分の第１周波数帯域と第２伝送データの音響成分の第２周波数帯域とが相違するから、第１放音装置から放音された第１伝送データの音響成分と第２放音装置から放音された第２伝送データの音響成分との干渉が低減されるという利点もある。
【０００６】
また、本発明の復調装置は、第１伝送データを利用した搬送波の変調で生成された第１周波数帯域の音響成分と、第２伝送データを利用した搬送波の変調で生成された、第１周波数帯域とは異なる第２周波数帯域の音響成分との混合音を収音して収音信号を生成する収音装置と、収音装置が生成した収音信号のうち第１周波数帯域の音響成分の復調で第１伝送データを生成する第１復調部と、収音装置がが生成した収音信号のうち第２周波数帯域の音響成分の復調で第２伝送データを生成する第２復調部とを具備する。以上の構成では、第１放音装置から放音された第１伝送データの音響と第２放音装置から放音された第２伝送データの音響との混合音を収音した収音信号の復調で第１伝送データおよび第２伝送データが生成される。したがって、単体の放音装置から伝送データの音響を放音する構成と比較して、音量を過度に増加させることなく音響通信の通信範囲を拡張することが可能である。また、第１放音装置から放音された第１伝送データの音響成分と第２放音装置から放音された第２伝送データの音響成分との干渉が低減されるという利点もある。
【０００７】
本発明に係る復調装置の好適例に係る復調装置は、収音装置が生成した収音信号の周波数スペクトルを生成する周波数解析部を具備し、第１復調部は、周波数解析部が生成した周波数スペクトルのうち第１周波数帯域の音響成分の復調で第１伝送データを生成し、第２復調部は、周波数解析部が生成した周波数スペクトルのうち第２周波数帯域の音響成分の復調で第２伝送データを生成する。以上の態様では、周波数解析部が生成した周波数スペクトルが第１復調部による第１伝送データの生成と第２復調部による第２伝送データの生成とに共用される。したがって、第１復調部および第２復調部の各々が収音信号の周波数スペクトルを個別に生成する構成と比較して復調装置の処理負荷が軽減されるという利点がある。また、第１放音装置から放音された第１伝送データの音響成分と第２放音装置から放音された第２伝送データの音響成分との干渉が低減されるという利点もある。
【０００８】
以上に例示した各形態において、第１周波数帯域と第２周波数帯域との関係は任意であるが、例えば、第１態様において、第１周波数帯域は、相異なる複数の第１単位帯域を含み、第２周波数帯域は、相異なる複数の第２単位帯域を含み、複数の第１単位帯域は所定の周波数の低域側に位置し、複数の第２単位帯域は所定の周波数の高域側に位置する。また、第２態様において、第１周波数帯域は、相異なる複数の第１単位帯域を含み、第２周波数帯域は、相異なる複数の第２単位帯域を含み、複数の第１単位帯域の各々と複数の第２単位帯域の各々とは、周波数軸上で交互に配列する。第１態様では、第１周波数帯域および第２周波数帯域の各々の分布幅が第２態様と比較して削減されるから、第１放音装置および第２放音装置の各々に必要な再生帯域が縮小される（例えば再生帯域が狭い安価な装置を利用できる）という利点がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る音響通信システムの構成図である。
【図２】変調部の構成図である。
【図３】変調処理部の構成図である。
【図４】周波数変調に利用される周波数の説明図である。
【図５】情報抽出部の構成図である。
【図６】変調部の構成図である。
【図７】復調処理部の構成図である。
【図８】解析処理部の構成図である。
【図９】第２実施形態に係る音響通信システムの構成図である。
【図１０】変形例における変調部の構成図である。
【図１１】変形例において周波数変調に利用される周波数の説明図である。
【図１２】変形例において周波数変調に利用される周波数の説明図である。
【図１３】変形例において周波数変調に利用される周波数の説明図である。
【図１４】変形例において周波数変調に利用される周波数の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の音響通信システム１００の構成図である。図１に例示される通り、音響通信システム１００は、放音システム１２と端末装置１４とを具備する。第１実施形態の放音システム１２は、音響を伝送媒体として利用した音響通信で送信対象のデータ（以下「伝送データ」という）Ｚを端末装置１４に送信する近距離無線通信システムである。端末装置１４は、携帯電話機やスマートフォン等の可搬型の情報端末である。なお、実際には放音システム１２から複数の端末装置１４に対して伝送データＺが送信され得るが、以下の説明では、図１の例示の通り１個の端末装置１４に便宜的に着目する。
【００１１】
第１実施形態の端末装置１４は、移動体通信網やインターネット等を含む通信網１６を介して配信装置１８と通信する通信装置１４２を具備する。配信装置１８は、複数の配信情報Ｃを記憶するサーバ装置である。配信情報Ｃは、音響（歌唱音等の音声や楽器音等の楽音）または画像（例えば静止画，動画，文字列）を含むコンテンツである。
【００１２】
第１実施形態の放音システム１２が端末装置１４に送信する伝送データＺは、１個の配信情報Ｃに一意に付与された識別情報を包含する。図１に例示される通り、端末装置１４の通信装置１４２は、放音システム１２から取得した伝送データＺに包含される識別情報を指定した配信要求ＲCを配信装置１８に送信する。配信装置１８は、自身が記憶する複数の配信情報Ｃのうち配信要求ＲCで指定された識別情報に対応する配信情報Ｃを要求元の端末装置１４に送信する。通信装置１４２が通信網１６を介して配信装置１８から受信した配信情報Ｃが端末装置１４の表示機器や放音機器（図示略）で再生される。
【００１３】
第１実施形態の放音システム１２は、情報出力装置１２２と複数の送信装置Ｘ（Ｘ1，Ｘ2）とを具備する。なお、放音システム１２に包含される送信装置Ｘの個数は任意であるが、以下の説明では、図１の例示の通り送信装置Ｘ1および送信装置Ｘ2の２個を便宜的に想定する。以下の説明では、送信装置Ｘ1に関連する要素の符号に添字１を付加し、送信装置Ｘ2に関連する要素の符号に添字2を付加する。
【００１４】
情報出力装置１２２は、例えばパーソナルコンピュータ等の情報処理装置で構成され、有線または無線で送信装置Ｘ1および送信装置Ｘ2に接続される。第１実施形態の情報出力装置１２２は、伝送データＺ1（第１伝送データ）を送信装置Ｘ1に供給するとともに伝送データＺ2（第２伝送データ）を送信装置Ｘ2に供給する。具体的には、任意の１個の配信情報Ｃの識別情報を含む伝送データＺが伝送データＺ1および伝送データＺ2として情報出力装置１２２から出力される。すなわち、第１実施形態では、送信装置Ｘ1に供給される伝送データＺ1と送信装置Ｘ2に供給される伝送データＺ2とは共通する。伝送データＺ1および伝送データＺ2の各々は、配信情報Ｃの識別情報を含む伝送対象のデータ（ペイロード）と、当該データの関連情報を含むヘッダとを包含する。なお、伝送データＺ1と伝送データＺ2とを相違させることも可能である。
【００１５】
送信装置Ｘ1は、変調部Ｍ1（第１変調部）と放音装置Ｓ1（第１放音装置）とを具備する。変調部Ｍ1は、情報出力装置１２２から供給される伝送データＺ1を利用した搬送波の変調により音響信号Ａ1を生成する。音響信号Ａ1は、伝送データＺ1を周波数帯域Ｂ1の音響成分として含有する。放音装置Ｓ1（例えばスピーカ）は、変調部Ｍ1が生成した音響信号Ａ1に応じた音響を放音する。すなわち、放音装置Ｓ1は、周波数帯域Ｂ1の音響を伝送媒体として伝送データＺ1を送信する無線送信機として機能する。
【００１６】
送信装置Ｘ1と同様に、送信装置Ｘ2は、変調部Ｍ2（第２変調部）と放音装置Ｓ2（第２放音装置）とを具備する。変調部Ｍ2は、情報出力装置１２２から供給される伝送データＺ2を利用した搬送波の変調により音響信号Ａ2を生成する。音響信号Ａ2は、伝送データＺ2を周波数帯域Ｂ2の音響成分として含有する。放音装置Ｓ2（例えばスピーカ）は、変調部Ｍ2が生成した音響信号Ａ2に応じた音響を放音する。すなわち、放音装置Ｓ2は、周波数帯域Ｂ2の音響を伝送媒体として伝送データＺ2を送信する無線送信機として機能する。なお、音響信号Ａ1および音響信号Ａ2をデジタルからアナログに変換するＤ/Ａ変換の図示は便宜的に省略した。
【００１７】
端末装置１４は、図１に例示される通り、通信網１６を介した配信要求ＲCの送信と配信情報Ｃの受信とを実行する前述の通信装置１４２に加えて、収音装置１４４と情報抽出部１４６とを具備する。収音装置１４４は、周囲の音響を収音して収音信号ｒを生成するマイクロホンである。収音信号ｒは、収音装置１４４に到達した音響の波形を表す時間領域の音響信号である。第１実施形態では、放音システム１２の送信装置Ｘ1および送信装置Ｘ2から放音された音響が収音装置１４４に到達する。すなわち、第１実施形態の収音装置１４４は、送信装置Ｘ1の放音装置Ｓ1から放音された伝送データＺ1の音響成分と、送信装置Ｘ2の放音装置Ｓ2から放音された伝送データＺ2の音響成分との混合音を収音して収音信号ｒを生成する。以上の説明から理解される通り、第１実施形態の収音装置１４４は、伝送データＺ1および伝送データＺ2を受信する無線受信機として機能する。なお、収音信号ｒをアナログからデジタルに変換するＡ/Ｄ変換器の図示は便宜的に省略した。
【００１８】
図１の情報抽出部１４６は、収音装置１４４が生成した収音信号ｒの復調で伝送データＺを生成する。すなわち、第１実施形態の端末装置１４は、放音システム１２が放音した音響から伝送データＺを復調する復調装置として機能する。図１の通信装置１４２は、情報抽出部１４６が生成した伝送データＺに含まれる識別情報を指定した配信要求ＲCを配信装置１８に送信する。
【００１９】
以上に説明した通り、第１実施形態では、伝送データＺ1の音響が放音装置Ｓ1から放音されるとともに伝送データＺ2の音響が放音装置Ｓ2から放音される。したがって、単体の放音装置から伝送データの音響を放音する構成（例えば特許文献１）と比較して、音量を過度に増加させることなく音響通信の通信範囲を拡張することが可能である。
【００２０】
ところで、複数の放音装置から伝送データの音響成分を並列に放音する構成では、複数の放音装置から放音される音響が相互に干渉（例えば相殺）することで、収音可能な音量が局所的に減少する地点（以下「収音阻害点」という）が散在的に発生する可能性がある。以上の事情を考慮して、第１実施形態では、音響信号Ａ1における伝送データＺ1の音響成分の周波数帯域Ｂ1と、音響信号Ａ2における伝送データＺ2の音響成分の周波数帯域Ｂ2とが相違する。すなわち、周波数帯域Ｂ1と周波数帯域Ｂ2とは周波数軸上で相互に重複しない。伝送データＺ1の音響成分と伝送データＺ2の音響成分とが相互に干渉しないように周波数帯域Ｂ1および周波数帯域Ｂ2が選定された構成とも換言され得る。以上の構成では、放音装置Ｓ1から放音される伝送データＺ1の音響成分と放音装置Ｓ2から放音される伝送データＺ2の音響成分との干渉が低減される。したがって、複数の放音装置から放音された音響の干渉に起因した収音阻害点の発生を抑制することが可能である。
【００２１】
＜送信装置Ｘkの変調部Ｍk＞
図２は、第１実施形態における送信装置Ｘk（ｋ＝１,２）の変調部Ｍk（すなわち変調部Ｍ1および変調部Ｍ2）の構成図である。図２に例示される通り、変調部Ｍkは、第１処理部２０と第２処理部３０とを具備する。第１処理部２０および第２処理部３０は、例えば演算処理装置（ＣＰＵ）がプログラムを実行することで実現され得るが、専用の電子回路に一部または全部の機能を分担させることも可能である。
【００２２】
第１処理部２０は、情報出力装置１２２から供給される伝送データＺkを端末装置１４に適切に伝送するための各種の信号処理を伝送データＺkに対して実行することで中間データＱkを生成する。図２に例示される通り、第１実施形態の第１処理部２０は、スクランブル部２２と符号化処理部２４と情報付加部２６とを包含する。
【００２３】
スクランブル部２２は、伝送データＺkを構成する複数のビットの配列を所定の規則により変更することで伝送データＺkの機密性を確保する。符号化処理部２４は、伝送時のエラーを抑制するための符号化を実行する。情報付加部２６は、符号化処理部２４による処理後のビット列に対し、例えば同期検波用の同期シンボル列と、誤り検出用の符号（例えばＣＲＣ：Cyclic Redundancy Check）とを付加する。情報付加部２６による処理後のビット列が中間データＱkとして第２処理部３０に出力される。なお、第１処理部２０の各要素による処理は適宜に省略され得る。
【００２４】
図２の第２処理部３０は、第１処理部２０が生成した中間データＱk（すなわち第１処理部２０による処理後の伝送データＺk）を利用した搬送波の変調により音響信号Ａkを生成する。第１実施形態の第２処理部３０は、分配処理部３２とＮ個（Ｎは自然数）の変調処理部３４[1]〜３４[N]と合成処理部３６とを包含する。
【００２５】
分配処理部３２は、中間データＱkのビット列を時間軸上で所定長毎に区分してＮ系統に分配（すなわち、シリアル−パラレル変換）する。分配処理部３２による分配後のＮ系統のうち第ｎ番目（ｎ＝１〜Ｎ）のビット列ｑ[n]が第ｎ番目の変調処理部３４[n]に供給される。各変調処理部３４[n]は、分配処理部３２から供給されるビット列ｑ[n]を適用した搬送波の周波数変調により変調信号ａ[n]（ａ[1]〜ａ[N]）を生成する。
【００２６】
図３は、任意の１個の変調処理部３４[n]の構成図である。図３に例示される通り、変調処理部３４[n]は、オーバーサンプリング部３４２と平滑化処理部３４４と搬送波生成部３４６と周波数変調部３４８とを具備する。オーバーサンプリング部３４２は、中間データＱkと比較して高いサンプリング周波数でビット列ｑ[n]をサンプリングする。平滑化処理部３４４は、所定のフィルタ処理（例えばガウスフィルタ）によりビット列ｑ[n]を時間的に平滑化することで処理信号Ｐ[n]を生成する。
【００２７】
変調処理部３４[n]の搬送波生成部３４６は、所定の周波数の搬送波（例えば正弦波）ＳC[k,n]を生成する。搬送波ＳC[k,n]の周波数は、変調部ＭkのＮ個の変調処理部３４[1]〜３４[N]の間で相違する。また、変調部Ｍ1で生成されるＮ個の搬送波ＳC[1,1]〜ＳC[1,N]と変調部Ｍ2で生成されるＮ個の搬送波ＳC[2,1]〜ＳC[2,N]とは周波数が相違する。周波数変調部３４８は、搬送波生成部３４６が生成した搬送波ＳC[k,n]の周波数を処理信号Ｐ[n]の振幅に応じて調整することで変調信号ａ[n]を生成する。図２の合成処理部３６は、相異なる変調処理部３４[n]が生成したＮ系統の変調信号ａ[1]〜ａ[N]を合成（例えば加算）することで音響信号Ａkを生成する。
【００２８】
図４は、周波数変調部３４８の周波数変調に利用される周波数の説明図である。第１実施形態の周波数変調部３４８（図３）は、処理信号Ｐ[n]の振幅に応じて周波数ＦH[k,n]および周波数ＦL[k,n]の何れかに設定された変調信号ａ[n]を生成する。具体的には、処理信号Ｐ[n]のうち振幅が大きい区間（ビット列ｑ[n]のビット“１”に対応する区間）では変調信号ａ[n]が周波数ＦH[k,n]に設定され、処理信号Ｐ[n]の振幅が小さい区間（ビット列ｑ[n]のビット“０”に対応する区間）では変調信号ａ[n]が周波数ＦL[k,n]に設定される。
【００２９】
図４には、変調部Ｍ1の変調処理部３４[n]で利用される周波数ＦH[1,n]（ＦH[1,1]〜ＦH[1,N]）および周波数ＦL[1,n]（ＦL[1,1]〜ＦL[1,N]）と、変調部Ｍ2の変調処理部３４[n]で利用される周波数ＦH[2,n]（ＦH[2,1]〜ＦH[2,N]）および周波数ＦL[2,n]（ＦL[2,1]〜ＦL[2,N]）とが図示されている。図４に例示される通り、周波数ＦH[k,n]は周波数ＦL[k,n]を上回る周波数である（ＦH[k,n]＞ＦL[k,n]）。例えば周波数ＦH[k,n]および周波数ＦL[k,n]の一方は搬送波ＳC[k,n]の周波数に相当し、他方は搬送波ＳC[k,n]の周波数を変化させた周波数に相当する。
【００３０】
図４から理解される通り、周波数ＦH[k,n]および周波数ＦL[k,n]は、変調部Ｍkに含まれるＮ個の変調処理部３４[1]〜３４[N]の間で相違する。具体的には、周波数ＦH[k,n]と周波数ＦL[k,n]との対を内包する周波数帯域（以下「単位帯域」という）を図４の例示の通り符号ｂ[k,n]で表記すると、Ｎ個の単位帯域ｂ[k,1]〜ｂ[k,N]は周波数軸上で相互に重複しない。単位帯域ｂ[k,n]は、例えば、周波数ＦL[k,n]以上かつ周波数ＦH[k,n]以下の周波数帯域である。単位帯域ｂ[k,n]の帯域幅（周波数ＦH[k,n]と周波数ＦL[k,n]との周波数差）は、Ｎ個の単位帯域ｂ[k,1]〜ｂ[k,N]にわたり共通する。また、周波数軸上で相互に隣合う単位帯域ｂ[k,n]と単位帯域ｂ[k,n+1]との間隔（単位帯域ｂ[k,n]の周波数ＦH[k,n]と単位帯域ｂ[k,n+1]の周波数ＦL[k,n+1]との周波数差）は所定値に設定される。
【００３１】
以上の説明から理解される通り、変調部Ｍkから放音装置Ｓkに供給される音響信号Ａkのうち伝送データＺkの音響成分が内包される周波数帯域Ｂkは、Ｎ個の単位帯域ｂ[k,1]〜ｂ[k,N]を包含する。具体的には、図４に例示される通り、放音装置Ｓ1に供給される音響信号Ａ1のうち伝送データＺ1の音響成分の周波数帯域Ｂ1は、Ｎ個の単位帯域（第１単位帯域）ｂ[1,1]〜ｂ[1,N]を包含し、放音装置Ｓ2に供給される音響信号Ａ2のうち伝送データＺ2の音響成分の周波数帯域Ｂ2は、Ｎ個の単位帯域（第２単位帯域）ｂ[2,1]〜ｂ[2,N]を包含する。前述の通り、周波数帯域Ｂ1と周波数帯域Ｂ2とは相違する。具体的には、図４に例示される通り、周波数帯域Ｂ1（ｂ[1,1]〜ｂ[1,N]）は所定の周波数ＦTHの低域側に位置し、周波数帯域Ｂ2（ｂ[2,1]〜ｂ[2,N]）は所定の周波数ＦTHの高域側に位置する。
【００３２】
以上に説明した変調部Ｍkが生成した音響信号Ａkに応じた音響が放音装置Ｓkから放音されて端末装置１４に到達する。すなわち、端末装置１４の収音装置１４４は、伝送データＺ1を利用した搬送波ＳC[1,n]の変調で生成された周波数帯域Ｂ1の音響成分と、伝送データＺ2を利用した搬送波ＳC[2,n]の変調で生成された周波数帯域Ｂ2の音響成分との混合音を収音して収音信号ｒを生成する。収音信号ｒが収音する混合音に含有される伝送データＺ1の周波数帯域Ｂ1と伝送データＺ2の周波数帯域Ｂ2との関係は、図４を参照して前述した通りである。
【００３３】
＜端末装置１４の情報抽出部１４６＞
図５は、端末装置１４の情報抽出部１４６の構成図である。情報抽出部１４６は、収音装置１４４が生成した収音信号ｒの復調で伝送データＺを抽出する要素であり、図５に例示される通り、周波数解析部５２と複数の復調部Ｄk（Ｄ1，Ｄ2）と出力制御部５４とを具備する。情報抽出部１４６は、放音システム１２の送信装置Ｘと同数の復調部Ｄkを包含する。したがって、第１実施形態の復調処理部６２は、図５に例示される通り復調部Ｄ1および復調部Ｄ2の２個を包含する。なお、情報抽出部１４６は、例えば演算処理装置（ＣＰＵ）がプログラムを実行することで実現され得るが、専用の電子回路に一部または全部の機能を分担させることも可能である。
【００３４】
周波数解析部５２は、収音信号ｒの周波数スペクトルＲを時間軸上の単位区間（フレーム）毎に順次に生成する。周波数スペクトルＲの生成には、例えば高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）で実現される離散フーリエ変換が好適に利用される。
【００３５】
復調部Ｄ1は、収音装置１４４が生成した収音信号ｒのうち周波数帯域Ｂ1の音響成分の復調で伝送データＺ1を生成する。具体的には、復調部Ｄ1は、周波数解析部５２が生成した周波数スペクトルＲから周波数帯域Ｂ1の音響成分を抽出し、当該音響成分の復調で伝送データＺ1を生成する。同様に、復調部Ｄ2は、収音装置１４４が生成した収音信号ｒのうち周波数帯域Ｂ2の音響成分の復調で伝送データＺ2を生成する。具体的には、復調部Ｄ2は、周波数解析部５２が生成した周波数スペクトルＲのうち周波数帯域Ｂ2の音響成分の復調で伝送データＺ2を生成する。
【００３６】
以上の説明から理解される通り、周波数解析部５２が生成した周波数スペクトルＲが、復調部Ｄ1による伝送データＺ1の生成と復調部Ｄ2による伝送データＺ2の生成とに共用される。したがって、復調部Ｄ1および復調部Ｄ2の各々が収音信号ｒの周波数スペクトルＲを個別に生成する構成と比較して端末装置１４（具体的には情報抽出部１４６）の処理負荷が軽減されるという利点がある。なお、収音信号ｒのうち周波数帯域Ｂ1の音響成分を抽出して復調部Ｄ1に供給する帯域通過フィルタ（または低域通過フィルタ）と、周波数帯域Ｂ2の音響成分を抽出して復調部Ｄ2に供給する帯域選択フィルタ（または高域通過フィルタ）とを周波数解析部５２の代わりに採用することも可能である。
【００３７】
図５の出力制御部５４は、復調部Ｄ1が生成した伝送データＺ1と復調部Ｄ2が生成した伝送データＺ2とに応じた伝送データＺを出力する。具体的には、出力制御部５４は、伝送データＺ1および伝送データＺ2の一方を伝送データＺとして選択的に出力する。図１を参照して説明した通り、出力制御部５４が出力した伝送データＺに含まれる識別情報が、通信装置１４２から配信装置１８に送信される配信要求ＲCで指定される。
【００３８】
図６は、任意の１個の復調部Ｄk（Ｄ1，Ｄ2）の構成図である。図６に例示される通り、復調部Ｄkは、送信装置Ｘkにおける変調部Ｍkの変調処理部３４[1]〜３４[N]と同数（Ｎ個）の復調処理部６２[1]〜６２[N]と、配列処理部６４Aと配列処理部６４Bと解析処理部６６とを具備する。復調部Ｄkの１個の復調処理部６２[n]は変調部Ｍkの変調処理部３４[n]に対応する。図７は、任意の１個の復調処理部６２[n]の構成図である。図７に例示される通り、復調処理部６２[n]は、振幅算定部７１Aと振幅算定部７１Bと強調フィルタ７２Aと強調フィルタ７２Bと振幅処理部７３と低域通過フィルタ（ＬＰＦ）７４と２値化処理部７５Aと２値化処理部７５Bとを具備する。
【００３９】
復調処理部６２[n]の振幅算定部７１Aは、周波数解析部５２が生成した周波数スペクトルＲのうち周波数帯域Ｂk内の周波数ＦH[k,n]の周波数成分の振幅|ＲH|を算定する。同様に、振幅算定部７１Bは、周波数解析部５２が生成した周波数スペクトルＲのうち周波数帯域Ｂk内の周波数ＦL[k,n]の周波数成分の振幅|ＲL|を算定する。したがって、変調部Ｍkの変調処理部３４[n]に供給されるビット列ｑ[n]のビット“１”に対応する区間（すなわち変調信号ａ[n]が周波数ＦH[k,n]に設定される区間）では振幅|ＲH|が大きい数値となり、当該ビット列ｑ[n]のビット“０”に対応する区間（変調信号ａ[n]が周波数ＦL[k,n]に設定される区間）では振幅|ＲL|が大きい数値となる。
【００４０】
図７の強調フィルタ７２Aは、振幅算定部７１Aが順次に算定する振幅|ＲH|の時系列におけるエッジ（振幅|ＲH|の時間的な変動）を強調する。同様に、強調フィルタ７２Bは、振幅算定部７１Bが順次に算定する振幅|ＲL|の時系列におけるエッジ（振幅|ＲL|の時間的な変動）を強調する。振幅処理部７３は、強調フィルタ７２Aによる処理後の振幅|ＲH|の時系列から強調フィルタ７２Bによる処理後の振幅|ＲL|の時系列を減算する。低域通過フィルタ７４は、振幅処理部７３からの出力信号の高域成分（例えば雑音成分）を除去することで復調信号ｄ[n]を生成する。以上の説明から理解される通り、復調信号ｄ[n]は、変調部Ｍｋにおける第ｎ番目のビット列ｑ[n]のビット“１”に対応する区間で振幅が増加し、当該ビット列ｑ[n]のビット“０”に対応する区間で振幅が減少する信号である。振幅算定部７１Aと振幅算定部７１Bと強調フィルタ７２Aと強調フィルタ７２Bと振幅処理部７３と低域通過フィルタ７４とは、以上に説明した復調信号ｄ[n]を生成する要素として機能する。
【００４１】
図７の２値化処理部７５Aおよび２値化処理部７５Bの各々は、復調信号ｄ[n]の振幅を２値化する。具体的には、２値化処理部７５Aは、復調信号ｄ[n]の振幅と閾値ＴAとの大小に応じたビットを時系列に配列した復調ビット列ｕA[n]を生成する。閾値ＴAは、事前に固定的に設定された所定値（例えばゼロ）である。具体的には、２値化処理部７５Aは、復調信号ｄ[n]のうち閾値ＴAを上回る振幅をビット“１”に変換し、復調信号ｄ[n]のうち閾値ＴAを下回る振幅をビット“０”に変換することで復調ビット列ｕA[n]を生成する。
【００４２】
他方、２値化処理部７５Bは、復調信号ｄ[n]の振幅と閾値ＴBとの大小に応じたビットを時系列に配列した復調ビット列ｕB[n]を生成する。閾値ＴBは、復調信号ｄ[n]の振幅に応じて動的に変動する数値である。例えば復調信号ｄ[n]の振幅の移動平均が閾値ＴBとして利用される。２値化処理部７５Aと同様に、２値化処理部７５Bは、復調信号ｄ[n]のうち閾値ＴBを上回る振幅をビット“１”に変換し、復調信号ｄ[n]のうち閾値ＴBを下回る振幅をビット“０”に変換することで復調ビット列ｕB[n]を生成する。
【００４３】
図６に例示される通り、Ｎ個の復調処理部６２[1]〜６２[N]の各々の２値化処理部７５Aが生成したＮ系統の復調ビット列ｕA[1]〜ｕA[N]が配列処理部６４Aに並列に供給され、Ｎ個の復調処理部６２[1]〜６２[N]の各々の２値化処理部７５Bが生成したＮ系統の復調ビット列ｕB[1]〜ｕB[N]が配列処理部６４Bに並列に供給される。
【００４４】
配列処理部６４Aは、Ｎ系統の復調ビット列ｕA[1]〜ｕA[N]を時間軸上に配列（すなわち、パラレル−シリアル変換）することで復調ビット列ＵAkを生成する。具体的には、配列処理部６４Aは、情報付加部２６が付加した同期シンボル列を復調ビット列ｕA[n]から探索し、同期シンボル列を参照してＮ系統の復調ビット列ｕA[1]〜ｕA[N]を時間軸上に配列することで復調ビット列ＵAkを生成する。配列処理部６４Aと同様に、配列処理部６４Bは、Ｎ系統の復調ビット列ｕB[1]〜ｕB[N]を時間軸上に配列することで復調ビット列ＵBkを生成する。配列処理部６４Aが生成した復調ビット列ＵAkと配列処理部６４Bが生成した復調ビット列ＵBkとが解析処理部６６に供給される。
【００４５】
図６の解析処理部６６は、復調ビット列ＵAkおよび復調ビット列ＵBkから伝送データＺkを生成する。図８は、解析処理部６６の構成図である。図８に例示される通り、解析処理部６６は、復号化処理部６６２と誤り検出部６６４と妥当性評価部６６６とデスクランブル部６６８とを具備する。復号化処理部６６２は、送信装置Ｘkの符号化処理部２４による符号化に対応した復号化を復調ビット列ＵAkおよび復調ビット列ＵBkの各々に実行し、誤り検出部６６４は、送信装置Ｘの情報付加部２６が付加した誤り検出用の符号を利用して誤り検出を実行する。
【００４６】
妥当性評価部６６６は、復号化処理部６６２および誤り検出部６６４による処理後の復調ビット列ＵAkおよび復調ビット列ＵBkの各々について、サンプリング点の妥当性を解析および評価する。例えば、復調ビット列ＵAkのうち閾値ＴAに近いビットは０／１の誤判定の可能性が高いという傾向を考慮して、第１実施形態の妥当性評価部６６６は、閾値ＴAを中心とする所定の範囲内のビットが少ないほど復調ビット列ＵAkのサンプリング点が妥当であると評価する。復調ビット列ＵBkについても同法の方法でサンプリング点の妥当性が評価される。妥当性評価部６６６が解析した妥当性が高いビットの時系列が復調ビット列ＵAkおよび復調ビット列ＵBkの各々から順次に選択される。
【００４７】
図８のデスクランブル部６６８は、妥当性評価部６６６が生成したビットの配列を、前述のスクランブル部２２による処理に対応した規則（スクランブルとは逆関係にある手順）により変更することで伝送データＺkを生成する。図５の出力制御部５４は、復調部Ｄ1が生成した伝送データＺ1と復調部Ｄ2が生成した伝送データＺ2との一方を伝送データＺとして選択する。
【００４８】
以上に説明した通り、第１実施形態では、伝送データＺ1が周波数帯域Ｂ1の音響成分として放音装置Ｓ1から放音されるとともに伝送データＺ2が周波数帯域Ｂ2の音響成分として放音装置Ｓ2から放音される。したがって、放音装置Ｓ1および放音装置Ｓ2から放音された音響の干渉に起因した収音阻害点の発生を抑制しながら、放音装置Ｓ1および放音装置Ｓ2の音量を過度に増加させることなく音響通信の通信範囲を拡張することが可能である。
【００４９】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態を説明する。なお、以下に例示する各態様において作用や機能が第１実施形態と同様である要素については、第１実施形態の説明で参照した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
【００５０】
図９は、第２実施形態の音響通信システム１００の構成図である。図９に例示される通り、第２実施形態の放音システム１２では、送信装置Ｘ1に記憶部１２４が追加されるとともに送信装置Ｘ2に記憶部１２６が追加され、第１実施形態で例示した情報出力装置１２２は省略される。送信装置Ｘ1の記憶部１２４は伝送データＺ1を記憶し、送信装置Ｘ2の記憶部１２６は伝送データＺ2を記憶する。変調部Ｍ1は、記憶部１２４の伝送データＺ1を利用した搬送波の変調で音響信号Ａ1を生成し、変調部Ｍ2は、記憶部１２６の伝送データＺ2を利用した搬送波の変調で音響信号Ａ2を生成する。伝送データＺ1と伝送データＺ2とは相違する。例えば、伝送データＺ1と伝送データＺ2とは、相異なる配信情報Ｃに対応する識別情報を包含する。
【００５１】
各変調部Ｍkの構成や端末装置１４の構成は第１実施形態と同様である。したがって、第２実施形態においても第１実施形態と同様の効果が実現される。なお、伝送データＺ1と伝送データＺ2とを共通させることも可能である。
【００５２】
＜変形例＞
以上に例示した各形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様は、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。
【００５３】
（１）前述の各形態では、配信情報Ｃの識別情報を伝送データＺとして端末装置１４に伝送したが、伝送対象のデータの内容は任意であり、配信情報Ｃの識別情報には限定されない。また、伝送データＺk（変調信号ａ[1]〜ａ[N]）に加えて音声や楽音等の各種の音響成分（以下「付加成分」という）を音響信号Ａkに重畳することも可能である。例えば、図１０に例示される通り、送信装置Ｘkの変調部Ｍkの合成処理部３６は、付加成分の音響信号αkをＮ系統の変調信号ａ[1]〜ａ[N]に混合することで音響信号Ａkを生成する。
【００５４】
付加成分は、例えば電車やバス等の交通機関の案内音声である。他方、付加成分（案内音声）を他言語に翻訳した音声や文字列を表す配信情報Ｃの識別情報が伝送データＺとして放音システム１２から端末装置１４に送信される。したがって、放音装置Ｓ1および放音装置Ｓ2による案内音声の再生（伝送データＺの送信）を契機として当該案内音声の翻訳が端末装置１４にて音声または画像として出力される。なお、音響信号Ａ1に重畳される音響信号α1の発音内容と、音響信号Ａ2に重畳される音響信号α2の発音内容との異同は不問である。
【００５５】
（２）前述の各形態では、周波数帯域Ｂ1（ｂ[1,1]〜ｂ[1,N]）が周波数ＦTHの低域側に位置するとともに周波数帯域Ｂ2（ｂ[2,1]〜ｂ[2,N]）が周波数ＦTHの高域側に位置する構成を例示したが、周波数帯域Ｂ1と周波数帯域Ｂ2との関係は以上の例示に限定されない。例えば、図１１に例示される通り、周波数帯域Ｂ1のＮ個の単位帯域ｂ[1,1]〜ｂ[1,N]の各々と、周波数帯域Ｂ2のＮ個の単位帯域ｂ[2,1]〜ｂ[2,N]の各々とを、周波数軸上で交互に配列させることも可能である。ただし、図１１に例示した構成では、周波数帯域ＢkのＮ個の単位帯域ｂ[k,1]〜ｂ[k,N]を周波数軸上の広範囲に分散させる必要がある。他方、第１実施形態や第２実施形態では、周波数帯域Ｂkの分布幅が図１１の構成と比較して削減されるから、放音装置Ｓ1および放音装置Ｓ2の各々に必要な再生帯域が削減される（ひいては再生帯域が狭い安価な装置を利用できる）という利点がある。
【００５６】
（３）前述の各形態では、２個の送信装置Ｘ（Ｘ1，Ｘ2）を例示したが、３個以上の送信装置Ｘを設置することも可能である。例えば、前述の各形態で例示した送信装置Ｘ1および送信装置Ｘ2の２個に送信装置Ｘ3（図示略）が追加され得る。送信装置Ｘ3は、前述の各形態で例示した送信装置Ｘ1および送信装置Ｘ2と同様の構成であり、周波数帯域Ｂ3の音響成分として伝送データＺ3を含有する音響信号Ａ3を生成および放音する。各周波数帯域Ｂ1〜Ｂ3の関係は任意であるが、例えば、図１２の例示のように、周波数帯域Ｂ1と周波数帯域Ｂ2と周波数帯域Ｂ3とが周波数軸上で相互に重複しない構成や、図１３の例示のように、周波数帯域Ｂ1の各単位帯域ｂ[1,n]と周波数帯域Ｂ2の各単位帯域ｂ[2,n]と周波数帯域Ｂ3の各単位帯域ｂ[3,n]とが周波数軸上に交互に配列する構成が採用され得る。また、図１４に例示される通り、所定の周波数ＦTHの低域側（または高域側）では周波数帯域Ｂ1の各単位帯域ｂ[1,n]と周波数帯域Ｂ2の各単位帯域ｂ[2,n]とを交互に配列し、周波数帯域Ｂ3を周波数ＦTHの高域側（または低域側）に設定することも可能である。
【００５７】
（４）前述の各形態では、変調部Ｍkが複数（Ｎ個）の変調処理部３４[1]〜３４[N]を具備する構成を例示したが、変調部Ｍkが１個の変調処理部３４を具備する構成も採用され得る。すなわち、中間データＱkをＮ系統に分配する処理（分配処理部３２）やＮ系統の変調信号ａ[1]〜ａ[N]を合成する処理（合成処理部３６）は省略され得る。同様に、端末装置１４の情報抽出部１４６の復調部Ｄkに１個の復調処理部６２のみを設置することも可能である。
【００５８】
（５）前述の各形態に係る変調部Ｍkおよび復調部Ｄkは、前述の通り、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の汎用の演算処理装置とプログラムとの協働により実現され得る。変調部Ｍkおよび復調部Ｄkの各々を実現するためのプログラムは、コンピュータが読取可能な記録媒体に格納された形態で提供されてコンピュータにインストールされ得る。記録媒体は、例えば非一過性（non-transitory）の記録媒体であり、ＣＤ-ＲＯＭ等の光学式記録媒体（光ディスク）が好例であるが、半導体記録媒体や磁気記録媒体等の公知の任意の形式の記録媒体を包含し得る。また、通信網を介した配信の形態で提供されたプログラムをコンピュータにインストールすることも可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１００……音響通信システム、１２……放音システム、１４……端末装置、１４２……通信装置、１４４……収音装置、１４６……情報抽出部、１６……通信網、１８……配信装置、２０……第１処理部、２２……スクランブル部、２４……符号化処理部、２６……情報付加部、３０……第２処理部、３２……分配処理部、３４[n]（３４[1]〜３４[N]）……変調処理部、３４２……オーバーサンプリング部、３４４……平滑化処理部、３４６……搬送波生成部、３４８……周波数変調部、３６……合成処理部、５２……周波数解析部、Ｄ1，Ｄ2……変調部、５４……出力制御部、６２[n]（６２[1]〜６２[N]）……復調処理部、６４A，６４B……配列処理部、６６……解析処理部、６６２……復号化処理部、６６４……誤り検出部、６６６……妥当性評価部、６６８……デスクランブル部、７１A，７１B……振幅算定部、７２A，７２B……強調フィルタ、７３……振幅処理部、７４……低域通過フィルタ、７５A，７５B……２値化処理部。
【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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