JP2007208392A - Asynchronous digital wireless communication method and system thereof - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology whereby consecutiveness of received voice data is maintained even when a receiver side reaches an underflow state or an overflow state so as to achieve a complete free run state (asynchronous state) between a transmitter side and the receiver side. <P>SOLUTION: In an asynchronous digital wireless communication method wherein the transmitter includes digital voice data to a packet with a prescribed time length and transmits repetitively the data in the unit of the packet, the receiver 200 stores once the voice data to a memory 213 and gives the data to a D/A converter 215 to obtain a drive signal for a voice reproducing unit, the receiver 200 includes a control means 220 that monitors a data storage state of the memory 213, slows down a reception processing time Tr by a prescribed time when the memory 213 reaches an underflow state, and quickens the reception processing time Tr by a prescribed time when the memory 213 reaches an overflow state, wherein the Tr is the reception processing time per one packet at the receiver 200. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は非同期デジタル無線通信システムに関し、さらに詳しく言えば、デジタルワイヤレスマイクロホンシステムに好適である単向通信が可能なリアルタイム音声無線伝送技術に関するものである。   The present invention relates to an asynchronous digital radio communication system, and more particularly to a real-time voice radio transmission technology capable of one-way communication suitable for a digital wireless microphone system.

まず、図17にデジタル音声データを電波や光などの無線で伝送する送受信システム(スーパーヘテロダインシステムの場合)の概要を示し、これについて説明する。   First, FIG. 17 shows an outline of a transmission / reception system (in the case of a superheterodyne system) that wirelessly transmits digital audio data such as radio waves and light, and this will be described.

図17(a)の送信機10側では、マイクロホン11から出力されるアナログ音声信号をA/D変換器12にてデジタル音声信号に変換し、次段の符号化器13にてデータ圧縮処理,強調効果処理,誤り訂正符号化処理などを行った後、変調部14にて変調処理や周波数変換などを行いアンテナより送信する。なお、音声信号源自体がCDプレーヤなどのデジタル出力型の場合には、そのデジタル音声信号が直接符号化器13に入力される。また、伝送媒体として光が用いられることもある。   On the transmitter 10 side in FIG. 17A, an analog audio signal output from the microphone 11 is converted into a digital audio signal by the A / D converter 12, and data compression processing is performed by the encoder 13 at the next stage. After performing enhancement effect processing, error correction coding processing, and the like, the modulation unit 14 performs modulation processing, frequency conversion, and the like to transmit from the antenna. When the audio signal source itself is a digital output type such as a CD player, the digital audio signal is directly input to the encoder 13. Also, light may be used as a transmission medium.

図17(b)の受信機20側では、アンテナにて受信された受信信号を復調部21にて周波数変換して復調処理し、次段の復号化器22にて伸張処理などを行って元のデジタル音声信号を得、これをD/A変換器23にてアナログ信号に戻してスピーカ24の駆動信号を得る。   On the receiver 20 side in FIG. 17B, the demodulator 21 converts the frequency of the received signal received by the antenna and demodulates it, and the decoder 22 at the next stage performs expansion processing and the like. The digital audio signal is obtained and converted to an analog signal by the D / A converter 23 to obtain a driving signal for the speaker 24.

このような無線による送受信システムにおいては、通常、送信機10および受信機20は、それぞれ内部に動作基準となるシステムクロックを備え、そのクロックに基づいてA/D変換レートやD/A変換レートそれにメモリへの書き込みタイミングなどが制御されるが、送信機10側と受信機20とで、そのクロック周波数を完全に一致させることは実質的に不可能である。かなり高精度なクロック発生器でも、経時的にクロック周波数が次第に異なってくる。   In such a wireless transmission / reception system, the transmitter 10 and the receiver 20 usually each have an internal system clock as an operation reference, and based on the clock, an A / D conversion rate, a D / A conversion rate, and the like. Although the write timing to the memory is controlled, it is practically impossible to make the clock frequencies completely coincide between the transmitter 10 and the receiver 20. Even with a highly accurate clock generator, the clock frequency will gradually vary over time.

したがって、例えばデジタルワイヤレスマイクロホンシステムにおいて、非同期で長時間にわたってデジタル音声信号を連続してリアルタイム伝送する際、クロック周波数が異なってくることに起因して受信機20側でデータの過不足が生ずることがある。   Therefore, for example, in a digital wireless microphone system, when digital audio signals are continuously transmitted in real time asynchronously over a long period of time, data excess or deficiency may occur on the receiver 20 side due to different clock frequencies. is there.

すなわち、送信機10側のA/D変換クロック周波数が受信機20側のD/A変換クロック周波数よりも高い場合には、受信機20側でデータが溢れるオーバーフロー状態となり、逆に送信機10側のA/D変換クロック周波数が受信機20側のD/A変換クロック周波数よりも低い場合には、受信機20側でデータ不足をきたすアンダーフロー状態となる。このような状態になると、マイクロホンシステムにおいては、スピーカ24より出力される音声が一時的に飛んだり途切れてしまうという致命的な問題が生ずる。   That is, when the A / D conversion clock frequency on the transmitter 10 side is higher than the D / A conversion clock frequency on the receiver 20 side, an overflow state occurs in which data overflows on the receiver 20 side. When the A / D conversion clock frequency is lower than the D / A conversion clock frequency on the receiver 20 side, an underflow state that causes data shortage on the receiver 20 side occurs. In such a state, in the microphone system, a fatal problem that the sound output from the speaker 24 is temporarily skipped or interrupted occurs.

この点を解決するため、例えば特許文献1に記載の発明おいては、送信機側では、音声信号をA/D変換してバッファメモリに一時的に格納する際、そのバッファメモリのデータ蓄積量(例えばオーバーフローの判断基準となる閾値)に応じてデータ圧縮率を可変にし、音声データにその圧縮率を補助データとして付加して送信し、受信機側では、補助データから音声データの圧縮率を判断して伸張処理するようにしている。なお、データ圧縮率によってもオーバーフローを回避できない場合には、バッファメモリをクリアして空パケットを送信するようにしている。   In order to solve this point, for example, in the invention described in Patent Document 1, when the transmitter side performs A / D conversion on the audio signal and temporarily stores it in the buffer memory, the amount of data stored in the buffer memory The data compression rate is made variable according to (for example, a threshold value that is a criterion for determination of overflow), and the compression rate is added to the audio data as auxiliary data for transmission. Judgment is made to perform extension processing. If overflow cannot be avoided even by the data compression rate, the buffer memory is cleared and an empty packet is transmitted.

また、上記した音切れを防止するため、特許文献2に記載の発明では、送信機より音声データを非圧縮としてパケット送信させ、受信機側では、D/A変換のクロック周波数frを送信機側のA/D変換クロック周波数ftよりも高くして故意的にアンダーフロー状態を作り出し、送信機から送られてくるパケット内の音声データを2つのメモリバンクに交代的に蓄積したうえでD/A変換器に交互に出力させる際、一方のメモリバンクがアンダーフロー状態になった場合には、他方のメモリバンクの音声データをレジスタに保持させ、一方のメモリバンクのアンダーフロー状態が解消されるまで、その保持データをD/A変換器に出力させるようにしている。   In order to prevent the above-mentioned sound interruption, in the invention described in Patent Document 2, audio data is transmitted as uncompressed packets from the transmitter, and the D / A conversion clock frequency fr is set on the transmitter side on the receiver side. The A / D conversion clock frequency ft of the A / D conversion is intentionally created to create an underflow state, and the voice data in the packet sent from the transmitter is alternately stored in the two memory banks, and then the D / A When alternately outputting to the converter, if one memory bank is underflowed, the audio data of the other memory bank is held in a register until the underflow state of one memory bank is resolved The held data is output to the D / A converter.

特開2002−268691号公報JP 2002-268691 A 特開2004−349929号公報JP 2004-349929 A

上記特許文献1によれば、非同期での単向通信を行うことができるが、送信機側で音声データを圧縮処理しているため、その分遅延時間が例えば10mS程度と大きくなり、演奏ステージなどに適用されるマイクロホンシステムに要求されるリアルタイムでの音声伝送には好ましくない。   According to the above-mentioned Patent Document 1, asynchronous one-way communication can be performed. However, since the audio data is compressed on the transmitter side, the delay time is increased to, for example, about 10 mS, and the performance stage, etc. It is not preferable for real-time voice transmission required for a microphone system applied to the above.

また、送信機としてのマイクロホンには大きさに制限があるため、その限られたスペース内にデータ圧縮回路などを搭載するには設計上の困難が伴うばかりでなく、小型化するうえでの支障になる。さらには、データ圧縮回路を備えることにより送信回路での消費電力が大きくなるため、電源を内蔵電池に求めるワイヤレスマイクロホンにとっては電池交換時期が短くなり好ましくない。   In addition, since the size of the microphone as a transmitter is limited, it is not only difficult to design a data compression circuit in a limited space, but also a problem in miniaturization. become. Furthermore, since the power consumption in the transmission circuit is increased by providing the data compression circuit, it is not preferable for the wireless microphone that requires a built-in battery for the power supply because the battery replacement time is shortened.

また、上記特許文献2によれば、受信機側のシステムクロック周波数を送信機側のシステムクロック周波数よりも高く設定して、故意的に受信機側が周期的にアンダーフローとなる状態を作り出し、アンダーフロー状態となった場合には、レジスタに例えば最後の1パケット分の音声データを保持させてD/A変換器に与えるようにしているため、音切れを防止することができる。また、音声データを非圧縮としているため、遅延時間を短くすることができる。   Further, according to Patent Document 2, the system clock frequency on the receiver side is set higher than the system clock frequency on the transmitter side to intentionally create a state in which the receiver side periodically underflows. When the flow state is reached, for example, the last one packet of audio data is held in the register and supplied to the D / A converter, so that sound interruption can be prevented. Further, since the audio data is not compressed, the delay time can be shortened.

しかしながら、上記特許文献2の場合、初期設定として、受信機側のシステムクロック周波数を送信機側のシステムクロック周波数よりも速めに設定しなければならない、という煩わしさがある。また、クロック発生器として、通常、水晶発振器が用いられるが、水晶発振器は温度変化や経時変化などにより微少ながらも周波数変化を起こす。   However, in the case of the above-mentioned Patent Document 2, as an initial setting, there is an inconvenience that the system clock frequency on the receiver side must be set faster than the system clock frequency on the transmitter side. A crystal oscillator is usually used as the clock generator, but the crystal oscillator causes a slight frequency change due to a temperature change or a change with time.

したがって、上記の初期設定を行ったとしても、長時間使用していくうちに送信機側のシステムクロック周波数が受信機側のシステムクロック周波数を上回ってしまうことがあり、そうした場合には、オーバーフロー状態となりデータの欠落が生じてしまう。   Therefore, even if the above initial settings are made, the system clock frequency on the transmitter side may exceed the system clock frequency on the receiver side over a long period of use. As a result, data loss occurs.

したがって、本発明の課題は、送信機側のシステムクロック周波数と受信機側のシステムクロック周波数との相違により、受信機側がアンダーフロー状態,オーバーフロー状態のいずれの状態になったとしても、受信音声データの連続性を保持し、送信機側と受信機側とで完全なフリーラン(非同期状態)を実現することにある。   Therefore, an object of the present invention is to receive received audio data regardless of whether the receiver side is in an underflow state or an overflow state due to the difference between the system clock frequency on the transmitter side and the system clock frequency on the receiver side. Is to achieve a complete free run (asynchronous state) between the transmitter side and the receiver side.

上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、無線により通信される送信機と受信機とを含み、上記送信機より、デジタルの音声データを所定の時間長を有するパケットに含ませてパケット単位で繰り返し送信させるとともに、上記受信機側では、上記音声データを一旦メモリに記憶したのち、上記メモリからD/A変換器に与えて音声再生器の駆動信号を得る非同期デジタル無線通信方法において、上記メモリのデータ蓄積状態を監視する制御手段を有し、上記受信機側での1パケットあたりの受信処理時間をTrとして、上記メモリがアンダーフロー状態となった場合には上記受信処理時間Trを所定時間分遅らせ、上記メモリがオーバーフロー状態となった場合には上記受信処理時間Trを所定時間分速くすることを特徴としている。   In order to solve the above-described problem, the invention described in claim 1 includes a transmitter and a receiver that are communicated by radio, and includes digital voice data from the transmitter in a packet having a predetermined time length. Asynchronous digital wireless communication method in which the receiver side repeatedly stores the audio data in the memory and then gives the D / A converter to the D / A converter to obtain a drive signal for the audio player. And a control means for monitoring the data storage state of the memory, wherein the reception processing time per packet on the receiver side is Tr, and the reception processing time when the memory is in an underflow state Tr is delayed by a predetermined time, and when the memory is overflowed, the reception processing time Tr is increased by a predetermined time. That.

請求項2に記載の発明は、上記請求項1において、上記受信機は、当該受信機の動作基準となるシステムクロックとして、クロック発生器により発生されるマスタークロックと同一周波数で位相を遅れ方向にずらした複数のファーストクロックと、周波数および位相または位相のみを上記マスタークロックよりも速めた複数のセカンドクロックとを有し、上記アンダーフロー状態の場合には上記ファーストクロックを適宜切り替え、上記オーバーフロー状態の場合には上記セカンドクロックを適宜切り替えることを特徴としている。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the receiver is configured to delay the phase at the same frequency as the master clock generated by the clock generator as a system clock serving as an operation reference of the receiver. A plurality of shifted first clocks and a plurality of second clocks whose frequency and phase or phase are faster than those of the master clock. In the case of the underflow state, the first clock is appropriately switched, and the overflow state is In this case, the second clock is switched as appropriate.

また、上記課題を解決するため、請求項3に記載の発明は、無線により通信される送信機と受信機とを含み、上記送信機より音声信号をデジタルの音声データとして送信し、上記受信機側で上記音声データを復調しD/A変換して音声再生器の駆動信号を得る非同期デジタル無線通信システムにおいて、上記送信機は、上記音声データを所定の時間長を有するパケットに含ませてパケット単位で繰り返し送信し、上記受信機は、所定のパケット数分の記憶容量を有し、復調された上記音声データを記憶するメモリと、上記メモリから読み出される上記音声データをアナログ信号に変換するD/A変換器と、当該受信機の動作基準となるシステムクロックを出力するクロック出力手段と、上記メモリへの上記音声データの書き込み,読み出しおよび上記クロック出力手段を制御するとともに、上記メモリのデータ蓄積状態を監視する制御手段とを含み、上記制御手段は、上記メモリへの上記音声データの書き込み,読み出し時に、上記メモリがアンダーフロー状態となる場合には、上記クロック出力手段より当該受信機の受信処理時間Trを所定時間分遅くするシステムクロックを出力させ、上記メモリがオーバーフロー状態となる場合には、上記クロック出力手段より上記受信処理時間Trを所定時間分速くするシステムクロックを出力させることを特徴としている。   In order to solve the above problem, the invention described in claim 3 includes a transmitter and a receiver that are communicated by radio, and transmits an audio signal as digital audio data from the transmitter. In the asynchronous digital radio communication system, which demodulates the audio data on the side and performs D / A conversion to obtain a drive signal for the audio player, the transmitter includes the audio data in a packet having a predetermined time length. The receiver repeatedly transmits in units, and the receiver has a storage capacity for a predetermined number of packets, stores a memory for storing the demodulated audio data, and converts the audio data read from the memory into an analog signal D / A converter, a clock output means for outputting a system clock as an operation reference of the receiver, and writing / reading of the audio data to / from the memory And control means for controlling the clock output means and monitoring the data storage state of the memory, wherein the control means is in an underflow state when the audio data is written to or read from the memory. In this case, a system clock that delays the reception processing time Tr of the receiver by a predetermined time is output from the clock output unit, and when the memory is in an overflow state, the reception processing time is output from the clock output unit. A system clock for increasing Tr by a predetermined time is output.

請求項4に記載の発明は、上記請求項3において、上記クロック出力手段は、上記システムクロックとして、上記メモリがアンダーフロー状態となる場合には、クロック発生器により発生されるマスタークロックと同一周波数で位相を遅れ方向にずらしたファーストクロックを出力し、上記メモリがオーバーフロー状態となる場合には、周波数および位相または位相のみを上記マスタークロックよりも速めたセカンドクロックを出力することを特徴としている。   According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the clock output means has the same frequency as the master clock generated by the clock generator when the memory is underflowed as the system clock. When the first clock with the phase shifted in the delay direction is output, and the memory is in an overflow state, a second clock whose frequency and phase or phase is faster than the master clock is output.

請求項5に記載の発明は、上記請求項4において、上記クロック出力手段は、上記ファーストクロックをマスタークロックとして、上記セカンドクロックを作成することを特徴としている。   According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect, the clock output means creates the second clock using the first clock as a master clock.

また、請求項6に記載の発明は、上記請求項3,4または5において、上記メモリは、上記音声データを記憶する第1および第2の少なくとも2つのメモリバンクを備え、上記各メモリバンクに上記音声データが交代的に書き込まれることを特徴としている。   According to a sixth aspect of the present invention, in the third, fourth, or fifth aspect, the memory includes at least two first and second memory banks that store the audio data. The audio data is written alternately.

請求項1に記載の発明によれば、受信機側の制御手段にてメモリのデータ蓄積状態を監視し、メモリがアンダーフロー状態となった場合には、受信機側での1パケットあたりの受信処理時間Trを所定時間分遅らせ、逆にメモリがオーバーフロー状態となった場合には、受信処理時間Trを所定時間分速くするようにしたことにより、送信機側のシステムクロック周波数と受信機側のシステムクロック周波数との相違により、受信機側がアンダーフロー状態,オーバーフロー状態のいずれの状態になったとしても、受信音声データの連続性が保持され、したがって、送信機側と受信機側とで完全なフリーラン、すなわち送信機側と受信機側とのシステムクロック周波数の初期設定を不要とし、非同期で動作させることができる。   According to the first aspect of the present invention, the data storage state of the memory is monitored by the control means on the receiver side, and when the memory is in an underflow state, reception per packet on the receiver side is performed. If the processing time Tr is delayed by a predetermined time and the memory is in an overflow state, the reception processing time Tr is increased by a predetermined time, so that the system clock frequency on the transmitter side and the receiver side Regardless of the system clock frequency, the continuity of the received audio data is maintained regardless of whether the receiver side is underflowed or overflowed. Therefore, the transmitter side and the receiver side are completely Free run, that is, initial setting of the system clock frequency between the transmitter side and the receiver side is unnecessary, and the system can be operated asynchronously.

受信機側の受信処理時間Trを所定時間分遅らせもしくは速めるにあたって、請求項2に記載の発明によれば、ファーストクロックもしくはセカンドクロックを切り替えるだけで、受信処理時間Trに対して所定の遅延時間,短縮時間を容易に設定することができる。   In delaying or speeding up the reception processing time Tr on the receiver side by a predetermined time, according to the second aspect of the present invention, a predetermined delay time with respect to the reception processing time Tr can be obtained by simply switching the first clock or the second clock. The shortening time can be set easily.

請求項3に記載の発明によれば、メモリへの音声データの書き込み,読み出し時に、メモリがアンダーフロー状態となる場合には、クロック出力手段より当該受信機の受信処理時間Trを所定時間分遅くするシステムクロックを出力させ、メモリがオーバーフロー状態となる場合には、クロック出力手段より上記受信処理時間Trを所定時間分速くするシステムクロックを出力させるようにしたことにより、上記請求項1に記載の発明と同じく、送信機側のシステムクロック周波数と受信機側のシステムクロック周波数との相違により、受信機側がアンダーフロー状態,オーバーフロー状態のいずれの状態になったとしても、受信音声データの連続性が保持され、したがって、送信機側と受信機側とで完全なフリーランを実現することができる。   According to the third aspect of the present invention, when the memory is in an underflow state when audio data is written to or read from the memory, the reception processing time Tr of the receiver is delayed by a predetermined time from the clock output means. 2. The system clock according to claim 1, wherein when the system clock is output and the memory is in an overflow state, the clock output means outputs a system clock that increases the reception processing time Tr by a predetermined time. Similar to the invention, due to the difference between the system clock frequency on the transmitter side and the system clock frequency on the receiver side, the continuity of the received audio data is maintained regardless of whether the receiver side is in an underflow state or an overflow state. So that a complete free run can be achieved on the transmitter side and the receiver side .

請求項4に記載の発明によれば、クロック出力手段により、システムクロックとして、メモリがアンダーフロー状態となる場合には、クロック発生器により発生されるマスタークロックと同一周波数で位相を遅れ方向にずらしたファーストクロックを出力させ、メモリがオーバーフロー状態となる場合には、周波数および位相または位相のみをマスタークロックよりも速めたセカンドクロックを出力するようにしたことにより、請求項2に記載の発明と同じく、受信処理時間Trに対して所定の遅延時間,短縮時間を容易に設定することができる。   According to the fourth aspect of the present invention, when the memory is underflowed as the system clock by the clock output means, the phase is shifted in the delay direction at the same frequency as the master clock generated by the clock generator. When the first clock is output and the memory is in an overflow state, the second clock is output in which only the frequency and phase or phase is faster than the master clock. The predetermined delay time and shortening time can be easily set for the reception processing time Tr.

請求項5に記載の発明によれば、クロック出力手段は、ファーストクロックをマスタークロックとして、セカンドクロックを作成するようにしたことにより、アンダーフロー状態,オーバーフロー状態のいずれでもない正常動作時において、ファーストクロック,セカンドクロックのいずれか一方をシステムクロックとして使用することができる。   According to the fifth aspect of the present invention, the clock output means generates the second clock using the first clock as the master clock, so that the first clock can be generated in a normal operation that is neither an underflow state nor an overflow state. Either the clock or the second clock can be used as the system clock.

また、請求項6に記載の発明によれば、音声データ用のメモリとして、第1および第2の少なくとも2つのメモリバンクを備え、この各メモリバンクに音声データを交代的に書き込むようにしたことにより、音声データを効率的に処理することができる。   According to the sixth aspect of the present invention, the first and second memory banks are provided as the voice data memory, and the voice data is alternately written in each memory bank. Thus, the voice data can be processed efficiently.

次に、図1ないし図16を参照して、本発明をワイヤレスマイクロホンシステムに適用した実施形態について説明する。図1は本発明が備える送信機100の構成を模式的に示す回路ブロック図で、図2は受信機200の構成を模式的に示す回路ブロック図である。   Next, an embodiment in which the present invention is applied to a wireless microphone system will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a circuit block diagram schematically showing a configuration of a transmitter 100 provided in the present invention, and FIG. 2 is a circuit block diagram schematically showing a configuration of a receiver 200.

図1に示すように、送信機100には、マイクロホン110,A/D変換器120,符号化器130,バッファメモリ140,送信処理部150,クロック発生器160および制御回路170が含まれている。図1には説明の便宜上、マイクロホン110にA/D変換器120以降の各構成要素が接続されるように示されているが、実際には、A/D変換器120以降の各構成要素はマイクロホン110に内蔵される。   As shown in FIG. 1, the transmitter 100 includes a microphone 110, an A / D converter 120, an encoder 130, a buffer memory 140, a transmission processing unit 150, a clock generator 160, and a control circuit 170. . For convenience of explanation, FIG. 1 shows that each component after the A / D converter 120 is connected to the microphone 110, but in reality, each component after the A / D converter 120 is Built in the microphone 110.

マイクロホン110は静電型,動電型のいずれであってもよいが、ワイヤレスであることから電源としての電池が内蔵されているマイクロホンである。A/D変換器120は、マイクロホン110のマイクロホンユニットから出力されるアナログの音声信号をデジタルの音声データに変換する。A/D変換器120はクロック発生器160からのシステムクロック(動作を支配する基準クロック信号)に基づいて動作するが、この例において、そのサンプリングレート(A/D変換クロック周波数)は48KHzで、量子化ビット数は1サンプル24ビットである。   The microphone 110 may be either an electrostatic type or an electrodynamic type. However, since the microphone 110 is wireless, it is a microphone with a built-in battery as a power source. The A / D converter 120 converts an analog audio signal output from the microphone unit of the microphone 110 into digital audio data. The A / D converter 120 operates based on a system clock (a reference clock signal that governs operation) from the clock generator 160. In this example, the sampling rate (A / D conversion clock frequency) is 48 KHz, The number of quantization bits is 24 bits per sample.

A/D変換された音声データは、符号化器130によってパルスの有無の組み合わせからなる符号パルスに変換され、例えば強調効果処理(エンハンス処理)や誤り訂正符号化処理などを受けるが、本発明においては、少なくとも圧縮処理は行われない。符号化器130にて処理された音声データは一旦バッファメモリ140に格納された後、FIFO方式(先入れ先出し方式)によって送信処理部150に順次送出される。   The A / D converted speech data is converted into a code pulse composed of a combination of presence / absence of a pulse by the encoder 130 and subjected to, for example, enhancement effect processing (enhancement processing) or error correction coding processing. At least compression processing is not performed. The audio data processed by the encoder 130 is temporarily stored in the buffer memory 140 and then sequentially transmitted to the transmission processing unit 150 by a FIFO method (first-in first-out method).

送信処理部150は、図17の従来例で説明した変調部14に相当し、音声データを変調処理や周波数変換してアンテナから送信するが、本発明では、音声データを時分割してひとつのパケットに含ませて、音声データをパケット単位で送信する。送信媒体は、電波もしくは光のいずれであってもよい。   The transmission processing unit 150 corresponds to the modulation unit 14 described in the conventional example of FIG. 17 and transmits the audio data from the antenna after performing modulation processing or frequency conversion. However, in the present invention, the audio data is time-divided into one unit. Audio data is transmitted on a packet-by-packet basis. The transmission medium may be either radio waves or light.

この例において、1パケット長は2mS(ミリ秒)であり、したがって1パケットには、2mS÷1/48KHz=96サンプルが含まれ、送信機100からは、音声データが1パケット96サンプルとして繰り返し送信される。図3に送信機100が実行する送信手順のフローチャートを示す。   In this example, one packet length is 2 mS (milliseconds). Therefore, one packet contains 2 mS ÷ 1/48 KHz = 96 samples, and the transmitter 100 repeatedly transmits voice data as one packet 96 samples. Is done. FIG. 3 shows a flowchart of a transmission procedure executed by the transmitter 100.

制御回路170は、クロック発生器160からのシステムクロックに基づいて音声データの符号化器130による符号化処理,バッファメモリ140に対する音声データの書き込み,読み出しおよび送信処理部150のパケット送信などを制御する。   Based on the system clock from the clock generator 160, the control circuit 170 controls encoding processing of the audio data by the encoder 130, writing / reading of audio data to / from the buffer memory 140, and packet transmission of the transmission processing unit 150. .

図2に示すように、受信機200は、アンテナ(光通信の場合には受光器)にて受信した受信信号を復調する復調部210を備えている。この復調部210は、図17の従来例で説明した復調部21に相当し受信信号を周波数変換して復調処理して、次段の第1メモリ(バッファメモリ)211に格納する。   As shown in FIG. 2, the receiver 200 includes a demodulation unit 210 that demodulates a reception signal received by an antenna (a light receiver in the case of optical communication). The demodulator 210 corresponds to the demodulator 21 described in the conventional example of FIG. 17, performs frequency conversion on the received signal, performs demodulation processing, and stores it in the first memory (buffer memory) 211 at the next stage.

第1メモリ211に格納された受信信号は、復号化器212の復号化処理によりパケット単位で元の音声データに戻された後、次段の第2メモリ213に蓄積される。なお、第1メモリ211と復号化器212の順序を入れ替えてもよい。すなわち、受信信号を先に復号化処理してから第1メモリ211に格納するようにしてもよい。   The received signal stored in the first memory 211 is returned to the original audio data in units of packets by the decoding process of the decoder 212 and then accumulated in the second memory 213 in the next stage. Note that the order of the first memory 211 and the decoder 212 may be switched. That is, the received signal may be first decoded and stored in the first memory 211.

この例において、第2メモリ213はBANK(メモリバンク)1とBANK2の2つの記憶部を備えており、データの連続性が失われないようにBANK1,2に音声データがパケット単位で交互に蓄積される。   In this example, the second memory 213 includes two storage units BANK (memory bank) 1 and BANK 2, and voice data is alternately stored in BANKs 1 and 2 in units of packets so that data continuity is not lost. Is done.

例えば、奇数番目のパケットに含まれる音声データがBANK1に蓄積されるとすれば、偶数番目のパケットに含まれる音声データ(ともに96サンプル)がBANK2に蓄積される。BANK1,2に対するデータの振り分けは制御回路(制御手段)220によって制御される。   For example, if audio data included in odd-numbered packets is stored in BANK1, audio data (both 96 samples) included in even-numbered packets is stored in BANK2. The distribution of data to BANK 1 and 2 is controlled by a control circuit (control means) 220.

なお、BANK1,2および上記第1メモリ211の各記憶容量は所定のパケット数分を記憶可能として任意に決められてよいが、アンダーフロー処理およびオーバーフロー処理を短時間で済ませるには、BANK1,2と上記第1メモリ211の各記憶容量は、ともに1パケット分の記憶容量であることが好ましい。   The storage capacities of BANK 1 and 2 and the first memory 211 may be arbitrarily determined so that a predetermined number of packets can be stored. However, in order to complete underflow processing and overflow processing in a short time, BANK 1 and 2 Each of the storage capacities of the first memory 211 is preferably a storage capacity for one packet.

BANK1,2の出力段にはBANKセレクタ(メモリバンクセレクタ)214が接続されており、このBANKセレクタ214によりBANK1,2が交互にD/A変換器215に接続される。BANKセレクタ214は制御回路220により制御され、各BANK1,2から読み出された音声データはD/A変換器215にてアナログ信号に変換され音声再生機としてのスピーカ216に与えられる。   A BANK selector (memory bank selector) 214 is connected to the output stages of BANK 1 and 2, and BANK 1 and 2 are alternately connected to the D / A converter 215 by the BANK selector 214. The BANK selector 214 is controlled by the control circuit 220, and the audio data read from each of the BANKs 1 and 2 is converted into an analog signal by the D / A converter 215 and applied to a speaker 216 as an audio player.

受信機200は、基礎となるマスタークロックを発生するクロック発生器230と、そのマスタークロックからアンダーフロー処理時に用いられるファーストクロックを生成するアンダーフロー処理回路240と、ファーストクロックをマスタークロックとしてオーバーフロー処理時に用いられるセカンドクロックを生成するオーバーフロー処理回路250と、ファーストクロックとセカンドクロックのいずれか一方をシステムクロックとして選択するシステムクロック選択回路260とを備えている。   The receiver 200 includes a clock generator 230 that generates a basic master clock, an underflow processing circuit 240 that generates a fast clock that is used for underflow processing from the master clock, and an overflow processing that uses the first clock as a master clock. An overflow processing circuit 250 that generates a second clock to be used and a system clock selection circuit 260 that selects either the first clock or the second clock as a system clock are provided.

アンダーフロー処理回路240には、マスタークロックから同一周波数で位相を遅れ方向にずらした複数のファーストクロックを作成する位相シフト回路241と、その複数のファーストクロックの中から一つのファーストクロックを選択して出力する第1クロックセレクタ242とが含まれている。第1クロックセレクタ242は、制御回路220により制御される。   The underflow processing circuit 240 selects a first clock from the phase shift circuit 241 that creates a plurality of first clocks having phases shifted from the master clock at the same frequency in the delay direction. A first clock selector 242 for outputting is included. The first clock selector 242 is controlled by the control circuit 220.

オーバーフロー処理回路250は、第1クロックセレクタ242にて選択されたファーストクロックをマスタークロックとして、周波数および位相または位相のみを速めた複数のセカンドクロックを作成する位相シフト兼周波数逓倍回路251と、その複数のセカンドクロックの中から一つのセカンドクロックを選択して出力する第2クロックセレクタ252とが含まれている。第2クロックセレクタ252も、制御回路220により制御される。   The overflow processing circuit 250 uses a first clock selected by the first clock selector 242 as a master clock, a phase shift and frequency multiplication circuit 251 that creates a plurality of second clocks that accelerate only the frequency and phase or phase, and a plurality of them. A second clock selector 252 that selects and outputs one second clock from the second clocks. The second clock selector 252 is also controlled by the control circuit 220.

システムクロック選択回路260は、ファーストクロックが入力されるポートAと、セカンドクロックが入力されるポートBとを有し、アンダーフロー処理時にはファーストクロックを選択し、オーバーフロー処理にはセカンドクロックを選択して、そのいずれかのクロックを当該受信機200のシステムクロックとして、復調部210,D/A変換器215および制御回路220に与える。   The system clock selection circuit 260 has a port A to which the first clock is input and a port B to which the second clock is input. The system clock selection circuit 260 selects the first clock during the underflow processing and selects the second clock for the overflow processing. Any one of the clocks is supplied to the demodulator 210, the D / A converter 215, and the control circuit 220 as the system clock of the receiver 200.

なお、セカンドクロックがファーストクロックに基づいて作成されるため、アンダーフロー状態,オーバーフロー状態のいずれでもない正常状態のときは、ファーストクロック,セカンドクロックのいずれか一つがシステムクロックとして選択されてよいが、この例とは異なり、セカンドクロックをクロック発生器230のマスタークロックから直接作成するようにしてもよい。   In addition, since the second clock is created based on the first clock, in the normal state which is neither the underflow state nor the overflow state, either the first clock or the second clock may be selected as the system clock. Unlike this example, the second clock may be generated directly from the master clock of the clock generator 230.

図4(a)に制御回路220のメインルーチンのフローチャートを示し、図4(b)にサブルーチンのフローチャートを示す。まず、図4(a)のメインルーチンを参照して、復号化器212の復号化処理によりパケット単位で復元された音声データはBANK1に格納されたのち、BANKセレクタ214を介してD/A変換器215に出力される。   FIG. 4A shows a flowchart of the main routine of the control circuit 220, and FIG. 4B shows a flowchart of the subroutine. First, referring to the main routine of FIG. 4A, the audio data restored in units of packets by the decoding process of the decoder 212 is stored in BANK 1 and then D / A converted via the BANK selector 214. Is output to the device 215.

この間、次の音声データはBANK2に格納され、BANK1の出力が終了した時点でBANKセレクタ214がBANK2側に切り換えられて、BANK2の音声データがD/A変換器215に出力される。   During this time, the next audio data is stored in BANK2, and when the output of BANK1 is completed, the BANK selector 214 is switched to the BANK2 side, and the BANK2 audio data is output to the D / A converter 215.

BANK2の出力と並行してBANK1への格納が開始されるが、BANK2の出力が終了するたびにBANK1に音声データの過不足が生じているがのチェックが行われ、過不足が生じている場合には、チェックフラグが立てられる。そして、図4(b)のサブルーチンで、チェックフラグの有無が判断され、チェックフラグありの場合には、アンダーフロー状態かオーバーフロー状態かが判断される。   When storage in BANK1 is started in parallel with the output of BANK2, but when the output of BANK2 is completed, an excess or deficiency of audio data is checked in BANK1, and there is an excess or deficiency Is flagged with a check flag. Then, in the subroutine of FIG. 4B, the presence / absence of a check flag is determined, and if there is a check flag, it is determined whether it is an underflow state or an overflow state.

アンダーフロー状態であれば、アンダーフロー処理回路240の第1クロックセレクタ242により所定のファーストクロックが選択され、そのファーストクロックがシステムクロック選択回路260を介してシステムクロックとして供給される。そして、アンダーフロー状態が解消されるまで、アンダーフロー処理が所定回数繰り返し実行される。   In the underflow state, a predetermined fast clock is selected by the first clock selector 242 of the underflow processing circuit 240, and the first clock is supplied as a system clock via the system clock selection circuit 260. Then, the underflow process is repeatedly executed a predetermined number of times until the underflow state is resolved.

これに対して、オーバーフロー状態であれば、オーバーフロー処理回路250の第2クロックセレクタ252により所定のセカンドクロックが選択され、そのセカンドクロックがシステムクロック選択回路260を介してシステムクロックとして供給される。そして、オーバーフロー状態が解消されるまで、オーバーフロー処理が所定回数繰り返し実行される。   On the other hand, in the overflow state, a predetermined second clock is selected by the second clock selector 252 of the overflow processing circuit 250, and the second clock is supplied as the system clock via the system clock selection circuit 260. Then, the overflow process is repeatedly executed a predetermined number of times until the overflow state is resolved.

このように本発明では、アンダーフロー処理とオーバーフロー処理とが行われるが、まず、受信機200側のシステムクロックの周波数CLKrが送信機100側のシステムクロックの周波数CLKtよりも高い場合(CLKt<CLKr)に実行されるアンダーフロー処理について説明する。   Thus, in the present invention, underflow processing and overflow processing are performed. First, when the frequency CLKr of the system clock on the receiver 200 side is higher than the frequency CLKt of the system clock on the transmitter 100 side (CLKt <CLKr ) Will be described.

上記のようにCLKt<CLKrの場合、所定の周期で受信機200がデータ不足となるアンダフロー状態になるが、その際、制御回路220は受信機200側のシステムクロックの位相をD/A変換器215の動作に支障が生じない範囲で遅らせてアンダフロー処理を実行する。   As described above, when CLKt <CLKr, the receiver 200 enters an underflow state in which data is insufficient in a predetermined cycle. At this time, the control circuit 220 performs D / A conversion on the phase of the system clock on the receiver 200 side. The underflow process is executed with a delay as long as the operation of the device 215 is not hindered.

アンダフロー処理時には、第1クロックセレクタ242によりファーストクロックがシステムクロックとして選択されるが、このファーストクロックを図5のタイミングチャートにより説明する。この例では位相シフト回路241により次の4種類のファーストクロックFCLK0〜FCLK270が作成されるものとする。
FCLK0;マスタークロックと同相のクロック
FCLK90;マスタークロックより2π/4シフトしたクロック
FCLK180;マスタークロックより2π/2シフトしたクロック
FCLK270;マスタークロックより6π/4シフトしたクロック
During the underflow process, the first clock selector 242 selects the first clock as the system clock. The first clock will be described with reference to the timing chart of FIG. In this example, the phase shift circuit 241 generates the following four types of first clocks FCLK0 to FCLK270.
FCLK0; clock in phase with master clock FCLK90; clock shifted by 2π / 4 from master clock FCLK180; clock shifted by 2π / 2 from master clock FCLK270; clock shifted by 6π / 4 from master clock

上記したように、アンダーフロー状態,オーバーフロー状態のいずれでもない正常状態のときは、ファーストクロック,セカンドクロックのいずれか一つがシステムクロックとして選択されるが、アンダーフロー処理のため、制御回路220から第1クロックセレクタ242にアンダーフロークロック制御信号が出されると、そのつど第1クロックセレクタ242にて2π/4シフトしたファーストクロックFCLKが選択され新たなシステムクロックとなる。   As described above, in the normal state that is neither the underflow state nor the overflow state, either the first clock or the second clock is selected as the system clock. When an underflow clock control signal is output to the 1 clock selector 242, the first clock selector 242 selects the fast clock FCLK shifted by 2π / 4 and becomes a new system clock.

例えば、現在選択されているシステムクロックがファーストクロックFCLK0であるとして、アンダーフロークロック制御信号がONなると、ファーストクロックFCLK0が「0(Low)」になるのを待ち、そのファーストクロックFCLK0が「0」になったのちにおいて、次のファーストクロックFCLK90が「0」になった時点で、ファーストクロックFCLK0からファーストクロックFCLK90に切り替わる。   For example, assuming that the currently selected system clock is the first clock FCLK0, when the underflow clock control signal is turned ON, the system waits for the first clock FCLK0 to become “0 (Low)”, and the first clock FCLK0 is “0”. Then, when the next first clock FCLK90 becomes “0”, the first clock FCLK0 switches to the first clock FCLK90.

再度、アンダーフロークロック制御信号がONなると、同様にしてさらにつぎのファーストクロックFCLK180がシステムクロックとして選択される。このように、アンダーフロークロック制御信号がONになるたびに、FCLK0→FCLK90→FCLK180→FCLK270→FCLK0→の順序でファーストクロックがサイクリック的に切り替えられることにより、システムクロックの位相が2π/4ずつ遅れ方向にずらされる。   When the underflow clock control signal is turned on again, the next fast clock FCLK180 is selected as the system clock in the same manner. In this way, each time the underflow clock control signal is turned ON, the first clock is cyclically switched in the order of FCLK0 → FCLK90 → FCLK180 → FCLK270 → FCLK0 →, so that the phase of the system clock is 2π / 4 each. Shifted in the delay direction.

なお、通常の設計において、D/A変換器215のシステムクロックは、その仕様書に記載されている標準値を採用するが、標準値のほかに最大値,最小値も記載されており、ある程度の許容範囲がある。したがって、本発明においてシステムクロックを位相シフトするにしても、そのシフト量はD/A変換器の許容範囲内で行われる。   In a normal design, the system clock of the D / A converter 215 adopts the standard value described in the specification, but the maximum value and the minimum value are also described in addition to the standard value. There is an acceptable range. Therefore, even if the system clock is phase-shifted in the present invention, the shift amount is performed within the allowable range of the D / A converter.

次に、図6のタイミングチャートによりアンダーフロー処理の詳細を説明する。図6(a)が送信機100側から送信される音声データで、図6(b)が受信機200側で受信される音声データである(ともにアナログ波形として示している)。なお、送信機100側でデータ圧縮し受信機200側でデータ伸張する必要がないため、送受信間の遅延時間は5mS以下である(これには、例えばA/D変換など各構成要素固有の遅延時間は含まれていない)。   Next, details of the underflow process will be described with reference to the timing chart of FIG. FIG. 6A shows audio data transmitted from the transmitter 100 side, and FIG. 6B shows audio data received on the receiver 200 side (both are shown as analog waveforms). Since it is not necessary to compress the data on the transmitter 100 side and decompress the data on the receiver 200 side, the delay time between transmission and reception is 5 ms or less (for example, a delay unique to each component such as A / D conversion). Time is not included).

上記したように、受信機200側のシステムクロックの周波数CLKrが、送信機100側のシステムクロックの周波数CLKtよりも高い場合(CLKt<CLKr)、定期的に受信機200側でアンダーフロー状態が発生するが、ここではCLKt,CLKrの周波数がともに既知であるとする。   As described above, when the frequency CLKr of the system clock on the receiver 200 side is higher than the frequency CLKt of the system clock on the transmitter 100 side (CLKt <CLKr), an underflow condition periodically occurs on the receiver 200 side. However, here, it is assumed that the frequencies of CLKt and CLKr are known.

送信機100側での1パケットあたりの送信処理時間をTt,受信機200側での1パケットあたりの受信処理時間をTrとすると、CLKt<CLKrであるからTt>Trとなり、この処理時間の差Δt1は、Δt1=Tt−Trで表される。なお、送信処理時間Tt,受信処理時間Trは次式によって表される。
Tt≒(1/CLKt)×1パケットの送信処理にかかるクロック数
Tr≒(1/CLKr)×1パケットの受信処理にかかるクロック数
If Tt is the transmission processing time per packet on the transmitter 100 side and Tr is the reception processing time per packet on the receiver 200 side, Tt> Tr because CLKt <CLKr. Δt1 is represented by Δt1 = Tt−Tr. Note that the transmission processing time Tt and the reception processing time Tr are expressed by the following equations.
Tt≈ (1 / CLKt) × number of clocks required for transmission processing of one packet Tr≈ (1 / CLKr) × number of clocks required for reception processing of one packet

n回にわたって送信・受信が行われたとすると、送信機100と受信機200の処理時間の蓄積誤差は、
nTt−nTr=n(Tt−Tr)=n×Δt1
となり、この蓄積誤差がBANK1,2がそれぞれ有するメモリ許容容量を超えるとデータ不足となるアンダーフロー状態が発生する。
If transmission / reception has been performed n times, the accumulated error in the processing time of the transmitter 100 and the receiver 200 is
nTt−nTr = n (Tt−Tr) = n × Δt1
Thus, if this accumulation error exceeds the allowable memory capacity of each of BANK 1 and 2, an underflow state in which data is insufficient occurs.

制御回路220は、上記蓄積誤差n×Δt1を監視し、それがBANKのメモリ許容容量を超えると判断した場合、上記蓄積誤差を打ち消すため(アンダーフロー状態を解消するため)、第1クロックセレクタ242にアンダーフロークロック制御信号を出力し、受信機200のシステムクロックの位相を遅れ方向にシフトする。   The control circuit 220 monitors the accumulation error n × Δt1, and if it is determined that the accumulated error exceeds the BANK memory capacity, the first clock selector 242 cancels the accumulation error (to eliminate the underflow state). The underflow clock control signal is output to the receiver 200, and the phase of the system clock of the receiver 200 is shifted in the delay direction.

すなわち、1パケットあたりの受信処理時間TrをΔt2だけ遅らせ、1パケットあたりの受信処理時間をTr→Tr+Δt2とする(ただし、Δt2>Δt1)。なお、この例において1パケットあたりの受信処理時間Trは1パケット(96サンプル)を処理するに要する2mSである。   That is, the reception processing time Tr per packet is delayed by Δt2, and the reception processing time per packet is set as Tr → Tr + Δt2 (where Δt2> Δt1). In this example, the reception processing time Tr per packet is 2 mS required to process one packet (96 samples).

ここで、遅延時間をDΔt2とすると、遅延時間DΔt2は、図5に示すファーストクロックFCLK0〜CLK270を切り換えることにより得られる。すなわち、システムクロックが例えばFCLK0から次のFCLK90に切り換えられると位相が1/4遅れ方向にシフトし、その遅延時間は1/4×(CLKr)となる。   Here, if the delay time is DΔt2, the delay time DΔt2 is obtained by switching the first clocks FCLK0 to CLK270 shown in FIG. That is, for example, when the system clock is switched from FCLK0 to the next FCLK90, the phase shifts in the 1/4 delay direction, and the delay time becomes 1/4 × (CLKr).

この遅延時間(1/4×(CLKr))は最小遅延時間であり、受信処理時間Trあたり所定の遅延時間DΔt2を得るには、システムクロックを例えばFCLK0→FCLK90→FCLK180→FCLK270へとサイクリック的に切り換える。したがって、その切換回数をm(正の整数)として遅延時間DΔt2は、
DΔt2=m×(1/4×(CLKr))
で表される。
This delay time (1/4 × (CLKr)) is the minimum delay time, and in order to obtain a predetermined delay time DΔt2 per reception processing time Tr, the system clock is cyclically changed from, for example, FCLK0 → FCLK90 → FCLK180 → FCLK270. Switch to. Accordingly, the delay time DΔt2 is expressed as m (positive integer) as the number of switching times.
DΔt2 = m × (1/4 × (CLKr))
It is represented by

このようにして、1パケットあたりの受信処理時間TrをDΔt2だけ遅らせることにより、アンダーフロー状態を解消するのであるが、アンダーフロー状態を解消するまでの受信回数Mは次のようにして求められる。   In this way, the underflow state is canceled by delaying the reception processing time Tr per packet by DΔt2, but the number M of receptions until the underflow state is canceled is obtained as follows.

上記遅延時間DΔt2と、送信機100と受信機200の処理時間の差Δt1との差をΔt3(=DΔt2−Δt1)とすると、受信回数Mは上記蓄積誤差n×Δt1の中にΔt3が何回含まれるかによって算出される。したがって、受信回数Mは、
M=(n×Δt1)/Δt3
から求めることができる。なお、アンダーフロー状態が解消された後は、遅延時間DΔt2が付加されず、元のシステムクロックによる受信処理時間Trに戻される。
Assuming that the difference between the delay time DΔt2 and the difference in processing time Δt1 between the transmitter 100 and the receiver 200 is Δt3 (= DΔt2−Δt1), the number of receptions M is the number of times Δt3 is included in the accumulated error n × Δt1. It is calculated depending on whether it is included. Therefore, the number of receptions M is
M = (n × Δt1) / Δt3
Can be obtained from After the underflow state is eliminated, the delay time DΔt2 is not added, and the reception processing time Tr is restored to the original system clock.

この受信回数M(アンダーフロー解消時間)は、音質が劣化しない範囲でΔt3を調整することにより決めることができる。なお、上記の例ではシステムクロックをサイクリック的に切り換えて所望とする遅延時間DΔt2を設定するようにしているが、場合によっては、現在のシステムクロックから遅延時間DΔt2を有するシステムクロックへと直接的にジャンプさせてもよい。   The number of receptions M (underflow elimination time) can be determined by adjusting Δt3 within a range where the sound quality does not deteriorate. In the above example, the system clock is cyclically switched to set the desired delay time DΔt2. However, in some cases, the current system clock is directly changed to the system clock having the delay time DΔt2. You may jump to.

参考として、図7(a)にアンダーフロー処理時(Tr=1/47.9KHz)におけるD/A変換器215から出力される音声信号波形を示し、図7(b)にアンダーフロー処理前(Tr=1/48.0KHz)におけるD/A変換器215から出力される音声信号波形を示す。これから分かるように、遅延時間DΔt2を適正に選択することにより、アンダーフロー処理時においても波形の連続性が保たれ、音質が劣化したり異音が聴感上検知されることもない。   For reference, FIG. 7A shows a sound signal waveform output from the D / A converter 215 during underflow processing (Tr = 1 / 47.9 KHz), and FIG. The audio signal waveform output from the D / A converter 215 at Tr = 1 / 48.0 KHz) is shown. As can be seen, by appropriately selecting the delay time DΔt2, the continuity of the waveform is maintained even during the underflow process, and the sound quality is not deteriorated or abnormal sounds are not detected in the sense of hearing.

次に、遅延時間DΔt2を得るためのシステムクロックについて説明する。一般に、位相を2π/kシフトしたシステムクロックをk個使用できるとして、1パケットあたりの受信処理時間Trを遅延させる遅延時間DΔt2は上記したように、
DΔt2=m×(1/k×(CLKr))…(式1)
で求められる。
Next, a system clock for obtaining the delay time DΔt2 will be described. In general, assuming that k system clocks whose phases are shifted by 2π / k can be used, the delay time DΔt2 for delaying the reception processing time Tr per packet is as described above.
DΔt2 = m × (1 / k × (CLKr)) (Formula 1)
Is required.

また、送信機100と受信機200の処理時間の差Δt1は、
Δt1=Tt−Tr
=Sclk×Sample×(1/CLKt−1/CLKr)…(式2)
に置き換えられる。
Sclk;1サンプリングにかかるクロック数(例として、システムクロック12.288MHzで、サンプリング周波数が48KHzの場合、256クロック)。
Sample;サンプリング数(1回の送受信処理をするサンプル数、例として96(2mS))。
Further, the difference Δt1 in processing time between the transmitter 100 and the receiver 200 is
Δt1 = Tt−Tr
= Sclk × Sample × (1 / CLKt−1 / CLKr) (Expression 2)
Is replaced by
Sclk: Number of clocks required for one sampling (for example, when the system clock is 12.288 MHz and the sampling frequency is 48 KHz, 256 clocks).
Sample: Number of samplings (the number of samples subjected to one transmission / reception process, for example, 96 (2 mS)).

アンダーフローを解消するためには、DΔt2>Δt1であることが条件とされる。上記式1と式2から、
m×(1/k×(CLKr))>
Sclk×Sample×(1/CLKt−1/CLKr)
これを整理すると、
m/k>Sclk×Sample×(CLKr/CLKt−1)…(式3)
となる。
m;遅延時間DΔt2を得るためのシステムクロックの切換回数。
k;位相シフト回路で作られる位相が2π/kシフトされたシステムクロックの数。
In order to eliminate the underflow, it is necessary that DΔt2> Δt1. From Equation 1 and Equation 2 above,
m × (1 / k × (CLKr))>
Sclk × Sample × (1 / CLKt−1 / CLKr)
To organize this,
m / k> Sclk × Sample × (CLKr / CLKt−1) (Equation 3)
It becomes.
m: The number of switching of the system clock for obtaining the delay time DΔt2.
k: the number of system clocks whose phase is shifted by 2π / k, generated by the phase shift circuit.

システムクロックの最大位相差は2π/2でk=2(ただし、後段デバイスの入力条件(例えばデューティー比)による)。最小位相差は2π/kで、kの取り得る最大値は送信機100と受信機200のシステムクロックの周波数の差による。   The maximum phase difference of the system clock is 2π / 2 and k = 2 (however, depending on the input conditions (for example, duty ratio) of the subsequent device). The minimum phase difference is 2π / k, and the maximum value k can take depends on the difference in the system clock frequency between the transmitter 100 and the receiver 200.

例えば、計算を簡単にするため、CLKt=10MHz,CLKr=10.0001MHz,m=3,Sclk=256,Sample=96とした場合、上記(式3)から、
k<12.2
となる。したがって、上記の例で言うとk(正の整数)の最大値は12となり、そのシステムクロックの最小位相差は2π/12となる。このことから、アンダーフロー処理をきめ細かに行うには、kの値を大きくするとともに、mの値も大きくすればよい。
For example, in order to simplify the calculation, when CLKt = 10 MHz, CLKr = 10.0001 MHz, m = 3, Sclk = 256, Sample = 96,
k <12.2
It becomes. Therefore, in the above example, the maximum value of k (positive integer) is 12, and the minimum phase difference of the system clock is 2π / 12. For this reason, in order to perform the underflow process finely, it is only necessary to increase the value of k while increasing the value of k.

次に、図8によりD/A変換器215により変換された音声信号のアンダーフロー処理前と処理後の周波数の変化について説明する。図8の左側がアンダーフロー処理前の波形で、図8の右側がアンダーフロー処理後の波形である。   Next, changes in frequency before and after underflow processing of the audio signal converted by the D / A converter 215 will be described with reference to FIG. The left side of FIG. 8 is the waveform before the underflow process, and the right side of FIG. 8 is the waveform after the underflow process.

アンダーフロー処理前においては、x〔s〕間でY〔Hz〕のサイン波相当の波形が発生していたとすると、
x=1/Y…(式4)
が成り立つ。これに対して、アンダーフロー処理のため相対的な位相差がΔxであるシステムクロックをn回切り換えたことにより、x+nΔx〔s〕間で、W〔Hz〕のサイン波相当の波形が発生したとすると、
x+nΔx=1/W…(式5)
が成り立つ。さらに、Zをサンプリング周波数とすると、
x=n/Z…(式6)
が成り立つ。
Before the underflow processing, if a waveform corresponding to a sine wave of Y [Hz] is generated between x [s],
x = 1 / Y (Formula 4)
Holds. On the other hand, a waveform corresponding to a sine wave of W [Hz] is generated between x + nΔx [s] by switching the system clock whose relative phase difference is Δx n times due to underflow processing. Then
x + nΔx = 1 / W (Formula 5)
Holds. Furthermore, if Z is the sampling frequency,
x = n / Z (Formula 6)
Holds.

上記(式4)を上記(式5)を代入すると、
1/Y+nΔx=1/W
となり、これをYについて整理すると、
(1+nYΔx)/Y=1/W
となり、したがってアンダーフロー処理後の周波数W〔Hz〕は、
W=Y/(YnΔx+1)…(式7)
で表される。
Substituting the above (formula 4) into the above (formula 5),
1 / Y + nΔx = 1 / W
Then, when this is arranged about Y,
(1 + nYΔx) / Y = 1 / W
Therefore, the frequency W [Hz] after underflow processing is
W = Y / (YnΔx + 1) (Expression 7)
It is represented by

例えば、アンダーフロー処理前の周波数Yが1000Hz,システムクロックの切換数nを48回,CLKrが12.288MHz,2π/kシフトされたシステムクロックを4個すなわちkを4とすると、上記(式7)は、
W=Y/((Y×n×1/4×(1/CLKr))+1)
あり、これに例示の各数値を代入すると、
W≒999〔Hz〕
となる。このように、アンダーフロー処理しても周波数がほとんど変化せず(この例では1000Hz→999Hz)、したがって音質に劣化のない再生音が得られる。
For example, if the frequency Y before underflow processing is 1000 Hz, the system clock switching number n is 48 times, CLKr is 12.288 MHz, 4 system clocks shifted by 2π / k, that is, k is 4, the above equation (7) )
W = Y / ((Y × n × 1/4 × (1 / CLKr)) + 1)
Yes, and substituting each numerical value shown in this example,
W ≒ 999 [Hz]
It becomes. As described above, even if underflow processing is performed, the frequency hardly changes (in this example, 1000 Hz → 999 Hz), and thus a reproduced sound with no deterioration in sound quality can be obtained.

次に、受信機200側のシステムクロックの周波数CLKrが送信機100側のシステムクロックの周波数CLKtよりも低い場合(CLKr<CLKt)に実行されるオーバーフロー処理について説明する。   Next, an overflow process executed when the frequency CLKr of the system clock on the receiver 200 side is lower than the frequency CLKt of the system clock on the transmitter 100 side (CLKr <CLKt) will be described.

この場合には、オーバーフロー処理回路250にて作成される図9ないし図12に示すセカンドクロックSCLKを使用する。まず、図9の第1例では、アンダーフロー処理回路240から出力されるファーストクロックFCLKをマスタークロックとして、位相シフト兼周波数逓倍回路251により、次の4種類のセカンドクロックSCLK0〜SCLK270を作成する。   In this case, the second clock SCLK shown in FIGS. 9 to 12 created by the overflow processing circuit 250 is used. First, in the first example of FIG. 9, the following four types of second clocks SCLK0 to SCLK270 are generated by the phase shift and frequency multiplication circuit 251 using the fast clock FCLK output from the underflow processing circuit 240 as a master clock.

SCLK0;ファーストクロックと同相のクロック
SCLK90;ファーストクロックより2π/4シフトしたクロック
SCLK180;ファーストクロックより2π/2シフトしたクロック
SCLK270;ファーストクロックより6π/4シフトしたクロック
SCLK0; clock in phase with first clock SCLK90; clock shifted by 2π / 4 from first clock SCLK180; clock shifted by 2π / 2 from first clock SCLK270; clock shifted by 6π / 4 from first clock

この4種類のセカンドクロックSCLK0〜SCLK270は、ファーストクロックFCLKと周波数が同一であるため、波形的には先の図5に示したファーストクロックFCLK0〜FCLK270と同じになるが、切り替える順序が異なる。   Since these four types of second clocks SCLK0 to SCLK270 have the same frequency as the fast clock FCLK, the waveforms are the same as those of the first clocks FCLK0 to FCLK270 shown in FIG. 5, but the switching order is different.

すなわち、オーバーフロー状態となると、制御回路220から第2クロックセレクタ252に対して、そのオーバーフロー状態が解消されるまで何回かオーバーフロークロック制御信号が出されるが、これに伴って図9に示すように、第2クロックセレクタ252からSCLK0→SCLK270→SCLK180→SCLK90→SCLK0→の順序でセカンドクロックがサイクリック的に出力され、システムクロック選択回路260を介してシステムクロックとして供給される。これによれば、オーバーフロークロック制御信号が出されるごとにシステムクロックの位相が2π/4ずつ速められ、オーバーフロー状態が解消される。   That is, when the overflow state occurs, the control circuit 220 issues an overflow clock control signal to the second clock selector 252 several times until the overflow state is resolved. As a result, as shown in FIG. The second clock is cyclically output from the second clock selector 252 in the order of SCLK 0 → SCLK 270 → SCLK 180 → SCLK 90 → SCLK 0 → and supplied as a system clock via the system clock selection circuit 260. According to this, every time an overflow clock control signal is issued, the phase of the system clock is advanced by 2π / 4, and the overflow state is eliminated.

なお、セカンドクロックSCLKの切り替えタイミングは、先に説明したファーストクロックFCLKの場合と同じで、例えば現在選択されているシステムクロックがセカンドクロックSCLK0であるとして、オーバーフロークロック制御信号がONなると、セカンドクロックSCLK0が「0」になるのを待ち、そのセカンドクロックSCLK0が「0」になったのちにおいて、次のセカンドクロックSCLK270が「0」になった時点で、セカンドクロックSCLK0からセカンドクロックSCLK270に切り替わる(後述する例においても同じ)。   Note that the switching timing of the second clock SCLK is the same as that of the first clock FCLK described above. For example, when the currently selected system clock is the second clock SCLK0 and the overflow clock control signal is turned ON, the second clock SCLK0. After the second clock SCLK0 becomes “0” after the second clock SCLK270 becomes “0”, the second clock SCLK0 is switched to the second clock SCLK270 (described later). The same applies to the example).

次に、図10の第2例では、アンダーフロー処理回路240から出力されるファーストクロックFCLKをマスタークロックとして、位相シフト兼周波数逓倍回路251により、次の3種類のセカンドクロックSCLK0,SCLK45,SCLK135を作成する。   Next, in the second example of FIG. 10, the first clock FCLK output from the underflow processing circuit 240 is used as a master clock, and the following three types of second clocks SCLK0, SCLK45, and SCLK135 are generated by the phase shift and frequency multiplication circuit 251. create.

SCLK0;ファーストクロックと同相のクロック
SCLK45;ファーストクロックの2倍の周波数で、ファーストクロックの立ち上が り(前縁)からSCLK45の立ち上がりまでが2π/8シフトしたク ロック
SCLK135;ファーストクロックの2倍の周波数で、ファーストクロックの立ち上 がりからSCLK135の立ち上がりまでが6π/8シフトしたクロ ック(SCLK45の反転クロックでもよい)
SCLK0: Clock in phase with the first clock SCLK45: Clock that is twice the frequency of the first clock and shifted from the rising edge of the first clock (leading edge) to the rising edge of SCLK45 by 2π / 8 SCLK135; Twice the first clock Clock with a shift of 6π / 8 from the rising edge of the first clock to the rising edge of SCLK 135 at the frequency of (this may be an inverted clock of SCLK 45)

この第2例によると、オーバーフロー処理を行わないときに出力される4クロック分(システムクロックの4パルス分)の出力期間に、オーバーフロー処理によって5個のシステムクロックを出力させることができる。これを実現させるため、次のようにしてセカンドクロックSCLKの切り替えが行われる。   According to the second example, five system clocks can be output by overflow processing during an output period of four clocks (four system clock pulses) output when overflow processing is not performed. In order to realize this, the second clock SCLK is switched as follows.

この場合、制御回路220からオーバーフロークロック制御信号が5回にわたって出力されるが、現在セカンドクロックSCLK0がシステムクロックとして用いられているとすると、オーバーフロークロック制御信号が出力されるたびに、SCLK0→SCLK135→SCLK45→SCLK135→SCLK45→SCLK0→の順序でセカンドクロックが切り替えられる。   In this case, the overflow clock control signal is output from the control circuit 220 five times. However, assuming that the second clock SCLK0 is currently used as the system clock, every time the overflow clock control signal is output, SCLK0 → SCLK135 → The second clock is switched in the order of SCLK 45 → SCLK 135 → SCLK 45 → SCLK 0 →.

これによれば、最初にSCLK135が選択されることにより2π/8短縮され、次にSCLK45が選択されることにより2π/4短縮され、次にSCLK135が選択されることにより2π/4短縮され、次にSCLK45が選択されることにより2π/4短縮され、最後にSCLK0が選択されることにより2π/8短縮されることになり、これらの各短縮された時間を合計すると、
2π/8+2π/4+2π/4+2π/4+2π/8=2π
となり、システムクロックが1クロック分短縮されることになる。
According to this, it is shortened by 2π / 8 by selecting SCLK135 first, then by 2π / 4 by selecting SCLK45, and then by 2π / 4 by selecting SCLK135, Next, SCLK 45 is selected to reduce by 2π / 4, and finally SCLK 0 is selected to reduce by 2π / 8. When these shortened times are added up,
2π / 8 + 2π / 4 + 2π / 4 + 2π / 4 + 2π / 8 = 2π
Thus, the system clock is shortened by one clock.

次に、図11の第3例では、アンダーフロー処理回路240から出力されるファーストクロックFCLKをマスタークロックとして、位相シフト兼周波数逓倍回路251により、次の5種類のセカンドクロックSCLK0〜SCLK240を作成する。   Next, in the third example of FIG. 11, the following five types of second clocks SCLK0 to SCLK240 are created by the phase shift and frequency multiplication circuit 251 using the fast clock FCLK output from the underflow processing circuit 240 as a master clock. .

SCLK0;ファーストクロックと同相のクロック
SCLK60;ファーストクロックの1.5倍の周波数で、ファーストクロックの立ち 上がりからSCLK60の立ち上がりまでが2π/6シフトしたクロッ ク
SCLK120;ファーストクロックの1.5倍の周波数で、ファーストクロックの立 ち上がりからSCLK120の立ち上がりまでが4π/6シフトした クロック
SCLK180;ファーストクロックの1.5倍の周波数で、ファーストクロックの立 ち上がりからSCLK180の立ち上がりまでが6π/6シフトした クロック
SCLK240;ファーストクロックの1.5倍の周波数で、ファーストクロックの立 ち上がりからSCLK240の立ち上がりまでが8π/6シフトした クロック
SCLK0: Clock in phase with the first clock SCLK60: Clock that is 1.5 times the frequency of the first clock and shifted by 2π / 6 from the rising edge of the first clock to the rising edge of SCLK60 SCLK120; 1.5 times the frequency of the first clock The clock SCLK180 shifted from the rising edge of the first clock to the rising edge of the SCLK 120 by 4π / 6. The frequency from the rising edge of the first clock to the rising edge of the SCLK 180 shifted by 6π / 6 at a frequency 1.5 times that of the first clock. Clock SCLK240: Clock that is 1.5 times the frequency of the first clock and shifted from the rising edge of the first clock to the rising edge of SCLK240 by 8π / 6

この第3例によると、オーバーフロー処理を行わないときに出力される8クロック分(システムクロックの8パルス分)の出力期間に、オーバーフロー処理によって9個のシステムクロックを出力させることができる。これを実現させるため、次のようにしてセカンドクロックSCLKの切り替えが行われる。   According to the third example, nine system clocks can be output by the overflow process during an output period of 8 clocks (eight pulses of the system clock) output when the overflow process is not performed. In order to realize this, the second clock SCLK is switched as follows.

この場合、制御回路220からオーバーフロークロック制御信号が9回にわたって出力されるが、現在セカンドクロックSCLK0がシステムクロックとして用いられているとすると、オーバーフロークロック制御信号が出力されるたびに、SCLK0→SCLK60→SCLK120→SCLK180→SCLK240→SCLK60→SCLK120→SCLK180→SCLK240→SCLK0の順序でセカンドクロックが切り替えられる。   In this case, the overflow clock control signal is output nine times from the control circuit 220. However, assuming that the second clock SCLK0 is currently used as the system clock, every time the overflow clock control signal is output, SCLK0 → SCLK60 → The second clock is switched in the order of SCLK 120 → SCLK 180 → SCLK 240 → SCLK 60 → SCLK 120 → SCLK 180 → SCLK 240 → SCLK 0.

これによれば、最初にSCLK60が選択されることにより2π/6遅れ、次にSCLK120が選択されることにより2π/6短縮され、次にSCLK180が選択されることにより2π/6短縮され、次にSCLK240が選択されることにより2π/6短縮され、次にSCLK60が選択されることにより2π/6短縮され、次にSCLK120が選択されることにより2π/6短縮され、次にSCLK180が選択されることにより2π/6短縮され、次にSCLK240が選択されることにより2π/6短縮される。なお、最後にSCLK0が選択されるが、このときクロック周期は短縮されない。これらの各短縮された時間を合計すると、
−2π/6+2π/6+2π/6+2π/6+2π/6+2π/6+2π/6=2π
となり、システムクロックが1クロック分短縮されることになる。
According to this, by selecting SCLK 60 first, it is delayed by 2π / 6, then by selecting SCLK 120, it is shortened by 2π / 6, and then by selecting SCLK 180, it is shortened by 2π / 6, and then 2π / 6 is shortened by selecting SCLK 240, and 2π / 6 is shortened by selecting SCLK 60, and 2π / 6 is shortened by selecting SCLK 120, and then SCLK 180 is selected. Is reduced by 2π / 6, and then by selecting SCLK 240, it is shortened by 2π / 6. Although SCLK0 is finally selected, the clock cycle is not shortened at this time. Summing each of these shortened times,
-2π / 6 + 2π / 6 + 2π / 6 + 2π / 6 + 2π / 6 + 2π / 6 + 2π / 6 = 2π
Thus, the system clock is shortened by one clock.

次に、図12の第4例について説明する。この第4例では、上記第3例と同一の5種類のセカンドクロックSCLK0,SCLK60,SCLK120,SCLK180,SCLK240を用いるが、その切り替え順序が上記第3例とは異なっている。   Next, a fourth example of FIG. 12 will be described. In the fourth example, the same five types of second clocks SCLK0, SCLK60, SCLK120, SCLK180, and SCLK240 as in the third example are used, but the switching order is different from that in the third example.

すなわち、制御回路220から出力されるオーバーフロークロック制御信号の立ち上がりのタイミングは、送信機100および受信機200のシステムクロック周波数の誤差やパケットを生成するメモリ容量などによって異なることがある。このような異なるタイミングで発生するオーバーフロークロック制御信号に対しても、オーバーフロー処理を正常に動作させるため、この第4例では次の順序でセカンドクロックSCLKを切り替える。   That is, the rising timing of the overflow clock control signal output from the control circuit 220 may differ depending on the error in the system clock frequency of the transmitter 100 and the receiver 200, the memory capacity for generating the packet, and the like. Even in the case of overflow clock control signals generated at such different timings, the second clock SCLK is switched in the following order in this fourth example in order to allow the overflow processing to operate normally.

この第4例においても、制御回路220からオーバーフロークロック制御信号が9回にわたって出力されるが、現在セカンドクロックSCLK0がシステムクロックとして用いられているとすると、オーバーフロークロック制御信号が出力されるたびに、SCLK0→SCLK180→SCLK240→SCLK60→SCLK120→SCLK180→SCLK240→SCLK60→SCLK120→SCLK0の順序でセカンドクロックが切り替えられる。   Also in the fourth example, the overflow clock control signal is output nine times from the control circuit 220. However, if the second clock SCLK0 is currently used as the system clock, each time the overflow clock control signal is output, The second clock is switched in the order of SCLK0-> SCLK180-> SCLK240-> SCLK60-> SCLK120-> SCLK180-> SCLK240-> SCLK60-> SCLK120-> SCLK0.

この第4例によれば、最初にSCLK180が選択されることにより2π/6遅れ、次にSCLK240が選択されることにより2π/6短縮され、次にSCLK60が選択されることにより2π/6短縮され、次にSCLK120が選択されることにより2π/6短縮され、次にSCLK180が選択されることにより2π/6短縮され、次にSCLK240が選択されることにより2π/6短縮され、次にSCLK60が選択されることにより2π/6短縮され、次にSCLK120が選択されることにより2π/6短縮される。なお、最後にSCLK0が選択されるが、このときクロック周期は短縮されない。   According to the fourth example, 2π / 6 is delayed by selecting SCLK 180 first, 2π / 6 is shortened by selecting SCLK 240, and 2π / 6 is shortened by selecting SCLK 60 next. Next, SCLK 120 is selected to reduce 2π / 6, SCLK 180 is selected to reduce 2π / 6, SCLK 240 is selected to reduce 2π / 6, and then SCLK 60 Is selected, 2π / 6 is shortened, and then SCLK 120 is selected to reduce 2π / 6. Although SCLK0 is finally selected, the clock cycle is not shortened at this time.

これらの各短縮された時間を合計すると、
−2π/6+2π/6+2π/6+2π/6+2π/6+2π/6+2π/6=2π
となり、上記第3例と同じくシステムクロックが1クロック分短縮され、したがって、オーバーフロー処理を行わないときに出力される8クロック分(システムクロックの8パルス分)の出力期間に、オーバーフロー処理によって9個のシステムクロックを出力させることができる。
Summing each of these shortened times,
-2π / 6 + 2π / 6 + 2π / 6 + 2π / 6 + 2π / 6 + 2π / 6 + 2π / 6 = 2π
Thus, as in the third example, the system clock is shortened by one clock. Therefore, in the output period of 8 clocks (eight pulses of the system clock) output when the overflow process is not performed, 9 clocks are generated by the overflow process. System clock can be output.

次に、図13のタイミングチャートによりアンダーフロー処理の詳細を説明する。図13(a)が送信機100側から送信される音声データで、図13(b)が受信機200側で受信される音声データである(ともにアナログ波形として示している)。なお、送信機100側でデータ圧縮し受信機200側でデータ伸張する必要がないため、送受信間の遅延時間は5mS以下である(これには、例えばA/D変換など各構成要素固有の遅延時間は含まれていない)。 Next, details of the underflow process will be described with reference to the timing chart of FIG. FIG. 13A shows audio data transmitted from the transmitter 100 side, and FIG. 13B shows audio data received on the receiver 200 side (both are shown as analog waveforms). Since it is not necessary to compress the data on the transmitter 100 side and decompress the data on the receiver 200 side, the delay time between transmission and reception is 5 ms or less (for example, a delay unique to each component such as A / D conversion). Time is not included).

上記したように、受信機200側のシステムクロックの周波数CLKrが、送信機100側のシステムクロックの周波数CLKtよりも低い場合(CLKr<CLKt)、定期的に受信機200側でオーバーフロー状態が発生するが、ここではCLKr,CLKtの周波数がともに既知であるとする。   As described above, when the frequency CLKr of the system clock on the receiver 200 side is lower than the frequency CLKt of the system clock on the transmitter 100 side (CLKr <CLKt), an overflow condition periodically occurs on the receiver 200 side. However, here, it is assumed that the frequencies of CLKr and CLKt are known.

送信機100側での1パケットあたりの送信処理時間をTt,受信機200側での1パケットあたりの受信処理時間をTrとすると、CLKr<CLKtであるからTr>Ttとなり、この処理時間の差Δt1は、Δt1=Tr−Ttで表される。なお、送信処理時間Tt,受信処理時間Trは次式によって表される。
Tt≒(1/CLKt)×1パケットの送信処理にかかるクロック数
Tr≒(1/CLKr)×1パケットの受信処理にかかるクロック数
If the transmission processing time per packet on the transmitter 100 side is Tt, and the reception processing time per packet on the receiver 200 side is Tr, then Tr> Tt because CLKr <CLKt, and this difference in processing time Δt1 is represented by Δt1 = Tr−Tt. Note that the transmission processing time Tt and the reception processing time Tr are expressed by the following equations.
Tt≈ (1 / CLKt) × number of clocks required for transmission processing of one packet Tr≈ (1 / CLKr) × number of clocks required for reception processing of one packet

n回にわたって送信・受信が行われたとすると、送信機100と受信機200の処理時間の蓄積誤差は、
nTr−nTt=n(Tr−Tt)=n×Δt1
となり、この蓄積誤差がBANK1,2がそれぞれ有するメモリ許容容量を超えるとオーバーフロー状態が発生する。
If transmission / reception has been performed n times, the accumulated error in the processing time of the transmitter 100 and the receiver 200 is
nTr−nTt = n (Tr−Tt) = n × Δt1
Thus, when this accumulation error exceeds the allowable memory capacity of BANKs 1 and 2, an overflow condition occurs.

制御回路220は、オーバーフロー状態であると判断した場合、上記蓄積誤差n×Δt1を打ち消すためアンダーフロー状態の場合とは逆に、受信機200のシステムクロックの周波数および位相を速くするか、もしくは位相のみを進み方向にシフトする。   When the control circuit 220 determines that it is in an overflow state, the frequency and phase of the system clock of the receiver 200 is increased or phased, contrary to the case of the underflow state in order to cancel the accumulation error n × Δt1. Only shift forward.

すなわち、1パケットあたりの受信処理時間TrをΔt2だけ短縮し、1パケットあたりの受信処理時間をTr→Tr−Δt2とする(ただし、Δt2>Δt1)。なお、この例において1パケットあたりの受信処理時間Trは1パケット(96サンプル)を処理するに要する2mSである。   That is, the reception processing time Tr per packet is shortened by Δt2, and the reception processing time per packet is set as Tr → Tr−Δt2 (where Δt2> Δt1). In this example, the reception processing time Tr per packet is 2 mS required to process one packet (96 samples).

ここで、短縮時間をSΔt2とすると、この短縮時間SΔt2は、図9ないし図12に示すように、セカンドクロックSCLKを切り替えることにより得られる。上記したように、セカンドクロックSCLKの切り替えにより、システムクロックが通常nクロック出力されるところをn+1クロック出力されるため、オーバーフロークロック制御信号出力1回あたりの短縮時間は1/CLKrとなる。   Here, assuming that the shortening time is SΔt2, the shortening time SΔt2 is obtained by switching the second clock SCLK as shown in FIGS. As described above, when the second clock SCLK is switched, the system clock is normally output as n + 1 clocks where n + 1 clocks are output. Therefore, the shortened time per overflow clock control signal output is 1 / CLKr.

したがって、m回にわたってオーバーフロークロック制御信号が出力されると、受信処理時間Trあたりの短縮時間SΔt2は、
SΔt2=m×(1/CLKr)
で表される。このようにして、1パケットあたりの受信処理時間TrをSΔt2だけ短縮させることにより、オーバーフロー状態を解消するのであるが、オーバーフロー状態を解消するまでの受信回数Mは次のようにして求められる。
Therefore, when the overflow clock control signal is output m times, the shortened time SΔt2 per reception processing time Tr is
SΔt2 = m × (1 / CLKr)
It is represented by In this way, by reducing the reception processing time Tr per packet by SΔt2, the overflow state is eliminated. However, the number M of receptions until the overflow state is eliminated is obtained as follows.

上記短縮時間SΔt2と、送信機100と受信機200の処理時間の差Δt1との差をΔt3(=SΔt2−Δt1)とすると、受信回数Mは上記蓄積誤差n×Δt1の中にΔt3が何回含まれるかによって算出される。したがって、受信回数Mは、
M=(n×Δt1)/Δt3
から求めることができる。なお、オーバーフロー状態が解消された後は、元のシステムクロックによる受信処理時間Trに戻される。
If the difference between the shortened time SΔt2 and the difference in processing time Δt1 between the transmitter 100 and the receiver 200 is Δt3 (= SΔt2−Δt1), the number of receptions M is the number of times Δt3 is included in the accumulated error n × Δt1. It is calculated depending on whether it is included. Therefore, the number of receptions M is
M = (n × Δt1) / Δt3
Can be obtained from After the overflow state is eliminated, the reception processing time Tr is returned to the original system clock.

参考として、図14(a)にオーバーフロー処理前(Tr=1/48.0KHz)におけるD/A変換器215から出力される音声信号波形を示し、図14(b)にオーバーフロー処理時(Tr=1/48.1KHz)におけるD/A変換器215から出力される音声信号波形を示す。これから分かるように、短縮時間SΔt2を適正に選択することにより、オーバーフロー処理時においても波形の連続性が保たれ、音質が劣化したり異音が聴感上検知されることもない。   For reference, FIG. 14A shows a sound signal waveform output from the D / A converter 215 before overflow processing (Tr = 1 / 48.0 KHz), and FIG. 14B shows the overflow processing time (Tr = The audio signal waveform output from the D / A converter 215 at 1 / 48.1 KHz) is shown. As can be seen, by properly selecting the shortening time SΔt2, the continuity of the waveform is maintained even during the overflow process, and the sound quality is not deteriorated or abnormal sounds are not detected in the sense of hearing.

ここで、受信処理時間Trでオーバーフロー処理により1クロック分だけ時間を短縮したとすると、その短縮時間SΔt2は上記したように、
SΔt2=m×(1/CLKr)…(式8)
で表される(m;短縮時間SΔt2を得るためのシステムクロックの切換回数)。
Here, if the time is shortened by one clock by the overflow processing in the reception processing time Tr, the shortened time SΔt2 is as described above.
SΔt2 = m × (1 / CLKr) (Expression 8)
(M; the number of times the system clock is switched to obtain the shortening time SΔt2).

また、送信機100と受信機200の処理時間の差Δt1は、
Δt1=Tr−Tt
=Sclk×Sample×(1/CLKr−1/CLKt)…(式9)
で表される。
Sclk;1サンプリングにかかるクロック数(例として、システムクロック12.288MHzで、サンプリング周波数が48KHzの場合、256クロック)。
Sample;サンプリング数(1回の送受信処理をするサンプル数、例として96(2mS))。
Further, the difference Δt1 in processing time between the transmitter 100 and the receiver 200 is
Δt1 = Tr−Tt
= Sclk × Sample × (1 / CLKr−1 / CLKt) (Equation 9)
It is represented by
Sclk: Number of clocks required for one sampling (for example, when the system clock is 12.288 MHz and the sampling frequency is 48 KHz, 256 clocks).
Sample: Number of samplings (the number of samples subjected to one transmission / reception process, for example, 96 (2 mS)).

オーバーフローを解消するためには、SΔt2>Δt1であることが条件とされる。上記式8と式9から、
m×(1/CLKr)>
Sclk×Sample×(1/CLKr−1/CLKt)
これを展開して整理すると、
m>Sclk×Sample×CLKr×(1/CLKr−1/CLKt)
m>Sclk×Sample×(1−CLKr/CLKt)
となる。このことから、CLKrとCLKtとの差が大きくなれば、mで表したオーバーフロー処理回数も多くする必要がある。
In order to eliminate the overflow, the condition is that SΔt2> Δt1. From Equation 8 and Equation 9 above,
m × (1 / CLKr)>
Sclk × Sample × (1 / CLKr−1 / CLKt)
If this is expanded and organized,
m> Sclk × Sample × CLKr × (1 / CLKr−1 / CLKt)
m> Sclk × Sample × (1-CLKr / CLKt)
It becomes. For this reason, if the difference between CLKr and CLKt increases, the number of overflow processing times represented by m must be increased.

次に、図15によりD/A変換器215により変換された音声信号のオーバーフロー処理前と処理後の周波数の変化について説明する。図15の左側がオーバーフロー処理前の波形で、図15の右側がオーバーフロー処理後の波形である。   Next, changes in frequency before and after the overflow processing of the audio signal converted by the D / A converter 215 will be described with reference to FIG. The left side of FIG. 15 is the waveform before the overflow process, and the right side of FIG. 15 is the waveform after the overflow process.

オーバーフロー処理前においては、x〔s〕間でY〔Hz〕のサイン波相当の波形が発生していたとすると、
x=1/Y…(式10)
が成り立つ。これに対して、オーバーフロー処理のため相対的な位相差がΔxであるシステムクロックをn回切り換えたことにより、x−nΔx〔s〕間で、W〔Hz〕のサイン波相当の波形が発生したとすると、
x−nΔx=1/W…(式11)
が成り立つ。さらに、Zをサンプリング周波数とすると、
x=n/Z…(式12)
が成り立つ。
If the waveform corresponding to the sine wave of Y [Hz] was generated between x [s] before the overflow processing,
x = 1 / Y (Expression 10)
Holds. On the other hand, by switching the system clock whose relative phase difference is Δx n times for overflow processing, a waveform corresponding to a sine wave of W [Hz] is generated between x−nΔx [s]. Then,
x−nΔx = 1 / W (Expression 11)
Holds. Furthermore, if Z is the sampling frequency,
x = n / Z (Formula 12)
Holds.

上記(式10)を上記(式11)を代入すると、
1/Y−nΔx=1/W
となり、これをYについて整理すると、
(1−nYΔx)/Y=1/W
となり、したがってオーバーフロー処理後の周波数W〔Hz〕は、
W=Y/(1−YnΔx)…(式13)
で表される。
Substituting the above (formula 10) into the above (formula 11),
1 / Y-nΔx = 1 / W
Then, when this is arranged about Y,
(1-nYΔx) / Y = 1 / W
Therefore, the frequency W [Hz] after overflow processing is
W = Y / (1-YnΔx) (Equation 13)
It is represented by

なお、図2に示す受信機200では、第1メモリ211とは別にBANK1,2を含む第2メモリ213を使用しているが、別の実施形態として、図16に示すように第2メモリ213を使用せず、メモリを第1メモリ211のみとしてもよい。この場合において、第1メモリ211の記憶容量も1パケット分であることが好ましい。   In the receiver 200 shown in FIG. 2, the second memory 213 including BANK 1 and 2 is used separately from the first memory 211. However, as another embodiment, the second memory 213 is shown in FIG. The memory may be only the first memory 211 without using. In this case, the storage capacity of the first memory 211 is also preferably one packet.

すなわち、復調部210により復調された音声信号を順次第1メモリ211に書き込みながら、これと並行してFIFO方式にて音声信号を読み出し、復号化器212にて復号処理したのちD/A変換器215に与える。なお、先に復号化処理してから第1メモリ211に格納するようにしてもよい。   That is, while the audio signal demodulated by the demodulator 210 is sequentially written in the first memory 211, the audio signal is read out by the FIFO method in parallel with this and decoded by the decoder 212 and then the D / A converter 215. Note that the first memory 211 may be stored after the decryption process.

図16にはアンダーフロー処理回路240およびオーバーフロー処理回路250が省略されているが、制御回路220は、第1メモリ211の出力が終了するたびに、データに過不足が生じているかどうかを監視し、アンダーフローの場合にはアンダーフロー処理を実行し、オーバーフローの場合にはオーバーフロー処理を実行する。   In FIG. 16, the underflow processing circuit 240 and the overflow processing circuit 250 are omitted, but the control circuit 220 monitors whether data is excessive or insufficient each time the output of the first memory 211 is completed. In case of underflow, underflow processing is executed, and in case of overflow, overflow processing is executed.

以上、ワイヤレスマイクロホンシステムを例にして本発明を説明したが、本発明は、これ以外の送受信機を備える非同期デジタル無線通信システム、例えば時分割多元接続システムなどに広く利用することができる。   The present invention has been described above by taking the wireless microphone system as an example. However, the present invention can be widely used in asynchronous digital wireless communication systems including other transceivers, such as a time division multiple access system.

本発明に含まれる送信機の構成を模式的に示す回路ブロック図。The circuit block diagram which shows typically the structure of the transmitter included in this invention. 本発明に含まれる受信機の構成を模式的に示す回路ブロック図。The circuit block diagram which shows typically the structure of the receiver contained in this invention. 上記送信機の送信手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the transmission procedure of the said transmitter. 上記受信機の動作を示すフローチャートで、(a)はメインルーチン,(b)はサブルーチン。In the flowchart which shows operation | movement of the said receiver, (a) is a main routine, (b) is a subroutine. アンダーフロー処理時のシステムクロックの一例を示すタイミングチャート。The timing chart which shows an example of the system clock at the time of underflow processing. アンダーフロー処理の動作説明用タイミングチャート。The timing chart for operation | movement description of an underflow process. D/A変換された音声信号の(b)アンダーフロー処理前と(a)アンダーフロー処理後の波形を示す波形図。The wave form diagram which shows the waveform before (b) underflow processing of the audio | voice signal by which D / A conversion was carried out, and (a) after underflow processing. アンダーフロー処理前とアンダーフロー処理後の周波数の変化状態を説明する波形図。The wave form diagram explaining the change state of the frequency before underflow processing and after underflow processing. オーバーフロー処理時のシステムクロックの第1例を示すタイミングチャート。The timing chart which shows the 1st example of the system clock at the time of an overflow process. オーバーフロー処理時のシステムクロックの第2例を示すタイミングチャート。The timing chart which shows the 2nd example of the system clock at the time of an overflow process. オーバーフロー処理時のシステムクロックの第3例を示すタイミングチャート。The timing chart which shows the 3rd example of the system clock at the time of an overflow process. オーバーフロー処理時のシステムクロックの第4例を示すタイミングチャート。9 is a timing chart showing a fourth example of a system clock at the time of overflow processing. オーバーフロー処理の動作説明用タイミングチャート。The timing chart for operation explanation of overflow processing. D/A変換された音声信号の(a)アンダーフロー処理前と(b)アンダーフロー処理後の波形を示す波形図。The wave form diagram which shows the waveform before (a) underflow process of the audio | voice signal by which D / A conversion was carried out, and (b) after underflow process. オーバーフロー処理前とオーバーフロー処理後の周波数の変化状態を説明する波形図。The wave form diagram explaining the change state of the frequency before overflow processing after overflow processing. 本発明に含まれる受信機の別の実施形態の要部を模式的に示す回路ブロック図。The circuit block diagram which shows typically the principal part of another embodiment of the receiver contained in this invention. 従来のデジタル送受信システムに用いられている(a)送信機と(b)受信機の各構成を示す模式的な回路ブロック図。The typical circuit block diagram which shows each structure of (a) transmitter and (b) receiver used for the conventional digital transmission / reception system.

符号の説明Explanation of symbols

100 送信機
110 マイクロホン
120 A/D変換器
130 符号化器
140 バッファメモリ
150 送信処理部
160 クロック発生器
170 制御回路
200 受信機
210 復調部
211 第1メモリ
212 復号化器
213 第2メモリ
214 BANKセレクタ
215 D/A変換器
216 スピーカ
220 制御回路
230 クロック発生器
240 アンダーフロー処理回路
241 位相シフト回路
242 第1クロックセレクタ
250 オーバーフロー処理回路
251 位相シフト兼周波数逓倍回路
252 第2クロックセレクタ
260 システムクロック選択回路
FCLK ファーストクロック
SCLK セカンドクロック
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Transmitter 110 Microphone 120 A / D converter 130 Encoder 140 Buffer memory 150 Transmission processor 160 Clock generator 170 Control circuit 200 Receiver 210 Demodulator 211 First memory 212 Decoder 213 Second memory 214 BANK selector 215 D / A converter 216 Speaker 220 Control circuit 230 Clock generator 240 Underflow processing circuit 241 Phase shift circuit 242 First clock selector 250 Overflow processing circuit 251 Phase shift and frequency multiplication circuit 252 Second clock selector 260 System clock selection circuit FCLK First clock SCLK Second clock

Claims (6)

無線により通信される送信機と受信機とを含み、上記送信機より、デジタルの音声データを所定の時間長を有するパケットに含ませてパケット単位で繰り返し送信させるとともに、上記受信機側では、上記音声データを一旦メモリに記憶したのち、上記メモリからD/A変換器に与えて音声再生器の駆動信号を得る非同期デジタル無線通信方法において、
上記メモリのデータ蓄積状態を監視する制御手段を有し、上記受信機側での1パケットあたりの受信処理時間をTrとして、上記メモリがアンダーフロー状態となった場合には上記受信処理時間Trを所定時間分遅らせ、上記メモリがオーバーフロー状態となった場合には上記受信処理時間Trを所定時間分速くすることを特徴とする非同期デジタル無線通信方法。
Including a transmitter and a receiver that are communicated by radio, and from the transmitter, digital audio data is included in a packet having a predetermined time length and repeatedly transmitted in units of packets. In an asynchronous digital wireless communication method in which audio data is temporarily stored in a memory and then given to the D / A converter from the memory to obtain a drive signal for the audio player.
Control means for monitoring the data storage state of the memory, where Tr is the reception processing time per packet at the receiver side, and the reception processing time Tr when the memory is in an underflow state An asynchronous digital radio communication method characterized in that the reception processing time Tr is increased by a predetermined time when the memory is overflowed by a predetermined time delay.
上記受信機は、当該受信機の動作基準となるシステムクロックとして、クロック発生器により発生されるマスタークロックと同一周波数で位相を遅れ方向にずらした複数のファーストクロックと、周波数および位相または位相のみを上記マスタークロックよりも速めた複数のセカンドクロックとを有し、上記アンダーフロー状態の場合には上記ファーストクロックを適宜切り替え、上記オーバーフロー状態の場合には上記セカンドクロックを適宜切り替えることを特徴とする請求項1に記載の非同期デジタル無線通信方法。   The receiver has, as a system clock serving as an operation reference of the receiver, a plurality of first clocks whose phases are shifted in the delay direction at the same frequency as the master clock generated by the clock generator, and only the frequency and phase or phase. A plurality of second clocks faster than the master clock, wherein the first clock is appropriately switched in the underflow state, and the second clock is appropriately switched in the overflow state. Item 4. The asynchronous digital wireless communication method according to Item 1. 無線により通信される送信機と受信機とを含み、上記送信機より音声信号をデジタルの音声データとして送信し、上記受信機側で上記音声データを復調しD/A変換して音声再生器の駆動信号を得る非同期デジタル無線通信システムにおいて、
上記送信機は、上記音声データを所定の時間長を有するパケットに含ませてパケット単位で繰り返し送信し、
上記受信機は、所定のパケット数分の記憶容量を有し、復調された上記音声データを記憶するメモリと、上記メモリから読み出される上記音声データをアナログ信号に変換するD/A変換器と、当該受信機の動作基準となるシステムクロックを出力するクロック出力手段と、上記メモリへの上記音声データの書き込み,読み出しおよび上記クロック出力手段を制御するとともに、上記メモリのデータ蓄積状態を監視する制御手段とを含み、
上記制御手段は、上記メモリへの上記音声データの書き込み,読み出し時に、上記メモリがアンダーフロー状態となる場合には、上記クロック出力手段より当該受信機の受信処理時間Trを所定時間分遅くするシステムクロックを出力させ、上記メモリがオーバーフロー状態となる場合には、上記クロック出力手段より上記受信処理時間Trを所定時間分速くするシステムクロックを出力させることを特徴とする非同期デジタル無線通信システム。
Including a transmitter and a receiver communicated by radio, transmitting an audio signal as digital audio data from the transmitter, demodulating the audio data on the receiver side, performing D / A conversion, and In an asynchronous digital wireless communication system for obtaining a drive signal,
The transmitter includes the audio data in a packet having a predetermined time length and repeatedly transmits the packet unit,
The receiver has a storage capacity for a predetermined number of packets, stores a demodulated audio data, a D / A converter that converts the audio data read from the memory into an analog signal, Clock output means for outputting a system clock serving as an operation reference of the receiver, and control means for controlling writing and reading of the audio data to and from the memory and the clock output means and monitoring a data storage state of the memory Including
The control means is a system for delaying the reception processing time Tr of the receiver by a predetermined time from the clock output means when the memory is in an underflow state when the audio data is written to or read from the memory. An asynchronous digital radio communication system, characterized in that a clock is output, and when the memory is in an overflow state, a system clock is output from the clock output means to increase the reception processing time Tr by a predetermined time.
上記クロック出力手段は、上記システムクロックとして、上記メモリがアンダーフロー状態となる場合には、クロック発生器により発生されるマスタークロックと同一周波数で位相を遅れ方向にずらしたファーストクロックを出力し、上記メモリがオーバーフロー状態となる場合には、周波数および位相または位相のみを上記マスタークロックよりも速めたセカンドクロックを出力することを特徴とする請求項3に記載の非同期デジタル無線通信システム。   The clock output means outputs, as the system clock, a fast clock whose phase is shifted in the delay direction at the same frequency as the master clock generated by the clock generator when the memory is in an underflow state. 4. The asynchronous digital radio communication system according to claim 3, wherein when the memory is in an overflow state, a second clock having a frequency and a phase or a phase faster than that of the master clock is output. 上記クロック出力手段は、上記ファーストクロックをマスタークロックとして、上記セカンドクロックを作成することを特徴とする請求項4に記載の非同期デジタル無線通信システム。   5. The asynchronous digital radio communication system according to claim 4, wherein the clock output means creates the second clock using the first clock as a master clock. 上記メモリは、上記音声データを記憶する第1および第2の少なくとも2つのメモリバンクを備え、上記各メモリバンクに上記音声データが交代的に書き込まれることを特徴とする請求項3,4または5に記載の非同期デジタル無線通信システム。   The said memory is provided with the 1st and 2nd at least 2 memory bank which memorize | stores the said audio | voice data, The said audio | voice data are alternately written in each said memory bank, The 3, 4 or 5 characterized by the above-mentioned. Asynchronous digital wireless communication system described in 1.
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