JP2014220741A - Communication system, demodulation device, and modulation signal generating device - Google Patents

Communication system, demodulation device, and modulation signal generating device

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JP2014220741A JP2013100212A JP2013100212A JP2014220741A JP 2014220741 A JP2014220741 A JP 2014220741A JP 2013100212 A JP2013100212 A JP 2013100212A JP 2013100212 A JP2013100212 A JP 2013100212A JP 2014220741 A JP2014220741 A JP 2014220741A
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秋山 仁志
Hitoshi Akiyama
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04JMULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J13/00Code division multiplex systems

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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve detection accuracy of a peak of a correlation value of a code sequence.SOLUTION: A transmission device 10 modulates the same code sequence by using a data code to generate a modulation signal composed of a dummy symbol A, ranging symbol A, ranging symbol B, and dummy symbol B arranged in order on a time axis, and gives off sound of the modulation signal. When a reception device 20 collects the sound of the modulation signal propagated through a medium, a matching filter sequentially calculates a first correlation value by calculating correlation between the modulation signal and code sequence using a predetermined sampling frequency. The reception device 20 multiplies the first correlation value by a second correlation value obtained by giving time delay equal to a symbol period of the ranging symbol A to the first correlation value, suppresses a level of a peak of a correlation value caused by reflection sound and the like low, and emphasise a peak of the correlation value corresponding to a ranging symbol and detects it. The reception device 20 measures propagation time of the modulation signal in the medium on the basis of a result of the detection of the peak of the correlation value, and calculates a distance between the transmission device 10 and reception device 20.

Description

本発明は、符号系列の相関を検出する技術に関する。   The present invention relates to a technique for detecting a correlation between code sequences.

スペクトラム拡散通信を行う通信システムでは、スペクトラム拡散信号(変調信号)と拡散符号の相関値を算出し、相関ピークの検出結果に基づいてデータを復調する。特許文献1は、変調信号を含む音響信号に対し、HPF(High-pass Filter)を用いてフィルタ処理を行ってから、変調信号と拡散符号との相関を検出することを開示している。   In a communication system that performs spread spectrum communication, a correlation value between a spread spectrum signal (modulated signal) and a spread code is calculated, and data is demodulated based on a correlation peak detection result. Patent Document 1 discloses that a correlation between a modulation signal and a spread code is detected after performing a filtering process on an acoustic signal including the modulation signal using a high-pass filter (HPF).

特開2009−115735号公報JP 2009-115735 A

特許文献1に記載の発明では、音響信号に拡散符号を重畳させるため、例えば、広帯域ノイズが発生しやすい環境下や反射音(残響)が多い環境下では、これら広帯域ノイズ等の外乱の影響を受けて相関値のピークのレベルが低下することがある。
そこで、本発明の目的は、符号系列の相関値のピークの検出精度を向上させることである。
In the invention described in Patent Document 1, since the spreading code is superimposed on the acoustic signal, for example, in an environment where broadband noise is likely to occur or an environment where there is a lot of reflected sound (reverberation), the influence of disturbance such as broadband noise is affected. As a result, the peak level of the correlation value may decrease.
Accordingly, an object of the present invention is to improve the detection accuracy of the correlation value peak of the code sequence.

上述した課題を解決するため、本発明の通信システムは、同一の符号系列を変調して生成された第1のシンボル及び第2のシンボルをそれぞれ時間軸上に順に配置した変調信号を生成し、生成した当該変調信号を放音する放音制御部と、前記放音制御部により放音された前記変調信号を取得する取得部と、所定のサンプリング周波数で、前記取得部が取得した変調信号と前記符号系列との相関を取って、第1の相関値を順次算出する相関検出部と、前記相関検出部から供給される第1の相関値と、前記第1の相関値に前記第1のシンボルの開始時点から前記第2のシンボルの開始時点までの時間分の時間遅延を与えた第2の相関値とを乗算する乗算部と、前記乗算部による乗算結果に基づいて相関値のピークを検出するピーク検出部とを備える。
本発明の通信システムでは、第1の相関値と、第1の相関値に第1のシンボル開始時点から第2のシンボルの開始時点までの時間分の時間遅延を与えた第2の相関値とを乗算することによって、反射音等の影響で発生した相関値のピークのレベルを低く抑圧しつつ、第1のシンボル及び第2のシンボルに対応する相関値のピークを強調することができる。
In order to solve the above-described problem, the communication system of the present invention generates a modulated signal in which the first symbol and the second symbol generated by modulating the same code sequence are sequentially arranged on the time axis, A sound emission control unit that emits the generated modulation signal; an acquisition unit that acquires the modulation signal emitted by the sound emission control unit; and the modulation signal acquired by the acquisition unit at a predetermined sampling frequency; A correlation detection unit that sequentially calculates a first correlation value by taking a correlation with the code sequence, a first correlation value supplied from the correlation detection unit, and the first correlation value to the first correlation value A multiplier that multiplies a second correlation value that has been given a time delay from the start time of the symbol to the start time of the second symbol, and a peak of the correlation value based on the multiplication result of the multiplier With a peak detector to detect .
In the communication system according to the present invention, the first correlation value, and the second correlation value obtained by adding a time delay corresponding to the time from the first symbol start time to the second symbol start time to the first correlation value, By multiplying, the peak of the correlation value corresponding to the first symbol and the second symbol can be emphasized while suppressing the level of the peak of the correlation value generated due to the influence of the reflected sound or the like.

本発明の通信システムにおいて、前記放音制御部は、前記符号系列を変調して生成された、前記第1のシンボルの直前に配置した第3のシンボルと、前記第2のシンボルの直後に配置した第4のシンボルとを含んだ変調信号に、前記第3のシンボルの開始時点から、当該第3のシンボルのシンボル期間よりも長い時間長で立ち上がり、前記第4のシンボルの開始時点から立ち下がる窓関数により窓関数処理を施した変調信号を生成し、生成した当該変調信号を放音するようにしてもよい。
本発明によれば、第1のシンボル及び第2のシンボルの前後の信号を原因とした相関値のピークの検出精度の低下を抑えることができる。
In the communication system of the present invention, the sound emission control unit is disposed immediately after the third symbol and the third symbol, which are generated by modulating the code sequence, and are disposed immediately before the first symbol. The modulated signal including the fourth symbol rises from the start time of the third symbol for a time longer than the symbol period of the third symbol, and falls from the start time of the fourth symbol. A modulation signal subjected to window function processing by a window function may be generated, and the generated modulation signal may be emitted.
According to the present invention, it is possible to suppress a decrease in detection accuracy of a correlation value peak caused by signals before and after the first symbol and the second symbol.

本発明の通信システムにおいて、前記相関値のピークの検出結果に基づいて、前記放音制御部により放音された前記変調信号が前記取得部により取得されるまでの時間を用いた特定の処理を実行する処理実行部を備えるようにしてもよい。
本発明によれば、変調信号が放音されてから取得されるまでの時間を用いた処理の精度を向上させることができる。
In the communication system of the present invention, a specific process using a time until the modulation signal emitted by the sound emission control unit is acquired by the acquisition unit based on the detection result of the peak of the correlation value. You may make it provide the process execution part to perform.
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the precision of the process using the time after a modulation signal is emitted until it is acquired can be improved.

この通信システムにおいて、前記放音制御部は、前記符号系列を変調したベースバンド信号を、互いに周波数が異なる複数のキャリア信号で周波数シフトさせた変調信号を生成し、生成した当該変調信号を放音し、前記処理実行部は、各キャリア信号に対応する前記変調信号から検出された前記相関値のピークに基づいて、前記処理を実行するようにしてもよい。
本発明によれば、反射音等の影響がより少ない変調信号から検出した相関値のピークを優先して使用することにより、変調信号が放音されてから取得されるまでの時間を用いた処理の精度を向上させることができる。
In this communication system, the sound emission control unit generates a modulation signal obtained by frequency-shifting a baseband signal obtained by modulating the code sequence using a plurality of carrier signals having different frequencies, and generates the generated modulation signal. And the said process execution part may perform the said process based on the peak of the said correlation value detected from the said modulation signal corresponding to each carrier signal.
According to the present invention, the processing using the time from when the modulation signal is emitted until it is acquired by preferentially using the peak of the correlation value detected from the modulation signal with less influence of reflected sound or the like. Accuracy can be improved.

本発明の復調装置は、同一の符号系列を変調して生成された第1のシンボル及び第2のシンボルをそれぞれ時間軸上に順に配置した変調信号を取得する取得部と、所定のサンプリング周波数で、前記取得部が取得した変調信号と前記符号系列との相関を取って、第1の相関値を順次算出する相関検出部と、前記相関検出部から供給される第1の相関値と、前記第1の相関値に前記第1のシンボルの開始時点から前記第2のシンボルの開始時点までの時間分の時間遅延を与えた第2の相関値とを乗算する乗算部と、前記乗算部による乗算結果に基づいて相関値のピークを検出するピーク検出部とを備える。   The demodulating device of the present invention includes an acquisition unit that acquires a modulated signal in which a first symbol and a second symbol generated by modulating the same code sequence are sequentially arranged on a time axis, and a predetermined sampling frequency. Taking a correlation between the modulation signal acquired by the acquisition unit and the code sequence, and sequentially calculating a first correlation value; a first correlation value supplied from the correlation detection unit; A multiplier that multiplies a first correlation value by a second correlation value that is a time delay corresponding to a time from the start time of the first symbol to the start time of the second symbol; A peak detection unit that detects a peak of the correlation value based on the multiplication result.

本発明の変調信号生成装置は、同一の符号系列を変調して生成された第1のシンボル及び第2のシンボルをそれぞれ時間軸上に順に配置した変調信号を生成し、生成した当該変調信号を放音する放音制御部であって、所定のサンプリング周波数で前記変調信号と前記符号系列との相関を取って第1の相関値を順次算出し、算出した前記第1の相関値と、前記第1の相関値に前記第1のシンボルの開始時点から前記第2のシンボルの開始時点までの時間分の時間遅延を与えた第2の相関値との乗算結果に基づいて相関値のピークを検出する復調装置が配置された媒質中に、前記変調信号を放音する放音制御部を備える。   The modulation signal generation apparatus of the present invention generates a modulation signal in which the first symbol and the second symbol generated by modulating the same code sequence are sequentially arranged on the time axis, and the generated modulation signal is A sound emission control unit that emits sound, sequentially calculating a first correlation value by taking a correlation between the modulation signal and the code sequence at a predetermined sampling frequency, and calculating the first correlation value; Based on the result of multiplying the first correlation value by the second correlation value obtained by giving a time delay corresponding to the time from the start time of the first symbol to the start time of the second symbol, the peak of the correlation value is obtained. A sound emission control unit that emits the modulated signal is provided in a medium in which a demodulator for detection is arranged.

本発明によれば、符号系列の相関値のピークの検出精度を向上させることができる。   According to the present invention, it is possible to improve the detection accuracy of the correlation value peak of the code sequence.

本発明の一実施形態に係る通信システムの全体構成を示す図。1 is a diagram showing an overall configuration of a communication system according to an embodiment of the present invention. 同通信システムにおける放音制御部の詳細な構成を示すブロック図。The block diagram which shows the detailed structure of the sound emission control part in the communication system. 同放音制御部の各部が供給する信号を説明する図。The figure explaining the signal which each part of the sound emission control part supplies. 同通信システムでの測距処理に用いられる変調信号を説明する図。The figure explaining the modulation signal used for the ranging process in the communication system. 同放音制御部が放音する窓関数処理後の変調信号の波形を示すグラフ。The graph which shows the waveform of the modulation signal after the window function process which the sound emission control part emits. 同通信システムにおける復調部の詳細な構成を示すブロック図。The block diagram which shows the detailed structure of the demodulation part in the communication system. 同復調部における遅延乗算処理を説明する図。The figure explaining the delay multiplication process in the demodulation part. 2つのシンボルの相関値同士を乗算した後の合成相関値を説明する図。The figure explaining the synthetic | combination correlation value after multiplying the correlation values of two symbols. 反射音等の影響が特に大きい環境下での合成相関値を説明する図。The figure explaining the synthetic | combination correlation value in the environment where influence of reflected sound etc. is especially large. 本発明の変形例に係る放音制御部が放音する変調信号を説明する図。The figure explaining the modulation signal which the sound emission control part which concerns on the modification of this invention emits. 本発明の変形例に係る撮影システムの全体構成を示す図。The figure which shows the whole imaging | photography system which concerns on the modification of this invention. 窓関数処理の他の例を説明する図。The figure explaining the other example of a window function process.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る通信システム1の全体構成を示す図である。図1に示すように、通信システム1は、送信装置10と受信装置20を備え、音(音波)を介したスペクトラム拡散通信を行う通信システムである。送信装置10は、直接スペクトラム拡散方式により変調信号を生成して送信する。受信装置20は、送信装置10により送信された変調信号を受信して復調する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a communication system 1 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the communication system 1 is a communication system that includes a transmission device 10 and a reception device 20, and performs spread spectrum communication via sound (sound wave). The transmission apparatus 10 generates and transmits a modulation signal by a direct spread spectrum method. The receiving device 20 receives and demodulates the modulated signal transmitted by the transmitting device 10.

送信装置10は、放音制御部11と、送信回路部12と、スピーカ13とを備える。放音制御部11は、拡散符号を変調したデジタル形式の変調信号を生成して、送信回路部12へ供給する変調信号生成装置として機能する。送信回路部12は、デジタル形式の変調信号をアナログ形式に変換し、増幅処理を行った後で、スピーカ13へ供給する。スピーカ13は、送信回路部12から供給されたアナログ形式の変調信号を、音(音波)として放音する放音部である。スピーカ13が放音した変調信号は、媒質中(ここでは空気)を伝搬して受信装置20のマイクロホン21へ到達する。   The transmission device 10 includes a sound emission control unit 11, a transmission circuit unit 12, and a speaker 13. The sound emission control unit 11 functions as a modulation signal generation device that generates a modulation signal in a digital format obtained by modulating a spread code and supplies the modulation signal to the transmission circuit unit 12. The transmission circuit unit 12 converts the digital modulation signal into an analog format, performs amplification processing, and then supplies the signal to the speaker 13. The speaker 13 is a sound emitting unit that emits an analog modulation signal supplied from the transmission circuit unit 12 as sound (sound wave). The modulated signal emitted by the speaker 13 propagates through the medium (here, air) and reaches the microphone 21 of the receiving device 20.

受信装置20は、マイクロホン21と、受信回路部22と、復調部23とを備える。マイクロホン21は、送信装置10のスピーカ13から放音された音(音波)である変調信号を収音して、アナログ形式の変調信号を受信回路部22に供給する収音部である。受信回路部22は、マイクロホン21から供給された変調信号を、所定のサンプリング周波数でアナログ形式からデジタル形式に変換して、復調部23へ供給する。復調部23は、受信回路部22から供給された変調信号に含まれている拡散符号を検出して、その拡散符号に重畳されている情報データ(後述するデータ符号)を復調する。   The receiving device 20 includes a microphone 21, a receiving circuit unit 22, and a demodulating unit 23. The microphone 21 is a sound collection unit that collects a modulation signal that is a sound (sound wave) emitted from the speaker 13 of the transmission device 10 and supplies the analog modulation signal to the reception circuit unit 22. The reception circuit unit 22 converts the modulation signal supplied from the microphone 21 from an analog format to a digital format at a predetermined sampling frequency, and supplies the converted signal to the demodulation unit 23. The demodulator 23 detects a spreading code included in the modulation signal supplied from the receiving circuit unit 22 and demodulates information data (a data code described later) superimposed on the spreading code.

通信システム1は、ここでは、送信装置10及び受信装置20の構成要素を全て備えた変調信号の送受信装置によって実現される。この通信システム1では、例えば、スピーカ13及びマイクロホン21を除く構成要素が同一の筐体内に設けられ、スピーカ13と送信回路部12とが例えばケーブルを介して接続され、マイクロホン21と受信回路部22とが例えばケーブルを介して接続される構成である。
以上の構成の通信システム1では、送信装置10が備えるスピーカ13と、受信装置20が備えるマイクロホン21との間の音の伝搬時間を測定し、スピーカ13とマイクロホン21との間の距離を算出する測距処理が実行される。この測距処理の詳細については後で説明する。
Here, the communication system 1 is realized by a modulation signal transmission / reception device including all the components of the transmission device 10 and the reception device 20. In the communication system 1, for example, components other than the speaker 13 and the microphone 21 are provided in the same casing, the speaker 13 and the transmission circuit unit 12 are connected via, for example, a cable, and the microphone 21 and the reception circuit unit 22. Are connected via a cable, for example.
In the communication system 1 having the above-described configuration, the sound propagation time between the speaker 13 included in the transmission device 10 and the microphone 21 included in the reception device 20 is measured, and the distance between the speaker 13 and the microphone 21 is calculated. Distance measurement processing is executed. Details of the distance measurement processing will be described later.

図2は、放音制御部11の詳細な構成を示すブロック図である。図2に示すように、放音制御部11は、拡散符号発生部111と、データ符号入力部112と、乗算部113と、差動符号化部114と、LPF(Low-pass filter)115と、キャリア信号発生部116と、乗算部117と、窓関数処理部118とを備える。図3は、放音制御部11の各部が供給する信号を説明する図である。
拡散符号発生部111は、拡散符号を発生させて乗算部113へ供給する。拡散符号は、例えばM系列であるが、Gold系列等の一定の巡回周期を持つ他の符号系列であってもよい。拡散符号の波形の一例を図3(a)に示す。
データ符号入力部112は、「0」又は「1」のいずれかの値で表されるデータ符号が入力される。入力されるデータ符号の1シンボル周期は、拡散符号の1巡回周期と一致するように調整されている。データ符号の波形の一例を図3(b)に示す。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the sound emission control unit 11. As shown in FIG. 2, the sound emission control unit 11 includes a spread code generation unit 111, a data code input unit 112, a multiplication unit 113, a differential encoding unit 114, an LPF (Low-pass filter) 115, , A carrier signal generation unit 116, a multiplication unit 117, and a window function processing unit 118. FIG. 3 is a diagram for explaining signals supplied by each unit of the sound emission control unit 11.
The spread code generator 111 generates a spread code and supplies it to the multiplier 113. The spreading code is, for example, an M sequence, but may be another code sequence having a fixed cyclic period such as a Gold sequence. An example of the waveform of the spreading code is shown in FIG.
The data code input unit 112 receives a data code represented by either “0” or “1”. One symbol period of the input data code is adjusted to coincide with one cyclic period of the spread code. An example of the data code waveform is shown in FIG.

乗算部113は、データ符号入力部112から供給されたデータ符号を、拡散符号発生部111から供給された拡散符号との乗算によって変調し、変調後の拡散符号を差動符号化部114へ供給する。変調後の拡散符号の波形の一例を図3(c)に示す。ここにおいて、データ符号の値により拡散符号が位相変調されて、データ符号の周波数スペクトルが拡散する。   The multiplication unit 113 modulates the data code supplied from the data code input unit 112 by multiplication with the spreading code supplied from the spreading code generation unit 111 and supplies the modulated spreading code to the differential encoding unit 114. To do. An example of the waveform of the spread code after modulation is shown in FIG. Here, the spread code is phase-modulated by the value of the data code, and the frequency spectrum of the data code is spread.

差動符号化部114は、例えばXOR回路及び遅延器を有し、乗算部113から供給された拡散符号を差動符号に変換し、この差動符号をベースバンド信号として、LPF115へ供給する。差動符号化は、拡散符号の各チップの値を、その絶対値から前チップからの変化を表す値に置き換える処理である。差動符号の波形の一例を図3(d)に示す。   The differential encoding unit 114 includes, for example, an XOR circuit and a delay unit, converts the spread code supplied from the multiplication unit 113 into a differential code, and supplies this differential code to the LPF 115 as a baseband signal. Differential encoding is a process of replacing the value of each chip of the spread code with a value representing a change from the previous chip from its absolute value. An example of the waveform of the differential code is shown in FIG.

LPF115は、例えばナイキストフィルタであり、差動符号化部114からのベースバンド信号の帯域を制限して、チップ間の干渉を抑制するフィルタである。
なお、拡散符号のチップレートや帯域幅を規定するために、差動符号化部114とLPF115との間に、差動符号をアップサンプリングするアップサンプリング部が設けられてもよい。
The LPF 115 is, for example, a Nyquist filter, and is a filter that limits the band of the baseband signal from the differential encoding unit 114 and suppresses interference between chips.
An upsampling unit that upsamples the differential code may be provided between the differential encoding unit 114 and the LPF 115 in order to define the chip rate and bandwidth of the spreading code.

キャリア信号発生部116は、周波数faの正弦波信号であるキャリア信号(つまり搬送波信号)を発生させて、乗算部117へ供給する。キャリア信号及び拡散符号の周波数成分の周波数軸上での関係を、図3(e)に示す。   The carrier signal generation unit 116 generates a carrier signal (that is, a carrier wave signal) that is a sine wave signal having a frequency fa, and supplies the carrier signal to the multiplication unit 117. The relationship on the frequency axis between the frequency components of the carrier signal and the spread code is shown in FIG.

乗算部117は、LPF115から供給されたベースバンド信号を、キャリア信号発生部116から供給されたキャリア信号と乗算して、その乗算結果である変調信号を窓関数処理部118へ供給する。即ち、乗算部117は、ベースバンド信号を高周波数側の周波数faへ周波数シフトさせた変調信号を生成する。周波数シフト後のキャリア信号及び拡散符号の周波数成分の周波数軸上での関係を、図3(f)に示す。この周波数シフトにより、ベースバンド信号は、例えば、可聴周波数の中で比較的高い周波数であり、人間が聞き取り難く聴感上の違和感や不快感の少ない周波数(例えば18kHz)以上で、且つ、可聴周波数の上限値(例えば20kHz)を含む帯域内の周波数に周波数シフトさせられる。
特に、ベースバンド信号が可聴周波数の上限値以下の周波数に周波数シフトさせられた場合、送信装置10及び受信装置20において、可聴周波数を超える高い周波数の信号を確実に伝送し処理するための構成を省くこともできる。なお、上述の目的信号を変調する周波数としての可聴周波数の上限値は、送信装置10及び受信装置20でのサンプリング周波数に基づいて決められてもよく、例えば、22.05kHz(サンプリング周波数が44.1kHzの場合)又は24.0kHz(サンプリング周波数が48.0kHzの場合)等としてもよい。
The multiplication unit 117 multiplies the baseband signal supplied from the LPF 115 by the carrier signal supplied from the carrier signal generation unit 116 and supplies the modulation signal, which is the multiplication result, to the window function processing unit 118. That is, the multiplication unit 117 generates a modulation signal obtained by frequency shifting the baseband signal to the frequency fa on the high frequency side. The relationship on the frequency axis of the frequency component of the carrier signal after the frequency shift and the spread code is shown in FIG. Due to this frequency shift, the baseband signal is, for example, a relatively high frequency within the audible frequency, a frequency that is difficult to be heard by humans and that has a sense of discomfort or discomfort that is less audible (for example, 18 kHz), and that the audible frequency The frequency is shifted to a frequency within a band including the upper limit value (for example, 20 kHz).
In particular, when the baseband signal is frequency-shifted to a frequency equal to or lower than the upper limit value of the audible frequency, a configuration for reliably transmitting and processing a signal having a high frequency exceeding the audible frequency in the transmission device 10 and the reception device 20. It can be omitted. Note that the upper limit value of the audible frequency as the frequency for modulating the target signal described above may be determined based on the sampling frequency in the transmission device 10 and the reception device 20, for example, 22.05 kHz (the sampling frequency is 44.44 kHz). 1 kHz) or 24.0 kHz (when the sampling frequency is 48.0 kHz).

他方、ベースバンド信号が18kHz以上の周波数に周波数シフトさせられることが望ましい理由は、以下のとおりである。文献(Kenji Kurata, Tazu Mizunami and Kazuma Matsushita, "Percentiles of normal hearing-threshold distribution under free-field listening conditions in numerical form,"Acoust.Sci.&Tech.26,447-449(2005).)には、人間が音を知覚するために必要な音圧が周波数毎に記載されている(特にFig.2の記載参照)。この文献には、18kHzの音を全体の5%の人間が知覚するために必要な音圧(同図のP5)が、およそ50dBSPLと記載されている。換言すると、18kHzの音の音圧レベルがおよそ50dBSPLである場合、全体の95%の人間が、その音を知覚できない、又は、ほとんど知覚できないことになる。人間が日常的に置かれる環境下では、40〜50dBSPL程度の暗騒音が存在するが、この環境下で通信システム1を利用するためには、送信装置10が、この暗騒音の音圧以上の音圧で放音する必要がある。このために、ベースバンド信号が18kHzに周波数シフトさせられて、およそ50dBSPLで放音した場合であっても、ほとんどの人間(95%)によって、18kHzの周波数成分の音は知覚されないこととなる。また、18kHzよりも高い周波数の音は、人間によって更に知覚され難くなる。更に、同図に示すように、18kHzよりも低い周波数の音、例えば17kHzの音では、上述のP5の閾値はおよそ30dBSPLと大幅に低下するため、50dBSPLで放音された場合には、全体の25%以上の人間により知覚されることとなる(同図P25に対応)。以上の理由によりベースバンド信号は、18kHz以上の周波数に周波数シフトさせられることが望ましいといえる。 On the other hand, the reason why the baseband signal is desirably frequency shifted to a frequency of 18 kHz or more is as follows. In the literature (Kenji Kurata, Tazu Mizunami and Kazuma Matsushita, "Percentiles of normal hearing-threshold distribution under free-field listening conditions in numerical form," Acoust. Sci. & Tech. 26, 447-449 (2005).) The sound pressure required to perceive is described for each frequency (especially see the description in Fig. 2). In this document, the sound pressure (P 5 in the figure) required for 5% of humans to perceive 18 kHz sound is described as approximately 50 dBSPL. In other words, if the sound pressure level of a sound at 18 kHz is approximately 50 dBSPL, 95% of all humans cannot perceive or hardly perceive that sound. In an environment where humans are placed on a daily basis, background noise of about 40 to 50 dBSPL exists, but in order to use the communication system 1 in this environment, the transmission device 10 has a sound pressure higher than the sound pressure of the background noise. It is necessary to emit sound with sound pressure. For this reason, even when the baseband signal is frequency-shifted to 18 kHz and emitted at approximately 50 dBSPL, the sound having the frequency component of 18 kHz is not perceived by most humans (95%). In addition, a sound having a frequency higher than 18 kHz is more difficult to be perceived by humans. Further, as shown in the figure, for a sound having a frequency lower than 18 kHz, for example, a sound of 17 kHz, the threshold value of P 5 described above is greatly reduced to about 30 dBSPL. so that the perceived by 25% or more of the human (corresponding to FIG P 25). For the above reasons, it can be said that the baseband signal is desirably frequency-shifted to a frequency of 18 kHz or higher.

窓関数処理部118は、乗算部117から供給された変調信号に窓関数Wを乗じる窓関数処理を施す。窓関数処理部118は、窓関数処理後の変調信号を、送信回路部12経由でスピーカ13へ供給する。スピーカ13は、窓関数処理部118から供給された変調信号を放音する。なお、窓関数処理の詳細な説明は、後述する。   The window function processing unit 118 performs window function processing that multiplies the modulation signal supplied from the multiplication unit 117 by the window function W. The window function processing unit 118 supplies the modulated signal after the window function processing to the speaker 13 via the transmission circuit unit 12. The speaker 13 emits the modulation signal supplied from the window function processing unit 118. A detailed description of the window function processing will be given later.

図4は、測距処理に用いられる、送信装置10の放音制御部11で生成される変調信号を説明する図である。図4において、横軸は時間軸を表す。
図4(a)は、測距処理に用いられる変調信号の時間的な構成を説明する図である。この変調信号では、時間軸上に、順に、ダミーシンボルA、測距シンボルA、測距シンボルB及びダミーシンボルBという4つのシンボルが連続して配置される。放音制御部11の各部に供給される信号が、図4(a)に示す構成となる。以下の説明では、放音制御部11の窓関数処理部118に供給される変調信号において、ダミーシンボルAの開始時点をt1とし、測距シンボルAの開始時点をt2とし、測距シンボルBの開始時点をt3とし、ダミーシンボルBの開始時点をt4とし、ダミーシンボルBの終了時点をt5とする。また、これらの4つのシンボルの各シンボルに相当する信号は、データ符号入力部112に入力された1ビットのデータ符号に基づいて、1周期分の拡散符号を変調して生成される。よって、各シンボルの期間(以下「シンボル期間」という。)Tは、拡散符号の1周期分の時間長に相当する。各シンボルに相当する信号は、例えば、データ符号の値を「1」として生成されているが、「0」として生成されてもよい。
FIG. 4 is a diagram for explaining a modulation signal generated by the sound emission control unit 11 of the transmission device 10 used for the distance measurement processing. In FIG. 4, the horizontal axis represents the time axis.
FIG. 4A is a diagram for explaining a temporal configuration of a modulation signal used for distance measurement processing. In this modulated signal, four symbols of a dummy symbol A, a distance measurement symbol A, a distance measurement symbol B, and a dummy symbol B are sequentially arranged on the time axis. The signal supplied to each part of the sound emission control part 11 becomes a structure shown to Fig.4 (a). In the following description, in the modulation signal supplied to the window function processing unit 118 of the sound emission control unit 11, the starting time point of the dummy symbol A is t1, the starting time point of the ranging symbol A is t2, and the ranging symbol B The start time is t3, the start time of the dummy symbol B is t4, and the end time of the dummy symbol B is t5. A signal corresponding to each of these four symbols is generated by modulating a spreading code for one period based on a 1-bit data code input to the data code input unit 112. Therefore, the period of each symbol (hereinafter referred to as “symbol period”) T corresponds to the time length of one cycle of the spread code. For example, the signal corresponding to each symbol is generated with a data code value “1”, but may be generated with “0”.

測距シンボルA及び測距シンボルBに相当する変調信号は、拡散符号との相関を表す相関値が測距処理に用いられる信号である。ダミーシンボルAに相当する変調信号は、時間軸上で測距シンボルAよりも前の信号が測距処理に与える影響を抑えるために用いられる信号である。ダミーシンボルBに相当する変調信号は、時間軸上で測距シンボルBよりも後の信号が測距処理に与える影響を抑えるために用いられる信号である。これらのダミーシンボルの作用については、後で詳細を説明する。   The modulation signals corresponding to the ranging symbol A and the ranging symbol B are signals for which the correlation value indicating the correlation with the spread code is used for the ranging process. The modulation signal corresponding to the dummy symbol A is a signal used to suppress the influence of the signal before the ranging symbol A on the time axis on the ranging process. The modulation signal corresponding to the dummy symbol B is a signal used to suppress the influence of the signal after the ranging symbol B on the time axis on the ranging process. Details of the action of these dummy symbols will be described later.

図4(b)は、窓関数処理部118での窓関数処理に用いられる窓関数Wを説明する図である。窓関数Wは、時点t1〜t5において以下のとおりに値が変化する。
窓関数Wは、ダミーシンボルAの開始時点t1の値が「0」であり、時点t1から、ダミーシンボルAのシンボル期間Tよりも長い時間長で立ち上がって、時点t2mの値が「1」となる。時点t2mは、測距シンボルAの開始時点t2よりも後で、且つ、測距シンボルBの開始時点t3よりも前の時点である。よって、測距シンボルAの開始時点t2では、窓関数の値は「0」よりも大きく、且つ、「1」よりも小さい値となる(例えば0.7)。窓関数Wは、時点t2mの値が「1」となった後、測距シンボルBの終了時点(つまりt4)に至るまで、その値が「1」である。窓関数Wは、ダミーシンボルBの開始時点t4から、ダミーシンボルBのシンボル期間Tと同じ時間長で立ち下がり、ダミーシンボルBの終了時点t5の値が「0」となる。
以上のとおり、窓関数Wは、時点t1〜t2mの期間においてその値が漸次増加し、時点t4〜t5の期間においてその値が漸次減少する。
FIG. 4B is a diagram for explaining the window function W used for the window function processing in the window function processing unit 118. The value of the window function W changes at the time points t1 to t5 as follows.
The window function W has a value “0” at the start time t1 of the dummy symbol A, rises from the time t1 with a time length longer than the symbol period T of the dummy symbol A, and has a value “1” at the time t2m. Become. The time point t2m is a time point after the start time point t2 of the distance measurement symbol A and before the start time point t3 of the distance measurement symbol B. Therefore, at the start time t2 of the distance measurement symbol A, the value of the window function is larger than “0” and smaller than “1” (for example, 0.7). The value of the window function W is “1” until the end point of the distance measurement symbol B (that is, t4) after the value of the time point t2m becomes “1”. The window function W falls from the start time t4 of the dummy symbol B at the same time length as the symbol period T of the dummy symbol B, and the value of the end time t5 of the dummy symbol B becomes “0”.
As described above, the value of the window function W gradually increases during the period from the time point t1 to t2m, and gradually decreases during the period from the time point t4 to t5.

図5は、窓関数処理部118から出力された変調信号の波形を示すグラフである。図5において、横軸が時間軸を表し、縦軸が振幅を表す。
図5に示すように、窓関数Wを用いた窓関数処理の後の変調信号では、測距シンボルとダミーシンボルとの境界付近の期間において、振幅が漸次変化する。このため、窓関数処理後の変調信号では、測距シンボルとダミーシンボルとの境界付近で信号が不連続になるのが抑えられ、この信号の不連続に起因する広帯域ノイズの発生が抑制される。これに対して、変調信号が不連続となって広帯域ノイズが発生した場合には、測距シンボルA及び測距シンボルBについての相関の検出が妨げられる可能性がある。
FIG. 5 is a graph showing the waveform of the modulation signal output from the window function processing unit 118. In FIG. 5, the horizontal axis represents the time axis, and the vertical axis represents the amplitude.
As shown in FIG. 5, in the modulated signal after the window function processing using the window function W, the amplitude gradually changes in the period near the boundary between the distance measuring symbol and the dummy symbol. For this reason, in the modulated signal after the window function processing, it is possible to suppress the signal from becoming discontinuous near the boundary between the distance measuring symbol and the dummy symbol, and to suppress the generation of wideband noise due to the signal discontinuity. . On the other hand, when the modulation signal becomes discontinuous and wideband noise occurs, detection of the correlation for the ranging symbol A and the ranging symbol B may be hindered.

また、窓関数Wによる窓関数処理を変調信号に施しておけば、測距シンボルA及び測距シンボルBに対応する相関値のピークのレベルに対して、ダミーシンボルA及びダミーシンボルBに対応する相関値のピークのレベルを低く抑圧することができる。図4(b)の「相関ピーク」の欄に示すように、ダミーシンボルAの開始時点t2における窓関数Wの値を「1」未満の小さな値としておけば、ダミーシンボルAに対応する相関値のピークのレベルが低くなる。また、時点t5において窓関数Wの値は「0」であるから、ダミーシンボルBに対応する相関値のピークのレベルは、ゼロ又はほぼゼロになる。図4(c)は、窓関数処理部118により窓関数処理が施されてからスピーカ13により放音された変調信号と、拡散符号との相関値を算出した場合の相関値の一例を示す図である。図4(c)に示すように、時点t3,t4に現れる測距シンボルの相関値のピークのレベルに対して、時点t2に現れるダミーシンボルの相関値のピークのレベルが低く抑圧されていることが分かる。   Further, if the window function processing by the window function W is performed on the modulated signal, it corresponds to the dummy symbol A and the dummy symbol B with respect to the peak level of the correlation value corresponding to the ranging symbol A and the ranging symbol B. The peak level of the correlation value can be suppressed low. As shown in the column “Correlation peak” in FIG. 4B, if the value of the window function W at the start time t2 of the dummy symbol A is set to a small value less than “1”, the correlation value corresponding to the dummy symbol A The peak level is low. Further, since the value of the window function W is “0” at the time point t5, the peak level of the correlation value corresponding to the dummy symbol B becomes zero or almost zero. FIG. 4C is a diagram illustrating an example of a correlation value when a correlation value between the modulation signal emitted from the speaker 13 after the window function processing is performed by the window function processing unit 118 and the spread code is calculated. It is. As shown in FIG. 4C, the peak level of the correlation value of the dummy symbol appearing at time t2 is suppressed to be lower than the peak level of the correlation value of the ranging symbol appearing at time t3 and t4. I understand.

一方、図12(a)に示すように、窓関数の値が時点t1〜t2の期間で立ち上がりが完了した場合、時点t2で窓関数の値が「1」となる。この場合、図12(a)に示すように、時点t2に現れるダミーシンボルに対応する相関値のピークのレベルと、時点t3,t4に現れる測距シンボルに対応する相関値のピークのレベルとがほぼ同じとなる。図12(b)は、図12(a)に示す窓関数で窓関数処理が施されてからスピーカ13により放音された変調信号と、拡散符号との相関値を算出した場合の相関値の一例を示す図である。図12(a)の「相関ピーク」の欄及び図12(b)に示すように、ダミーシンボルに対応する相関値のピークのレベルが高いと、特に、反射音(残響)の影響を受けて高いレベルの相関値のピークが複数現れた場合に、どれが測距シンボルに対応する相関値のピークであるかを正確に判別するのが難しい。窓関数Wによる窓関数処理を施しておけば、高いレベルの相関値のピークが多数現れるのを未然に抑えることができる。   On the other hand, as shown in FIG. 12A, when the rise of the window function value is completed in the period from time t1 to time t2, the value of the window function becomes “1” at time t2. In this case, as shown in FIG. 12A, the peak level of the correlation value corresponding to the dummy symbol appearing at the time point t2 and the peak level of the correlation value corresponding to the ranging symbol appearing at the time points t3 and t4 are obtained. It will be almost the same. FIG. 12B shows the correlation value when the correlation value between the modulation signal emitted from the speaker 13 after the window function processing is performed with the window function shown in FIG. 12A and the spread code is calculated. It is a figure which shows an example. As shown in the column “Correlation peak” in FIG. 12A and FIG. 12B, when the level of the peak of the correlation value corresponding to the dummy symbol is high, it is particularly affected by reflected sound (reverberation). When a plurality of high-level correlation value peaks appear, it is difficult to accurately determine which is the correlation value peak corresponding to the distance measurement symbol. If the window function processing by the window function W is performed, it is possible to prevent a large number of high-level correlation value peaks from appearing.

図6は、受信装置20の復調部23の詳細な構成を示すブロック図である。図6に示すように、復調部23は、変調信号取得部231と、BPF(Band-pass filter)232と、遅延検波部233と、LPF234と、拡散符号発生部235と、整合フィルタ236と、遅延部237と、乗算部238と、ピーク検出部239と、測距部240とを備える。
変調信号取得部231は、スピーカ13により放音されて空間を伝搬した音(音波)を、マイクロホン21から変調信号として取得する。この変調信号は、受信回路部22によってデジタル形式に変換される。変調信号取得部231は、図4に示したダミーシンボルA、測距シンボルA、測距シンボルB及びダミーシンボルBに相当する変調信号を取得する。
FIG. 6 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the demodulation unit 23 of the reception device 20. As shown in FIG. 6, the demodulation unit 23 includes a modulation signal acquisition unit 231, a BPF (Band-pass filter) 232, a delay detection unit 233, an LPF 234, a spread code generation unit 235, a matched filter 236, A delay unit 237, a multiplication unit 238, a peak detection unit 239, and a distance measurement unit 240 are provided.
The modulation signal acquisition unit 231 acquires the sound (sound wave) emitted from the speaker 13 and propagated through the space as a modulation signal from the microphone 21. This modulated signal is converted into a digital format by the receiving circuit unit 22. The modulation signal acquisition unit 231 acquires modulation signals corresponding to the dummy symbol A, the ranging symbol A, the ranging symbol B, and the dummy symbol B illustrated in FIG.

BPF232は、ダミーシンボルA、測距シンボルA、測距シンボルB及びダミーシンボルBに相当する変調信号を抽出するための帯域通過フィルタである。BPF232は、キャリア信号の周波数faを含む周波数帯域を通過帯域とし、それ以外の周波数帯域の余分な信号成分を通過させないフィルタ処理を行う。BPF232を通過した変調信号は、遅延検波部233へ供給される。   The BPF 232 is a band pass filter for extracting modulated signals corresponding to the dummy symbol A, the ranging symbol A, the ranging symbol B, and the dummy symbol B. The BPF 232 performs a filtering process in which a frequency band including the frequency fa of the carrier signal is set as a pass band, and excess signal components in other frequency bands are not passed. The modulation signal that has passed through the BPF 232 is supplied to the delay detection unit 233.

遅延検波部233は、例えば遅延器及び乗算部を有し、差動符号化された変調信号を、元の拡散符号を含む変調信号に変換するための遅延検波を行う。遅延検波部233の遅延器の遅延時間は、送信装置10における拡散符号の1チップ分の時間に設定されている。遅延検波部233は、BPF232を通過した1チップ分のサンプルと、遅延器の1チップ分のサンプルとを乗算する。   The delay detection unit 233 includes, for example, a delay unit and a multiplication unit, and performs delay detection for converting the differentially encoded modulation signal into a modulation signal including the original spreading code. The delay time of the delay unit of the delay detection unit 233 is set to a time corresponding to one chip of the spread code in the transmission device 10. The delay detection unit 233 multiplies the sample for one chip that has passed through the BPF 232 by the sample for one chip of the delay unit.

LPF234は、例えばナイキストフィルタであり、遅延検波部233から供給された変調信号からキャリア成分を除去してベースバンド信号を抽出し、更に、余計な雑音成分を除去してSN比を向上させるためのフィルタである。
拡散符号発生部235は、送信装置10の拡散符号発生部111と同一の拡散符号を発生させて、整合フィルタ236へ供給する。
The LPF 234 is, for example, a Nyquist filter, and removes a carrier component from the modulation signal supplied from the delay detection unit 233 to extract a baseband signal, and further removes an unnecessary noise component to improve an SN ratio. It is a filter.
The spreading code generation unit 235 generates the same spreading code as the spreading code generation unit 111 of the transmission apparatus 10 and supplies it to the matched filter 236.

整合フィルタ236は、所定のサンプリング周波数で、LPF234から供給された変調信号に対して、拡散符号発生部235から供給された拡散符号との相関を取って、相関値を順次算出する相関検出部として機能する。整合フィルタ236は、拡散符号発生部235から供給された拡散符号をフィルタ係数としたFIRフィルタで構成される。整合フィルタ236は、LPF234から供給された変調信号と拡散符号との畳み込み演算を実行して、相関値を算出する。フィルタ係数に使用する拡散符号のサンプリング周波数は、例えば、送信装置10におけるサンプリング周波数と同じである。ただし、送信装置10で差動符号のアップサンプリングが行われていた場合は、そのアップサンプリング後のサンプリング周波数と同じである。   The matched filter 236 is a correlation detection unit that calculates a correlation value sequentially by obtaining a correlation between the modulation signal supplied from the LPF 234 and the spread code supplied from the spread code generation unit 235 at a predetermined sampling frequency. Function. The matched filter 236 is configured by an FIR filter using the spreading code supplied from the spreading code generator 235 as a filter coefficient. The matched filter 236 performs a convolution operation between the modulation signal supplied from the LPF 234 and the spreading code to calculate a correlation value. The sampling frequency of the spreading code used for the filter coefficient is, for example, the same as the sampling frequency in the transmission device 10. However, when upsampling of the differential code is performed in the transmission device 10, the sampling frequency after the upsampling is the same.

遅延部237は、整合フィルタ236から供給された相関値に、1シンボル期間Tに相当する時間遅延を与えて、乗算部238へ供給する。1シンボル期間Tは、測距シンボルAの開始時点t2から測距シンボルBの開始時点t3までの時間長に相当する。   The delay unit 237 gives a time delay corresponding to one symbol period T to the correlation value supplied from the matched filter 236 and supplies the correlation value to the multiplication unit 238. One symbol period T corresponds to the time length from the start time t2 of the distance measurement symbol A to the start time t3 of the distance measurement symbol B.

乗算部238は、整合フィルタ236から供給される第1の相関値と、遅延部237により時間遅延が与えられた第2の相関値とを乗算する遅延乗算処理を行って、その乗算結果である合成相関値を、ピーク検出部239へ供給する。即ち、遅延部237及び乗算部238は、測距シンボルA及び測距シンボルBに対応して算出された相関値同士を乗算する。   The multiplication unit 238 performs a delay multiplication process of multiplying the first correlation value supplied from the matched filter 236 and the second correlation value given the time delay by the delay unit 237, and the result of the multiplication. The combined correlation value is supplied to the peak detector 239. That is, the delay unit 237 and the multiplication unit 238 multiply the correlation values calculated corresponding to the ranging symbol A and the ranging symbol B.

図7は、上述の遅延乗算処理を説明する図である。図7(a)は、測距シンボルA及び測距シンボルBの相関値を表したグラフである。図7(b)は、測距シンボルAと測距シンボルBとの合成相関値を表したグラフである。図7(a),(b)のグラフにおいて、横軸は時間軸を表し、縦軸は相関値を表す。また、図8は、時間軸上で連続する2つのシンボルの相関値同士を乗算した後の合成相関値を説明する図である。
図7(a)に示すように、遅延乗算処理が行われる前は、反射音等の影響によって、相関値のピークが複数現れることがある。一方で、図7(b)に示す遅延乗算処理が行われた後の合成相関値では、相関値のピークが1つ(同図中の最大ピーク)だけ強調されている。これは、測距シンボルAに対応して現れた相関値のピークと、測距シンボルBに対応して現れた相関値のピークとを乗算したことにより、これらの相関値のピークがより強調されたことによるものである。図4で説明したように、測距シンボルA及び測距シンボルBに対応する相関値のピークのレベルがそれぞれ高いので、図8に示すようにこれら2つの相関値のピークの合成相関値は、特に高いレベルとなる。一方、反射音等の外乱による影響によって相関値のピークが現れた場合、その1シンボル期間Tの後の時刻にも相関値のピークが現れる可能性は低いと考えられる。このため、測距シンボルに対応する相関値のピーク以外のピークについては、遅延乗算処理によってそのレベルが低く抑圧される。
FIG. 7 is a diagram for explaining the above-described delay multiplication processing. FIG. 7A is a graph showing the correlation value between the ranging symbol A and the ranging symbol B. FIG. FIG. 7B is a graph showing a combined correlation value between the ranging symbol A and the ranging symbol B. In the graphs of FIGS. 7A and 7B, the horizontal axis represents the time axis, and the vertical axis represents the correlation value. FIG. 8 is a diagram illustrating the combined correlation value after multiplying the correlation values of two symbols that are continuous on the time axis.
As shown in FIG. 7A, before the delay multiplication process is performed, a plurality of correlation value peaks may appear due to the influence of reflected sound or the like. On the other hand, in the combined correlation value after the delay multiplication process shown in FIG. 7B is performed, only one correlation value peak (the maximum peak in the figure) is emphasized. This is because the correlation value peak corresponding to the distance measurement symbol A and the correlation value peak corresponding to the distance measurement symbol B are multiplied, so that these correlation value peaks are more emphasized. It is because of that. As described in FIG. 4, since the peak levels of the correlation values corresponding to the ranging symbol A and the ranging symbol B are high, as shown in FIG. 8, the combined correlation value of the peaks of these two correlation values is Particularly high level. On the other hand, when the peak of the correlation value appears due to the influence of disturbance such as reflected sound, the possibility that the peak of the correlation value appears also at the time after the one symbol period T is low. For this reason, the level other than the peak of the correlation value corresponding to the distance measurement symbol is suppressed to a low level by the delay multiplication process.

また、図8に示すように、ダミーシンボルAと測距シンボルAとの合成相関値、及び、測距シンボルBとダミーシンボルBとの合成相関値も上述の遅延乗算処理により算出される。ただし、図4で説明したように、ダミーシンボルA及びダミーシンボルBの相関値のピークのレベルが窓関数処理により低く抑圧されるため、合成相関値では、ダミーシンボルに対応する相関値のピークのレベルも低く抑圧されることとなる。即ち、窓関数Wは、遅延乗算処理によってダミーシンボルに対応する相関値のピークが強調されないように、その値が決められている。   Further, as shown in FIG. 8, the combined correlation value between the dummy symbol A and the ranging symbol A and the combined correlation value between the ranging symbol B and the dummy symbol B are also calculated by the delay multiplication process described above. However, as described with reference to FIG. 4, since the peak level of the correlation value of the dummy symbol A and the dummy symbol B is suppressed to a low level by the window function process, the peak value of the correlation value corresponding to the dummy symbol is not obtained in the combined correlation value. The level will also be suppressed low. That is, the value of the window function W is determined so that the peak of the correlation value corresponding to the dummy symbol is not emphasized by the delay multiplication process.

相関ピーク検出部239は、乗算部238から供給された合成相関値に基づいて相関値のピークを検出する。ここにおいて、相関ピーク検出部239は、例えば、閾値以上であり、且つ、最大レベルの相関値のピークを検出する。ここでは、相関ピーク検出部239は、図7(b)に「最大ピーク」と付した相関値のピークを検出する。   The correlation peak detector 239 detects the peak of the correlation value based on the combined correlation value supplied from the multiplier 238. Here, the correlation peak detection unit 239 detects, for example, the peak of the correlation value at the maximum level that is equal to or greater than the threshold value. Here, the correlation peak detector 239 detects the peak of the correlation value labeled “maximum peak” in FIG.

測距部240は、相関ピーク検出部239により検出された相関値のピークに基づいて測距処理を実行する処理実行部として機能する。測距部240は、下記式(1)の演算によって、スピーカ13とマイクロホン21との間の距離dを算出する。
d=(x−la)×c×1/fs ・・・(1)
The distance measurement unit 240 functions as a process execution unit that performs a distance measurement process based on the correlation value peak detected by the correlation peak detection unit 239. The distance measuring unit 240 calculates the distance d between the speaker 13 and the microphone 21 by the calculation of the following formula (1).
d = (x−la) × c × 1 / fs (1)

式(1)において、xは、相関値遅延であり、変調信号がスピーカ13から放音されたときから相関値のピークが現れるまでのサンプル数である。このサンプル数は、スピーカ13から変調信号が放音されてから、マイクロホン21に収音されるまで(つまり、変調信号取得部231に取得されるまで)の時間長に相当する、この時間長は、変調信号が放音された空間を伝搬した時間に相当する。laは、通信システム1の全体でのレイテンシに相当する遅延時間である。cは、変調信号が伝搬した空間(媒質)での音速であり、ここでは、空気中の音速として340m/s等とすればよい。fsはサンプリング周波数である。レイテンシlaは、設計段階等で設定された値であってもよいし、測距処理の実行時等に実測された値であってもよい。後者の場合、例えば、スピーカ13及びマイクロホン21を接触させた状態で測距処理を行うことで求めることができる。即ち、この場合、d=0とみなせるので、相関値遅延x、音速c及びサンプリング周波数fsを式(1)に代入することで、レイテンシlaを一意に算出することができる。レイテンシlaは、いわば、スピーカ13及びマイクロホン21間の空間(媒質)以外での、通信システム1における変調信号の伝搬時間に相当する。
以上のとおり、測距部240は、媒質中(空気中)での変調信号の伝搬時間を用いた測距処理を行う。測距部240は、距離dを算出すると、例えば、表示出力や音声出力等の方法を用いて、使用者に、スピーカ13とマイクロホン21との間の距離dの測定結果を報知する。
In Expression (1), x is a correlation value delay, and is the number of samples from when the modulation signal is emitted from the speaker 13 until the peak of the correlation value appears. This number of samples corresponds to the time length from when the modulation signal is emitted from the speaker 13 until it is picked up by the microphone 21 (that is, until it is acquired by the modulation signal acquisition unit 231). This corresponds to the time during which the modulated signal has propagated through the emitted space. la is a delay time corresponding to the latency of the entire communication system 1. c is the speed of sound in the space (medium) through which the modulation signal has propagated, and here, the speed of sound in the air may be set to 340 m / s or the like. fs is a sampling frequency. The latency la may be a value set at the design stage or the like, or may be a value measured at the time of execution of the distance measurement process. In the latter case, for example, the distance can be obtained by performing a distance measurement process while the speaker 13 and the microphone 21 are in contact with each other. That is, in this case, since d = 0, the latency la can be uniquely calculated by substituting the correlation value delay x, the sound speed c, and the sampling frequency fs into Equation (1). In other words, the latency la corresponds to the propagation time of the modulated signal in the communication system 1 other than the space (medium) between the speaker 13 and the microphone 21.
As described above, the distance measurement unit 240 performs distance measurement processing using the propagation time of the modulation signal in the medium (in the air). When the distance d is calculated, the distance measuring unit 240 notifies the user of the measurement result of the distance d between the speaker 13 and the microphone 21 using a method such as display output or audio output.

以上説明した実施形態の通信システム1では、2つの測距シンボルに対応した相関値同士を乗算する遅延乗算処理を行うによって、相関値のピークを強調し、反射音等の外乱を原因として偶発的に発生した相関値のピークを低く抑圧することができる。この際に、時間軸上で測距シンボルA及び測距シンボルBに相当する変調信号の前後に現れる信号が、上述の遅延乗算処理により測距シンボルに相当する信号と乗算されることによって、相関値のレベルが高くなることを避けるために、送信装置10は、ダミーシンボルA及びダミーシンボルBに相当する変調信号を付与する。更には、送信装置10は、時間軸上で測距シンボルA及び測距シンボルBの前後にある、ダミーシンボルA及びダミーシンボルBに相当する信号が、遅延乗算処理により測距シンボルに相当する信号と乗算されて、相関値のレベルが高くなることを避けるために、窓関数Wを用いた窓関数処理を放音前の変調信号に施す。以上の作用により、通信システム1によれば、スピーカ13とマイクロホン21との間の距離測定を、広帯域ノイズや反射音(残響等)の外乱による影響を抑えて、精度良く行うことができる。   In the communication system 1 according to the embodiment described above, a delay multiplication process for multiplying correlation values corresponding to two distance measurement symbols is performed to emphasize the peak of the correlation value and to cause an accident due to a disturbance such as a reflected sound. It is possible to suppress the peak of the correlation value generated in (1). At this time, the signals appearing before and after the modulation signal corresponding to the ranging symbol A and the ranging symbol B on the time axis are multiplied by the signal corresponding to the ranging symbol by the above-described delay multiplication processing, whereby the correlation is obtained. In order to avoid an increase in the level of the value, the transmission apparatus 10 gives modulation signals corresponding to the dummy symbol A and the dummy symbol B. Further, the transmission apparatus 10 uses signals corresponding to the dummy symbol A and the dummy symbol B before and after the ranging symbol A and the ranging symbol B on the time axis to correspond to the ranging symbols by the delay multiplication process. In order to avoid an increase in the level of the correlation value, the window function processing using the window function W is performed on the modulated signal before sound emission. With the above operation, according to the communication system 1, the distance measurement between the speaker 13 and the microphone 21 can be performed with high accuracy while suppressing the influence of disturbance of broadband noise or reflected sound (such as reverberation).

本発明は、上述した実施形態と異なる形態で実施することが可能である。本発明は、例えば、以下のような形態で実施することも可能である。また、以下に示す変形例は、各々を適宜に組み合わせてもよい。
上述した実施形態では、通信システム1において、周波数faのひとつのキャリア信号を用いてベースバンド信号を高周波数側にシフトさせていたが、周波数が互いに異なる複数のキャリア信号を用いてもよい。
図9は、反射音等の外乱の影響が大きい環境下での測距シンボルAと測距シンボルBとの合成相関値の時間的な変化を例示するグラフを示す図である。図9に示すグラフには、合成相関値の時間的な変化を表すグラフを示すとともに、「○」印及び「○」印に延びる線分によって合成相関値の値(ピーク値)とピーク箇所を示す。
図9に示すように、反射音等が特に大きい環境下では、合成相関値においても、相関値のピークが多数現れることがある。図9に示す例の場合、最大ピークのレベルと2番目のピークのレベルとがかなり近いため、どちらが測距シンボルによるものであるかを正確に判別することが難しい。また、マイクロホン21の位置や向きを調整して、これらの反射音等の影響を緩和することが難しい場合もある。このような場合には、通信システム1において、予め複数のキャリア信号を用いてベースバンド信号を周波数シフトさせておくことにより、複数のピークの中から最大のピークを、容易に特定することができる。
The present invention can be implemented in a form different from the above-described embodiment. The present invention can also be implemented in the following forms, for example. Further, the following modifications may be combined as appropriate.
In the embodiment described above, in the communication system 1, the baseband signal is shifted to the high frequency side using one carrier signal having the frequency fa, but a plurality of carrier signals having different frequencies may be used.
FIG. 9 is a graph illustrating a temporal change in the combined correlation value between the ranging symbol A and the ranging symbol B in an environment where the influence of disturbance such as reflected sound is large. The graph shown in FIG. 9 shows a graph showing temporal changes in the composite correlation value, and the value of the composite correlation value (peak value) and the peak location are indicated by line segments extending to the “◯” mark and the “◯” mark. Show.
As shown in FIG. 9, in an environment where the reflected sound or the like is particularly large, a large number of correlation value peaks may appear in the combined correlation value. In the example shown in FIG. 9, since the maximum peak level and the second peak level are very close, it is difficult to accurately determine which is due to the distance measurement symbol. Further, it may be difficult to adjust the position and orientation of the microphone 21 to alleviate the influence of these reflected sounds. In such a case, in the communication system 1, the maximum peak can be easily identified from the plurality of peaks by shifting the frequency of the baseband signal in advance using a plurality of carrier signals. .

図10は、この変形例で送信装置10が送信する変調信号の一例を示すグラフである。図10のグラフにおいて、横軸が周波数軸を表し、縦軸が振幅を表す。この例では、送信装置10は、中心周波数がf01,f02及びf03の3つの相異なるキャリア信号を用いて、ベースバンド信号を周波数シフトさせる。送信装置10は、これら3つの変調信号を同時に放音した場合であっても、互いの変調信号が干渉しない程度に、各変調信号の周波数帯域(中心周波数f01,f02及びf03)を周波数軸上で離しておく。   FIG. 10 is a graph illustrating an example of a modulated signal transmitted by the transmission device 10 in this modification. In the graph of FIG. 10, the horizontal axis represents the frequency axis, and the vertical axis represents the amplitude. In this example, the transmission apparatus 10 shifts the frequency of the baseband signal using three different carrier signals whose center frequencies are f01, f02, and f03. Even when these three modulated signals are emitted simultaneously, the transmitting apparatus 10 sets the frequency bands (center frequencies f01, f02, and f03) of the modulated signals on the frequency axis so that the modulated signals do not interfere with each other. Keep away.

送信装置10は、3つのキャリア信号のそれぞれで変調した変調信号を、スピーカ13により放音する。受信装置20は、これらの3つのキャリア信号で変調された変調信号のそれぞれから、相関値のピークを検出するように各部が動作する。そして、測距部240は、ピーク検出部239による相関値のピークの検出結果に基づき、複数のキャリア信号のうちの、少なくともいずれか一つのキャリア信号により周波数シフトさせられたベースバンド信号を用いて、測距処理を実行する。この際、測距部240は、最大ピークのレベルと2番目のピークのレベルとの差が最大となった相関値のピークに基づいて測距処理を実行する。これ以外にも、測距部240は、2番目のピークのレベルが閾値以下、例えば、最大ピークの1/2以下のレベル以下となった場合に、最大レベルの相関値のピークに基づいて測距処理を実行してもよい。また、測距部240は、合成相関値における全ピークのレベルを参照して、測距シンボルに対応する相関値のピークの検出精度の良し悪しを判断してもよい。
また、送信装置10は、複数の変調信号の周波数帯域を上述のように周波数軸上で離すのではなく、複数の変調信号を時間軸上で離すことにより、各変調信号の放音タイミングをずらすことによっても、互いの変調信号の干渉を防ぐことができる。
なお、ここでは、キャリア信号を3種類用いる例を説明したが、2種類又は4種類以上であってもよい。
Transmitting apparatus 10 emits a modulated signal modulated by each of the three carrier signals through speaker 13. Each unit of the receiving device 20 operates so as to detect the peak of the correlation value from each of the modulated signals modulated by these three carrier signals. Then, the distance measurement unit 240 uses a baseband signal that is frequency-shifted by at least one of the plurality of carrier signals based on the detection result of the peak of the correlation value by the peak detection unit 239. The distance measuring process is executed. At this time, the distance measurement unit 240 performs distance measurement processing based on the peak of the correlation value in which the difference between the maximum peak level and the second peak level is maximized. In addition to this, the distance measurement unit 240 performs measurement based on the peak of the correlation value at the maximum level when the level of the second peak is equal to or less than the threshold, for example, equal to or less than ½ of the maximum peak. Distance processing may be executed. In addition, the distance measurement unit 240 may determine whether the detection accuracy of the peak of the correlation value corresponding to the distance measurement symbol is good or bad with reference to the level of all peaks in the combined correlation value.
Further, the transmitting apparatus 10 does not separate the frequency bands of the plurality of modulation signals on the frequency axis as described above, but shifts the sound emission timing of each modulation signal by separating the plurality of modulation signals on the time axis. In this way, it is possible to prevent interference between the modulation signals.
In addition, although the example which uses 3 types of carrier signals was demonstrated here, 2 types or 4 types or more may be sufficient.

上述した実施形態の通信システム1では、変調信号の空間での伝搬時間を用いて、スピーカ13とマイクロホン21との間の距離dを測定していた。この伝搬時間を用いた処理は、測距処理に限られない。
例えば、スピーカ13とマイクロホン21との間の距離dが既知であれば、通信システム1では、伝搬時間を用いて、空間における変調信号の伝搬速度を測定することができる。また、空間での音波の伝搬速度は温度によって変化するので、通信システム1では、伝搬時間と距離dとを用いて空間の温度を測定することもできる。この場合、空間の局所的な場所の温度ではなく、変調信号が伝搬した空間全体の温度の特性を把握することができる。即ち、通信システム1では、測距部240に代えて、伝搬時間を用いて算出可能な物理量を測定する処理を実行する処理実行部が設けられてもよい。
In the communication system 1 of the above-described embodiment, the distance d between the speaker 13 and the microphone 21 is measured using the propagation time of the modulated signal in the space. The process using this propagation time is not limited to the distance measurement process.
For example, if the distance d between the speaker 13 and the microphone 21 is known, the communication system 1 can measure the propagation speed of the modulated signal in space using the propagation time. Further, since the propagation speed of the sound wave in the space changes depending on the temperature, the communication system 1 can also measure the temperature of the space using the propagation time and the distance d. In this case, it is possible to grasp the temperature characteristics of the entire space in which the modulation signal has propagated, not the temperature at a local location in the space. That is, in the communication system 1, a process execution unit that executes a process of measuring a physical quantity that can be calculated using the propagation time may be provided instead of the distance measurement unit 240.

また、本発明を以下の構成の撮影システムに適用することができる。
図11は、本発明を適用した撮影システム300の構成の一例を示す図である。図11は、電話会議が行われる会議室等の空間や、講演会やコンサートが行われるホール等の音響空間400を上方から平面視した様子を表している。
撮影システム300は、コントローラ200と、スピーカ13a,13bと、マイクロホン21と、撮影カメラ30a〜30cと、表示装置40とを備える。
コントローラ200は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)を有するマイクロコンピュータを備えるとともに、上述した実施形態で説明した、放音制御部11及び復調部23等に相当する機能を実現する。コントローラ200は、上述した実施形態と同じ方法で、スピーカ13aとマイクロホン21との距離d1を測定するとともに、スピーカ13bとマイクロホン21との距離d2を測定する。ここにおいて、スピーカ13aとスピーカ13bとの間の距離Lは既知であるものとし、例えば、コントローラ200に予め設定されている。
撮影カメラ30a〜30cは、動画を撮影する動画カメラであり、撮影画像を示す画像信号をコントローラ200へ供給する。表示装置40は、例えばモニタであり、コントローラ200の制御の下、撮影カメラ30a〜30cによって撮影された画像を表示する表示装置である。
Further, the present invention can be applied to an imaging system having the following configuration.
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the configuration of an imaging system 300 to which the present invention is applied. FIG. 11 illustrates a plan view from above of a space such as a conference room where a telephone conference is held and an acoustic space 400 such as a hall where lectures and concerts are held.
The photographing system 300 includes a controller 200, speakers 13 a and 13 b, a microphone 21, photographing cameras 30 a to 30 c, and a display device 40.
The controller 200 includes a microcomputer having a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), and a RAM (Random Access Memory), and the sound emission control unit 11 and the demodulation unit 23 described in the above-described embodiment. A function equivalent to is realized. The controller 200 measures the distance d1 between the speaker 13a and the microphone 21 and measures the distance d2 between the speaker 13b and the microphone 21 by the same method as in the above-described embodiment. Here, the distance L between the speaker 13a and the speaker 13b is assumed to be known, and is set in advance in the controller 200, for example.
The photographing cameras 30 a to 30 c are moving image cameras that shoot moving images, and supply image signals indicating captured images to the controller 200. The display device 40 is a monitor, for example, and is a display device that displays images taken by the photographing cameras 30 a to 30 c under the control of the controller 200.

この変形例では、コントローラ200は、スピーカ13aとマイクロホン21との間の距離d1、及び、スピーカ13bとマイクロホン21との間の距離d2を繰り返し測定し(例えば所定期間毎に測定し)、撮影カメラ30a〜30cを制御する。コントローラ200は、距離d1,d2を測定すると、マイクロホン21の位置、換言すると、マイクロホン21を持つ人物(話者や歌手)の位置を特定する。即ち、距離Lが既知であるから、三角測量の方法により、コントローラ200はマイクロホン21の位置を特定することができる。そして、コントローラ200は、マイクロホン21の位置を撮影するのに最適な撮影カメラ30a〜30cを選択して、選択した撮影カメラからの画像信号に基づいて、表示装置40に画像を表示させる。撮影システム300によれば、撮影カメラ30a〜30cの選択を操作する人物が居なくても、撮影カメラ30a〜30cが適切に選択されるので、マイクロホン21を持つ人物が移動しても、この人物を表示装置40に継続して表示させることができる。   In this modified example, the controller 200 repeatedly measures the distance d1 between the speaker 13a and the microphone 21 and the distance d2 between the speaker 13b and the microphone 21 (for example, measured at predetermined intervals), and the photographing camera. 30a-30c are controlled. When measuring the distances d1 and d2, the controller 200 specifies the position of the microphone 21, in other words, the position of the person (speaker or singer) having the microphone 21. That is, since the distance L is known, the controller 200 can specify the position of the microphone 21 by the triangulation method. Then, the controller 200 selects the optimum photographing cameras 30a to 30c for photographing the position of the microphone 21, and causes the display device 40 to display an image based on the image signal from the selected photographing camera. According to the photographing system 300, even if there is no person who operates the selection of the photographing cameras 30a to 30c, the photographing cameras 30a to 30c are appropriately selected. Can be continuously displayed on the display device 40.

また、コントローラ200は、距離d1,d2に基づいて、撮影カメラ30a〜30cの撮影操作を制御してもよい。この場合、コントローラ200は、マイクロホン21の位置を撮影するのに適した撮影方法で撮影するように、撮影カメラ30a〜30cのパンニングやチルト、ズームアップ/ズームバック等を制御するとよい。
この変形例では、撮影カメラ30a〜30cの3台としているが、2台以下又は4台以上であってもよい。
また、この変形例では、スピーカの数を2個(スピーカ13a及びスピーカ13b)とし、マイクロホンを1個(マイクロホン21)としているが、撮影システム300において、スピーカを1個とし、マイクロホンを2個とした場合であっても、スピーカ間の距離が既知であれば、コントローラ200は、マイクロホン21の位置を特定することができる。また、撮影システム300において、スピーカ及びマイクロホンがそれぞれ複数あっても構わない。
Further, the controller 200 may control the photographing operation of the photographing cameras 30a to 30c based on the distances d1 and d2. In this case, the controller 200 may control panning and tilting, zoom-up / zoom-back, and the like of the photographing cameras 30a to 30c so that the photographing method is suitable for photographing the position of the microphone 21.
In this modification, the number of the photographing cameras 30a to 30c is three, but may be two or less or four or more.
In this modification, the number of speakers is two (speakers 13a and 13b) and the microphone is one (microphone 21). However, in the photographing system 300, the number of speakers is one and the number of microphones is two. Even in this case, if the distance between the speakers is known, the controller 200 can specify the position of the microphone 21. In the photographing system 300, there may be a plurality of speakers and microphones.

前述の撮影システム300で実行される測距処理を応用して、二次元の平面上での距離を算出する測距処理を行う測距システムや、三次元の空間内での距離を算出する測距処理を行う測距システムを構成することも可能である。後者の測距システムの場合、スピーカを3個とし、マイクロホンを1個とするか、又は、スピーカを3個とし、マイクロホンを1個とすることにより、三次元の空間内でのマイクロホン又はスピーカの位置を特定することができる。   A distance measuring system that performs a distance measuring process that calculates a distance on a two-dimensional plane by applying a distance measuring process that is executed by the imaging system 300 described above, or a distance measuring system that calculates a distance in a three-dimensional space. It is also possible to configure a distance measuring system that performs distance processing. In the case of the latter ranging system, there are three speakers and one microphone, or three speakers and one microphone, so that the microphone or speaker in a three-dimensional space can be used. The position can be specified.

更に、この変形例の測距システムを応用し、スピーカ及びマイクロホンを一体化して、対象物から反射音を計測する装置とした場合には、スピーカ及びマイクロホン以外の目標物までの距離を算出する測距処理を行う測距システムを構成することができる。ただし、この場合に、マイクロホンが、複数の反射体から反射した変調信号を収音することがある。このとき、複数の相関値のピークが検出される可能性があるが、測距システムにおいては、測定対象である目標物とその他の反射体(非目標物)との位置関係に応じて、複数の相関値のピークの時系列の中から適切な相関値のピークを選択して、測距処理を行えばよい。この測距システムにおいて、例えば、目標物までの距離が非目標物までの距離よりも近い場合には、最も先に検出した相関値のピークに基づいて測距処理を行えばよい。
以上のとおり、本発明によれば、スピーカの位置からマイクロホンの位置に至るまでに変調信号が表す音が伝搬した距離を測定して、この音が伝搬した経路上の位置を特定する測距システムを構成することができる。
Furthermore, when the distance measuring system of this modification is applied and the speaker and the microphone are integrated to measure the reflected sound from the object, the distance to the target other than the speaker and the microphone is calculated. A distance measuring system that performs distance processing can be configured. However, in this case, the microphone may collect the modulation signals reflected from the plurality of reflectors. At this time, a plurality of correlation value peaks may be detected. In the ranging system, a plurality of peaks are detected depending on the positional relationship between the target object to be measured and other reflectors (non-target objects). Ranging processing may be performed by selecting an appropriate correlation value peak from the time series of correlation value peaks. In this distance measuring system, for example, when the distance to the target is closer than the distance to the non-target, the distance measuring process may be performed based on the peak of the correlation value detected first.
As described above, according to the present invention, the distance measurement system that measures the distance propagated by the sound represented by the modulation signal from the position of the speaker to the position of the microphone and identifies the position on the path through which the sound has propagated. Can be configured.

また、窓関数処理部118が行う窓関数処理は、少なくとも、ダミーシンボルA及びダミーシンボルBの相関値のピークのレベルを低く抑圧できるものであればよい。例えば、窓関数Wは、ダミーシンボルBの開始時点t4から1シンボル期間よりも短い期間、又は、1シンボルよりも長い期間で立下りが完了してもよい。   Further, the window function processing performed by the window function processing unit 118 may be anything that can suppress at least the peak level of the correlation value of the dummy symbol A and the dummy symbol B. For example, the fall of the window function W may be completed in a period shorter than one symbol period from the start time t4 of the dummy symbol B or in a period longer than one symbol.

上述した実施形態の通信システム1では、測距シンボルを時間軸上で2つ連続させていたが、3つ以上連続させてもよい。n個(ただしn≧3)の測距シンボルを連続させる場合、受信装置20では、これらのn個の測距シンボルに対応する相関値のピーク同士を乗算する遅延乗算処理によって、相関値のピークを強調することができる。この際、受信装置20は、先頭からk番目(ただし1≦k≦n)の測距シンボルについては、シンボル期間Tの(n−k)倍の時間長だけ遅延させて、n個目の測距シンボルの相関値と乗算する遅延乗算処理を行えばよい。よって、復調部23は、遅延部237を(n−1)個備えていればよい。
以上のとおり、送信装置10は、測距シンボルを時間軸上で3つ以上連続させて変調信号を放音することにより、測距シンボルによる相関値のピークの検出精度が更に向上することが期待できる。
In the communication system 1 of the above-described embodiment, two distance measurement symbols are continuous on the time axis, but three or more distance measurement symbols may be continuous. When n (where n ≧ 3) ranging symbols are consecutive, the receiving device 20 performs correlation multiplication by multiplying the correlation value peaks corresponding to the n ranging symbols by a delay multiplication process. Can be emphasized. At this time, the receiving apparatus 20 delays the k-th (but 1 ≦ k ≦ n) ranging symbol from the beginning by a time length that is (n−k) times the symbol period T, and measures the n-th measurement symbol. What is necessary is just to perform the delay multiplication process which multiplies with the correlation value of a distance symbol. Therefore, the demodulator 23 may include (n−1) delay units 237.
As described above, the transmission apparatus 10 is expected to further improve the accuracy of detection of the correlation value peak by the distance measurement symbol by emitting the modulation signal by continuing three or more distance measurement symbols on the time axis. it can.

また、通信システム1では、複数の測距シンボルを時間軸上で連続させない場合であっても、これらの複数の測距シンボルに対応する相関値のピーク同士を乗算する遅延乗算処理を行うことによって、測距シンボルに対応する相関値のピークを強調することができる。   Further, in the communication system 1, even when a plurality of ranging symbols are not consecutive on the time axis, by performing a delay multiplication process that multiplies the correlation value peaks corresponding to the plurality of ranging symbols. The peak of the correlation value corresponding to the ranging symbol can be emphasized.

上述した実施形態の送信装置10の放音制御部11は、変調信号を放音する機会のたびに、データ符号を拡散符号で変調し、この変調により得られた変調信号に窓関数処理を施すことにより、スピーカ13に供給する変調信号を生成していた。この構成に代えて、放音制御部11は、スピーカ13に供給する変調信号を生成する基となる放音用データを予めメモリに記憶しておき、このメモリから放音用データを読み出して、スピーカ13に供給する変調信号を生成してもよい。この場合、放音制御部11は、データ符号を拡散符号で変調する機能、及び、データ符号を拡散符号で変調して得た変調信号に窓関数処理を施す機能を実現しなくてもよい。いずれの構成の場合であっても、放音制御部11は、ダミーシンボルA、測距シンボルA、測距シンボルB及びダミーシンボルBを時間軸上に順に配置した変調信号を生成する変調信号生成装置として機能する。   The sound emission control unit 11 of the transmission apparatus 10 according to the above-described embodiment modulates the data code with the spread code every time the modulated signal is emitted, and performs window function processing on the modulated signal obtained by this modulation. Thus, a modulation signal to be supplied to the speaker 13 is generated. Instead of this configuration, the sound emission control unit 11 stores in advance a sound emission data serving as a basis for generating a modulation signal to be supplied to the speaker 13, reads out the sound emission data from this memory, A modulation signal to be supplied to the speaker 13 may be generated. In this case, the sound emission control unit 11 does not have to realize the function of modulating the data code with the spread code and the function of performing the window function processing on the modulation signal obtained by modulating the data code with the spread code. Regardless of the configuration, the sound emission control unit 11 generates a modulation signal that generates a modulation signal in which the dummy symbol A, the ranging symbol A, the ranging symbol B, and the dummy symbol B are sequentially arranged on the time axis. Functions as a device.

通信システム1においては、ベースバンド信号を高周波数側にシフトする構成を備えなくてもよく、例えばベースバンド信号である変調信号を放音してもよい。
通信システム1において、例えば反射音等の外乱の影響を受けにくい環境下では、ダミーシンボルに相当する変調信号を測距シンボルに相当する変調信号の前後に付加しないようにしてもよい。
また、送信装置10が放音した変調信号を伝搬する媒質は、空気等の気体に限らず、固体や液体であってもよい。この場合、送信装置10は、スピーカ13に代えて、媒体を振動で加振するアクチュエータ(加振器)を用いる等、変調信号を伝搬させる媒体に適した放音装置を備えていればよい。また、受信装置20は、マイクロホン21に代えて、振動ピックアップ(振動検出子)を用いる等、変調信号が伝搬する媒体に適した収音装置を備えていればよい。
The communication system 1 may not include a configuration for shifting the baseband signal to the high frequency side. For example, a modulation signal that is a baseband signal may be emitted.
In the communication system 1, for example, in an environment that is not easily affected by disturbance such as reflected sound, the modulation signal corresponding to the dummy symbol may not be added before and after the modulation signal corresponding to the ranging symbol.
The medium that propagates the modulation signal emitted by the transmission device 10 is not limited to a gas such as air, but may be a solid or a liquid. In this case, the transmission device 10 may include a sound emitting device suitable for a medium that propagates a modulation signal, such as using an actuator (vibrator) that vibrates the medium by vibration instead of the speaker 13. The receiving device 20 may be provided with a sound collecting device suitable for a medium through which a modulation signal propagates, such as using a vibration pickup (vibration detector) instead of the microphone 21.

また、通信システム1を送信装置10と受信装置20とに分散させて構成した場合、受信装置20が送信装置10により変調信号が放音されたタイミングを特定する必要がある。この場合の放音タイミングの具体的な特定方法については特に問わないが、例えば、送信装置10が受信装置20とケーブル等の通信路を介して接続され、送信装置10が受信装置20にこの通信路を介して放音時刻を通知してもよい。又は、受信装置20が、この通信路を介して送信装置10に放音タイミングを指示して放音させることにより、送信装置10の放音時刻を特定してもよい。
本発明では、楽音信号や超音波信号等の音波を表す音響信号に、データ符号で拡散符号を変調した信号を重畳させてもよい。
Further, when the communication system 1 is configured to be distributed between the transmission device 10 and the reception device 20, it is necessary for the reception device 20 to specify the timing when the modulation signal is emitted by the transmission device 10. The specific method of specifying the sound emission timing in this case is not particularly limited. For example, the transmission device 10 is connected to the reception device 20 via a communication path such as a cable, and the transmission device 10 communicates with the reception device 20 through this communication. The sound emission time may be notified via the road. Alternatively, the reception device 20 may specify the sound emission time of the transmission device 10 by instructing the sound emission timing to the transmission device 10 via this communication path to emit sound.
In the present invention, a signal obtained by modulating a spread code with a data code may be superimposed on an acoustic signal representing a sound wave such as a musical tone signal or an ultrasonic signal.

また、送信装置10又は受信装置20が実現する機能は、1のプログラム又は複数のプログラムの組み合わせによって実現され、又は、1のハードウェア資源又は複数のハードウェア資源の連係によって実現されうる。例えば、放音制御部11に相当する変調信号生成装置又は復調部23に相当する復調装置を、専用プロセッサやコンピュータでのプログラムの実行により実現させてもよい。放音制御部11又は復調部23の機能がプログラムを用いて実現される場合、このプログラムは、磁気記録媒体(磁気テープ、磁気ディスク(HDD(Hard Disk Drive)、FD(Flexible Disk))など)、光記録媒体(光ディスクなど)、光磁気記録媒体、半導体メモリなどのコンピュータ読取り可能な記録媒体に記憶した状態で提供されてもよいし、ネットワークを介して配信されてもよい。また、本発明は、変調信号を生成するための変調信号生成方法、又は、上述の遅延乗算処理を用いて相関値のピークを強調して検出する相関ピーク検出方法(又は復調方法)として実施することもできる。   The functions realized by the transmission device 10 or the reception device 20 can be realized by one program or a combination of a plurality of programs, or can be realized by one hardware resource or a combination of a plurality of hardware resources. For example, a modulation signal generation device corresponding to the sound emission control unit 11 or a demodulation device corresponding to the demodulation unit 23 may be realized by executing a program on a dedicated processor or a computer. When the function of the sound emission control unit 11 or the demodulation unit 23 is realized by using a program, the program stores a magnetic recording medium (magnetic tape, magnetic disk (HDD (Hard Disk Drive), FD (Flexible Disk), etc.)). It may be provided in a state stored in a computer-readable recording medium such as an optical recording medium (such as an optical disk), a magneto-optical recording medium, or a semiconductor memory, or may be distributed via a network. The present invention is also implemented as a modulation signal generation method for generating a modulation signal, or a correlation peak detection method (or demodulation method) that emphasizes and detects the peak of the correlation value using the delay multiplication process described above. You can also.

1…通信システム、10…送信装置、200…コントローラ、11…放音制御部、111…拡散符号発生部、112…データ符号入力部、113…乗算部、114…差動符号化部、115…LPF、116…キャリア信号発生部、117…乗算部、118…窓関数処理部、12…送信回路部、13,13a,13b…スピーカ、20…受信装置、21…マイクロホン、22…受信回路部、23…復調部、231…変調信号取得部、232…BPF,233…遅延検波部、234…LPF,235…拡散信号発生部、236…整合フィルタ、237…遅延部、238…乗算部、239…ピーク検出部、240…測距部、30a,30b,30c…撮影カメラ、300…撮影システム、40…表示装置、400…音響空間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Communication system, 10 ... Transmission apparatus, 200 ... Controller, 11 ... Sound emission control part, 111 ... Spreading code generation part, 112 ... Data code input part, 113 ... Multiplication part, 114 ... Differential encoding part, 115 ... LPF, 116 ... carrier signal generator, 117 ... multiplier, 118 ... window function processor, 12 ... transmitter circuit, 13, 13a, 13b ... speaker, 20 ... receiver, 21 ... microphone, 22 ... receiver circuit, 23: Demodulation unit, 231 ... Modulation signal acquisition unit, 232 ... BPF, 233 ... Delay detection unit, 234 ... LPF, 235 ... Spread signal generation unit, 236 ... Matched filter, 237 ... Delay unit, 238 ... Multiplication unit, 239 ... Peak detecting unit, 240 ... Distance measuring unit, 30a, 30b, 30c ... Shooting camera, 300 ... Shooting system, 40 ... Display device, 400 ... Acoustic space

Claims (6)

同一の符号系列を変調して生成された第1のシンボル及び第2のシンボルをそれぞれ時間軸上に順に配置した変調信号を生成し、生成した当該変調信号を放音する放音制御部と、
前記放音制御部により放音された前記変調信号を取得する取得部と、
所定のサンプリング周波数で、前記取得部が取得した変調信号と前記符号系列との相関を取って、第1の相関値を順次算出する相関検出部と、
前記相関検出部から供給される第1の相関値と、前記第1の相関値に前記第1のシンボルの開始時点から前記第2のシンボルの開始時点までの時間分の時間遅延を与えた第2の相関値とを乗算する乗算部と、
前記乗算部による乗算結果に基づいて相関値のピークを検出するピーク検出部と
を備える通信システム。
A sound emission control unit that generates a modulation signal in which the first symbol and the second symbol generated by modulating the same code sequence are sequentially arranged on the time axis, and emits the generated modulation signal;
An acquisition unit for acquiring the modulated signal emitted by the sound emission control unit;
A correlation detection unit that sequentially calculates a first correlation value by taking a correlation between the modulation signal acquired by the acquisition unit and the code sequence at a predetermined sampling frequency;
A first correlation value supplied from the correlation detection unit, and a first delay value obtained by giving a time delay corresponding to a time from a start time point of the first symbol to a start time point of the second symbol to the first correlation value. A multiplier for multiplying the correlation value of 2;
A peak detection unit that detects a peak of a correlation value based on a multiplication result by the multiplication unit.
前記放音制御部は、
前記符号系列を変調して生成された、前記第1のシンボルの直前に配置した第3のシンボルと、前記第2のシンボルの直後に配置した第4のシンボルとを含んだ変調信号に、前記第3のシンボルの開始時点から、当該第3のシンボルのシンボル期間よりも長い時間長で立ち上がり、前記第4のシンボルの開始時点から立ち下がる窓関数により窓関数処理を施した変調信号を生成し、生成した当該変調信号を放音する
請求項1に記載の通信システム。
The sound emission control unit
A modulated signal generated by modulating the code sequence and including a third symbol arranged immediately before the first symbol and a fourth symbol arranged immediately after the second symbol, A modulated signal is generated from the start time of the third symbol by a window function that rises with a time length longer than the symbol period of the third symbol and falls from the start time of the fourth symbol. The communication system according to claim 1, wherein the generated modulation signal is emitted.
前記相関値のピークの検出結果に基づいて、前記放音制御部により放音された前記変調信号が前記取得部により取得されるまでの時間を用いて、特定の処理を実行する処理実行部を備える
請求項1又は2に記載の通信システム。
Based on the detection result of the peak of the correlation value, a process execution unit that executes a specific process using a time until the modulation signal emitted by the sound emission control unit is acquired by the acquisition unit The communication system according to claim 1 or 2.
前記放音制御部は、
前記符号系列を変調したベースバンド信号を、互いに周波数が異なる複数のキャリア信号で周波数シフトさせた変調信号を生成し、生成した当該変調信号を放音し、
前記処理実行部は、
各キャリア信号に対応する前記変調信号から検出された前記相関値のピークに基づいて、前記処理を実行する
請求項3に記載の通信システム。
The sound emission control unit
Generating a modulation signal obtained by frequency-shifting the baseband signal obtained by modulating the code sequence with a plurality of carrier signals having different frequencies, and emitting the generated modulation signal;
The process execution unit
The communication system according to claim 3, wherein the processing is executed based on a peak of the correlation value detected from the modulated signal corresponding to each carrier signal.
同一の符号系列を変調して生成された第1のシンボル及び第2のシンボルをそれぞれ時間軸上に順に配置した変調信号を取得する取得部と、
所定のサンプリング周波数で、前記取得部が取得した変調信号と前記符号系列との相関を取って、第1の相関値を順次算出する相関検出部と、
前記相関検出部から供給される第1の相関値と、前記第1の相関値に前記第1のシンボルの開始時点から前記第2のシンボルの開始時点までの時間分の時間遅延を与えた第2の相関値とを乗算する乗算部と、
前記乗算部による乗算結果に基づいて相関値のピークを検出するピーク検出部と
を備える復調装置。
An acquisition unit that acquires a modulated signal in which a first symbol and a second symbol generated by modulating the same code sequence are sequentially arranged on the time axis;
A correlation detection unit that sequentially calculates a first correlation value by taking a correlation between the modulation signal acquired by the acquisition unit and the code sequence at a predetermined sampling frequency;
A first correlation value supplied from the correlation detection unit, and a first delay value obtained by giving a time delay corresponding to a time from a start time point of the first symbol to a start time point of the second symbol to the first correlation value. A multiplier for multiplying the correlation value of 2;
And a peak detector that detects a peak of a correlation value based on a multiplication result by the multiplier.
同一の符号系列を変調して生成された第1のシンボル及び第2のシンボルをそれぞれ時間軸上に順に配置した変調信号を生成し、生成した当該変調信号を放音する放音制御部であって、
所定のサンプリング周波数で前記変調信号と前記符号系列との相関を取って第1の相関値を順次算出し、算出した前記第1の相関値と、前記第1の相関値に前記第1のシンボルの開始時点から前記第2のシンボルの開始時点までの時間分の時間遅延を与えた第2の相関値との乗算結果に基づいて相関値のピークを検出する復調装置が配置された媒質中に、前記変調信号を放音する放音制御部
を備える変調信号生成装置。
A sound emission control unit that generates a modulation signal in which a first symbol and a second symbol generated by modulating the same code sequence are sequentially arranged on the time axis, and emits the generated modulation signal. And
A first correlation value is sequentially calculated by taking a correlation between the modulated signal and the code sequence at a predetermined sampling frequency, and the calculated first correlation value and the first correlation value are converted into the first symbol. In a medium in which a demodulator for detecting the peak of the correlation value is arranged based on the result of multiplication with the second correlation value given a time delay of the time from the start time of the second symbol to the start time of the second symbol A modulation signal generation device comprising: a sound emission control unit that emits the modulation signal.
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