JP2015231055A - Transmission device and reception device - Google Patents

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泰央 新田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transmission device and a reception device that enables execution of processing at a specific timing at a reception side in a mechanism of transmitting data by using a sound transmission medium.SOLUTION: An acoustic transmission system has at least a transmission device 1 for superimposing information on an acoustic signal and emitting sounds, and a reception device 2 for collecting the sounds and extracting the information. The transmission device 1 divides a frame containing a command and Elapse time into plural blocks and transmits the blocks on a frequency-band basis. The reception device 2 demodulates these blocks to obtain the command and the Elapse Time, and executes the processing specified by the command at a specified timing by the Elapse Time. Accordingly, the processing can be executed at a specific timing at the reception side in a mechanism for transmitting data by using a sound as a medium for transmitting sounds.

Description

本発明は、音(音波)を伝送媒体に利用してデータを伝送する技術に関する。   The present invention relates to a technique for transmitting data using sound (sound wave) as a transmission medium.

音響信号又は音(音波)を伝送媒体に利用してデータを伝送する技術が知られている。この種の技術において、人間には聞こえないような特定の周波数帯域に属する音にのみデータを重畳するような仕組みが考えられるが、例えばデータ伝送の環境が残響音(反射音)の多い空間である場合には、マルチパスフェージングやノイズ混入などの事象が発生することにより、音からデータを取り出せなくなる可能性がある。   A technique for transmitting data using an acoustic signal or sound (sound wave) as a transmission medium is known. In this type of technology, a mechanism for superimposing data only on sounds belonging to a specific frequency band that cannot be heard by humans is conceivable. For example, in a data transmission environment where there is a lot of reverberant sound (reflected sound). In some cases, data such as multipath fading and noise may not be able to be extracted from the sound.

特開2010−288246号公報JP 2010-288246 A 特開2006−251676号公報JP 2006-251676 A

ここで、図10に示すように、送信側では、異なる周波数帯域F1、F2、F3の各々において、3つのブロックa、b、cからなる1つのフレームを送信するために要する期間の1/n(図では1/3)に相当する期間だけ遅延させながら、各フレームの送信を開始するような仕組みを想定する。例えば周波数帯域F1においては時点t6にフレームの先頭のブロックaの送信を開始し、周波数帯域F2においては時点t5にブロックaの送信を開始し、周波数帯域F3においては時点t4にブロックaの送信を開始する。そして、受信側では、例えば時点t0において受信を完了したブロックa1を起点として、ブロックa1とは異なる周波数帯域F2,F1において受信が完了したブロックb1およびブロックc1を選択する(図の手順1)。この手順1では、1ブロック送信期間において全周波数帯域のそれぞれから各ブロックを1つずつ選択するから、1フレーム分の伝送データが重畳された音を受信装置2が収音するのに要する期間は、1ブロック送信期間で済む。ただし、マルチパスフェージング等の影響でブロックc2を受信できなかった場合、受信側では例えば、ブロックa1とは異なる周波数帯域F2において受信が完了したブロックb1と、時点t7よりも1ブロック分前の時点t6の時点で、ブロックa1と同じ周波数帯域F3において受信が完了したブロックc2とを選択する(手順2)。つまり、この手順2では、1ブロック送信期間より長く、且つ、1つのフレームの送信に要する期間より短い期間で、複数の周波数帯域から各ブロックを任意の組み合わせで選択する。   Here, as shown in FIG. 10, on the transmission side, 1 / n of a period required to transmit one frame composed of three blocks a, b, and c in each of different frequency bands F1, F2, and F3. A mechanism is assumed in which transmission of each frame is started while being delayed by a period corresponding to (1/3 in the figure). For example, in the frequency band F1, transmission of the first block a of the frame is started at time t6, transmission of the block a is started at time t5 in the frequency band F2, and transmission of block a is started at time t4 in the frequency band F3. Start. Then, on the receiving side, for example, the block b1 and the block c1 that have been received in the frequency bands F2 and F1 different from the block a1 are selected starting from the block a1 that has been received at the time point t0 (procedure 1 in the figure). In this procedure 1, since each block is selected one by one from all frequency bands in one block transmission period, the period required for the reception device 2 to collect the sound on which transmission data for one frame is superimposed is One block transmission period is sufficient. However, when the block c2 cannot be received due to the influence of multipath fading or the like, on the receiving side, for example, the block b1 that has been received in the frequency band F2 different from the block a1, and the time point one block before the time point t7 At time t6, the block c2 that has been received in the same frequency band F3 as the block a1 is selected (procedure 2). That is, in this procedure 2, each block is selected from a plurality of frequency bands in an arbitrary combination in a period longer than one block transmission period and shorter than a period required for transmission of one frame.

このように図10に示す仕組みでは、複数の周波数帯域を使用しているから、マルチパスフェージング等に対する耐性(いわゆるロバスト性)が向上するが、a,b,cからなる1フレームの受信完了時期が不定になる。このため、例えば送信側から送信されたフレームを用いて受信側にて特定のタイミングで或る処理を実行するよう指示するような利用シーンには向いていない。   As described above, in the mechanism shown in FIG. 10, since a plurality of frequency bands are used, resistance to multipath fading and the like (so-called robustness) is improved, but the reception completion timing of one frame consisting of a, b, and c is improved. Becomes undefined. For this reason, it is not suitable for a usage scene in which, for example, a frame transmitted from the transmission side is used to instruct the reception side to execute a certain process at a specific timing.

そこで、本発明は、音を伝送媒体に利用してデータを伝送する仕組みにおいて、受信側で特定のタイミングに処理を実行させるための仕組みを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a mechanism for executing processing at a specific timing on the receiving side in a mechanism for transmitting data using sound as a transmission medium.

上記課題を解決するため、本発明に係る送信装置は、受信装置によって実行される処理を指定する処理指定情報と、前記受信装置による受信の時点から前記処理を実行するタイミングまでの経過時間によって当該処理を実行するタイミングを指定するタイミング指定情報とを含むフレームを複数にブロックに分割する分割手段と、それぞれ異なる前記経過時間を含むフレームが複数に分割された各ブロックに基づいて、それぞれ異なる周波数帯域の搬送波を変調した変調信号を、前記処理を実行するタイミングが到来するまでに複数回生成する変調信号生成手段と生成された前記変調信号に応じた音を放音する放音手段とを備える。
また、本発明に係る受信装置は、前記送信装置から放音された音を収音する収音手段と、前記収音手段により収音された音に応じた変調音響信号をそれぞれ異なる周波数帯域に分離する分離手段と、分離された前記周波数帯域ごとに前記変調音響信号を復調して得たブロックからなるフレームを生成するフレーム生成手段と、生成された前記フレームに含まれる前記処理指定情報によって指定された処理を、前記タイミング指定情報によって指定されたタイミングで実行する処理実行手段とを備える。
In order to solve the above-described problem, the transmission device according to the present invention relates to processing designation information that designates processing to be executed by the receiving device, and the elapsed time from the time of reception by the receiving device to the timing to execute the processing. Different frequency bands based on division means for dividing a frame including timing specifying information for specifying timing for executing processing into a plurality of blocks, and on each block obtained by dividing a frame including the different elapsed time into a plurality of blocks Modulation signal generating means for generating a modulated signal obtained by modulating the carrier wave a plurality of times before the timing for executing the processing arrives, and sound emitting means for emitting a sound corresponding to the generated modulated signal.
The receiving device according to the present invention includes a sound collecting unit that collects the sound emitted from the transmitting device, and a modulated acoustic signal corresponding to the sound collected by the sound collecting unit in different frequency bands. Designated by separating means for separating, frame generating means for generating a frame composed of blocks obtained by demodulating the modulated acoustic signal for each of the separated frequency bands, and the processing designation information included in the generated frame Processing execution means for executing the processed processing at a timing designated by the timing designation information.

本発明によれば、音を伝送媒体に利用してデータを伝送する仕組みにおいて、受信側で特定のタイミングに処理を実行させることができる。   According to the present invention, in a mechanism for transmitting data using sound as a transmission medium, processing can be executed at a specific timing on the receiving side.

本発明の一実施形態に係る音響伝送システムの構成例を示すブロック図The block diagram which shows the structural example of the acoustic transmission system which concerns on one Embodiment of this invention. 送信装置の変調部又は受信装置の復調部のハードウェア構成例を示すブロック図Block diagram showing a hardware configuration example of a modulation unit of a transmission device or a demodulation unit of a reception device 送信装置の変調部の機能構成例を示すブロック図Block diagram showing a functional configuration example of the modulation unit of the transmission device (a)データのフレーム構造の一例を示す図、(b)フレームとブロックの関係を概念的に示す図(A) A diagram showing an example of a frame structure of data, (b) a diagram conceptually showing a relationship between a frame and a block. フレームの送信タイミングを説明するための概念図Conceptual diagram for explaining frame transmission timing フレーム送信のタイミングとイベント発生のタイミングとの関係を説明するための概念図Conceptual diagram for explaining the relationship between frame transmission timing and event generation timing 送信装置の処理の手順を示すフローチャートFlow chart showing processing procedure of transmitting apparatus 受信装置の復調部の構成例を示すブロック図The block diagram which shows the structural example of the demodulation part of a receiver 受信装置の処理の手順を示すフローチャートFlow chart showing processing procedure of receiving apparatus ロバストモードにおけるフレームの送信タイミングを説明するための概念図Conceptual diagram for explaining frame transmission timing in robust mode

[1.音響伝送システムの概要]
本発明の一実施形態に係る音響伝送システムは、音(音波)を伝送媒体として、伝送対象となる情報を送受信するシステムである。音響伝送システムは、情報を音響信号に重畳して音を放音する送信装置と、その音を収音して情報を抽出する受信装置とを、少なくとも備えている。情報が重畳された音の放音は、情報の送信に相当するから、以下では必要に応じて、送信装置が情報を送信する、と表現する。また、情報が重畳された音の収音は、情報の受信に相当するから、以下では必要に応じて、受信装置が情報を受信する、と表現する。
[1. Outline of acoustic transmission system]
An acoustic transmission system according to an embodiment of the present invention is a system that transmits and receives information to be transmitted using sound (sound wave) as a transmission medium. The acoustic transmission system includes at least a transmission device that emits sound by superimposing information on an acoustic signal, and a reception device that collects the sound and extracts information. Since the sound emission of the sound on which information is superimposed corresponds to the transmission of information, it is expressed below that the transmission device transmits information as necessary. Moreover, since the sound collection of the sound on which the information is superimposed corresponds to the reception of the information, it is expressed below that the receiving device receives the information as necessary.

この音響伝送システムは、例えば以下の(1)〜(3)の場面において利用されるが、必ずしもこれらの例に限るものではない。
(1)道路や店舗などといった複数のユーザが居る場所に設置された送信装置から、ユーザが所持するスマートホンなどの受信装置に対して、例えば或る処理を特定のタイミングで実行させるための情報を音に重畳して送信し、受信装置においてその情報に応じたタイミングで処理を行う。
(2)宅内のテレビジョン装置が送信装置として機能し、このテレビジョン装置からユーザが利用するスマートホンやパーソナルコンピュータなどの受信装置に対して、例えばテレビ番組と同期して或る処理を実行させるための情報を音に重畳して送信し、受信装置においてテレビ番組と同期した特定のタイミングで処理を行う。
(3)複数のユーザがそれぞれ所持するスマートホンなどの携帯機器の一方が送信装置として他方が受信装置として機能し、その送信装置からその受信装置に対して、例えば或る処理を実行させるための情報を音に重畳して送信し、受信装置において特定のタイミングで処理を行う。
上記の(1)〜(3)の場面では、伝送対象となる情報が非可聴域の音に重畳され、さらにこれがバックグラウンドミュージックなどの可聴域に属する音楽や音声に重畳されていてもよい。或いは、これらの可聴域の音楽や音声が存在せず、伝送対象となる情報が非可聴域の音にのみ重畳されていてもよい。
なお、以下の説明においては、受信装置において、送信装置から指定されたタイミングで指定された処理を行うことを、「イベントの発生」という。
This acoustic transmission system is used, for example, in the following scenes (1) to (3), but is not necessarily limited to these examples.
(1) Information for causing a receiving device such as a smartphone possessed by a user to execute a certain process at a specific timing from a transmission device installed in a place where a plurality of users are present such as a road or a store. Is superimposed on the sound and transmitted, and the receiving apparatus performs processing at a timing according to the information.
(2) A television device in the house functions as a transmission device, and a receiving device such as a smart phone or a personal computer used by the user from the television device executes a certain process in synchronization with the television program, for example. Information is superimposed on the sound and transmitted, and the receiving apparatus performs processing at a specific timing synchronized with the television program.
(3) One of portable devices such as smart phones possessed by each of a plurality of users functions as a transmission device and the other functions as a reception device. For example, the transmission device causes the reception device to execute a certain process. The information is superimposed on the sound and transmitted, and the receiving device performs processing at a specific timing.
In the above scenes (1) to (3), the information to be transmitted may be superimposed on the sound in the non-audible range, and further may be superimposed on the music or sound belonging to the audible range such as background music. Alternatively, the music and sound in the audible range may not exist, and the information to be transmitted may be superimposed only on the sound in the non-audible range.
In the following description, performing a specified process at a timing specified by the transmitting apparatus in the receiving apparatus is referred to as “event occurrence”.

[2.音響伝送システムの全体構成]
図1は、音響伝送システムの構成例を示すブロック図である。ここでは説明を簡単にするため、送信装置1と受信装置2が備える最小限の構成を図示しているが、送信装置1と受信装置2はそれぞれ、図示したもの以外の構成を備えていてもよい。
[2. Overall configuration of acoustic transmission system]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an acoustic transmission system. Here, for the sake of simplicity, the minimum configuration of the transmission device 1 and the reception device 2 is illustrated, but the transmission device 1 and the reception device 2 may each have a configuration other than that illustrated. Good.

送信装置1は、本発明に係る送信装置の一例であり、変調部10、出力部11およびスピーカ12を備える。変調部10は、本発明に係る変調装置の一例であり、周波数が高帯域に属する搬送波を、伝送対象となる伝送データDで変調し、音響データSに重畳する手段である。ここでいう高帯域とは、人間が聞き取ることができる音の周波数帯域の上限値(十数kHzから20kHz程度)よりも高い周波数帯域である。例えば上記(2)の例の場合、音響データSは、テレビ番組の音声や音楽であり、伝送データDは、受信装置2においてそのテレビ番組の内容に合わせて特定のタイミングで或る処理を行うよう指定する情報である。音響データS及び伝送データDは、例えば送信装置1内の記憶媒体に記憶されているものであってもよいし、送信装置1の外部からこの送信装置1に供給されるものであってもよい。出力部11は、変調部10から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換するD/Aコンバータと、D/Aコンバータから出力されるアナログ信号を増幅してスピーカ12に供給するアンプとを備える。スピーカ12は、出力部11から入力されたアナログ信号に応じた音を放音する放音手段である。放音された音は空間(大気)を伝搬して、受信装置2のマイク20によって収音される。   The transmission device 1 is an example of a transmission device according to the present invention, and includes a modulation unit 10, an output unit 11, and a speaker 12. The modulation unit 10 is an example of a modulation device according to the present invention, and is a unit that modulates a carrier wave having a high frequency band with transmission data D to be transmitted and superimposes it on the acoustic data S. The high band here is a frequency band higher than the upper limit (about 10 to 20 kHz) of the frequency band of sound that can be heard by humans. For example, in the case of the above (2), the acoustic data S is the sound or music of a television program, and the transmission data D is subjected to certain processing at a specific timing in accordance with the content of the television program in the receiving device 2. This is information to specify. For example, the acoustic data S and the transmission data D may be stored in a storage medium in the transmission device 1 or may be supplied to the transmission device 1 from the outside of the transmission device 1. . The output unit 11 includes a D / A converter that converts the digital signal output from the modulation unit 10 into an analog signal, and an amplifier that amplifies the analog signal output from the D / A converter and supplies the analog signal to the speaker 12. The speaker 12 is a sound emitting unit that emits a sound corresponding to the analog signal input from the output unit 11. The emitted sound propagates through space (atmosphere) and is collected by the microphone 20 of the receiving device 2.

受信装置2は、本発明に係る受信装置の一例であり、マイク20、入力部21、復調部22、制御装置23及び制御対象24を備える。マイク20は、スピーカ12から放音された音を収音し、その音に応じた音響信号を出力する収音手段である。入力部21は、マイク20から出力される音響信号を増幅するアンプと、アンプから出力されるアナログの音響信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバータとを備える。復調部22は、本発明に係る復調装置の一例であり、A/Dコンバータから出力されるデジタル信号から伝送データDを復調する。この伝送データDは、「1」又は「0」で構成されるビット列であり、制御装置23に入力される。制御装置23は、マイクロプロセッサやRAM(Random Access Memory)などからなり、この伝送データDによって指定されたタイミングで、伝送データDによって指定された処理を実行する処理実行手段である。制御対象は、例えば伝送データDに基づく情報を画像や音声等で出力する出力装置や、伝送データDに基づいて動作する玩具やガジェットと呼ばれる装置・機構などを含む。   The receiving device 2 is an example of a receiving device according to the present invention, and includes a microphone 20, an input unit 21, a demodulation unit 22, a control device 23, and a control target 24. The microphone 20 is a sound collection unit that collects sound emitted from the speaker 12 and outputs an acoustic signal corresponding to the sound. The input unit 21 includes an amplifier that amplifies an acoustic signal output from the microphone 20 and an A / D converter that converts an analog acoustic signal output from the amplifier into a digital signal. The demodulator 22 is an example of a demodulator according to the present invention, and demodulates the transmission data D from the digital signal output from the A / D converter. The transmission data D is a bit string composed of “1” or “0”, and is input to the control device 23. The control device 23 includes a microprocessor, a RAM (Random Access Memory), and the like, and is a process execution unit that executes a process specified by the transmission data D at a timing specified by the transmission data D. The control target includes, for example, an output device that outputs information based on the transmission data D as an image or sound, a toy or a device / mechanism called a gadget that operates based on the transmission data D, and the like.

変調部10及び復調部22の各構成は、ハードウェアによって実現されてもよいし、ハードウェア及びソフトウェアが協働することにより実現されてもよい。変調部10の構成がハードウェア及びソフトウェアの協働により実現される場合の変調部10のハードウェアは、例えば図2に示すように、コンピュータとして構成される。この場合、図2に示すように、変調部10は、マイクロプロセッサやRAMなどからなる制御部1000と、ハードディスクなどの大容量ストレージである記憶部1001とを少なくとも備える。制御部1000のマイクロプロセッサが記憶部1001に記憶されたプログラムをRAMに読み出して、読みだしたプログラムを実行することで、変調部10の各構成(後述)が実現される。また、復調部22の構成がハードウェア及びソフトウェアの協働により実現される場合の復調部22のハードウェアも、図2に示すような構成である。この場合、制御部1000のマイクロプロセッサが記憶部1001に記憶されたプログラムをRAMに読み出して、読みだしたプログラムを実行することで、復調部22の各構成(後述)が実現される。   Each structure of the modulation | alteration part 10 and the demodulation part 22 may be implement | achieved by hardware, and may be implement | achieved when hardware and software cooperate. When the configuration of the modulation unit 10 is realized by cooperation of hardware and software, the hardware of the modulation unit 10 is configured as a computer, for example, as shown in FIG. In this case, as illustrated in FIG. 2, the modulation unit 10 includes at least a control unit 1000 including a microprocessor and a RAM, and a storage unit 1001 that is a large-capacity storage such as a hard disk. Each configuration (described later) of the modulation unit 10 is realized by the microprocessor of the control unit 1000 reading the program stored in the storage unit 1001 into the RAM and executing the read program. Further, the hardware of the demodulation unit 22 when the configuration of the demodulation unit 22 is realized by the cooperation of hardware and software is also a configuration as shown in FIG. In this case, each configuration (described later) of the demodulating unit 22 is realized by the microprocessor of the control unit 1000 reading the program stored in the storage unit 1001 into the RAM and executing the read program.

[3.送信装置における変調部の構成]
図3は、送信装置1の変調部10の構成例を示す図である。変調部10は、音響データSに対する処理系としてLPF101を備え、伝送データDに対する処理系として分割部104とLPF1021〜1023とVCO(Voltage-controlled oscillator)1031〜1033と加算器105とを備える。LPF101は加算器105に接続されている。LPF1021〜1023はそれぞれ、分割部104に接続されるとともに、VCO1031〜1033を介して加算器105に接続されている。
[3. Configuration of modulation unit in transmission apparatus]
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the modulation unit 10 of the transmission device 1. The modulation unit 10 includes an LPF 101 as a processing system for the acoustic data S, and includes a division unit 104, LPFs 1021 to 1023, a VCO (Voltage-controlled oscillator) 1031 to 1033, and an adder 105 as a processing system for the transmission data D. The LPF 101 is connected to the adder 105. The LPFs 1021 to 1023 are connected to the dividing unit 104 and also connected to the adder 105 via the VCOs 1031 to 1033.

LPF101は、音響データSにおいて高帯域の周波数成分を除去する。LPF101のカットオフ周波数は、聴取者による音響データSの聴感上の音質を確保し且つ変調に用いる帯域(変調帯域という)を確保できるよう、例えば可聴周波数帯域の上限値(十数kHzから20kHz程度)程度に設定される。このカットオフ周波数が、変調帯域の下限周波数になる。これは、例えばLPF101のカットオフ周波数を低くしすぎると音響データSの放音時の音質が劣化し、また、その低いカットオフ周波数に合わせて変調帯域の周波数を低くすると、この変調帯域に属する変調信号の放音時の音が聴取者の耳に付きやすくなるためである。逆に、LPF101のカットオフ周波数を高くしすぎると、変調帯域を広くすることができず、伝送データの伝送速度が低下するためである。LPF101から出力された信号は加算器105に入力される。   The LPF 101 removes high-band frequency components from the acoustic data S. The cut-off frequency of the LPF 101 is, for example, an upper limit value of an audible frequency band (about 10 to 20 kHz) so as to ensure sound quality of the acoustic data S by the listener and to secure a band used for modulation (referred to as a modulation band). ) Is set to a degree. This cutoff frequency becomes the lower limit frequency of the modulation band. For example, if the cut-off frequency of the LPF 101 is made too low, the sound quality of the sound data S at the time of sound emission is deteriorated, and if the frequency of the modulation band is lowered in accordance with the low cut-off frequency, it belongs to this modulation band. This is because the sound when the modulated signal is emitted is likely to be attached to the listener's ear. Conversely, if the cut-off frequency of the LPF 101 is too high, the modulation band cannot be widened, and the transmission speed of transmission data decreases. The signal output from the LPF 101 is input to the adder 105.

送信装置1においては、1つのフレームはn(nは正の整数、本実施形態では一例としてn=3とする)個の単位に分割されて、この分割された単位で送信される。この分割された一つの単位をブロックと呼ぶ。ここで、図4(a)は、このフレームの構造の一例を示す図である。1つのフレームFは、その先頭から順に、フレーム長などのフレームの属性に関する情報が含まれるヘッダ、実データが含まれるペイロード、及び、フレームの後端に相当するフッタで構成される。ペイロードは、受信装置2において実行する処理を指定する処理指定情報であるコマンドと、受信装置2において処理を実行するタイミングを指定するタイミング指定情報であるElapse Timeとを含む。図4(b)は、フレームとブロックの関係を概念的に示す図である。図4(b)に示すように、1つのフレームは、データ長が均等な3つのブロックa,b,cで構成される。   In the transmission apparatus 1, one frame is divided into n units (n is a positive integer, in this embodiment, n = 3 as an example), and transmitted in this divided unit. This divided unit is called a block. Here, FIG. 4A shows an example of the structure of this frame. One frame F is composed of a header including information on frame attributes such as a frame length, a payload including actual data, and a footer corresponding to the rear end of the frame in order from the top. The payload includes a command that is process designation information that designates a process to be executed in the reception apparatus 2 and an Elapse Time that is timing designation information that designates a timing at which the reception apparatus 2 executes the process. FIG. 4B is a diagram conceptually showing the relationship between frames and blocks. As shown in FIG. 4B, one frame is composed of three blocks a, b, and c having an equal data length.

図3に示した変調部10の分割部104は、1フレームを複数(ここでは3つ)のブロックに分割する分割手段である。LPF1021〜1023はいずれも、ベースバンド信号の帯域を制限するべく、高帯域に相当する周波数成分を除去するためのフィルタであり、ナイキストフィルタと呼ばれるものである。ナイキストフィルタは、一般的にコサイン・ロールオフ・フィルタと呼ばれるFIRフィルタで構成されているが、フィルタの次数やロールオフ率等は適用条件に応じて決定される。伝送データDは、LPF1021〜1023によってフィルタリングされたのち、VCO1031〜1033にそれぞれ入力されて、変調信号が生成される。加算器105においては、伝送データDに基づく変調信号及び音響データSに基づく音響信号が加算される。LPF1021〜1023、VCO1031〜1033及び加算器105により変調信号生成手段が構成されている。変調信号が加算された音響信号は出力部11に供給され、スピーカ12からこの変調信号が加算された音響信号に基づく音が放音される。   The dividing unit 104 of the modulation unit 10 illustrated in FIG. 3 is a dividing unit that divides one frame into a plurality of (here, three) blocks. Each of the LPFs 1021 to 1023 is a filter for removing a frequency component corresponding to a high band in order to limit the band of the baseband signal, and is called a Nyquist filter. The Nyquist filter is generally composed of an FIR filter called a cosine roll-off filter. The order of the filter, the roll-off rate, and the like are determined according to application conditions. The transmission data D is filtered by the LPFs 1021 to 1023 and then input to the VCOs 1031 to 1033 to generate a modulation signal. In the adder 105, the modulation signal based on the transmission data D and the acoustic signal based on the acoustic data S are added. The LPFs 1021 to 1023, the VCOs 1031 to 1033, and the adder 105 constitute modulation signal generation means. The acoustic signal to which the modulation signal has been added is supplied to the output unit 11, and a sound based on the acoustic signal to which the modulation signal has been added is emitted from the speaker 12.

ここで、図5は、各ブロックの送信タイミングを説明するための概念図である。また、図6は、フレーム送信のタイミングとイベント発生のタイミングとの関係を説明するための概念図である。なお、図5において、「a」という表記はブロックaを意味し、「b」という表記はブロックbを意味し、「c」という表記はブロックcを意味する。また、F1、F2、F3は、伝送データの搬送波の周波数帯域を意味する。図5に示すように、送信装置1は、時点t4までに、異なる周波数帯域F1、F2、F3の各々において、1つのフレームを構成するブロックa1,b1,c1を送信する。例えば周波数帯域F1においてはフレームの先頭のブロックa1、周波数帯域F2においてはブロックb1、周波数帯域F3においてはブロックc1を送信する。図6に示すように、これらのブロックa1,b1,c1からなるフレームのペイロードには、受信装置2におけるこれらブロック(つまり1フレーム)の受信完了時点t4からイベント発生時点t0までの経過時間である「4000ms」がElapse Timeとして記述されている。受信装置2は、これらのブロックa1,b1,c1を復調してコマンド及びElapse Timeを取得し、このElapse Timeによって指定されたタイミングで、このコマンドによって指定された処理を実行する。   Here, FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining the transmission timing of each block. FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining the relationship between the frame transmission timing and the event generation timing. In FIG. 5, the notation “a” means block a, the notation “b” means block b, and the notation “c” means block c. F1, F2, and F3 mean frequency bands of carrier waves of transmission data. As shown in FIG. 5, the transmission apparatus 1 transmits blocks a1, b1, and c1 that constitute one frame in each of different frequency bands F1, F2, and F3 by time t4. For example, the first block a1 of the frame is transmitted in the frequency band F1, the block b1 is transmitted in the frequency band F2, and the block c1 is transmitted in the frequency band F3. As shown in FIG. 6, the payload of the frame composed of these blocks a1, b1, and c1 includes the elapsed time from the reception completion time t4 of these blocks (that is, one frame) in the receiving device 2 to the event occurrence time t0. “4000ms” is described as Elapse Time. The receiving device 2 demodulates these blocks a1, b1, and c1 to obtain a command and Elapse Time, and executes a process specified by this command at a timing specified by this Elapse Time.

送信装置1は、処理を実行するタイミング(イベント発生時点)が到来するまでに、コマンドが同一でElapse Timeが異なるフレームを複数回生成して送信する。例えば時点t3までに、送信装置1は、異なる周波数帯域F1、F2、F3の各々において、1つのフレームを構成するブロックa2,b2,c2を送信し、時点t2までに、送信装置1は、異なる周波数帯域F1、F2、F3の各々において、1つのフレームを構成するブロックa3,b3,c3を送信し、時点t1までに、送信装置1は、異なる周波数帯域F1、F2、F3の各々において、1つのフレームを構成するブロックa4,b4,c4を送信する。図6に示すように、ブロックa2,b2,c2からなるフレームのペイロードには、これらブロックの受信完了時点t3からイベント発生時点t0までの経過時間である「3000ms」がElapse Timeとして記述されている。また、ブロックa3,b3,c3からなるフレームのペイロードには、これらブロックの受信完了時点t2からイベント発生時点t0までの経過時間である「2000ms」がElapse Timeとして記述されている。ブロックa4,b4,c4からなるフレームのペイロードには、これらブロックの受信完了時点t1からイベント発生時点t0までの経過時間である「1000ms」がElapse Timeとして記述されている。
このように、送信装置1は、イベント発生までに、時間間隔を空けて複数回(ここでは4回)のフレーム送信を行うことで、通信成功率を向上させている。図6の例では、フレーム送信4回中3回は失敗しているが、1回成功しているので、音響通信自体は成功している。
The transmission device 1 generates and transmits a plurality of frames having the same command and different Elapse Times until the timing for executing the process (event occurrence time point) arrives. For example, by time t3, the transmission device 1 transmits blocks a2, b2, and c2 constituting one frame in each of the different frequency bands F1, F2, and F3, and by time t2, the transmission device 1 is different. In each of the frequency bands F1, F2, and F3, blocks a3, b3, and c3 constituting one frame are transmitted, and by the time point t1, the transmission apparatus 1 has 1 in each of the different frequency bands F1, F2, and F3. Blocks a4, b4 and c4 constituting one frame are transmitted. As shown in FIG. 6, in the payload of the frame composed of blocks a2, b2, and c2, “3000 ms” that is an elapsed time from the reception completion time t3 of these blocks to the event occurrence time t0 is described as Elapse Time. . In the payload of the frame composed of the blocks a3, b3, and c3, “2000 ms” that is an elapsed time from the reception completion time t2 to the event occurrence time t0 is described as Elapse Time. In the payload of the frame composed of the blocks a4, b4, and c4, “1000 ms” that is an elapsed time from the reception completion time t1 to the event occurrence time t0 is described as Elapse Time.
Thus, the transmission device 1 improves the communication success rate by performing frame transmission a plurality of times (here, four times) with a time interval before an event occurs. In the example of FIG. 6, three out of four frame transmissions have failed, but since one has succeeded, the acoustic communication itself has succeeded.

図7は、送信装置1における処理の手順を示したフローチャートである。まず、変調部10は、伝送データD(フレーム)を取得する(ステップS11)。分割部104が取得した時点における伝送データDにおけるElapse Timeは空欄である。次に、変調部10は、現時点からイベント発生時点までの時間から、フレームの送受信に要する時間を遅延時間(例えば0.7秒)として減算し、Elapse Timeを求め、それをフレームに記述する(ステップS12)。次に、変調部10は、フレームを3つに分割し(ステップS13)、周波数帯域ごとの変調処理を経たのちに(ステップS14)、送信する(ステップS15)。   FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure in the transmission apparatus 1. First, the modulation unit 10 acquires transmission data D (frame) (step S11). The Elapse Time in the transmission data D at the time when the dividing unit 104 obtains is blank. Next, the modulation unit 10 subtracts the time required for frame transmission / reception as a delay time (for example, 0.7 seconds) from the time from the current time to the event occurrence time, obtains an Elapse Time, and describes it in the frame ( Step S12). Next, the modulation unit 10 divides the frame into three (step S13), and after performing modulation processing for each frequency band (step S14), transmits the frame (step S15).

[4.受信装置における復調部の構成]
図8は、受信装置2の復調部22の構成例を示すブロック図である。復調部22は、ビット復号部220と、データ検出部230とを備える。ビット復号部220には、マイク20で収音されて入力部21でA/D変換された音響信号が入力される。このとき入力される音響信号には、送信装置1で変調された伝送データDに対応する音響信号が含まれるから、ビット復号部220に入力される音響信号を変調音響信号Aと呼ぶこととする。ビット復号部220は、入力された変調音響信号Aのうち、伝送データDに対応する音響信号を「1」又は「0」の2値データに変換してビット値を復号し、データ検出部230へと出力する。データ検出部230はビット復号部220から出力された2値データから伝送データDを取り出す。以下、これら各部の詳細を説明する。
[4. Configuration of demodulation unit in receiving apparatus]
FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration example of the demodulation unit 22 of the reception device 2. The demodulation unit 22 includes a bit decoding unit 220 and a data detection unit 230. The bit decoding unit 220 receives an acoustic signal collected by the microphone 20 and A / D converted by the input unit 21. Since the acoustic signal input at this time includes an acoustic signal corresponding to the transmission data D modulated by the transmission apparatus 1, the acoustic signal input to the bit decoding unit 220 is referred to as a modulated acoustic signal A. . The bit decoding unit 220 converts the acoustic signal corresponding to the transmission data D out of the input modulated acoustic signal A into binary data “1” or “0”, decodes the bit value, and the data detection unit 230. To output. The data detection unit 230 extracts transmission data D from the binary data output from the bit decoding unit 220. Hereinafter, the details of these parts will be described.

ビット復号部220は、HPF221と、STFT部222と、減算器2231〜2233と、DCカット部2251〜2253と、2値化部2261〜2263とを備える。HPF221は、入力された変調音響信号Aから、音響データSに対応する低帯域の信号成分を除去し、伝送データDに対応する高帯域の信号成分を抽出する。つまり、HPF221のカットオフ周波数は、変調帯域の下限周波数に設定される。   The bit decoding unit 220 includes an HPF 221, an STFT unit 222, subtracters 2231 to 2233, DC cut units 2251 to 2253, and binarization units 2261 to 2263. The HPF 221 removes a low-band signal component corresponding to the acoustic data S from the input modulated acoustic signal A, and extracts a high-band signal component corresponding to the transmission data D. That is, the cutoff frequency of the HPF 221 is set to the lower limit frequency of the modulation band.

STFT部222は、HPF221から出力される信号を、送信時に用いた周波数帯域f1、f2、f3に属する信号成分に分離する分離手段である。具体的には、STFT部222は、HPF221から出力される信号に対して短時間フーリエ変換(STFT:Short-Time Fourier Transform)を施し、前述した周波数帯域F1、F2、F3にそれぞれ属する信号成分に分離して、各信号成分の時間変化波形を出力する。このときの短時間フーリエ変換におけるオーバラップ率は50%、つまりSTFT部222はハーフオーバラップでSTFTを行う。また、例えばFFT長は1024サンプルであり、1シンボルサンプル長は1536サンプルであり、STFT後のサンプリング周波数は86.1328125Hzである。なお、1シンボルサンプル長はFFT長の例えば1倍、1.5倍、2倍などであるが、本実施形態では1.5倍である。STFT後のサンプリング周波数は、FFT長とオーバラップ率から算出される。   The STFT unit 222 is a separation unit that separates the signal output from the HPF 221 into signal components belonging to the frequency bands f1, f2, and f3 used at the time of transmission. Specifically, the STFT unit 222 performs a short-time Fourier transform (STFT) on the signal output from the HPF 221, and applies the signal components belonging to the frequency bands F1, F2, and F3 described above. Separate and output a time-varying waveform of each signal component. At this time, the overlap rate in the short-time Fourier transform is 50%, that is, the STFT unit 222 performs STFT with half overlap. For example, the FFT length is 1024 samples, the 1-symbol sample length is 1536 samples, and the sampling frequency after STFT is 86.1328125 Hz. One symbol sample length is, for example, 1 time, 1.5 times, 2 times the FFT length, but is 1.5 times in this embodiment. The sampling frequency after STFT is calculated from the FFT length and the overlap rate.

LPF2241〜2243は、高帯域に相当する信号成分を除去して、ベースバンド信号が属する周波数帯域の信号成分を抽出する。なお、送信装置1のLPF1021〜1023及び受信装置2のLPF2241〜2243は、完全なナイキストフィルタとなるように構成されている。   The LPFs 2241 to 2243 remove signal components corresponding to the high band and extract signal components in the frequency band to which the baseband signal belongs. Note that the LPFs 1021 to 1023 of the transmission apparatus 1 and the LPFs 2241 to 2243 of the reception apparatus 2 are configured to be complete Nyquist filters.

DCカット部2251〜2253は、周波数帯域F1、F2、F3に対応して設けられており、各LPF2241〜2243から出力された信号からベースバンド信号を抽出する。具体的には、DCカット部2251〜2253は、各LPF2241〜2243から出力された信号に対しエンベロープを補正する処理(エンベロープ処理という)を行うことで、DCオフセットを除去してベースバンド信号を抽出する。   The DC cut units 2251 to 2253 are provided corresponding to the frequency bands F1, F2, and F3, and extract a baseband signal from the signals output from the LPFs 2241 to 2243. Specifically, the DC cut units 2251 to 2253 perform the process of correcting the envelope on the signals output from the LPFs 2241 to 2243 (referred to as envelope processing), thereby removing the DC offset and extracting the baseband signal. To do.

2値化部2261〜2263は、閾値thを利用してベースバンド信号を2値化し、ビット値を復号してデータ検出部230へと出力する。
データ検出部230は、2値化部2261〜2263から出力されてくるビットデータから伝送データを抽出する。そして、データ検出部230は、復号及び誤り検出を経て生成したフレームを伝送データとして出力する。
The binarization units 2261 to 2263 binarize the baseband signal using the threshold th, decode the bit value, and output the decoded bit value to the data detection unit 230.
The data detection unit 230 extracts transmission data from the bit data output from the binarization units 2261 to 2263. Then, the data detection unit 230 outputs a frame generated through decoding and error detection as transmission data.

図9は、受信装置2における処理の手順を示したフローチャートである。まず、受信装置2の復調部22は、音響変調信号を取得する(ステップS21)。復調部22がこれを復調して得た伝送データを制御装置23に供給する(ステップS22)。制御装置23は、自身の計時手段としてのタイマーを参照し、Elapse Timeが経過したか否かを判断する(ステップS23)。Elapse Timeが経過すれば(ステップS23;Yes)、制御装置23は、伝送データのコマンドによって指定された処理を実行する(ステップS24)。   FIG. 9 is a flowchart illustrating a processing procedure in the reception device 2. First, the demodulator 22 of the receiving device 2 acquires an acoustic modulation signal (step S21). The demodulator 22 supplies the transmission data obtained by demodulating it to the control device 23 (step S22). The control device 23 refers to a timer as its own time measuring means and determines whether or not Elapse Time has elapsed (step S23). If the Elapse Time elapses (step S23; Yes), the control device 23 executes the process specified by the transmission data command (step S24).

以上説明した実施形態によれば、音を伝送媒体に利用してデータを伝送する仕組みにおいて、受信側で特定のタイミングに処理を実行させることが可能となる。   According to the embodiment described above, in a mechanism for transmitting data using sound as a transmission medium, it is possible to execute processing at a specific timing on the receiving side.

[変形例]
[変形例1:ロバストモードとの併用]
上記実施形態は、処理のタイミングを重視した実施の態様であり、ここではトリガモードという。一方、図10に示した仕組みはロバスト性向上を意図したものであり、ここではロバストモードという。音響伝送システムは、このトリガモードとロバストモードとを切り替えてもよい。以下にロバストモードについて説明する。図10は、ロバストモードにおいてブロックを抽出してフレームを生成するときの条件を説明するための概念図である。なお、図10において、a1,b1,b2,c1,c2は、それぞれ同じアルファベットで表記されるa,b,cと同じブロックであるが、選択するブロックの説明を分かりやすくするために1又は2の番号を付記して区別した。また、t0〜t6の各時刻の間隔は、1つのブロックの受信に要する期間(1つのフレームの送信に要する期間の1/3であり、以下、1ブロック送信期間という)とする。また、現在時は時点t0とし、時点t0までに受信装置2が各周波数帯域F1,F2,F3において受信したブロックは、受信装置2の図示せぬ記憶部に記憶されているものとする。
[Modification]
[Modification 1: Combined use with robust mode]
The above embodiment is an embodiment in which processing timing is emphasized, and is referred to as a trigger mode here. On the other hand, the mechanism shown in FIG. 10 is intended to improve robustness, and is referred to herein as a robust mode. The sound transmission system may switch between the trigger mode and the robust mode. The robust mode will be described below. FIG. 10 is a conceptual diagram for explaining conditions when a frame is generated by extracting a block in the robust mode. In FIG. 10, a1, b1, b2, c1, and c2 are the same blocks as a, b, and c respectively represented by the same alphabet, but 1 or 2 for easy understanding of the description of the selected block. It was distinguished by appending the number. The time interval between t0 and t6 is a period required for reception of one block (1/3 of a period required for transmission of one frame, hereinafter referred to as one block transmission period). It is assumed that the current time is time t0, and the blocks received by the receiving device 2 in each frequency band F1, F2, F3 up to time t0 are stored in a storage unit (not shown) of the receiving device 2.

送信装置1は、異なる周波数帯域F1、F2、F3の各々において、所定の期間、すなわち1つのフレームを送信するために要する期間(或る周波数帯域において1つのフレームが重畳された期間)の1/n(例えば1/3)に相当する期間だけ遅延させながら、各フレームの送信を開始する。例えば周波数帯域F1においては時点t6にフレームの先頭のブロックaの送信を開始し、周波数帯域F2においては時点t5にブロックaの送信を開始し、周波数帯域F3においては時点t4にブロックaの送信を開始している。従って、上記フレームの次のフレームの送信開始タイミングも、周波数帯域F1においては時点t3、周波数帯域F2においては時点t2、周波数帯域F3においては時点t1というように、常時、1つのフレームの送信期間の1/3に相当する期間だけ遅延する。従って、上述した「1つのフレームを送信するために要する期間の1/3」とは、1つのブロックを送信するために要する期間の長さに相当する。   The transmitting apparatus 1 has a predetermined period, that is, a period required for transmitting one frame (a period in which one frame is superimposed in a certain frequency band) in each of the different frequency bands F1, F2, and F3. Transmission of each frame is started while being delayed by a period corresponding to n (for example, 1/3). For example, in the frequency band F1, transmission of the first block a of the frame is started at time t6, transmission of the block a is started at time t5 in the frequency band F2, and transmission of block a is started at time t4 in the frequency band F3. Has started. Accordingly, the transmission start timing of the next frame after the frame is always the transmission period of one frame, such as time t3 in the frequency band F1, time t2 in the frequency band F2, and time t1 in the frequency band F3. Delay by a period corresponding to 1/3. Therefore, “1/3 of the period required for transmitting one frame” described above corresponds to the length of the period required for transmitting one block.

データ検出部230は、時点t0において受信を完了したブロックa、つまり1つのフレームの先頭のブロック(図ではブロックa1)を起点にして、フレームを構成するのに必要な残りのブロックb及びブロックcを予め決められた選択方法に従って選択する。予め決められた選択方法とは、以下に説明する4つの手順を含む。データ検出部230は、手順1から手順4の順に、フレームの復号及び誤り検出を試みて、或る手順において1フレーム分の伝送データを正しく復調できた場合には、それ以降の手順については処理を行わない。   The data detection unit 230 starts from the block a that has been received at the time point t0, that is, the first block (block a1 in the figure) of one frame, and the remaining blocks b and c necessary to form the frame. Are selected according to a predetermined selection method. The predetermined selection method includes four procedures described below. If the data detection unit 230 attempts to decode the frame and detect an error in the order of the procedure 1 to the procedure 4 and can correctly demodulate the transmission data for one frame in a certain procedure, the data detection unit 230 processes the subsequent procedures. Do not do.

手順1:ブロックa1の受信が完了した時点t0で、ブロックa1とは異なる周波数帯域F2,F1において受信が完了したブロックb1およびブロックc1を選択する(図の実線で囲んだブロックa1、ブロックb1、ブロックc1)。つまり、この手順1では、1ブロック送信期間において全周波数帯域のそれぞれから各ブロックを1つずつ選択する。従って、1フレーム分の伝送データが重畳された音を受信装置2が収音するのに要する期間は、1ブロック送信期間で済む。   Procedure 1: At the time t0 when reception of the block a1 is completed, the block b1 and the block c1 that have been received in the frequency bands F2 and F1 different from the block a1 are selected (block a1, block b1, Block c1). That is, in this procedure 1, one block is selected from each of all frequency bands in one block transmission period. Therefore, the period required for the reception device 2 to collect the sound with the transmission data for one frame superimposed is only one block transmission period.

手順2:ブロックa1の受信が完了した時点t0で、ブロックa1とは異なる周波数帯域F2において受信が完了したブロックb1と、時点t0よりも1ブロック分前の時点t1でブロックa1と同じ周波数帯域F3において受信が完了したブロックc2とを選択する。つまり、この手順2では、1ブロック送信期間より長く、且つ、1つのフレームの送信に要する期間より短い期間で、複数の周波数帯域から各ブロックを任意の組み合わせで選択する。   Procedure 2: At time t0 when reception of the block a1 is completed, the block b1 that has been received in a frequency band F2 different from the block a1, and the same frequency band F3 as the block a1 at time t1 one block before the time t0 The block c2 for which reception has been completed is selected. That is, in this procedure 2, each block is selected from a plurality of frequency bands in an arbitrary combination in a period longer than one block transmission period and shorter than a period required for transmission of one frame.

手順3:時点t0よりも2ブロック分前の時点t2で、ブロックa1と同じ周波数帯域F3において受信が完了したブロックb2と、時点t0よりも1ブロック分前の時点t1でブロックa1と同じ周波数帯域F3において受信が完了したブロックc2とを選択する(図の点線で囲んだブロックa1、ブロックb2、ブロックc2)。つまり、この手順3では、1つのフレームの送信に要する期間で1つの周波数帯域から各ブロックを選択する。   Procedure 3: Block b2 that has been received in the same frequency band F3 as block a1 at time t2 two blocks before time t0, and the same frequency band as block a1 at time t1 one block before time t0 The block c2 that has been received in F3 is selected (block a1, block b2, and block c2 surrounded by dotted lines in the figure). That is, in this procedure 3, each block is selected from one frequency band in a period required for transmission of one frame.

手順4:時点t0よりも2ブロック分前の時点t2で、ブロックa1と同じ周波数帯域F3において受信が完了したブロックb2と、ブロックa1の受信が完了した時点t0でブロックa1とは異なる周波数帯域F1において受信が完了したブロックc1とを選択する。つまり、この手順4では、1つのフレームの送信に要する期間で複数の周波数帯域から各ブロックを任意の組み合わせで選択する。手順4は、手順3の場合よりも、マルチパスフェージングやいずれかの周波数帯域に対するノイズ混入などの影響が大きい場合に採用されることになる。   Procedure 4: The block b2 that has been received in the same frequency band F3 as the block a1 at the time t2 that is two blocks before the time t0, and the frequency band F1 that is different from the block a1 at the time t0 when the reception of the block a1 is completed The block c1 for which reception has been completed is selected. That is, in this procedure 4, each block is selected from an arbitrary combination from a plurality of frequency bands in a period required for transmission of one frame. Procedure 4 is adopted when the influence of multipath fading and noise mixing on one of the frequency bands is greater than that of Procedure 3.

データ検出を開始した後の時点t0で、ブロックa,b,cが全て揃ったとすると、手順1でデータ検出に要した実質的な所要時間はt0−t1(つまり、1つのフレームの送信に要する期間の1/3)である。よって、手順1で、1フレームを構成する全ブロックの検出に成功した場合には、手順1〜4のうち、実質的な伝送速度が最も大きい。つまり、これらのブロックが重畳された音響をマイク20が収音するのに要した期間が最も短い。   Assuming that all the blocks a, b, and c are ready at time t0 after the start of data detection, the substantial time required for data detection in step 1 is t0-t1 (that is, one frame is required for transmission). 1/3 of the period). Therefore, in the procedure 1, when all the blocks constituting one frame are successfully detected, the substantial transmission rate is the highest among the procedures 1 to 4. That is, the period required for the microphone 20 to collect the sound in which these blocks are superimposed is the shortest.

次に、手順2でデータ検出に成功した場合には、データ検出に要した実質的な所要時間はt0−t2(つまり、1つのフレームの送信に要する期間の2/3)となる。よって、手順2は、手順1の次に、実質的な伝送速度が大きい。   Next, when the data detection is successful in the procedure 2, the substantial time required for the data detection is t0-t2 (that is, 2/3 of the period required for transmitting one frame). Therefore, the procedure 2 has a substantial transmission rate after the procedure 1.

そして、手順3,4でデータ検出に成功した場合には、データ検出に要した実質的な所要時間はt0−t3(つまり、1つのフレームの送信に要する期間と同じ期間)となる。よって、手順3,4でデータ検出に成功した場合は、実質的な伝送速度が最も低い。つまり、これらのブロックが重畳された音響をマイク20が収音するのに要した期間が最も長い。手順3,4は、マルチパスフェージングやノイズ混入などの影響を抑制することはできるが、単一の周波数帯域を用いた場合と比べて伝送速度は変わらない。   When data detection is successful in steps 3 and 4, the substantial time required for data detection is t0-t3 (that is, the same period as that required for transmission of one frame). Therefore, when data detection is successful in procedures 3 and 4, the actual transmission rate is the lowest. That is, the period required for the microphone 20 to collect the sound in which these blocks are superimposed is the longest. Procedures 3 and 4 can suppress the effects of multipath fading and noise mixing, but the transmission rate does not change compared to the case where a single frequency band is used.

従って、伝送品質に悪影響を及ぼすようなマルチパスフェージングなどがなければ、1フレームを伝送するのに要する期間は、最短で1つのフレームを周波数帯域で分割せずに送信するのに要する期間の1/3の期間ですむことになる。また、そのような悪影響により伝送品質の低下が見込まれる場合であっても、本実施形態においては、長くとも、1つのフレームを周波数帯域で分割せずに送信するのに要する期間をかければ、1つのフレームを伝送することができる可能性が高い。手順1から手順4の順にブロックを選択してフレームの復号及び誤り検出を試みるということは、要するに、選択対象となるブロックが重畳された音をマイク20が収音するのに要した期間をより短くすることを優先しているということである。つまり、データ検出部230は、選択したブロックが重畳された音を収音するのに要する期間がより短くなるようなアルゴリズムに従ってブロックを選択している。   Therefore, if there is no multipath fading or the like that adversely affects transmission quality, the period required to transmit one frame is 1 of the period required to transmit one frame without dividing it in the shortest frequency band. / 3 period will be sufficient. Even if transmission quality is expected to deteriorate due to such an adverse effect, in the present embodiment, if a period required to transmit one frame without dividing it in the frequency band is long, There is a high possibility that one frame can be transmitted. Trying to decode a frame and detect an error by selecting a block in the order from step 1 to step 4 means that the period required for the microphone 20 to pick up the sound on which the block to be selected is superimposed is more important. It means that priority is given to shortening. That is, the data detection unit 230 selects a block according to an algorithm that shortens the period required to collect the sound on which the selected block is superimposed.

[変形例2:各種フィルタの省略]
復調部22の構成において、HPF221を用いていたが、変調帯域以外の帯域に属する信号が変調音響信号Aにあまり含まれていない場合、又はその影響が無視できる場合には、HPFによるフィルタリングを行わなくてもよい。同様に、変調部10や復調部22で用いられているLPFについても、これを備えていない場合の影響を無視できる場合には、不要である。
[Modification 2: Omission of various filters]
In the configuration of the demodulating unit 22, the HPF 221 is used, but when the signal belonging to the band other than the modulation band is not included in the modulated acoustic signal A or when the influence can be ignored, the filtering by the HPF is performed. It does not have to be. Similarly, the LPFs used in the modulation unit 10 and the demodulation unit 22 are unnecessary when the influence of not having them can be ignored.

[変形例3:ブロックの数及び周波数帯域の数]
実施形態においてフレームを構成するブロックの数は3であったが、必ずしもこれに限らない。また、変調に用いる周波数帯域F1,F2,F3の数も3であったが、必ずしもこれに限らない。
また、ブロックの数が周波数帯域の数よりも多いときには、伝送データの実質的な伝送速度が低下する。他方、周波数帯域の数がブロックの数よりも多いときには、周波数帯域が余ってしまい冗長な構成になる。このような伝送速度の低下や冗長な構成を許容するのであれば、ブロックの数と周波数帯域の数は同じでなくてもよい。例えば、1フレームを構成するブロックの数が6で、変調に用いる周波数帯域の数が3であってもよい。1フレームを構成するブロックの数と変調に用いる周波数帯域の数とをどのように決めるかは任意である。
[Modification 3: Number of blocks and number of frequency bands]
In the embodiment, the number of blocks constituting the frame is 3, but the number is not necessarily limited thereto. Further, although the number of frequency bands F1, F2, and F3 used for modulation is three, it is not necessarily limited thereto.
In addition, when the number of blocks is larger than the number of frequency bands, the substantial transmission rate of transmission data decreases. On the other hand, when the number of frequency bands is larger than the number of blocks, the frequency bands are left over, resulting in a redundant configuration. The number of blocks and the number of frequency bands do not have to be the same as long as such a decrease in transmission rate and a redundant configuration are allowed. For example, the number of blocks constituting one frame may be six, and the number of frequency bands used for modulation may be three. It is arbitrary how the number of blocks constituting one frame and the number of frequency bands used for modulation are determined.

[変形例4:音の伝搬媒体]
上記の実施形態では、音が伝搬する媒体として大気を想定していたが、大気以外の気体のほか、例えば建物、構造物、家具などの固体や、水などの液体であってもよい。音が伝搬する媒体が固体の場合、送信装置1は、スピーカ12に代えて、出力部11から出力される信号に応じた振動を発生する加振手段を備える一方、受信装置2はマイク20に代えて、固体の振動を検知する加速度センサなどの振動検知手段を備える。また、送信装置1の加振手段により振動する固体から音を発する場合には、受信装置2は実施形態と同様にマイク20を備えていればよい。
[Modification 4: Sound propagation medium]
In the above embodiment, the atmosphere is assumed as a medium through which sound propagates. However, in addition to gases other than the atmosphere, solids such as buildings, structures, and furniture, and liquids such as water may be used. When the medium through which the sound propagates is solid, the transmission device 1 includes a vibration unit that generates vibration according to the signal output from the output unit 11 instead of the speaker 12, while the reception device 2 is connected to the microphone 20. Instead, vibration detection means such as an acceleration sensor for detecting solid vibration is provided. In addition, when sound is generated from a solid that vibrates by the vibration means of the transmission device 1, the reception device 2 only needs to include the microphone 20 as in the embodiment.

[変形例5:音響データおよび伝送データの態様]
上記の実施形態では、音響データに対して、Elapse Timeを含む伝送データをリアルタイムで重畳していたが、音響データにElapse Timeを含む伝送データが予め重畳された状態で送信装置1に供給されてもよい。
[Modification 5: Aspects of acoustic data and transmission data]
In the above embodiment, transmission data including Elapse Time is superimposed on acoustic data in real time. However, transmission data including Elapse Time is superimposed on acoustic data in advance and supplied to the transmitter 1. Also good.

[変形例6:音響データおよび伝送データの態様]
制御装置23は、同一コマンドでElapse Timeが異なるフレームが受信装置2側で複数回受信された場合には、時間的に後に受信されたフレームの内容を優先するようにしてもよい。つまり、受信装置2において先着のフレームと後着のフレームとでその内容が異なる場合には、後着のフレームの内容に従う。送信装置1側においてイベント発生に関する事情が急変してイベント発生時刻を微修正することもあり得るから、後着のフレームを優先するという考え方である。
[Modification 6: Aspects of acoustic data and transmission data]
The control device 23 may give priority to the content of the frame received later in time when a frame having different Elapse Time with the same command is received a plurality of times on the receiving device 2 side. That is, when the contents of the first and second frames are different in the receiving apparatus 2, the contents of the last frame are followed. Since the situation related to the event occurrence may change suddenly on the transmission device 1 side and the event occurrence time may be finely corrected, the idea is to give priority to the last frame.

[変形例7:音響データおよび伝送データの態様]
制御装置23は、異なるコマンドを含む異なるフレームを受信した場合には、そのコマンドごとにイベント発生時の管理を行う。このようにすれば、受信装置2において複数の処理を並行して設定し実行することが可能となる。
[Modification 7: Aspects of acoustic data and transmission data]
When receiving a different frame including a different command, the control device 23 performs management at the time of event occurrence for each command. In this way, it is possible to set and execute a plurality of processes in parallel in the receiving device 2.

[変形例8:プログラム]
本発明は、送信装置1や受信装置2と同等の機能をコンピュータに実現させるためのプログラムや、かかるプログラムを記憶させた光ディスク等の記録媒体としても特定され得る。本発明に係るプログラムは、インターネット等のネットワークを介して、コンピュータにダウンロードさせ、これをインストールして利用可能にするなどの形態でも提供され得る。
[Modification 8: Program]
The present invention can also be specified as a program for causing a computer to realize functions equivalent to those of the transmission device 1 and the reception device 2 and a recording medium such as an optical disk storing such a program. The program according to the present invention can be provided in the form of being downloaded to a computer via a network such as the Internet, and being made available after being installed.

1 送信装置、2 受信装置、10,10a 変調部、11 出力部、12 スピーカ、20 マイク、21 入力部、22,22a,22b,22c,22d 復調部、101,1021〜1023,2241〜2243 LPF、1031〜1033 VCO、104 分割部、105,2231〜2233 加算器、220 ビット復号部、221 HPF、222 STFT部、2251〜2253 DCカット部、2261〜2263,2261−1〜2263−1 2値化部、230 データ検出部、23 制御装置、24 制御対象。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transmitter, 2 Receiver, 10, 10a Modulator, 11 Output, 12 Speaker, 20 Microphone, 21 Input, 22, 22a, 22b, 22c, 22d Demodulator, 101, 1021-1023, 2241-2243 LPF , 1031 to 1033 VCO, 104 division unit, 105, 2231 to 2233 adder, 220 bit decoding unit, 221 HPF, 222 STFT unit, 2251 to 2253 DC cut unit, 2261 to 2263, 2261-1 to 2263-1 binary value Conversion unit, 230 data detection unit, 23 control device, 24 control target.

Claims (2)

受信装置によって実行される処理を指定する処理指定情報と、前記受信装置による受信の時点から前記処理を実行するタイミングまでの経過時間によって当該処理を実行するタイミングを指定するタイミング指定情報とを含むフレームを複数にブロックに分割する分割手段と、
それぞれ異なる前記経過時間を含むフレームが複数に分割された各ブロックに基づいて、それぞれ異なる周波数帯域の搬送波を変調した変調信号を、前記処理を実行するタイミングが到来するまでに複数回生成する変調信号生成手段と
生成された前記変調信号に応じた音を放音する放音手段と
を備える送信装置。
A frame including process designation information for designating a process to be executed by the receiving apparatus, and timing designation information for designating a timing for executing the process by an elapsed time from a reception time by the receiving apparatus to a timing for executing the process Dividing means for dividing the block into a plurality of blocks;
A modulated signal that generates a modulated signal obtained by modulating a carrier wave of a different frequency band based on each block obtained by dividing a frame including different elapsed times into a plurality of times until the timing for executing the processing arrives A transmission device comprising: generation means; and sound emission means for emitting sound according to the generated modulation signal.
請求項1に記載の送信装置から放音された音を収音する収音手段と、
前記収音手段により収音された音に応じた変調音響信号をそれぞれ異なる周波数帯域に分離する分離手段と、
分離された前記周波数帯域ごとに前記変調音響信号を復調して得たブロックからなるフレームを生成するフレーム生成手段と、
生成された前記フレームに含まれる前記処理指定情報によって指定された処理を、前記タイミング指定情報によって指定されたタイミングで実行する処理実行手段と
を備える受信装置。
Sound collection means for collecting the sound emitted from the transmission device according to claim 1;
Separating means for separating the modulated acoustic signals according to the sound collected by the sound collecting means into different frequency bands;
Frame generating means for generating a frame composed of blocks obtained by demodulating the modulated acoustic signal for each of the separated frequency bands;
A receiving apparatus comprising: a process executing unit configured to execute a process specified by the process specifying information included in the generated frame at a timing specified by the timing specifying information.
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