JP2003179561A - 音響通信装置および音響信号通信方法 - Google Patents

音響通信装置および音響信号通信方法

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JP2003179561A JP2001380206A JP2001380206A JP2003179561A JP 2003179561 A JP2003179561 A JP 2003179561A JP 2001380206 A JP2001380206 A JP 2001380206A JP 2001380206 A JP2001380206 A JP 2001380206A JP 2003179561 A JP2003179561 A JP 2003179561A
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modulation
carrier
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 音響通信の伝送速度を向上させる。 【解決手段】 送信部１は，複数のパルス信号のそれぞ
れの搬送波に対して，送信情報に基づく振幅変調および
位相変調の双方またはいずれか一方と，窓関数を表す信
号による変調とを行い，変調された複数のパルス信号を
音により順次送信する。受信部２は，送信部１により送
信された複数の音響信号を順次受信して，電気信号に変
換する。そして，受信部２は，変換された信号をフーリ
エ変換し，搬送波の周波数における位相値および振幅値
の双方またはいずれか一方を読み出し，読み出した値に
基づいて通信情報を復調する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，送信情報を音響信
号として送信する音響送信装置および音響信号送信方法
に関する。また，本発明は，通信情報を音響信号として
受信する音響受信装置および音響信号受信方法に関す
る。さらに，本発明は，このような音響送信装置および
音響受信装置を備えている音響通信装置および音響信号
通信方法に関する。
【０００２】また，本発明は，音響送信装置に設けられ
たコンピュータに実行させるためのプログラムに関す
る。
【０００３】
【従来の技術】各家庭（住宅）のガス使用量を，自動検
針および収集するためにセンタ局に送信し，ガス漏れ発
生をセンタ局に通知し，あるいは，ガス漏れ通知に応答
して，センタ局から遠隔操作によりガスメータの遮断を
行う遠隔監視／制御システムが実用化されている。
【０００４】このような遠隔監視／制御システムでは，
各家庭（住宅）に設置されたガスメータに，通信機能を
有するマイクロコンピュータ等が設けられる。そして，
ガスメータのマイクロコンピュータ等は有線回線により
端末網制御装置に接続され，端末網制御装置はさらに電
話回線によりセンタ局に接続される。
【０００５】このため，住宅には，ガスメータと端末網
制御装置との間に有線回線を通すための貫通孔工事が行
われる。しかし，特に集合住宅では，工事が困難な場合
が多く，また，美観上の問題が生じる場合もある。
【０００６】これに対して，ガスメータのマイクロコン
ピュータ等を電波等の無線通信によって端末網制御装置
に接続するとともに，端末網制御装置を各家庭の電話機
（固定電話機）に接続し，電話回線を介してセンタ局に
接続することも考えられている。しかし，近年，携帯電
話およびＰＨＳの普及により，家庭内に電話機を持たな
い顧客も多くなり，このような電波による方法も，すべ
ての住宅に実施できるものではない。
【０００７】また，このような通信設備のコスト低減も
求められている。
【０００８】このため，通信情報を音響信号として，ガ
ス管等の内部に伝播させる音響信号通信方法が検討され
ている。この方法では，ガス管の一方に設置されたガス
メータから，ガス管の他方に設置された端末網制御装置
へ，音響信号により検針値，ガス漏れ発生通知等の通信
情報が送信される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし，ガス管等の内
部を音響信号により通信する場合に，たとえば配管の曲
がり部，分岐部等で音の反射による残響波（遅延波）が
発生する。したがって，通信情報を連続的に送信する
と，先に送信された音響信号の残響によって，次に送信
された音響信号が妨害され，受信側で音響信号を正確に
受信できないという問題が生じている。
【００１０】この残響の影響を回避するために，先に送
信された音響信号の残響が，ある一定のレベル以下に減
衰するのを待って，次の音響信号を送信する必要があ
る。このため，単純なパルス信号による音響通信には，
伝送速度の向上に限界があった。
【００１１】これに対して，パルス信号をガウス窓信号
により変調して送信することにより，残響波に強くする
試みも行われ，一定の伝送速度の向上が確認されている
が，伝送速度をより一層向上させたいという要求があ
る。
【００１２】本発明は，このような状況に鑑みなされた
ものであり，その目的は，音響通信の伝送速度を向上さ
せることにある。
【００１３】また，本発明の目的は，残響に強い音響通
信装置および音響信号通信方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に，本発明の第１の側面による音響送信装置は，複数の
パルス信号を順次音により送信する音響送信装置であっ
て，前記複数のパルス信号のそれぞれは，１または複数
の，所定の周波数を有する搬送波を変調したものであ
り，かつ，前記複数のパルス信号における各パルス信号
の搬送波は互いに異なる周波数を有し，前記複数のパル
ス信号における各パルス信号の搬送波に対して，送信情
報に基づく振幅変調および位相変調の双方またはいずれ
か一方と，窓関数を表す信号による変調とを行う変調手
段と，前記変調手段により変調された複数のパルス信号
を音により順次送信する音響送信手段と，を備えてい
る。
【００１５】本発明の第１の側面による音響信号送信方
法は，複数のパルス信号のそれぞれが１または複数の，
所定の周波数を有する搬送波を変調したものであり，か
つ，前記複数のパルス信号における各パルス信号の搬送
波が互いに異なる周波数を有する，該複数のパルス信号
を順次音により送信する音響信号送信方法であって，前
記複数のパルス信号における各パルス信号の搬送波に対
して，送信情報に基づく振幅変調および位相変調の双方
またはいずれか一方と，窓関数を表す信号による変調と
を行い，前記変調された複数のパルス信号を音により順
次送信するものである。
【００１６】また，本発明の第１の側面によるプログラ
ムは，複数のパルス信号のそれぞれが１または複数の，
所定の周波数を有する搬送波を変調したものであり，か
つ，前記複数のパルス信号における各パルス信号の搬送
波が互いに異なる周波数を有する，該複数のパルス信号
を順次音により送信する音響送信装置に設けられたコン
ピュータに，前記複数のパルス信号における各パルス信
号の搬送波を表したディジタルデータに対して，送信情
報を表すディジタルデータに基づき振幅変調および位相
変調の双方またはいずれか一方を行う手順と，前記搬送
波を表したディジタルデータに対して，窓関数を表す信
号による変調とを行う手順と，を実行させるためのもの
である。
【００１７】さらに，本発明の第１の側面によるプログ
ラムは，複数のパルス信号のそれぞれが１または複数
の，所定の周波数を有する搬送波を変調したものであ
り，かつ，前記複数のパルス信号における各パルス信号
の搬送波が互いに異なる周波数を有する，該複数のパル
ス信号を順次音により送信する音響送信装置に設けられ
たコンピュータに，送信情報に基づいて，前記搬送波に
対して行う変調が位相シフトキーイングである場合には
前記搬送波の移相量に前記送信情報を変換し，前記変調
が振幅シフトキーイングである場合には前記搬送波の振
幅値に前記送信情報を変換し，前記変調がＱＡＭである
場合には前記搬送波の振幅値および移相量に前記送信情
報を変換する手順と，前記変調が位相シフトキーイング
である場合には前記搬送波の移相量が，前記変調が振幅
シフトキーイングである場合には前記搬送波の振幅値
が，前記変調がＱＡＭである場合には前記搬送波の振幅
値および移相量が，それぞれパラメータとして与えられ
た，前記１または複数の搬送波を表す式と，窓関数を表
す式とが乗算された計算式の前記パラメータに，前記送
信情報から変換された値を代入する手順と，を実行させ
るためのものである。
【００１８】本発明の第１の側面によると，複数のパル
ス信号における各パルス信号の搬送波に対して振幅変調
および位相変調の双方またはいずれか一方を行い，多値
（たとえば複数ビット等）を有する送信情報を表現する
ことにより，１つの搬送波における１つの変調シンボル
で複数の情報を送信することができる。したがって，伝
送速度を向上させることができる。
【００１９】また，窓関数を表す信号によって変調され
るので，搬送波を複数個重ね合わせる場合であっても，
搬送波間の干渉を小さくすることができ，これによって
も伝送速度を向上させることができる。
【００２０】さらに，複数のパルス信号における各パル
ス信号の搬送波が互いに異なる周波数を有するので，直
前に送信したパルス信号の残響が十分に減衰していない
状態で次のパルス信号を送信しても，受信側で該次のパ
ルス信号を誤りなく復調することが容易となる。これに
より，パルス信号の送信間隔を従来よりも小さくするこ
とができ，その結果，伝送速度を飛躍的に向上させるこ
とができる。
【００２１】本発明の第１の側面において，好ましく
は，前記複数のパルス信号の少なくとも１つが複数の搬
送波を変調したものである場合には，該複数の搬送波は
互いに異なる周波数を有し，前記変調手段は，前記複数
の搬送波のそれぞれに対して，個別の送信情報に基づく
前記変調を行う。これにより，１つの変調シンボルによ
る送信情報をさらに増加させることができる。すなわ
ち，すべての搬送波に同じ変調手段で変調を行った場合
には，搬送波を１つのみ用いた場合に比べて，伝送速度
が搬送波の個数倍になる。
【００２２】本発明の第２の側面による音響受信装置
は，複数のパルス信号のそれぞれが１または複数の，所
定の周波数を有する搬送波を変調したものであり，か
つ，前記複数のパルス信号における各パルス信号の搬送
波が互いに異なる周波数を有する，該複数のパルス信号
を音により受信する音響受信装置であって，前記複数の
パルス信号における各パルス信号の搬送波に対して，送
信情報に基づく振幅変調および位相変調の双方またはい
ずれか一方と，窓関数を表す信号による変調とが行われ
た前記複数のパルス信号を音として順次受信し，電気信
号に変換する音響受信手段と，前記音響受信手段により
変換された複数のパルス信号のそれぞれをフーリエ変換
し，各パルス信号の前記搬送波の周波数における位相値
および振幅値の双方またはいずれか一方を読み出し，読
み出した値に基づいて通信情報を復調する復調手段と，
を備えている。
【００２３】本発明の第２の側面による音響信号受信方
法は，複数のパルス信号のそれぞれが１または複数の，
所定の周波数を有する搬送波を変調したものであり，か
つ，前記複数のパルス信号における各パルス信号の搬送
波が互いに異なる周波数を有する，該複数のパルス信号
を音により受信する音響信号受信方法であって，前記複
数のパルス信号における各パルス信号の搬送波に対し
て，送信情報に基づく振幅変調および位相変調の双方ま
たはいずれか一方と，窓関数を表す信号による変調とが
行われた前記複数のパルス信号を音として順次受信し
て，電気信号に変換し，前記変換された複数のパルス信
号のそれぞれをフーリエ変換し，各パルス信号の前記搬
送波の周波数における位相値および振幅値の双方または
いずれか一方を読み出し，読み出した値に基づいて通信
情報を復調するものである。
【００２４】本発明の第２の側面によると，受信装置を
簡略なものとすることができる。
【００２５】本発明の第３の側面による音響通信装置
は，複数のパルス信号を順次音により送信する音響送信
装置と該複数のパルス信号を順次音により受信する音響
受信装置とを備えている音響通信装置であって，前記複
数のパルス信号のそれぞれは，１または複数の，所定の
周波数を有する搬送波を変調したものであり，かつ，前
記複数のパルス信号における各パルス信号の搬送波は互
いに異なる周波数を有し，前記音響送信装置は，前記複
数のパルス信号における各パルス信号の搬送波に対し
て，送信情報に基づく振幅変調および位相変調の双方ま
たはいずれか一方と，窓関数を表す信号による変調とを
行う変調手段と，前記変調手段により変調された複数の
パルス信号を音により順次送信する音響送信手段と，を
備え，前記音響受信装置は，前記音響送信手段により送
信された複数のパルス信号を順次受信し，電気信号に変
換する音響受信手段と，前記音響受信手段により変換さ
れた複数のパルス信号のそれぞれをフーリエ変換し，各
パルス信号の前記搬送波の周波数における位相値および
振幅値の双方またはいずれか一方を読み出し，読み出し
た値に基づいて通信情報を復調する復調手段と，を備え
ている。
【００２６】本発明の第３の側面による音響信号通信方
法は，複数のパルス信号を順次音により送信する音響送
信装置と該複数のパルス信号を順次音により受信する音
響受信装置とを備えている音響通信装置が行う音響信号
通信方法であって，前記複数のパルス信号のそれぞれ
は，１または複数の，所定の周波数を有する搬送波を変
調したものであり，かつ，前記複数のパルス信号におけ
る各パルス信号の搬送波は互いに異なる周波数を有し，
前記音響送信装置は，前記複数のパルス信号における各
パルス信号の搬送波に対して，送信情報に基づく振幅変
調および位相変調の双方またはいずれか一方と，窓関数
を表す信号による変調とを行い，前記変調された複数の
パルス信号を音により順次送信し，前記音響受信装置
は，前記音響送信手段により送信された複数のパルス信
号を順次受信して，電気信号に変換し，前記音響受信手
段により変換された複数のパルス信号のそれぞれをフー
リエ変換し，各パルス信号の前記搬送波の周波数におけ
る位相値および振幅値の双方またはいずれか一方を読み
出し，読み出した値に基づいて通信情報を復調するもの
である。
【００２７】本発明の第３の側面によっても，前述した
本発明の第１の側面および第２の側面による作用効果を
得ることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下に，本発明による音響通信装
置を，ガスメータの自動検針，ガス漏れ警報等を行うシ
ステムに適用した実施の形態を説明するが，この実施の
形態は一例であり，本発明の技術的範囲を限定するもの
ではない。
【００２９】図１は，本実施の形態による音響通信装置
の全体構成を示すブロック図である。この音響通信装置
は，送信部１および受信部２を備えている。送信部１と
受信部２との間の通信路としては，ガス管３内の空間が
利用される。
【００３０】送信部１は，直列／並列変換器１１，変調
器１２，ディジタル／アナログ変換器（以下「Ｄ／Ａ変
換器」という。）１３，増幅器１４，およびスピーカ１
５を有する。受信部２は，並列／直列変換器２１，復調
処理器２７，高速フーリエ変換器（以下「ＦＦＴ」とい
う。）２２，アナログ／ディジタル変換器（以下「Ａ／
Ｄ変換器」という。）２３，帯域フィルタ（ＢＰＦ）２
４，増幅器２５，およびマイク２６を有する。
【００３１】送信部１において，直列／並列変換器１１
に入力される送信データから直列／並列変換器１１，変
調器１２，Ｄ／Ａ変換器１３，および増幅器１４を経
て，スピーカ１５の入力データに至るまでは，電気信号
により送受信および処理が行われる。スピーカ１５の出
力データからガス管３を経てマイク２６の入力データに
至るまでは，音響信号（音響パルス信号）により送受信
が行われる。受信部２において，マイク２６の出力デー
タから，増幅器２５，Ａ／Ｄ変換器２３，ＦＦＴ２２，
復調処理器２７，および並列／直列変換器２１を経て，
並列／直列変換器２１から出力される受信データに至る
までは，電気信号により送受信および処理が行われる。
【００３２】この音響通信装置では，一例として，ガス
メータの検針値（ガス使用量），ガス漏れ警報等を表す
ディジタルのＭビットの送信データｄが直列（ビットシ
リアル）のデータとして送信部１に入力される。この送
信データｄは，音響信号（音響パルス信号）に変換さ
れ，ガス管３を介して受信部２に送信される。
【００３３】受信部２では，受信された音響信号が復調
され，送信データｄと同じ値のディジタルの受信データ
に変換される。受信データは，有線回線（電話回線
等），無線回線等により，端末網制御装置，センタ局等
に送信される。
【００３４】音響信号としては，周波数が異なる複数の
搬送波（キャリア）を使用した音響信号（ここではＳ個
の音響信号とする。Ｓは２以上の整数）が使用される。
Ｓ個の音響信号をｘ1（ｔ）〜ｘS（ｔ）とすると，第ｉ
番目（１≦ｉ≦Ｓ：ｉは整数）の音響信号ｘi（ｔ）
は，本実施の形態では，
【００３５】
【数１】
【００３６】により表される。
【００３７】ここで，Ｎは正の整数であり，１つの音響
信号ｘi（ｔ）に用いられる搬送波信号（キャリア信
号）ｕij(ｔ)＝sin（２πｆij（ｔ−ｔPij））の個数で
ある。本実施の形態では，１つの音響信号ｘi（ｔ）に
１または２以上の任意の個数のキャリアを用いることが
できる。すなわち，Ｎは１であってもよいし，２以上の
整数であってもよい。
【００３８】また，ｆijはキャリアの周波数［Ｈｚ］，
ｔPijは位相オフセット時間［秒］，φijは位相変調パ
ラメータである。exp（−Ｂ2（ｔ−ｔC）2）は「窓関
数」の一例としてのガウス窓関数（またはガウス窓）を
表す変調信号（以下「ガウス窓信号」という。）であ
り，Ｂはガウス窓信号の帯域パラメータ［Ｈｚ］，ｔC
はガウス窓信号の窓中心時間［秒］である。
【００３９】１つの音響信号ｘi（ｔ）に複数のキャリ
アが使用される場合に，各キャリア周波数ｆijは異なる
値を有する。すなわち，ｊ≠ｋである場合に，ｆij≠ｆ
ikの関係にある。たとえば，ｆi1＜ｆi2＜ｆi3＜…＜ｆ
iNの関係にあり，一例としてｆ11＝２０００［Ｈｚ］，
ｆ12＝２２５０［Ｈｚ］，ｆ13＝２５００［Ｈｚ］，…
というように，ｆ11からｆ1Nに向けて２０００［Ｈｚ］
から開始する２５０［Ｈｚ］間隔（一定間隔）の周波数
が割り当てられてもよいし，隣接する２つの周波数間の
間隔が一定でない周波数が割り当てられてもよい。
【００４０】また，音響信号間で使用される周波数も相
互に異なる値を有する。すなわち，ｉ≠ｋである場合
に，ｆijはｆk1〜ｆkNのいずれとも異なる関係にある。
たとえば，音響信号ｘ1（ｔ）〜ｘS（ｔ）のそれぞれの
第１番目のキャリア周波数はｆ 11＜ｆ21＜ｆ31＜…＜ｆ
S1（＜ｆ12）の関係にあり，それぞれの第２番目のキャ
リア周波数はｆ12＜ｆ22＜ｆ32＜…＜ｆS2（＜ｆ13）の
関係にある。第３番目移行のキャリア周波数も同様の関
係にある。隣接する２つの周波数の間隔（たとえばｆ11
とｆ21との差，ｆ21とｆ31との差等）は，一定値であっ
てもよいし，異なる値であってもよい。
【００４１】１つの音響信号ｘi（ｔ）に含まれる１つ
のキャリア信号ｕij(ｔ)＝sin（２πｆij（ｔ−
ｔPij））により送信される情報量をｎ［ビット］（ｎ
は正の整数）とすると，１つの音響信号ｘi（ｔ）はＮ
個のキャリア信号が合成（加算）されたものであるの
で，１つの音響信号ｘi（ｔ）によりｎ×Ｎ［ビット］
の情報が送信される。このように送信されるキャリア信
号をＮ個設けることにより，伝送速度をＮ倍とすること
ができる。
【００４２】送信部１に入力される送信データｄ（ビッ
トシリアルデータ）は，先頭ビット（第１ビット）から
第（ｎ×Ｎ）ビットまでの（ｎ×Ｎ）ビットが第１番目
の音響信号ｘ1（ｔ）により送信される。これに続く第
（ｎ×Ｎ＋１）ビットから第（２×ｎ×Ｎ）ビットまで
の（ｎ×Ｎ）ビットが第２番目の音響信号ｘ2（ｔ）に
より送信される。そして，同様にして後続の送信データ
が順次（ｎ×Ｎ）ビットずつに区切られ，第３番目の音
響信号ｘ3（ｔ）から第Ｓ番目の音響信号ｘS（ｔ）の各
音響信号により送信される。その後，再び第１番目の音
響信号ｘ1（ｔ）に戻り，第１番目の音響信号ｘ1（ｔ）
から第Ｓ番目の音響信号ｘS（ｔ）により送信データが
送信される。このように音響信号ｘ1（ｔ）〜ｘS（ｔ）
がサイクリックに使用される。
【００４３】以下に，音響信号ｘi（ｔ）の具体例につ
いて説明する。
【００４４】１．音響信号の第１の例 送信データｄに基づいて多値の位相シフトキーイング
（ＰＳＫ：Phase ShiftKeying）をキャリア信号ｕ
ij（ｔ）に施し，音響信号ｘi（ｔ）を生成することが
できる。この場合に，前記式（１）により表される音響
信号ｘi（ｔ）の振幅パラメータ（振幅値）ａijおよび
位相オフセット時間ｔPijはそれぞれ一定値（以下で
は，一例としてａij＝１［Ｖ］，ｔPij＝０［秒］とす
る。）とされる。そして，各キャリア信号ｕij（ｔ）の
位相は，送信データｄに基づいてその値が定められる位
相変調パラメータφijによりシフト（移相）される。
【００４５】図２（Ａ）は，ＰＳＫを行う場合における
直列／並列変換器１１および変調器１２の詳細な構成を
示すブロック図であり，図２（Ｂ）は，変調器１２に含
まれるＰＳＫ変調器１２ａj（ｊ＝１〜Ｎ）の詳細な構
成を示すブロック図である。送信部１に入力されたビッ
トシリアルの送信データｄ＝｛ｄ1，ｄ2，…｝は，まず
直列／並列変換器１１に入力される。
【００４６】直列／並列変換器１１は，入力された送信
データｄを，先頭ビットから順にｎビットずつに区切
り，それぞれがｎビットを有するＮ個の並列データｐ11
〜ｐ1Nに分割する。たとえばｎ＝３の場合に，並列デー
タｐ11＝｛ｄ1，ｄ2，ｄ3｝，ｐ12＝｛ｄ4，ｄ5，
ｄ6｝，…，ｐ1N＝｛ｄ3N-2，ｄ3N-1，ｄ3N｝に分割さ
れる。これに続く送信データも同様にｎビットずつのＮ
個の並列データに分割され，並列データｐ21〜ｐ2Nが作
成される。以下同様にして，並列データが順次作成され
る。このようにして作成される並列データを一般化し
て，並列データｐi1〜ｐ iN（ｉは正の整数）と表すもの
とする。そして，並列データｐi1〜ｐiNの並列データの
グループをグループＧiとする。
【００４７】直列／並列変換器１１は，１つの音響信号
に含まれるキャリア信号の個数Ｎと同じＮ個の出力端子
Ｏ1〜ＯNを有し，並列データｐ11〜ｐ1N（グループ
Ｇ1）を出力端子Ｏ1〜ＯNにそれぞれ出力する。続い
て，直列／並列変換器１１は，並列データｐ11〜ｐ1Nに
続く並列データｐ21〜ｐ2N（グループＧ2），ｐ31〜ｐ
3N（グループＧ3），…も同様にして順次出力端子Ｏ1〜
ＯNからそれぞれ出力する。
【００４８】並列データｐ11〜ｐ1Nは第１番目の音響信
号ｘ1（ｔ）により送信される。これに続く並列データ
ｐ21〜ｐ2Nは第２番目の音響信号ｘ2（ｔ）により送信
される。他の並列データについても同様であり，一般化
すると，並列データｐi1〜ｐ iNは第ｉ番目の音響信号ｘ
i（ｔ）により送信される。
【００４９】変調器１２は，Ｎ個のＰＳＫ変調器１２ａ
1〜１２ａN，加算器１２ｂ，乗算器１２ｃ，およびガウ
ス窓信号発生器１２ｄを有する。
【００５０】出力端子Ｏ1〜ＯNからのＮ個の並列データ
ｐ1〜ｐNは，Ｎ個のＰＳＫ変調器１２ａ1〜１２ａNにそ
れぞれ入力される。
【００５１】ＰＳＫ変調器１２ａj（ｊ＝１〜Ｎ，以下
同様）は，いずれも同じ構成を有し，正弦波のキャリア
信号ｕij（ｔ）を発生する正弦波信号発生器１２１jお
よびキャリア信号ｕij（ｔ）の位相をシフトさせる移相
器１２２jを有する。
【００５２】正弦波信号発生器１２１jは，Ｓ個の周波
数ｆ1j〜ｆSjの正弦波信号（キャリア信号）ｕ1j(ｔ)＝
sin（２πｆ1jｔ）〜ｕSj(ｔ)＝sin（２πｆSjｔ）を，
入力されるグループＧ1〜ＧSに同期して順次巡回して発
生する。すなわち，グループＧ1に対して周波数ｆ1jの
正弦波信号を，グループＧ2に対して周波数ｆ2jの正弦
波信号を，…，グループＧSに対して周波数ｆSjの正弦
波信号を，それぞれ発生する。そして，これに続くグル
ープＧS+1に対しては，周波数ｆ1jの正弦波信号に戻っ
て，再び周波数ｆ1jから周波数ｆSjまでの正弦波信号を
順次発生することを繰り返す。
【００５３】正弦波信号発生器１２１jが発生したキャ
リア信号は，移相器１２２jに入力される。一方で，移
相器１２２jには，並列データｐijも入力される。
【００５４】移相器１２２jには，並列データｐijに対
応した移相量（位相シフト量）φijがあらかじめ設定さ
れている。移相量φijとしては，たとえば２n相ＰＳＫ
による２π÷２n間隔の角度が割り当てられる。たとえ
ば，ｎ＝３の場合の８相ＰＳＫでは，３ビットからなる
並列データのそれぞれに図３に示すような移相量を割り
当てることができる。図３では，隣接する位相の符号間
距離が最小となるように，移相量と３ビットからなる並
列データとの対応付け（コンスタレーション）が行われ
ている。
【００５５】移相器１２２jは，入力された並列データ
ｐijに対応した移相量φijだけ，キャリア信号ｕ
ij（ｔ）の位相をシフトさせる。これにより，キャリア
信号ｕij（ｔ）は，以下の式（２）に示す被変調信号ｖ
ij（ｔ）に変換される。
【００５６】
【数２】
【００５７】ただし，前述したように，位相オフセット
時間ｔPijを０としているので，この時間ｔPijは式
（２）において省略されている。
【００５８】各移相器１２２jから出力されたＮ個の被
変調信号ｖi1（ｔ）〜ｖiN（ｔ）は，加算器１２ｂに与
えられ，加算される。これにより，以下の式（３）に表
す加算信号ｗi（ｔ）が生成される。
【００５９】
【数３】
【００６０】この加算信号ｗi（ｔ）は，乗算器１２ｃ
において，ガウス窓信号発生器１２ｄから入力されるガ
ウス窓信号ｇ（ｔ）＝exp（−Ｂ2（ｔ−ｔC）2）と乗算
される。
【００６１】図４は，ガウス窓信号発生器１２ｄにより
生成されるガウス窓信号ｇ（ｔ）の波形を示すグラフで
あり，同図（Ａ）は時間波形を，同図（Ｂ）はパワース
ペクトル（周波数スペクトル）を，それぞれ示してい
る。
【００６２】図４に示すように，ガウス窓信号ｇ（ｔ）
は，時間領域において，一定の限られた時間領域Ｔ以外
では，振幅が急速に０に漸近するとともに，周波数領域
においても，一定の限られた周波数領域Ｆ以外ではパワ
ーが急速に０に漸近する性質（周波数領域Ｆ内にパワー
の大部分が局在する性質）を有する。
【００６３】したがって，被変調信号ｖij（ｔ）にガウ
ス窓信号ｇ（ｔ）が乗算された信号ｖij（ｔ）・ｇ
（ｔ）も，一定の限られた時間領域以外では，振幅が急
速に０に漸近するとともに，一定の限られた周波数領域
Ｆ以外ではパワーが急速に０に漸近する（周波数領域Ｆ
内にパワーの大部分が局在する）こととなる。図５
（Ａ）は，Ｎ＝８とした場合における８個の信号ｖ
i1（ｔ）・ｇ（ｔ）〜ｖi8（ｔ）・ｇ（ｔ）の時間波形
の一例を示し，同図（Ｂ）は，それらのパワースペクト
ルを示している。また，同図（Ｃ）は，８個の信号ｖi1
（ｔ）・ｇ（ｔ）〜ｖi8（ｔ）・ｇ（ｔ）を加算したも
のの時間波形を示し，同図（Ｄ）は，加算したもののパ
ワースペクトルを示している。このように，信号ｖ
ij（ｔ）・ｇ（ｔ）も時間領域および周波数領域におい
て一定の範囲を有するので，複数個加算して加算信号ｗ
i（ｔ）・ｇ（ｔ）を作成する場合であっても，各信号
ｖij（ｔ）・ｇ（ｔ）間の干渉を小さくすることができ
る。
【００６４】乗算器１２ｃによりガウス窓信号が乗算さ
れ，その結果，以下の式（４）に示すように，音響信号
ｘi（ｔ）と同じ波形を有する電気信号（ｙi（ｔ）とす
る。）が生成され，乗算器１２ｃから出力される。
【００６５】
【数４】
【００６６】なお，変調器１２の処理の順序は一例であ
って，たとえば，キャリア信号ｕij（ｔ）にガウス窓信
号ｇ（ｔ）を先に乗算し，その後，乗算された信号に含
まれるキャリア信号ｕij（ｔ）の位相を移相器１２２j
によりシフトさせることもできる。
【００６７】このような変調器１２の処理は，ディジタ
ルデータ（ディジタル信号）により行うこともできる
し，アナログデータ（アナログ信号）により行うことも
できる。処理がディジタルデータにより行われた場合に
は，図１に示すように，変調器１２の後段にＤ／Ａ変換
器１３が設けられ，ディジタル信号ｙi（ｔ）は，アナ
ログ信号に変換された後，増幅器１４に与えられること
となる。一方，処理がアナログデータにより行われた場
合には，図１に示すＤ／Ａ変換器１３は省略され，アナ
ログ信号ｙi（ｔ）は，増幅器１４に直接与えられるこ
ととなる。
【００６８】増幅器１４に与えられたアナログ信号ｙi
（ｔ）は，増幅された後，スピーカ１５に与えられる。
スピーカ１５は，増幅器１４から与えられたアナログ電
気信号ｙi（ｔ）を音響信号ｘi（ｔ）に変換し，音とし
てガス管３内に出力（送信）する。
【００６９】このようにして，グループＧ1〜Ｇsにより
それぞれ変調された音響信号ｘ1（ｔ）〜ｘS（ｔ）が順
次送信される。また，これに続くグループＧs+1〜Ｇ2s
によりそれぞれ変調された音響信号ｘ1（ｔ）〜ｘ
S（ｔ）も順次送信される。このようなことが繰り返さ
れる。
【００７０】任意の２つの隣接する音響信号ｘi（ｔ）
と音響信号ｘi+1（ｔ）との送信間隔（Ｔｄとする。）
については後述する。また，同じ周波数を有するキャリ
ア信号が使用される２つの第ｉ番目の音響信号ｘ
i（ｔ）とそのＳ番後に送信される第（ｉ＋Ｓ）番目の
音響信号（便宜上ｘi+S（ｔ）と表す。）との送信間隔
（Ｔｓとする。）についても後述する。
【００７１】ガス管３内を送信された音響信号ｘ
i（ｔ）は，受信部２のマイク２６により受信され，電
気信号ｙi（ｔ）に変換された後，増幅器２５に与えら
れる。なお，マイク２６には，プリアンプが含まれてい
てもよく，このプリアンプにより前置増幅された電気信
号ｙi（ｔ）が増幅器２５に与えられてもよい。
【００７２】増幅器２５により増幅された信号ｙ
i（ｔ）は，ＢＰＦ２４により，所定の帯域の信号のみ
が選択された後，Ａ／Ｄ変換器２３に与えられ，Ａ／Ｄ
変換器２３により，ディジタル信号（ディジタルデー
タ）に変換される。このディジタルデータは，ＦＦＴ２
２に与えられ，フーリエ変換される。
【００７３】また，ＦＦＴ２２では，フーリエ変換後の
ディジタルデータに基づいて，送信部１の正弦波信号発
生器１２１jの周波数ｆij（すなわちキャリアの周波
数）に対応するＮ個の位相値が読み出される。この読み
出された位相値は，移相器１２２jによる移相量に対応
する。
【００７４】復調処理器２７には，移相器１２２jと同
様に，読み出された位相値に対応するｎビットのディジ
タルデータがあらかじめ設定されている。これにより，
復調処理器２７では，読み出された位相値に対応するｎ
ビットのディジタルデータがＮ個求められ，求められた
Ｎ個のディジタルデータは，並列／直列変換器２１に与
えられる。
【００７５】このようにＦＦＴ２により位相値を取得
し，この位相値を，復調処理器２７により，送信部２の
移相器１２２jと同様の設定に基づいてビット情報に変
換することにより，複雑な回路構成を必要としない受信
部２を構成することができる。
【００７６】並列／直列変換器２１は，これらＮ個のｎ
ビットのディジタルデータを，直列のディジタルデータ
に変換し，出力する。並列／直列変換器２１から出力さ
れたディジタルデータは，有線回線（たとえば電話回線
等），無線回線等により端末網制御装置，センタ局等に
送信される。
【００７７】このような受信部２の処理が，受信される
各音響信号に対して繰り返し実行される。
【００７８】なお，受信部２は，マイク２６により受信
される信号の振幅値（レベル）の大きさに基づいて音響
信号の有無を判断することができる。すなわち，受信部
２は，受信信号の振幅値があらかじめ定められた閾値以
上になると，音響信号が受信されていると判断し，該閾
値以上となった時刻の前ｔ１秒から後ｔ２秒までの範囲
を音響信号の存在する時間領域Ｔｒとして，この時間領
域Ｔｒにおいて音響信号を捕捉し，該音響信号を復調す
ることができる。閾値は，音響信号と残響とを識別でき
る値に設定され，その具体的な値は，実験，シミュレー
ション，実際の運用等に基づいて決定される。また音響
信号の存在する時間領域Ｔｒは，送信部１が送信するパ
ルス信号の時間幅であり，あらかじめ知ることができる
（同様にしてｔ１およびｔ２についてもあらかじめ知る
ことができる）。このように受信部２が受信信号の振幅
値によって音響信号の有無を判断できる点においても，
受信部２の構成を簡略なものとすることができる。
【００７９】次に音響信号の送信間隔について説明す
る。
【００８０】図６は，同じ周波数のキャリア信号ｕ
i1(ｔ)〜ｕiN(ｔ)が使用される２つの音響信号ｘ
i（ｔ）およびｘi+S（ｔ）のマイク２６による受信波形
を示している。この受信波形には，音響信号およびその
残響信号（遅延信号）の波形が含まれている。
【００８１】両音響信号は同じ周波数を有するので，両
音響信号の送信間隔Ｔｓは，先に送信された音響信号ｘ
i（ｔ）の残響波（遅延波）が十分に減衰し，この残響
波が次の音響信号ｘi+S（ｔ）とたとえ干渉したとして
も，音響信号ｘi+S（ｔ）の各キャリアの周波数に対応
する位相値を読み出すことができる間隔（たとえば８０
ミリ秒）に設定される。もっともこの送信間隔Ｔｓは，
受信部２のマイク２６の感度，増幅器２５，復調器２７
等の精度，あるいは受信部２に許容される誤り率にも依
存するので，送信間隔Ｔｓの具体的な値は実験，シミュ
レーション，実際の運用等に基づいて決定される。
【００８２】一方，任意の２つの隣接する音響信号ｘi
（ｔ）および音響信号ｘi+1（ｔ）は，異なる周波数の
キャリアを使用している。したがって，先の音響信号ｘ
i（ｔ）の残響波が比較的大きく残っている位置，すな
わち音響信号ｘi（ｔ）とｘi+S（ｔ）との間（送信間隔
Ｔｓの間）の位置であっても，この位置で次の音響信号
ｘi+1（ｔ）を送信することができる。これ以降の音響
信号ｘi+2（ｔ）〜とｘi+ S-1（ｔ）についても同様に送
信間隔Ｔｓの間で送信することができる。
【００８３】ただし，２つの隣接する音響信号の送信間
隔Ｔｄは，音響信号ｘi（ｔ）の残響波に対して，隣接
する次の音響信号ｘi+1（ｔ）のスペクトルが弁別でき
る程度に設定される。図７は，スペクトル強度（縦軸）
と周波数（横軸）との関係を示すグラフであり，音響信
号ｘi（ｔ）の残響波のスペクトル強度のグラフを破線
で，音響信号ｘi+1（ｔ）のスペクトル強度のグラフを
実線で示している。音響信号ｘi（ｔ）の残響波と音響
信号ｘi+1（ｔ）とは周波数が異なるので，スペクトル
強度がピークとなる周波数の値が両音響信号間で異なっ
ている。送信間隔Ｔｄは，音響信号ｘi+1（ｔ）のスペ
クトル強度のピークが，該ピーク値の周波数における音
響信号ｘi（ｔ）の残響波のスペクトル強度に対して弁
別できる程度の時間にされる。もっとも，送信間隔Ｔｄ
の具体的な値は，受信部２のマイク２６の感度，増幅器
２５，復調処理部２７等の精度，あるいは受信部２に許
容される誤り率にも依存するので，これらを考慮して，
実験，シミュレーション，実際の運用等に基づいて決定
される。
【００８４】このような弁別できる間隔であれば，音響
信号ｘ1（ｔ）〜ｘS（ｔ）のそれぞれ隣接する２つの信
号間の各送信間隔は一定間隔であってもよいし，それぞ
れ異なる間隔であってもよい。なお，送信間隔が一定の
場合には，Ｔｄ＝Ｔｓ÷Ｓの関係となる。送信部１は，
このような時間間隔ＴｓおよびＴｄにより各音響信号を
順次送信する。
【００８５】これにより，ガス管３（特にガス管３の曲
がり部，分岐部等）における残響波の影響を受けること
なく，送信データを送信することができる。特に，残響
波が比較的大きな領域であっても，残響波とは異なる周
波数の音響信号を送信することにより，送信間隔を小さ
くすることができるので，伝送速度を向上することがで
きる。すなわち，Ｓ個の音響信号を使用することによ
り，従来のＳ倍の伝送速度を達成することができる。ま
た，１つの音響信号により，複数ビットの情報を送信で
きるので，伝送速度をさらに向上することができる。
【００８６】なお，Ｎ＝１とすることもでき，この場合
には，送信部１において，直列／並列変換器１１および
加算器１２ｂが不要となり，受信部２において，並列／
直列変換器２１が不要となる。また，ガウス窓信号は窓
関数を表す信号の一例であり，他の窓関数を用いること
もできる。さらに，ＦＦＴ２２による前述した処理を，
離散フーリエ変換器（ＤＦＴ：Discrete Fourier Trans
form）により行うこともできる。
【００８７】２．音響信号の第２の例位相変調（特にＰ
ＳＫ）および振幅変調（特に振幅シフトキーイング（Ａ
ＳＫ：Amplitude Shift Keying））の双方をキャリア信
号に施すＱＡＭ（QuadrativeAmplitude Modulation）を
行うことにより，送信データｄを送信することができ
る。
【００８８】音響通信装置の全体構成は，図１に示すも
のと同じである。一方，変調器１２は，ＱＡＭを行うよ
うに，図２に示すものとは異なる構成を有する。図８
（Ａ）は，ＱＡＭを行う場合における直列／並列変換器
および変調器１２の詳細な構成を示すブロック図であ
り，同図（Ｂ）は，変調器１２に含まれるＱＡＭ変調器
１２ｇj（ｊ＝１〜Ｎ）の詳細な構成を示すブロック図
である。図２と同じ構成要素には，同じ符号を付し，そ
の詳細な説明を省略することとする。
【００８９】直列／並列変換器１１は，前述した第１の
例と同じ処理を行い，分割された各並列データｐi1〜ｐ
iNを出力端子Ｏ1〜ＯNにそれぞれ出力する。
【００９０】変調器１２は，Ｎ個のＱＡＭ変調器１２ｇ
1〜１２ｇN，加算器１２ｂ，乗算器１２ｃ，およびガウ
ス窓信号発生器１２ｄを有する。直列／並列変換器１１
から出力されるＮ個の並列データｐi1〜ｐiNは，Ｎ個の
ＱＡＭ変調器１２ｇ1〜１２ｇNにそれぞれ入力される。
【００９１】ＱＡＭ変調器１２ｇj（ｊ＝１〜Ｎ，以下
同様）は，いずれも同じ構成を有し，正弦波のキャリア
信号ｕij（ｔ）を発生する正弦波信号発生器１２１j，
キャリア信号ｕij（ｔ）の位相をシフトさせる移相器１
２２j，移相量／振幅値設定器１２３j，および乗算器１
２４jを有する。
【００９２】移相量／振幅値設定器１２３jには，並列
データｐijが入力される。移相量／振幅値設定器１２３
jは，入力された並列データｐijの値に対応して，キャ
リア信号ｕij（ｔ）の位相をシフトさせる移相量と，キ
ャリア信号ｕij（ｔ）の振幅を変化させる振幅量とがあ
らかじめ設定されている。これにより，移相量／振幅値
設定器１２３jは，並列データｐijの値に対応した移相
量を移相器１２２jに，振幅値を乗算器１２４jに，それ
ぞれ出力する。
【００９３】移相器１２２jは，キャリア信号ｕ
ij（ｔ）の位相を，移相量／振幅値設定器１２３jから
与えられた移相量だけシフトさせ，位相がシフトされた
キャリア信号ｕij（ｔ）を乗算器１２４jに与える。
【００９４】乗算器１２４jは，移相器１２２jから入力
されたキャリア信号に，移相量／振幅値設定器１２３j
から与えられた振幅値を乗算し，加算器１２ｂに出力す
る。加算器１２ｂおよび乗算器１２ｃでは，前述した第
１の例と同じ処理が行われる。
【００９５】このようにして，送信部１は，送信データ
ｄに基づいて，キャリア信号にＱＡＭを施し，変調され
た信号を音響信号として送信する。
【００９６】一方，受信部２では，ＦＦＴ（またはＤＦ
Ｔ）２２（図１参照）において，送信部１の正弦波信号
発生器１２１jの周波数ｆij（すなわちキャリアの周波
数）における位相値および振幅値が読み出される。そし
て，読み出された位相値および振幅値に対応するｎビッ
トの並列データが求められる。求められたＮ個の並列デ
ータは，並列／直列変換器２１（図１参照）により直列
のディジタルデータに変換され，出力される。
【００９７】このようなＱＡＭを用いることによって
も，前述した第１の例と同様の作用効果を得ることがで
きる。
【００９８】ＱＡＭ変調器１２ｇjを，図９に示す構成
とすることもできる。このＱＡＭ変調器１２ｇjでは，
正弦波信号発生器１２５jから第１のキャリア信号ｕ１
ij（ｔ）＝−sin２πｆij（ｔ‐ｔPij）が出力され，余
弦波信号発生器１２７jから第２のキャリア信号ｕ２ij
（ｔ）＝cos２πｆij（ｔ‐ｔPij）が出力される。
【００９９】振幅値設定器１２６jには，入力される並
列データｐijの値に対応して，第１のキャリア信号ｕ１
ij（ｔ）の振幅値ｂij，および，第２のキャリア信号ｕ
２ij（ｔ）の振幅値ｃijがあらかじめ設定されている。
振幅値設定器１２６jは，入力される並列データｐijの
値に対応した振幅値ｂijおよびｃijを乗算器１２９jお
よび１３０jにそれぞれ出力する。
【０１００】乗算器１２９jおよび１３０jは，第１のキ
ャリア信号ｕ１ij（ｔ）および第２のキャリア信号ｕ２
ij（ｔ）に振幅値ｂijおよびｃijをそれぞれ乗算し，乗
算結果を加算器１３１jに出力する。加算器１３１jは，
入力された信号を加算して，加算結果を加算器１２ｂに
与える。
【０１０１】このような処理により，音響信号ｘ
i（ｔ）は，以下の式（５）により表される信号とな
る。
【０１０２】
【数５】
【０１０３】なお，これまでに述べたＱＡＭ変調器１２
ｇjの処理は，第１の例におけるＰＳＫ変調器１２ａjと
同様に，ディジタル信号（ディジタルデータ）により行
うこともできるし，アナログ信号（アナログデータ）に
より行うこともできる。また，第１の例と同様に，Ｎ＝
１であってもよく，この場合には，送信部１において，
直列／並列変換器１１および加算器１２ｂが不要とな
り，受信部２において，並列／直列変換器２１が不要と
なる。さらに，他の窓関数を用いることもできる。
【０１０４】ＱＡＭ変調器１２ｇjの処理を，特にコン
ピュータ等によりディジタルデータで行う場合には，Ｑ
ＡＭ変調器１２ｇjを図１０に示すように構成すること
ができる。すなわち，移相量／振幅値設定器５１1〜５
１Nでは，並列データｐi1〜ｐ iNに対応する移相量およ
び振幅値が求められ，演算部５２に与えられる。演算部
５２では，与えられた移相量および振幅値を式（１）に
代入して演算し，演算結果を出力する。
【０１０５】移相量／振幅値設定器５１1〜５１Nを，第
１のキャリア信号ｕ１ij（ｔ）の振幅値ｂij，および，
第２のキャリア信号ｕ２ij（ｔ）の振幅値ｃij，を設定
する設定器に置換するとともに，演算部５２を式（５）
を演算するものに置換することもできる。
【０１０６】また，第１の例で説明したＰＳＫを用いる
場合も，同様にして構成することもできる。
【０１０７】３．音響信号の他の例 前述した第１の例および第２の例では，第１番目の音響
信号ｘi（ｔ）から第Ｓ番目の音響信号ｘS（ｔ）のそれ
ぞれに使用される搬送波の個数を同数のＮ個としたが，
各音響信号に使用される搬送波の個数を異なる個数とす
ることもできる。
【０１０８】また，振幅シフトキーイング（ＡＳＫ：Am
plitude Shift Keying）のみによって変調を行い，音響
信号を作成することもできる。
【０１０９】４．他の実施の形態 送信部１をたとえば端末網制御装置，センタ局等に設
け，受信部２をガスメータ等に設けることにより，セン
タ局から送信されるガス栓を閉じる指令をガスメータ等
に与え，ガスメータ等にガス栓を閉じる操作を行わせる
こともできる。
【０１１０】また，前述した送信部１の変調処理による
送信信号の生成を逆フーリエ変換により行うこともでき
る。
【０１１１】さらに，コンピュータ等が行う処理につい
ては，プログラムにより記述することができ，このプロ
グラムは，フロッピディスク，メモリカード，ＣＤ−Ｒ
ＯＭ等の記録媒体に記録して提供することができる。
【０１１２】
【発明の効果】本発明によると，音響通信の伝送速度を
向上させることができる。また，残響に強い音響通信装
置および音響信号通信方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態による音響通信装置の全体構成を
示すブロック図である。
【図２】（Ａ）は，ＰＳＫを行う場合における直列／並
列変換器および変調器の詳細な構成を示すブロック図で
あり，（Ｂ）は，変調器に含まれるＰＳＫ変調器の詳細
な構成を示すブロック図である。
【図３】８相ＰＳＫにおける３ビットの並列データと位
相との対応付け（コンスタレーション）を示す。
【図４】ガウス窓信号発生器により生成されるガウス窓
信号の波形を示すグラフであり，（Ａ）は時間波形を，
（Ｂ）はパワースペクトルを，それぞれ示す。
【図５】（Ａ）は，Ｎ＝８とした場合における８個の信
号ｖi1（ｔ）・ｇ（ｔ）〜ｖi8（ｔ）・ｇ（ｔ）の時間
波形の一例を，（Ｂ）は，それらのパワースペクトル
を，（Ｃ）は，８個の信号ｖi1（ｔ）・ｇ（ｔ）〜ｖi8
（ｔ）・ｇ（ｔ）を加算したものの時間波形を，（Ｄ）
は，加算したもののパワースペクトルを，それぞれ示
す。
【図６】同じ周波数のキャリア信号が使用される２つの
音響信号ｘi（ｔ）およびｘi+S（ｔ）のマイクによる受
信波形を示す。
【図７】図７は，スペクトル強度（縦軸）と周波数（横
軸）との関係を示すグラフであり，音響信号ｘi（ｔ）
の残響波のスペクトル強度のグラフを破線で，音響信号
ｘi+1（ｔ）のスペクトル強度のグラフを実線で示す。
【図８】（Ａ）は，ＱＡＭを行う場合における直列／並
列変換器および変調器の詳細な構成を示すブロック図で
あり，（Ｂ）は，変調器に含まれるＱＡＭ変調器の詳細
な構成を示すブロック図である。
【図９】ＱＡＭ変調器の他の構成例を示すブロック図で
ある。
【図１０】ＱＡＭ変調器の他の構成例を示すブロック図
である。
【符号の説明】
１ 送信部 ２ 受信部 ３ ガス管 １１ 直列／並列変換器 １２ 変調器 １５ スピーカ ２１ 並列／直列変換器 ２２ ＦＦＴ ２６ マイク ２７ 復調処理器 １２ａ1〜１２ａN ＰＳＫ変調器 １２ｂ 加算器 １２ｃ 乗算器 １２ｄ ガウス窓信号発生器 １２１j 正弦波信号発生器 １２２j 移相器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｑ 9/00 ３３１ Ｇ１０Ｌ 7/04 Ｄ ３４１ 3/00 Ｎ Ｈ０４Ｌ 27/00 Ｚ Ｆターム(参考） 5K004 AA05 AA08 FG02 JG01 5K048 AA09 BA36 DB05 EA01 EB10 HA04 HA06

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のパルス信号を順次音により送信す
    る音響送信装置であって，前記複数のパルス信号のそれ
    ぞれは，１または複数の，所定の周波数を有する搬送波
    を変調したものであり，かつ，前記複数のパルス信号に
    おける各パルス信号の搬送波は互いに異なる周波数を有
    し，前記複数のパルス信号における各パルス信号の搬送
    波に対して，送信情報に基づく振幅変調および位相変調
    の双方またはいずれか一方と，窓関数を表す信号による
    変調とを行う変調手段と，前記変調手段により変調され
    た複数のパルス信号を音により順次送信する音響送信手
    段と，を備えている音響送信装置。
  2. 【請求項２】 請求項１において，前記複数のパルス信
    号の少なくとも１つが複数の搬送波を変調したものであ
    る場合には，該複数の搬送波は互いに異なる周波数を有
    し，前記変調手段は，前記複数の搬送波のそれぞれに対
    して，個別の送信情報に基づく前記変調を行う，音響送
    信装置。
  3. 【請求項３】 請求項２において，前記変調手段は，１
    つの送信情報を前記搬送波の個数と同数の部分情報に分
    割することにより前記個別の送信情報を作成する分割手
    段を備えている，音響送信装置。
  4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれか１項におい
    て，前記窓関数を表す信号がガウス窓信号である，音響
    送信装置。
  5. 【請求項５】 請求項１から４のいずれか１項におい
    て，前記変調手段による前記送信情報に基づく変調が，
    位相シフトキーイング，振幅シフトキーイング，または
    ＱＡＭのいずれかであり，前記変調手段が，前記位相シ
    フトキーイングの場合には前記搬送波の移相量に前記送
    信情報を変換し，前記振幅シフトキーイングの場合には
    前記搬送波の振幅値に前記送信情報を変換し，前記ＱＡ
    Ｍの場合には前記搬送波の振幅値および移相量に前記送
    信情報を変換する変換手段を備えている，音響送信装
    置。
  6. 【請求項６】 複数のパルス信号のそれぞれが１または
    複数の，所定の周波数を有する搬送波を変調したもので
    あり，かつ，前記複数のパルス信号における各パルス信
    号の搬送波が互いに異なる周波数を有する，該複数のパ
    ルス信号を順次音により送信する音響信号送信方法であ
    って，前記複数のパルス信号における各パルス信号の搬
    送波に対して，送信情報に基づく振幅変調および位相変
    調の双方またはいずれか一方と，窓関数を表す信号によ
    る変調とを行い，前記変調された複数のパルス信号を音
    により順次送信する，音響信号送信方法。
  7. 【請求項７】 複数のパルス信号のそれぞれが１または
    複数の，所定の周波数を有する搬送波を変調したもので
    あり，かつ，前記複数のパルス信号における各パルス信
    号の搬送波が互いに異なる周波数を有する，該複数のパ
    ルス信号を順次音により送信する音響送信装置に設けら
    れたコンピュータに，前記複数のパルス信号における各
    パルス信号の搬送波を表したディジタルデータに対し
    て，送信情報を表すディジタルデータに基づき振幅変調
    および位相変調の双方またはいずれか一方を行う手順
    と，前記搬送波を表したディジタルデータに対して，窓
    関数を表す信号による変調とを行う手順と，を実行させ
    るためのプログラム。
  8. 【請求項８】 複数のパルス信号のそれぞれが１または
    複数の，所定の周波数を有する搬送波を変調したもので
    あり，かつ，前記複数のパルス信号における各パルス信
    号の搬送波が互いに異なる周波数を有する，該複数のパ
    ルス信号を順次音により送信する音響送信装置に設けら
    れたコンピュータに，送信情報に基づいて，前記搬送波
    に対して行う変調が位相シフトキーイングである場合に
    は前記搬送波の移相量に前記送信情報を変換し，前記変
    調が振幅シフトキーイングである場合には前記搬送波の
    振幅値に前記送信情報を変換し，前記変調がＱＡＭであ
    る場合には前記搬送波の振幅値および移相量に前記送信
    情報を変換する手順と，前記変調が位相シフトキーイン
    グである場合には前記搬送波の移相量が，前記変調が振
    幅シフトキーイングである場合には前記搬送波の振幅値
    が，前記変調がＱＡＭである場合には前記搬送波の振幅
    値および移相量が，それぞれパラメータとして与えられ
    た，前記１または複数の搬送波を表す式と，窓関数を表
    す式とが乗算された計算式の前記パラメータに，前記送
    信情報から変換された値を代入する手順と，を実行させ
    るためのプログラム。
  9. 【請求項９】 複数のパルス信号のそれぞれが１または
    複数の，所定の周波数を有する搬送波を変調したもので
    あり，かつ，前記複数のパルス信号における各パルス信
    号の搬送波が互いに異なる周波数を有する，該複数のパ
    ルス信号を音により受信する音響受信装置であって，前
    記複数のパルス信号における各パルス信号の搬送波に対
    して，送信情報に基づく振幅変調および位相変調の双方
    またはいずれか一方と，窓関数を表す信号による変調と
    が行われた前記複数のパルス信号を音として順次受信
    し，電気信号に変換する音響受信手段と，前記音響受信
    手段により変換された複数のパルス信号のそれぞれをフ
    ーリエ変換し，各パルス信号の前記搬送波の周波数にお
    ける位相値および振幅値の双方またはいずれか一方を読
    み出し，読み出した値に基づいて通信情報を復調する復
    調手段と，を備えている音響受信装置。
  10. 【請求項１０】 複数のパルス信号のそれぞれが１また
    は複数の，所定の周波数を有する搬送波を変調したもの
    であり，かつ，前記複数のパルス信号における各パルス
    信号の搬送波が互いに異なる周波数を有する，該複数の
    パルス信号を音により受信する音響信号受信方法であっ
    て，前記複数のパルス信号における各パルス信号の搬送
    波に対して，送信情報に基づく振幅変調および位相変調
    の双方またはいずれか一方と，窓関数を表す信号による
    変調とが行われた前記複数のパルス信号を音として順次
    受信して，電気信号に変換し，前記変換された複数のパ
    ルス信号のそれぞれをフーリエ変換し，各パルス信号の
    前記搬送波の周波数における位相値および振幅値の双方
    またはいずれか一方を読み出し，読み出した値に基づい
    て通信情報を復調する，音響信号受信方法。
  11. 【請求項１１】 複数のパルス信号を順次音により送信
    する音響送信装置と該複数のパルス信号を順次音により
    受信する音響受信装置とを備えている音響通信装置であ
    って，前記複数のパルス信号のそれぞれは，１または複
    数の，所定の周波数を有する搬送波を変調したものであ
    り，かつ，前記複数のパルス信号における各パルス信号
    の搬送波は互いに異なる周波数を有し，前記音響送信装
    置は，前記複数のパルス信号における各パルス信号の搬
    送波に対して，送信情報に基づく振幅変調および位相変
    調の双方またはいずれか一方と，窓関数を表す信号によ
    る変調とを行う変調手段と，前記変調手段により変調さ
    れた複数のパルス信号を音により順次送信する音響送信
    手段と，を備え，前記音響受信装置は，前記音響送信手
    段により送信された複数のパルス信号を順次受信し，電
    気信号に変換する音響受信手段と，前記音響受信手段に
    より変換された複数のパルス信号のそれぞれをフーリエ
    変換し，各パルス信号の前記搬送波の周波数における位
    相値および振幅値の双方またはいずれか一方を読み出
    し，読み出した値に基づいて通信情報を復調する復調手
    段と，を備えている音響通信装置。
  12. 【請求項１２】 複数のパルス信号を順次音により送信
    する音響送信装置と該複数のパルス信号を順次音により
    受信する音響受信装置とを備えている音響通信装置が行
    う音響信号通信方法であって，前記複数のパルス信号の
    それぞれは，１または複数の，所定の周波数を有する搬
    送波を変調したものであり，かつ，前記複数のパルス信
    号における各パルス信号の搬送波は互いに異なる周波数
    を有し，前記音響送信装置は，前記複数のパルス信号に
    おける各パルス信号の搬送波に対して，送信情報に基づ
    く振幅変調および位相変調の双方またはいずれか一方
    と，窓関数を表す信号による変調とを行い，前記変調さ
    れた複数のパルス信号を音により順次送信し，前記音響
    受信装置は，前記音響送信手段により送信された複数の
    パルス信号を順次受信して，電気信号に変換し，前記音
    響受信手段により変換された複数のパルス信号のそれぞ
    れをフーリエ変換し，各パルス信号の前記搬送波の周波
    数における位相値および振幅値の双方またはいずれか一
    方を読み出し，読み出した値に基づいて通信情報を復調
    する，音響信号通信方法。
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