JP2018180350A - 通信システム、通信装置、通信方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】音声を伝送媒体とした近接通信において、インパルスノイズの影響を低減させ、安定した通信を確保する。【解決手段】携帯通信端末１００の制御部は、送信データを第１の音声信号及び第２の音声信号にそれぞれ乗せて、第１の音声周波数帯域の信号及び第２の音声周波数帯域の信号に変換し、発音部は、第１の音声周波数帯域の信号及び第２の音声周波数帯域の信号をそれぞれ音声として発する。決済端末２００の制御部は、発音部が出力する音声の周波数帯域に基づいた参照帯域定義情報を参照して、集音部が集音した音声から取り出した信号にインパルスノイズが含まれているか否かを判別し、インパルスノイズが含まれている場合、当該ノイズをマスクする。【選択図】図１

Description

本発明は、通信システム、通信装置、通信方法、及びプログラムに関する。

携帯電話等の端末において、誘導式ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identifier）を使用して近接通信を行う技術が知られている。しかし、通信端末が必ずしもＲＦ（Radio Frequency）タグを内蔵しているとは限らず、ＲＦタグを必要としない近接通信についての様々な技術が考案されている。例えば、送信側が情報を乗せた音を出力し、受信側が受け取った音から信号を取り出すことで情報を受信する、即ち、音を伝送媒体として情報を送受信する方法がある。

特許文献１には、百貨店、スーパー、商店街、映画館、遊園地等の商業施設、娯楽施設等に設置される発信装置が、ホームページのＵＲＬ（Uniform Resource Locator）等の文字情報を、音圧振動の情報（信号音）に変換し、スピーカを介して発信することが記載されている。当該施設を訪れた客は、自分の携帯電話の所定のアプリケーションを実行することで、マイクを介して受信した信号音に基づいて、発信された情報をディスプレイに表示させる。

特開２００７−１３２７４号公報

特許文献１に開示されているように音声を伝送媒体として使用する場合、受信側のマイクには情報を搬送する音以外の音も入ってくる。この場合、情報を搬送する音以外の音がノイズとなる。

ノイズには、インパルスノイズと、定常的なノイズと周期的なノイズとを含む非インパルスノイズとがある。非インパルスノイズについては、例えば、ノイズよりも大きな信号で情報をやり取りする、ノイズの周波数を避けて情報をやり取りする、ことで回避することが可能である。一方、インパルスノイズについては、その発生が予測しづらいため、対策を取ることが困難である。

通常の生活空間において、音声を伝送媒体として使用する場合においては、インパルスノイズが多発する。しかし、上述したようにインパルスノイズの対策は困難である。

このような理由から、音声を伝送媒体とした通信は、通信エラーが深刻な問題につながらないような用途、例えば、特許文献１のような施設のホームページのＵＲＬの告知、友人間の携帯電話の電話帳データの交換に用いられることが多かった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、音声を伝送媒体とした近接通信において、インパルスノイズの影響を低減させ、安定した通信を確保することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る通信システムは、
第１の通信端末と第２の通信端末とを含む通信システムであって、
前記第１の通信端末は、
送信データを所定の音声周波数帯域の信号に変換する変換部と、
前記変換部により変換された信号を音声として発する発音部と、
を備え、
前記第２の通信端末は、
音声を集音し、信号に変換する集音部と、
前記集音部が集音した音声から取り出した所定の参照周波数帯域の信号を参照して、前記集音部が集音した音声から取り出した信号にインパルスノイズが含まれているか否かを判別し、インパルスノイズが含まれていると判別した場合、当該インパルスノイズをマスクし、マスク後の前記所定の音声周波数帯域の信号を受信データに変換する変換部と、
を備える。

前記第２の通信端末の前記変換部は、インパルスノイズが発生しているタイミングを特定し、前記集音部が集音した音声から取り出した信号のうちのそのタイミングのデータをマスクしてもよい。

前記第２の通信端末の前記変換部は、前記所定の音声周波数帯域の信号の強度と前記参照周波数帯域の信号の強度とに基づいて、ノイズを検出してもよい。

前記第１の通信端末の前記変換部は、送信データをインターリーブする手段を含み、
前記第２の通信端末の前記変換部は、受信データをデインターリーブする手段を含んでもよい。

前記第１の通信端末の前記変換部は、送信データを第１の音声信号及び第２の音声信号にそれぞれ乗せて、第１の音声周波数帯域の信号及び第２の音声周波数帯域の信号に変換し、前記第１の音声周波数帯域と前記第２の音声周波数帯域の信号とは等しい帯域幅を有し且つ隣接しており、
前記第１の通信端末の前記発音部は、前記第１の音声周波数帯域の信号及び前記第２の音声周波数帯域の信号をそれぞれ音声として発し、
前記第２の通信端末の前記変換部は、
前記第１の音声周波数帯域と前記第２の音声周波数帯域とから構成される信号音帯域の信号を、０を中心とする所定の周波数帯域の信号に変換する周波数変換手段と、
前記周波数変換手段により変換された信号から、前記所定の周波数帯域の信号を他の信号と分離して抽出するフィルタ手段と、
前記フィルタ手段で抽出した信号の強度からノイズの有無を判別する手段と、
を備えてもよい。

前記第１の通信端末の前記変換部は、送信データを直行周波数分割多重変調により変換し、
前記第２の通信端末の前記変換部は、前記集音部が集音した音声信号から、複数のコンスタレーションを再生し、再生した複数のコンスタレーションに基づいて、各コンスタレーションの実成分と虚数成分を補正する手段を含んでもよい。

前記第１の通信端末の前記変換部は、送信データを所定の大きさのデータに分割し、分割したデータを所定のルールに基づいて並び替え、並び替えたデータを第１の音声信号に乗せて第１の音声周波数帯域の信号に変換し、前記分割したデータを並び替えずに、第２の音声信号に乗せて第２の音声周波数帯域の信号に変換し、
前記第２の通信端末の前記変換部は、前記集音部が集音した音声から取り出した前記第１の音声周波数帯域の信号を受信データに変換し、変換した受信データを前記所定のルールに基づいて並び替えてもよい。

上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る通信装置は、
音声を集音し、信号に変換する集音部と、
前記集音部からの信号のうち、所定の音声周波数帯域の信号と所定の参照周波数帯域の信号とを参照し、所定の音声周波数帯域の信号にインパルスノイズが含まれているか否かを判別する判別部と、
前記判別部が、インパルスノイズが含まれていると判別した場合に、当該インパルスノイズをマスクし、前記所定の音声周波数帯域の信号を受信データに変換する変換部と、
を備える。

上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係る通信方法は、
送信データを音声信号に乗せて発し、
前記音声信号を受信し、所定の参照周波数帯域の音声データを参照して、受信した音声信号にインパルスノイズが含まれているか否かを判別し、受信した音声信号にインパルスノイズが含まれている場合、当該インパルスノイズをマスクした音声信号を受信データに変換する。

上記目的を達成するため、本発明の第４の観点に係るプログラムは、
コンピュータを、
所定の音声周波数帯域の信号を入力し、入力信号のうち、所定の音声周波数帯域の信号と所定の参照周波数帯域の信号とを参照し、所定の音声周波数帯域の信号にインパルスノイズが含まれているか否かを判別する判別部、
前記判別部が、インパルスノイズが含まれていると判別した場合に、当該インパルスノイズをマスクし、前記所定の音声周波数帯域の信号を受信データに変換する変換部、
として機能させる。

本発明によれば、音声を伝送媒体とした近接通信において、インパルスノイズの影響を低減させ、安定した通信を確保することができる。

本発明の実施の形態１に係る通信システムの構成を示す図である。 （ａ）は、携帯通信端末のハードウェア構成を示すブロック図であり、（ｂ）は、送信順序定義情報のデータの一例を示す図であり、（ｃ）は、重みづけ定義情報のデータの一例を示す図である。 （ａ）と（ｂ）は、送信部と受信部が有する回路の一例を示す図である。 送信データのパケットのフォーマットの一例を示す図であり、（ａ）は、ヘッダ部を示し、（ｂ）は、データ部を示す図である。 決済端末のハードウェア構成を示すブロック図である。 決済サーバのハードウェア構成を示すブロック図である。 音声信号の送信方法を説明するための図である。 （ａ）〜（ｃ）は、インターリーブ機能を説明するための図である。 （ａ）〜（ｃ）は、受信側装置の信号処理を説明するための図である。 （ａ）受信信号の一例を示す図、（ｂ）は、インパルスノイズをマスクした後の受信信号を示す図である。 デインターリーブ機能を説明するための図である。 （ａ）は、送信データの例を示し、各番号はシンボルの番号を示す、（ｂ）は、インターリーブを行わない場合の送信データとインパルスノイズとを示す、（ｃ）は、（ｂ）の送信データから再構成されたパケットのデータ構成の例を示す、（ｄ）は、インターリーブを行った場合の送信データとインパルスノイズの例を示す、（ｅ）は、（ｄ）の送信データから再構成されたパケットのデータ構成の例を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は、ローバンドとハイバンドで受信したシンボルデータの加重平均を求める手法を説明するための図である。 携帯通信端末の音声出力画面の一例を示す図である。 （ａ）は、携帯通信端末の決済処理の流れを示し、（ｂ）は、決済端末の決済処理の流れを示し、（ｃ）は、決済サーバの決済処理の流れを示すフローチャートである。 （ａ）は手の動きにより位相がずれた音声信号のコンスタレーションを、（ｂ）は、位相のずれが小さい音声信号のコンスタレーションを示す図である。 信号帯域と、２つのリファレンス帯域の信号強度を判別する一般的受信回路のブロック図である。 受信回路の改善された一例を示すブロック図である。 （ａ）は、図１８に示す受信回路の信号帯域とリファレンス帯域を共に通過させるＢＰＦの通過帯域の例、（ｂ）は、図１８に示す受信回路の搬送波ミキシング回路の出力信号のスペクトル、（ｃ）、（ｄ）は、図１８に示す受信回路の信号帯域用のＬＰＦとリファレンス帯域用のＨＰＦの通過特性の例を示す図である。 （ａ）〜（ｆ）は、インパルスノイズとマスク処理の有無を説明する図である。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態に係る通信システムを、図面を参照しながら説明する。ここでは、商品を購入する顧客が、電子マネーによる決済を行うことができる電子マネー決済システムを例に通信システムを説明する。

図１に、本発明の実施の形態に係る通信システム１０００の構成を示す。通信システム１０００は、ユーザ（顧客）が所持するスマートフォン等の携帯通信端末１００（第１の通信端末）と、店舗１に設置された決済端末２００（第２の通信端末）と、決済端末２００にネットワーク２を介して通信可能に接続された決済サーバ３００と、を含む。携帯通信端末１００と決済端末２００とは、音声を伝送媒体として相互に通信する。このようにして、携帯通信端末１００と決済端末２００とは相互に通信する。音声を伝送媒体とした通信の詳細は後述する。

まず、商品購入時の決済の流れを説明する。この実施の形態では、プリペイド型の電子マネーを想定し、ユーザ（顧客）は、例えば、電子マネー事業者が運営するオンライン上のシステムを経由して、所望の金額をチャージ（入金）しておく。ユーザ（顧客）はチャージされている残高を上限として、商品購入の決済に、電子マネーを使用することができる。電子マネーによる決済の際には、携帯通信端末１００がユーザ（顧客）を識別する情報を決済端末２００に送信する。

商品購入の際に、ユーザ（顧客）は、ユーザの操作に応答して、音声を使用した通信により、ユーザＩＤを携帯通信端末１００から決済端末２００に送信する。決済端末２００は、送信されたユーザＩＤを受信し、ユーザＩＤと決済金額とを、ネットワーク２を介して決済サーバ３００に送信する。決済サーバ３００は、ユーザＩＤに基づいて、ユーザが電子マネーの正当な利用者であるか否か判別し（認証し）、ユーザの認証に成功すると、ユーザがチャージ済みの電子マネーの残高から決済金額を引き落とす処理（決済）を行う。その後、決済サーバ３００は、認証と決済の結果を決済端末２００に通知する。決済端末２００は、決済の内容を表示し、また、レシートを発行する。

続いて、各装置の構成を説明する。まず、携帯通信端末１００の構成を説明する。実施の形態１においては携帯通信端末１００としてスマートフォンを想定する。図２（ａ）は、携帯通信端末１００のハードウェア構成を示すブロック図である。携帯通信端末１００は、スマートフォンが従来備えている携帯電話としての機能、インターネットアクセスに関する機能等を備えているものとし、これらの機能についての説明を省略する。

携帯通信端末１００は、操作部１１０と、表示部１２０と、集音部１３０と、発音部１４０と、記憶部１５０と、送受信部１６０、制御部１７０と、を備える。各部はバス１９０で相互に接続されている。

操作部１１０は、ユーザの操作を受け付け、受け付けた操作に対応する操作信号を制御部１７０に供給する。操作部１１０は、例えば、音量ボタン、タッチパネルを含む。

表示部１２０は、制御部１７０から供給される画像データ及び画面データに基づいて、各種画像、各種画面を表示する。表示部１２０は、表示パネルと表示パネル駆動回路から構成される。表示パネル駆動回路は、制御部１７０から供給される画像データに従って表示パネルを駆動し、表示パネルに画像を表示させる。表示パネルは、液晶パネル、有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネルによって実現される。

なお、操作部１１０と表示部１２０とは、タッチパネルによって構成されてもよい。タッチパネルは、所定の操作を受け付ける操作画面を表示すると共に、操作画面においてユーザが接触操作を行った位置に対応する操作信号を制御部１７０に供給する。

集音部１３０は、マイク１３１を含み、制御部１７０の制御に従って、空気の振動（音）を電気信号に変え、これをＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換して、デジタル化された音声のデータを受信部１６２に供給する。

発音部１４０は、送信部１６１から供給された送信対象のデジタルデータでキャリア信号を変調して得られたデジタル信号をＤ／Ａ（デジタル／アナログ）変換し、スピーカ１４１に供給する。これにより、送信対象のデジタルデータが空気振動（音）に変換され、出力される。

記憶部１５０は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ハードディスク装置等を備え、各種の固定データ、画面データ、制御部１７０が実行するためのプログラム等を記憶する。また、記憶部１５０は、制御部１７０が処理を実行する際のワークメモリとして機能する。

また、記憶部１５０は、制御部１７０が実行する決済に係る処理を実行するための決済処理プログラム１５２を記憶する。さらに、記憶部１５０は、シンボルの送信順序を定義した送信順序定義情報１５３を記憶する（図２（ｂ））。シンボルの送信順序については後述する。さらに、記憶部１５０は、受信信号の復調の処理の際に使用する重み付け定義情報１５４を記憶する（図２（ｃ））。重み付け定義情報１５４は、後述する復調処理の際に使用される、受信信号強度と重み付けの係数とが対応付けられた情報を含む。

並び替え定義情報１５５は、後述するインターリーブの処理に使用される情報であり、パケットを所定サイズに分割して得られた各データを周波数方向及び時間軸方向で並び替える順番（ルール）を定義する。

参照帯域定義情報１５６は、集音部１３０で集音した音声信号がインパルスノイズを含んでいるか否かを判別するために参照する参照帯域（参照周波数帯域、リファレンス帯域）を定義するデータである。具体的には、参照帯域定義情報１５６は、通信に使用する信号帯域１５．９〜１９．９ｋＨｚに隣接する２つの参照帯域１３．９〜１５．９ｋＨｚと１９．９〜２１．９ｋＨｚを定義する。なお、参照帯域は、任意の周波数帯域に設定可能である。

ノイズ判定閾値１５７は、受信した音声信号がインパルスノイズを含んでいるか否かを判別するための閾値データである。具体的には、受信した音声のうちの、信号帯域１５．９〜１９．９ｋＨｚの音声の音量Ｉｓに対する参照帯域１３．９〜１５．９ｋＨｚと１９．９〜２１．９ｋＨｚの音声の音量Ｉｒの大きさ（Ｉｒ／Ｉｓ）がノイズ判定閾値よりよりも大きいときに、受信した音声信号にインパルスノイズが含まれていると判定される。なお、他の手法、例えば、Ｉｓが第１の閾値ＴＨ１より大きく、且つ、Ｉｒが第２の閾値ＴＨ２より大きいときにインパルスノイズが含まれていると判定するような手法を採用してもよい。

送受信部１６０は、送信部１６１と受信部１６２とを含み、制御部１７０の制御に従って、携帯通信端末１００が、送受信する信号の信号処理を実行する。詳しくは後述するが、送受信部１６０は、制御部１７０と協働して、送信対象のデータで、音声信号から構成されるマルチキャリアを変調して送信用の音声信号に変換し、受信した音声信号を復調してデータに変換する変換部として機能する。送受信部１６０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）によって実現されてもよいし、あるいは、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のプロセッサによって実現されてもよい。

本実施の形態においては、キャリアとして非可聴帯域の音声信号を使用する。従って、携帯通信端末１００、決済端末２００が出力する信号は、人間にはほぼ聞こえない。これは、可聴帯域の音声信号が送受信されると、当該音声信号はユーザにとって雑音と感じられることが想定され、ユーザに不快感をおこさせないためである。

送信部１６１は、制御部１７０から供給されたデータでキャリアを変調し、変調した信号を発音部１４０に出力する。

受信部１６２は、マイク１３１から供給された電気信号から、受信した信号を復調し、復調した信号（受信データ）を制御部１７０に出力する。

ここで、携帯通信端末１００の音声を伝送媒体とした通信において採用する通信方式を説明する。携帯通信端末１００は、直行周波数分割多重変調（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing：OFDM）を採用する。ＯＦＤＭは、マルチキャリア伝送の一方式であり、所定の周波数の範囲内において、複数の搬送波を、隣接の搬送波と干渉しないように密に並べ、限られた周波数の範囲を効率的よく利用する。ＯＦＤＭを使用することで、占有周波数帯域をそれほど肥大化させることなく、マルチキャリア化することが可能である。ＯＦＤＭの変調のためＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：逆フーリエ変換）が、復調のためＦＦＴ（Fast Fourier Transform：フーリエ変換）が使用されることが一般的である。このＩＦＦＴとＦＦＴは１シンボル区間ごとに行う。

ＯＦＤＭはマルチキャリア伝送の方式であるため、各搬送波（サブキャリア）の変調方式（一次変調方式）として任意のものを選択することができる。ここでは、差動四位相偏移変調（Differential Quadrature Phase Shift Keying：DQPSK）を使用して、各搬送波（サブキャリア）を変調する。ＤＱＰＳＫでは、４段階に位相をずらした４つの波を使用し、それぞれに別の値を割り当てる。このため、ＤＱＰＳＫでは、１サブキャリアの１シンボル区間で４値（２ビット）の情報を表すことができる。ＤＱＰＳＫは直前のシンボルとの差分を利用して情報を伝送するため、一番初めに基準となる位相のシンボルを送出する。

上記構成を実現するため、送信部１６１、受信部１６２は、以下のような回路を有する。まず、図３（ａ）に、送信部１６１が有する回路の構成の一例を示す。送信部１６１は、マッピング回路１６１１、サブキャリア変調回路１６１２、ＩＦＦＴ回路１６１３、周波数変換回路１６１４を含む。

制御部１７０は、送信するデータ系列を処理して所定のサイズ（２ビット）のデータに分割し、分割した各データをマッピング回路１６１１に供給する。マッピング回路１６１１は、分割した各データを各サブキャリアと各シンボル区間にマッピングする。上述のように、サブキャリアはＤＱＰＳＫで変調されるため、１つのサブキャリアの１シンボル区間には、２ビットが割り当てられる。マッピング回路１６１１は、後述するインターリーブ処理も実行する。その後、サブキャリア変調回路１６１２で、サブキャリアはＤＱＰＳＫにより変調され、ＩＦＦＴ回路１６１３で逆離散フーリエ変換されて時間信号に変換されることで、周波数変換回路１６１４で対象の音声周波帯にコンバートされ、発音部１４０に出力される。

図３（ｂ）に、受信部１６２が有する回路の構成の一例を示す。受信部１６２は、周波数変換回路１６２１、ＦＦＴ回路１６２２、デマッピング回路１６２３、復調回路１６２４を含む。マイク１３１により集音された音声は、周波数変換回路１６２１で所定の周波数帯にコンバートされ、ＦＦＴ回路１６２２で離散フーリエ変換された周波数領域のデータに戻される。その後、デマッピング回路１６２３で、各サブキャリアと各シンボル区間の周波数領域に変換されたデータ（コンスタレーション）を時間軸上と周波数軸上で並び替えて、元の並びに復元し、復調回路１６２４で、これらのコンスタレーションから各２ビットデータをＤＱＰＳＫに対応する復調方式で復調し、制御部１７０に出力する。デマッピング回路１６２３は、後述するデインターリーブ処理も実行する。

再び、図２（ａ）を参照する。制御部１７０は、例えば、ＣＰＵを備え、携帯通信端末１００の各部の制御を行う。制御部１７０は、記憶部１５０に記憶されている決済処理プログラム１５２を実行することにより、音声信号の通信を使用した決済に係る処理を実行する。

制御部１７０は、決済に係る処理において、送信部１６１を制御して、記憶部１５０に格納されているユーザＩＤ１５１を含む送信データを生成し、送信部１６１、発音部１４０を制御して、送信データを音声信号に変換して、音声をスピーカ１４１から出力する。制御部１７０が送信部１６１に供給する送信データのパケットのフォーマットの一例を図４に示す。

送信データは、ヘッダ部とデータ部とからなる。図４（ａ）に示すように、ヘッダ部は３２ｂｉｔのビット列とＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）から構成される。ｍｏｄｅは、送信データが、制御用のデータであるか否かを示す。ｖｅｒｓｉｏｎは、バージョン情報を示す。ｓｅｒｖｉｃｅは、サービス用に予約された領域である。ｒｅｓｅｒｖｅは、特別の用途のために予約された領域である。ｌｅｎｇｔｈは、データペイロードのバイト長を示す。ＣＲＣは、ヘッダ部（ｍｏｄｅからｌｅｎｇｔｈ）のデータの誤り検出のために付加されている。ここでは、ＣＲＣ１６を使用する。受信側では、ＣＲＣ１６によりヘッダ部の誤り検出を行う。

図４（ｂ）に示すように、データ部は、０〜２５５バイトの可変長のビット列とＣＲＣから構成される。Ｄａｔａは、ペイロードを示す。なお、Ｄａｔａはバイト単位（８ｂｉｔ単位）のデータからなる。ユーザＩＤを送信する際には、ＤａｔａにユーザＩＤを示す情報が埋め込まれる。ＣＲＣは、Ｄａｔａ（ペイロード）部分の誤り検出のために付加されている。ここでは、ＣＲＣ３２を使用する。さらに、ｄａｔａ部分とＣＲＣ３２に対して、畳み込み符号化をして、誤りを訂正できるようにする。畳み込み符号化すると、ｄａｔａ部分とＣＲＣ３２を足した長さの約２倍の長さとなる。受信側では、まず、畳み込み符号を使用して、誤り訂正を行う。ここでは、間違った訂正をすることがあり、さらに、ＣＲＣ３２によりｄａｔａ部分の誤り検出を行う。

続いて、図１に示す決済端末２００の構成を説明する。決済端末２００は、店舗１のレジの横に設置されており、携帯通信端末１００と音声信号による通信を行う。例えば、決済端末２００は、ユーザが電子マネーでの支払いを希望した場合に、携帯通信端末１００からユーザＩＤを示す音声信号を受信する。決済端末２００は、受信したユーザＩＤと店員の操作により入力された決済金額と、を決済サーバ３００に送信することで、決済サーバ３００に認証と決済の処理の実行を依頼する。決済端末２００は、決済サーバ３００からの認証と決済の処理の結果を受信すると、受信した結果をユーザに視認可能な態様で通知する。

図５は、決済端末２００のハードウェア構成を示すブロック図である。決済端末２００は、操作部２１０と、表示部２２０と、集音部２３０と、発音部２４０と、記憶部２５０と、送受信部２６０、制御部２７０、通信部２８０と、を備える。各部はバス２９０で相互に接続されている。

操作部２１０は、例えば、店員の操作を受け付け、受け付けた操作に対応する操作信号を制御部２７０に供給する。操作部２１０は、例えば、音量ボタン、タッチパネルを含む。タッチパネルは、例えば、図１に示すように、決済端末２００の前面に設けられていてもよい。また、操作部２１０は、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブルにより決済端末２００本体に接続された外付けのテンキー（図１においては図示なし）を含んでいてもよい。

表示部２２０は、制御部２７０から供給される各種画像データや各種画面データ等に基づいて各種画像や各種画面等を表示する。表示部２２０は、例えば、表示パネルと表示パネル駆動回路等によって構成される。表示パネル駆動回路は、制御部２７０から供給される画像データに従って表示パネルを駆動し、表示パネルに画像を表示させる。表示パネルは、液晶パネル、有機ＥＬパネルによって実現される。表示パネルは、例えば、図１に示すように、決済端末２００の前面に設けられたタッチパネルによって実現されてもよい。

集音部２３０は、マイク２３１を含み、制御部２７０の制御に従って、空気の振動（音）を電気信号に変え、これをＡ／Ｄ変換して、デジタル化された音声のデータを受信部２６２に供給する。マイク２３１は、例えば、図１に示すように、決済端末２００の前面に設けられていてもよい。

発音部２４０は、制御部２７０の制御に従って、送信部２６１から供給された送信対象のデジタルデータをＤ／Ａ変換し、得られたアナログ信号でスピーカ２４１に供給する。これにより、送信対象のデジタルデータが空気振動（音）に変換され、出力される。スピーカ２４１は、例えば、決済端末２００の上面に設けられる。

記憶部２５０は、制御部２７０が動作するためのメインメモリ及びワークメモリとして機能する。記憶部２５０は、例えば、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリ装置を含む。記憶部２５０は、各種の情報、固定データ、アプリケーション、画面データ、及び、制御部２７０によって実行される動作プログラム等を記憶する。また、記憶部２５０は、決済端末２００と携帯通信端末１００との間で送受信されるデータ、決済端末２００と決済サーバ３００との間で送受信されるデータを一時的に記憶する。

また、記憶部２５０は、制御部２７０が実行する決済に係る処理を実行するための決済処理プログラム２５１を記憶する。さらに、記憶部２５０は、携帯通信端末１００と同様に、シンボルの送信順序を定義した送信順序定義情報２５２、重み付け定義情報２５３、並び替え定義情報２５４、参照帯域定義情報２５５、ノイズ判定閾値２５６、を記憶する。

記憶部２５０に記憶されている送信順序定義情報２５２、重み付け定義情報２５３、並び替え定義情報２５４、参照帯域定義情報２５５、ノイズ判定閾値２５６は、基本的には、携帯通信端末１００の記憶部１５０に記憶されている送信順序定義情報１５３、重み付け定義情報１５４、並び替え定義情報１５５、参照帯域定義情報１５６、ノイズ判定閾値１５７と同様のものである。

送受信部２６０は、送信部２６１と受信部２６２とを含み、制御部２７０の制御に従って、送受信する信号の信号処理を実行する。詳しくは後述するが、送受信部２６０は、制御部２７０と協働して、送信データを送信用の信号に変換し、受信した信号を受信データに変換する変換部として機能する。送受信部２６０は、例えば、ＣＰＵによって実現されてもよいし、あるいは、ＤＳＰ等のプロセッサによって実現されてもよい。

送信部２６１は、制御部２７０から供給された送信データでキャリアを変調し、変調した信号を発音部２４０に出力する。従って、送信する情報で変調した音声信号がスピーカ２４１から出力される。

受信部２６２は、マイク２３１から供給された電気信号から、受信した信号を復調し、復調した信号を制御部２７０に出力する。決済端末２００の音声を伝送媒体とした通信の方式は、携帯通信端末１００と同様である。決済端末２００は、音声信号を使用した通信においては、直行周波数分割多重変調を採用する。送信部２６１、受信部２６２は、図３（ａ）、（ｂ）に示した携帯通信端末１００の送信部１６１、受信部１６２と同様の構成を有する。

制御部２７０は、例えば、ＣＰＵ等を備え、決済端末２００の各部の制御を行う。制御部２７０は、記憶部２５０に記憶されている決済処理プログラム２５１を実行することにより、音声信号の通信を使用した決済に係る処理を実行する。

通信部２８０は、インターネット等の通信ネットワークに接続することが可能なインターフェースである。通信部２８０は、ネットワーク２を介して、後述の決済サーバ３００の通信部３１０と通信する。

なお、制御部２７０が送受信するデータも、図４に例示した構成を有する。

続いて、決済サーバ３００の構成を説明する。決済サーバ３００は、店舗１とは異なる場所に設置された装置、例えば、汎用コンピュータである。決済サーバ３００は、決済端末２００からネットワーク２を介して、ユーザＩＤと決済金額を受信すると、認証を含む決済の処理を実行し、処理の結果を決済端末２００に送信する。

図６は、決済サーバ３００のハードウェア構成を示すブロック図である。決済サーバ３００は、通信部３１０と、記憶部３２０と、制御部３３０、を備える。各部はバス３９０で相互に接続されている。決済サーバ３００は、コンピュータが従来備えている機能を備えているものとし、従来の機能については説明を省略する。

通信部３１０は、インターネット等の通信ネットワークに接続することが可能なインターフェースである。通信部３１０は、ネットワーク２を介して、前述の決済端末２００の通信部２８０と通信する。

記憶部３２０は、制御部３３０が動作するためのメインメモリ及びワークメモリとして機能する。記憶部３２０は、例えば、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリ装置を含む。記憶部３２０は、各種の情報、固定データ、アプリケーション、画面データ、及び、制御部３３０によって実行される動作プログラム等を記憶する。

また、記憶部３２０は、制御部３３０が実行する決済に係る処理を実行するための決済処理プログラム３２１を記憶する。さらに、記憶部３２０は、決済の処理のため、通信システム１０００を利用するユーザの情報（ユーザＩＤ、ユーザがチャージ済みの残高の金額等）を格納するユーザテーブル３２２を有する。なお、ユーザテーブル３２２には、最新のアカウントの情報が格納されている必要があるため、電子マネー事業者が運営する電子マネー決済システムが管理するデータと連携されている。

制御部３３０は、例えば、ＣＰＵ等を備え、決済サーバ３００の各部の制御を行う。制御部３３０は、記憶部３２０に記憶されている決済処理プログラム３２１を実行することにより、決済に係る処理を実行する。

次に、携帯通信端末１００と決済端末２００とが、インパルスノイズの悪影響を抑えるために、実行する特徴的な送受信処理を説明する。以下、携帯通信端末１００が送信側、決済端末２００が受信側である時の動作を説明する。

携帯通信端末１００は、送信時には、第１の音声周波数帯域である１５．９ｋＨｚ〜１７．９ｋＨｚ（以下、ローバンドという場合がある）、第２の音声周波数帯域である１７．９ｋＨｚ〜１９．９ｋＨｚ（以下、ハイバンドという場合がある）の２つの帯域において、それぞれ同じデータを送信する。従って、例えば、送信データがシンボルＤ１〜Ｄ６とすると、制御部１７０は、ローバンドとハイバンドにそれぞれ、シンボルＤ１〜Ｄ６を割り当てる。なお、第１の音声周波数帯域の信号及び第２の音声周波数帯域の信号は、送信データをそれぞれ第1の音声信号及び第２の音声信号に載せている。

次に、制御部１７０は、図２（ｂ）に示す送信順序定義情報１５３に基づいて、ローバンドとハイバンド内で、それぞれ、送信対象のシンボルＤ１〜Ｄ６を時間軸方向に順番を並び変える。図２（ｂ）の送信順序定義情報１５３の例では、ローバンドの送信順が「後半→前半」なっている。このため、制御部１７０は、ローバンドに割り当てられているシンボルＤ１〜Ｄ６を前半と後半で２分割（Ｄ１〜Ｄ３、Ｄ４〜Ｄ６）し、図７に示すように、分割した後半のグループ（Ｄ４〜Ｄ６）を先に送信される位置に配置し、前半のグループ（Ｄ１〜Ｄ３）を後に送信される位置に配置する。

一方、送信順序定義情報１５３の例では、ハイバンドの送信順が「前半→後半」なっている、このため、制御部１７０は、ハイバンドにおいては、シンボルＤ１〜Ｄ６の順序を変更しない。

次に、制御部１７０は、各パケットを構成するデータを、サブキャリアに割り当てる。
前述のように、この例では、信号帯域は１５．９ｋＨｚ〜１９．９ｋＨｚであり、サブキャリアの数（チャネル数）は１２８とする。使用する帯域の両端に割り当てられるチャネルは、フィルタ等の特性変化を受けやすいため使用せず、実質的には１２６チャネルをデータ送信のために使用する。

よって、ローバンドが６３サブチャネル（１２６チャネルの半分）、ハイバンドが６３サブチャネル（１２６チャネルの半分）を含む。

本実施形態では、ＤＱＰＳＫ変調方式を採用するので、１つのサブキャリアの１シンボル区間に２ビットを割り当てる。そこで、制御部１７０は、図８（ａ）に模式的に示すように、ローバンドとハイバンドの各サブキャリアに、符号Ａ〜Ｇで表す２ビット単位で、シンボルＤ１〜Ｄ６を構成するデータを割り当てる。例えば、Ａ１、Ｂ１、…、Ｇ１はＤ１に、Ａ２、Ｂ２、…、Ｇ２はＤ２にそれぞれ対応する。また、ローバンドでは、図７に示したように、後半のデータを先に送信するため、各サブキャリアに割り当てるデータも、後半のデータが先になる。また、図８では、図面をわかりやすくするため、ローバンドとハイバンドそれぞれ７チャネル分のみ示し、各サブキャリアに割り当てた２ビットのデータを符号Ａ〜Ｇで示す。また、符号Ａ〜Ｇに付した数字はシンボルの番号を示す。また、図８では、ローバンドとハイバンドそれぞれに６個のシンボルを配置しているが、例示であり、シンボルの個数はパケットのサイズに応じて変化する。

続いて、送信部１６１のマッピング回路１６１１は、ローバンドとハイバンドそれぞれで、データをインターリーブする。より具体的には、図８（ｂ）に示すように、並び替え定義情報１５５に従って、データを周波数方向で並び替える。図示する例では、送信タイミング毎に、ローバンドとハイバンドの範囲内で、１シンボル区間内の各サブキャリアの２ビット単位のデータを周波数軸上で並び替える。

マッピング回路１６１１は、その後、図８（ｃ）に示すように、並び替え定義情報１５５に従って、各サブキャリア内の２ビット単位のデータの送信順序を並び替える。ただし、ローバンドは送信データ群のうちの後半を先に送信し、前半を後に送信し、ハイバンドは送信データ群のうちの前半を先に送信し、後半を後に送信するという送信順序定義情報１５３で規定されている条件は維持する。

マッピング回路１６１１は、インターリーブした送信データをサブキャリア変調回路１６１２に出力する。

サブキャリア変調回路１６１２は、並び替えられた各２ビットデータで各サブキャリアをＤＱＰＳＫ変調する。
ＩＦＦＴ回路１６１３は、ＤＱＰＳＫ変調された各サブキャリアを逆フーリエ変換する。
周波数変換回路１６１４は、逆フーリエ変換されたサブキャリアを、信号帯域である１５．９〜１９．９ｋＨｚに周波数変換し、発音部１４０に出力する。
発音部１４０は、１２６チャネル分の送信信号をスピーカ１４１により音声信号に変換し、決済端末２００に向けて出力する。
出力された音声信号は、図９（ａ）に示すように、１５．９〜１９．９ｋＨｚの信号帯域に離散的に配置された信号となる。

一方、決済端末２００の制御部２７０は、集音部２３０がマイク２３１を介して集音すると、マイク２３１から入力された音声信号をＡ／Ｄ変換し、これを記憶部２５０に順次記憶させる。

制御部２７０（フィルタ手段）は、図９（ｂ）に示すように、信号帯域に等しい通過帯域を有する帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）を形成し、記憶部２５０に格納された受信データをフィルタリングし、１５．９ｋＨｚ〜１９．９ｋＨｚの信号データを抽出し、記憶部２５０に記憶させる。

また、制御部２７０は、記憶部２５０に格納されている参照帯域定義情報２５５に基づいて、参照帯域１３．９ｋＨｚ〜１５．９ｋＨｚと１９．９ｋＨｚ〜２１．９ｋＨｚを特定する。次に、制御部２７０は、図９（ｃ）に示すように、２つの参照帯域に等しい通過帯域を有する帯域通過フィルタを形成し、記憶部２５０に格納された受信データをフィルタリングし、１３．９ｋＨｚ〜１５．９ｋＨｚ、１９．９ｋＨｚ〜２１．９ｋＨｚの音声を抽出し、記憶部２５０に記憶させる。

次に、制御部２７０は、抽出した音声データと参照データの先頭から順に、微小時間Δｔの間の音量Ｉｓ（音声データ）とＩｒ（参照データ）とを求め、さらに、音量比（Ｉｒ／Ｉｓ）を求める。尚、微小時間Δｔは、１シンボル期間の１／２以下の時間である。

次に、制御部２７０（判別部）は、音量比（Ｉｒ／Ｉｓ）が、ノイズ判定閾値２５６以上であるか否かを判別する。インパルスノイズは、通常、広い帯域の周波数に含むが、主周波数が信号帯域に位置する場合、音量比（Ｉｒ／Ｉｓ）が大きくなり、ノイズ判定閾値２５６以上となる。

制御部２７０は、「（Ｉｒ／Ｉｓ）≧ノイズ判定閾値２５６」が成立すると、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、微小期間Δｔの間の音声データの振幅を０として、音声を消去する。ただし、急激に振幅を０にするとノイズが発生する。その回避のため、穏やかに振幅を０とすることが望ましい。たとえば、制御部２７０は、微小期間Δｔ付近で０となり、それ以外の区間で１となり、連続的に変化するウィンドウ（窓関数）関数を音声帯域の信号に乗算して、緩やかに振幅を０にする。または、微小期間Δｔで０、それ以外の区間で１となる矩形波形を、ローパスフィルタを通して得た波形と音声データとを掛け算をするようにしてもよい。

微小時間Δｔ＜１／２シンボル期間であるので、インパルスノイズが短時間の場合には、１シンボル期間内の微小時間Δｔ以外の音声データは残る可能性がある。

その後、制御部２７０は、微小時間Δｔの位置を更新して、同様の処理を繰り返す。こうして、インパルスノイズが音声信号からマスクされる（除去される）。

制御部２７０は、マスク済の音声信号を受信部２６２に出力する。
受信部２６２の周波数変換回路１６２１は、制御部２７０から出力された音声信号を、信号処理に適した所定の周波数にコンバートし、ＦＦＴ回路１６２２に出力する。
ＦＦＴ回路１６２２は、周波数コンバートされた信号を離散フーリエ変換（ＦＦＴ変換）し、周波数領域のデータに戻し、デマッピング回路１６２３に出力する。

送信時にインターリーブ処理が成されているため、デマッピング回路１６２３に供給される音声信号（より正確には、各２ビットデータに対応するコンスタレーション（位相と振幅））は、図８（ｃ）に示す配置を有する。デマッピング回路１６２３は、並び替え定義情報２５４を参照してデインターリーブ処理を行う。具体的には、デマッピング回路１６２３は、コンスタレーションを時間軸上で並び替えて、図８（ｂ）に示すコンスタレーションを再生し、更に、周波数軸上で並び替えて図８（ａ）に示すコンスタレーションを生成する。さらに、デマッピング回路１６２３は、送信順序定義情報２５２を参照し、ローバンド側のコンスタレーションを前半と後半で入れ替える。これにより、図８（ａ）に示すコンスタレーション配列は、図１１に示す配列とされる。デマッピング回路１６２３は、生成したコンスタレーション配列を復調回路１６２４に出力する。

復調回路１６２４は、デマッピング回路１６２３から供給された、各サブキャリアと各シンボル区間にマッピングされたコンスタレーションから各２ビットデータをＤＱＰＳＫに対応する復調方式で復調する。

図１１に示すように、ローバンドとハイバンドには、それぞれ同じ各２ビットデータに対応するコンスタレーションが含まれている。復調回路１６２４は、このようにして得られたローバンドとハイバンドの対応するコンスタレーションを重み付け加算して、元のデータを復調する。

具体的には、復調回路１６２４は、ローバンド、ハイバンドにおいて受信した音声信号について、それぞれのサブキャリアとそれぞれの１シンボル区間毎に受信信号強度を求める。
次に、復調回路１６２４は、同一のデータに対応するそれぞれのサブキャリアの１シンボル区間について、ローバンドの音声信号の受信信号強度と重み付け定義情報２５３に格納された情報とに基づいて、ローバンドのコンスタレーションに重みづけをし、ハイバンドの音声信号の信号強度と重み付け定義情報２５３に格納された情報とに基づいて、ハイバンドのコンスタレーションに重みづけをし、重みづけをしたローバンドのコンスタレーションと、重みづけをしたハイバンドのコンスタレーションと、の平均（加重平均）を求める。

具体的に説明すると、復調回路１６２４は、ローバンドとハイバンドでそれぞれ送信された同一のデータに対応するそれぞれのサブキャリアのそれぞれの１シンボル区間について、受信信号強度に基づく重みを重み付け定義情報２５３から求め、ＩＱ（In-Phase Quadrature）空間での重心を次式から求める。（下記のコンスタレーションは、同一のデータに対応する、それぞれのサブキャリアのそれぞれの１シンボル区間のコンスタレーションを示す。）

Ｉｇ＝（ｍＬ・ＩＬ＋ｍＨ・ＩＨ）／（ｍＬ＋ｍＨ）
Ｑｇ＝（ｍＬ・ＱＬ＋ｍＨ・ＱＨ）／（ｍＬ＋ｍＨ）
Ｉｇ、Ｑｇ：加重平均後のコンスタレーションのＩＱ空間でのＩ値とＱ値
ＩＬ、ＱＬ：ローバンドで受信されたコンスタレーションのＩＱ空間でのＩ値とＱ値
ＩＨ、ＱＨ：ハイバンドで受信されたコンスタレーションのＩＱ空間でのＩ値とＱ値
ｍＬ：ローバンドの受信信号強度から図２（ｃ）に示す重み付け定義情報２５３を参照して得られる重み付け係数
ｍＨ：ハイバンドの受信信号強度から図２（ｃ）に示す重み付け定義情報２５３を参照して得られる重み付け係数

図８（ｃ）に示すデータ送信図を参照して具体的に説明する。ここでは、理解を容易にするため、復調した２ビットデータのＦ６に注目する。

第３シンボル区間で、ローバンドで受信された２ビットＦ６に対応するチャネル（以下、ｃｈ）１５のサブキャリアの第３シンボル区間の受信信号強度が１０ｄＢ、生成されたコンスタレーションのＩ値がＩ６Ｌ、Ｑ値がＱ６Ｌ、第６シンボル区間で、ハイバンドで受信された２ビットＦ６データに対応するｃｈ１１４のサブキャリアの第６シンボル区間の受信信号強度が３０ｄＢ、生成されたコンスタレーションのＩ値がＩ６Ｈ、Ｑ値がＱ６Ｈ、と仮定する。

重みを重み付け定義情報２５３（図２（ｃ））によれば、受信信号強度１０ｄＢでの重み付けはＷ１、３０ｄＢでの重み係数はＷ２である。従って、加重平均により求められるＩ６ｇ値と、Ｑ６ｇ値とは、次式で表される。
Ｉ６ｇ＝（Ｗ１・Ｉ６Ｌ＋Ｗ２・Ｉ６Ｈ）／（Ｗ１＋Ｗ２）
Ｑ６ｇ＝（Ｗ１・Ｑ６Ｌ＋Ｗ２・Ｑ６Ｈ）／（Ｗ１＋Ｗ２）

このような構成を採用することによる効果を説明する。ここでは、それぞれのシンボル区間で受信された、ローバンドに含まれるｃｈ１５とハイバンドに含まれるｃｈ１１４は２ビットデータのＦ６で同一であり、図１３（ａ）で示される受信信号強度に例示するように、ｃｈ１５の受信状態が悪く、一方、ｃｈ１１４の受信状態が比較的良好な状態を想定する。この場合、図１３（ｂ）に示すように、ｃｈ１５で受信したコンスタレーションは、理想的なコンスタレーションの位置から大きくずれてしまう。一方、図１３（ｃ）に示すように、ｃｈ１１４で受信したコンスタレーションは、理想的なコンスタレーションの位置に比較的近い位置となる。

上述の加重平均を取ることにより、図１３（ｄ）に示すように、加重平均後のコンスタレーションが理想的なコンスタレーションに近い位置となり、以後の処理で、元のデータのより適切な復調が可能となる。なお、加重平均の処理は、制御部２７０の制御に従って、受信部２６２が実行してもよい。

その後、制御部２７０は、受信部２６２を制御して、加重平均により得られたコンスタレーションの位置を用いて、復調、エラー訂正等の後続する処理を実行する。

例えば、全体を使用しての加重平均、ローバンドだけ使用、ハイバンドだけ使用、前半だけ使用、後半だけ使用、といった何通りかで解析を試行し、ＣＲＣチェックを行って、再生データの正当性（信頼性）を確認するようにすることができる。

また、受信信号強度を信頼性として重み係数を決定する例を示したが、受信信号エネルギー、Ｓ／Ｎ比、ｃｈごとのコンスタレーションの分散、インパルスノイズ判定値などを信頼性とし、信頼性に基づいて重み係数を設定してもよい。

ここでは、携帯通信端末１００が決済端末２００にデータを送信する場合を例に説明したが、決済端末２００も同様の構成を有している。

このような構成を有することで、一方の帯域において受信強度の低下によりデータの一部又は全てを正確に受信できなかった場合であっても、他方の帯域の音声信号を使用して、受信したデータを復元することができる。

このような構成によれば、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、インパルスノイズを除去してから音声データを復調する。このため、インパルスノイズの影響を除去できる。しかも、微小時間Δｔが１シンボルの送信期間より短いため、１シンボル期間のうちで、インパルスノイズが重畳していない部分については、受信データの復調に利用でき、高信頼度での復調が可能となる。

また、送信データが図８（ｃ）に示すようにインターリーブされているため、インパルスノイズが発生して、データが離散的に失われることがあっても、連続するデータが大量に失われることが無い。このため、インパルスノイズによってデータの一部が失われた場合でも、復調後の誤り訂正処理によりデータの復元が可能となる。

この点を図１２（ａ）〜（ｅ）を参照してより具体的に説明する。
理解を容易にするため、１送信パケットを７２ビットとする。また、ローバンドとハイバンドのチャネル（サブキャリア）数を６とする。さらに、パケットを構成する７２ビットを２ビット単位でまとめ、図１２（ａ）に示すように１〜３６の番号で示すこととする。

通常（インターリーブを行わない場合）は、図１２（ｂ）に示すように、７２ビットを２ビット単位で順番に６チャネルと６シンボル区間に割り当てる。この場合、図１２（ｂ）に示すようにインパルスノイズが発生すると、図１２（ｃ）に示すように、受信側で再構成したパケットは、データが連続してエラーとなってしまう。このため、畳み込み符号などのエラー訂正符号を使用しても、データを復元できないおそれが高くなる。

これに対し、インターリーブを行う場合、図１２（ｄ）に示すように、７２ビットを２ビット単位で不連続にチャネルとシンボル区間に割り当てる。この場合、図１２（ｄ）に示すようにインパルスノイズが発生すると、図１２（ｅ）に示すように、受信側で再構成したパケットでは、エラーが拡散される。このため、畳み込み符号などのエラー訂正符号により、元のデータを復元できる確率が高くなる。

図４を参照して説明した、送信パケットのヘッダ部が３２＋１６＝４８ｂｉｔ、ｌｅｎｇｔｈ＝１５０と仮定して、データ部が（１５０×８）＋３２＝１２３２ｂｉｔの例を参照して、より具体的に説明する。これを畳み込み符号化すると、（元のｂｉｔ数＋６）×２ｂｉｔの長さ（約２倍の長さ）になり、ヘッダ部が（４８＋６）×２＝１０８ｂｉｔ、データ部が（１２３２＋６）×２＝２４７６ｂｉｔとなる。これを、図８のローバンド又はハイバンドの１２６ｂｉｔ／シンボルに割り当てると、ヘッダ部は１０８ｂｉｔ／１２６を切り上げて１シンボル、データ部は２４７６／１２６＝１９．７を切り上げて２０シンボルが送信に必要となる。ヘッダ部は１シンボルで済むが、重要な箇所なので、同じデータを２カ所に入れて２重化して、２シンボル使用することとする。なお、６３チャネルのうち、使用しない（１２６−１０８）／２＝９チャネルに他のデータを挿入してもよい。

ヘッダ部の２シンボルをＨ１、Ｈ２、データ部の２０シンボルをＤ１、Ｄ２、Ｄ３、…Ｄ１９、Ｄ２０とする。Ｈ１、Ｈ２の２シンボル×６３ｃｈと、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、…Ｄ１９、Ｄ２０の２０シンボル×６３ｃｈで、それぞれインターリーブを行う。より詳細には、並び替え定義情報１５５を使って、Ｈ１とＨ２でインターリーブし、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、…Ｄ１９、Ｄ２０でインターリーブする。

一連のヘッダ部の２シンボルとデータ部の２０シンボルを、それぞれ、前半と後半に分け、送信順序定義情報１５３に従って、ローバンドとハイバンドに振り分ける。

すると、ローバンドの送信順序は、Ｈ０、Ｈ２、Ｈ１、Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ１３、…Ｄ１８、Ｄ１９、Ｄ２０、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、…Ｄ８、Ｄ９、Ｄ１０、一方、ハイバンドの送信順序は、Ｈ０、Ｈ１、Ｈ２、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、…Ｄ８、Ｄ９、Ｄ１０、Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ１３、…Ｄ１８、Ｄ１９、Ｄ２０となる。

なお、ヘッダ部はデータ部より前に送出する。ヘッダ部にはデータの長さが含まれているからである。これにより、ヘッダ部を受信すると、データ部を受け取らなくても、ヘッダ部のデインターリーブ、誤り訂正、誤り検出を行うことができる。

なお、最初にＨ０というシンボルを送出する。これは、ＤＱＰＳＫが、直前の搬送波との差分を利用して情報を伝送するため、最初に基準となる位相の信号を送出する必要があるためである。

さらに、図１３（ａ）〜（ｄ）に示したように、ローバンドとハイバンドで受信したコンスタレーションを、その受信強度に応じた重みで加重平均する。従って、受信信号強度が大きく信頼性の高いコンスタレーションは大きな重みで、受信信号強度が小さく信頼性の低いコンスタレーションは小さな重みで、加重平均される。このため、高い信頼性でコンスタレーションが復調できる。

次に、図１５を参照しながら、携帯通信端末１００、決済端末２００、決済サーバ３００、が協働して行う決済に係る一連の処理を説明する。

ここでは、店舗１内にいるユーザが、携帯通信端末１００を手に持った状態で、決済端末２００の前に立っており、商品を購入するため電子マネーによる決済を希望している場合を想定する。なお、以下の例においては、説明の簡略化のため、ユーザの周辺は静かであり、携帯通信端末１００と決済端末２００とは相互に良好な状態で音声信号を送受信できるものとする。

ユーザは、決済のため、携帯通信端末１００の表示部１２０に表示されているアイコンを操作して、決済処理プログラム１５２の起動を指示する。制御部１７０は、ユーザのアイコンの操作に応答して、記憶部１５０の決済処理プログラム１５２を実行する。

決済端末２００は電源が投入されると、制御部２７０は、記憶部２５０の決済処理プログラム２５１を起動し、マイク２３１からの音声信号の入力を待ち受ける。ここでは、店員の操作により決済端末２００にはあらかじめ電源が投入され、入退室認証プログラムが起動されていることを想定する。

携帯通信端末１００の制御部１７０は、決済処理プログラム１５２を起動すると、表示部１２０に決済用の音声出力画面を表示する。図１４に示すように、決済用の音声出力画面では、ユーザに携帯通信端末１００を決済端末２００に近づけた状態で「音声出力」ボタンをタッチすることを指示するメッセージと、「音声出力」ボタンが表示されている。

図１５（ａ）を参照する。操作部１１０が、「音声出力」ボタンのタップを検出すると、すなわち、ユーザから音声信号の出力が指示されたと判別すると（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、制御部１７０は、送信データを生成する（ステップＳ１０２）。具体的には、制御部１７０は、記憶部１５０のユーザＩＤ１５１のデータを読み出し、ヘッダ等を追加して送信データを生成する。このとき、制御部１７０は、記憶部１５０に記憶されている送信順序定義情報１５３に従って、図７に例示したように、ローバンド用の送信データの前半部分と後半部分とを入れ替え、ローバンド、ハイバンドそれぞれの帯域において送信データを送信部１６１に供給する。一方、操作部１１０が、ユーザから音声信号の出力が指示されていないと判別すると（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、例えば、所定の期間待ってから、再びステップＳ１０１に戻る。

次に、制御部１７０及び送信部１６１は、送信データを変調する（ステップＳ１０３）。具体的には、制御部１７０は、図８（ａ）に例示したように、ローバンド及びハイバンドに割り当てた各送信パケットを構成するデータを、対応するサブキャリアとシンボル区間とに割り当てる。この例では、変調方式としてＤＱＰＳＫを採用するので、各サブキャリアの１シンボル区間に２ビットのデータを割り当てる。なお、前述のように図８（ａ）において、それぞれのサブキャリアを符号Ａ〜Ｇで示す。また、符号Ａ〜Ｇに付した数字はシンボルの番号を示す。

次に、送信部１６１のマッピング回路１６１１は、並び替え定義情報１５５に基づいて、図８（ｂ）に示すように、割り当てた２ビットのデータを、周波数軸上で並び替え、さらに、図８（ｃ）に示すように、時間軸上で並び替え、送信部１６１に出力する。
送信部１６１のマッピング回路１６１１は、並び替えた送信データをサブキャリア変調回路１６１２に出力する。

サブキャリア変調回路１６１２は、各サブキャリアを、そのサブキャリアに割り当てられたデータを用いてＤＱＰＳＫ方式により変調し、ＩＦＦＴ回路１６１３に出力する。
IＦＦＴ回路１６１３は、ＤＱＰＳＫ変調されたサブキャリアを、逆離散フーリエ変換（ＩＦＦＴ変換）することにより、時間信号に変換し、周波数変換回路１６１４に出力する。
周波数変換回路１６１４は、ＩＦＦＴ回路１６１３から出力されたサブキャリアの信号を通信対象の音声周波帯にコンバートし、発音部１４０に出力する。発音部１４０は、周波数変換回路１６１４で生成された音声信号をスピーカ１４１から音声として出力する（ステップＳ１０４）。

このとき、スピーカ１４１からは、１５．９ｋＨｚ〜１７．９ｋＨｚの帯域と、１７．９ｋＨｚ〜１９．９ｋＨｚの帯域の音声信号が出力される。その後、制御部１７０は、ステップＳ１０５で、決済端末２００からの音声信号を待ち受ける。

続いて、図１５（ｂ）を参照して、音声信号を受信した決済端末２００が行う処理を説明する。決済端末２００の制御部２７０は、決済処理プログラム２５１を起動すると、マイク２３１からの音声の入力を待ち受けている。制御部２７０は、マイク２３１が音声を集音したと判別すると、すなわち、マイク２３１から音声が入力されたと判別すると（ステップＳ２０１；Ｙｅｓ）、ステップＳ２０２へ進む。一方、制御部２７０は、マイク２３１から音声が入力されていないと判別すると（ステップＳ２０１；Ｎｏ）、例えば、所定の期間待ってから、再びステップＳ２０１に戻る。

次に、制御部２７０及び受信部２６２は、音声信号を受信データに復調する（ステップＳ２０２）。具体的には、制御部２７０は、マイク２３１から入力された音声信号を、Ａ／Ｄ変換して受信データを生成し、記憶部２５０に記憶させる。

次に、制御部２７０は、図９（ｂ）に示すバンドパスフィルタを形成し、記憶部２５０に格納された受信データにフィルタ処理を施し、帯域が１５．９ｋＨｚ〜１９．９ｋＨｚの信号音声を抽出し、記憶部２５０に再度記憶させる。

また、制御部２７０は、記憶部２５０に格納されている参照帯域定義情報２５５に基づいて、参照帯域１３．９ｋＨｚ〜１５．９ｋＨｚと１９．９ｋＨｚ〜２１．９ｋＨｚを特定する。次に、制御部２７０は、図９（ｃ）に示すバンドパスフィルタを形成し、記憶部２５０に格納された受信データにフィルタ処理を施し、参照帯域１３．９ｋＨｚ〜１５．９ｋＨｚと１９．９ｋＨｚ〜２１．９ｋＨｚの音声を抽出し、記憶部２５０に記憶させる。

次に、制御部２７０は、抽出した音声データと参照データの先頭から順に、１シンボル期間の１／２より短い微小時間Δｔの間の音量ＩｓとＩｒを求め、さらに、音量の比（Ｉｒ／Ｉｓ）を求め、求めた比が記憶部２５０に記憶されているノイズ判定閾値２５６よりも大きいか小さいかを判別する。

制御部２７０は、微小時間Δｔの間の音量の比（Ｉｒ／Ｉｓ）がノイズ判定閾値２５６よりも大きいと判定すると、制御部２７０は、抽出した音声信号の上で、該当するΔｔに相当する信号をマスク（消去する）。

その後、制御部２７０は、マスク済の音声信号を受信部２６２に出力する。
受信部２６２の周波数変換回路１６２１は、制御部２７０から出力された音声信号を、信号処理に適した所定の周波数にコンバートし、ＦＦＴ回路１６２２に出力する。
ＦＦＴ回路１６２２は、周波数コンバートされた信号を離散フーリエ変換（ＦＦＴ変換）し、周波数領域のデータに戻し、デマッピング回路１６２３に出力する。
デマッピング回路１６２３は、ＦＦＴ回路１６２２で周波数領域に変換されたデータ（コンスタレーション）をＤＱＰＳＫに対応する復調方式で復調し、各サブキャリアにマッピングされたデータを復調する。

ＦＦＴ回路１６２２で周波数領域に変換されたデータ（コンスタレーション）は、図８（ｃ）に例示する構成を有する。
デマッピング回路１６２３は、並び替え定義情報２５４を参照し、周波数領域に変換されたデータ（コンスタレーション）を時間軸上で並び替えて、図８（ｂ）に示すコンスタレーションを生成し、更に、周波数軸上で並び替えて図８（ａ）に示すコンスタレーションを生成する。さらに、制御部２７０は、送信順序定義情報２５２を参照し、ローバンド側のコンスタレーションを前半と後半で入れ替えて、図１１に示すコンスタレーションを生成する。

復調回路１６２４は、このようにして並び替えられたローバンドとハイバンドの対応するコンスタレーション同士を、図１３（ｂ）〜（ｄ）に示すように加重平均し、各２ビットをＤＱＰＳＫに対応する復調方式で復調する。

制御部２７０は、加重平均により得られた各２ビットから各パケットを再生する。
制御部２７０は、畳み込み符号を使用して、誤り訂正を行う。ここでは、間違った訂正をすることがあり、さらに、ＣＲＣ３２によりｄａｔａ部分の誤り検出を行う。

制御部２７０は、こうして再生したデータに含まれるユーザＩＤと決済金額を取得し、ユーザＩＤと決済金額とを、ネットワーク２を介して、決済サーバ３００に送信する（ステップＳ２０３）。なお、このとき、制御部２７０は、決済の要求を示すリクエスト信号と共に、ユーザＩＤ、決済金額の情報を決済サーバ３００に送信してもよい。その後、制御部２７０は、決済サーバ３００からのデータ受信を待ち受ける（ステップＳ２０４）。

続いて、図１５（ｃ）を参照して、決済端末２００からデータを受信した決済サーバ３００の処理を説明する。決済サーバ３００の制御部３３０は、決済端末２００からデータを受信すると（ステップＳ３０１；Ｙｅｓ）、記憶部３２０に格納されたユーザテーブル３２２に受信したユーザＩＤが存在するか否かを判別する（ステップＳ３０２）。即ち、認証処理を行う。一方、決済サーバ３００の制御部３３０は、決済端末２００からデータを受信しない場合（ステップＳ３０１；Ｎｏ）、例えば、所定の期間待ってから、再びステップＳ３０１に戻る。続いて、制御部３３０が、ユーザＩＤが示すユーザが有効なユーザであると判別すると、すなわち、認証が成功すると（ステップＳ３０３；Ｙｅｓ）、制御部３３０はステップＳ３０４に進む。一方、認証が失敗すると（ステップＳ３０３；Ｎｏ）、制御部３３０はステップＳ３０６に進み、決済端末２００に認証の結果を通知する（ステップＳ３０６）。ここでは、認証が失敗した旨を示すデータ、例えば、「認証：失敗、決済：ＮＵＬＬ」といったデータ、が決済端末２００に送信される。

認証成功後（ステップＳ３０３；Ｙｅｓ）、ステップＳ３０４において、制御部３３０は決済処理を行う（ステップＳ３０４）。具体的には、制御部３３０は、電子マネー事業者が運営する電子マネー決済システムにユーザＩＤ、決済金額の情報を通知し、決済の実行を依頼する旨のリクエストを送信する。決済が成功すると（ステップＳ３０５；Ｙｅｓ）、即ち、電子マネー決済システムから決済の実行が正常に完了した旨の通知を受信すると、制御部３３０は、現在のチャージ金額から決済金額を引いた残額で、ユーザテーブル３２２のチャージ金額を更新する。その後、制御部３３０は、結果を決済端末２００に通知する（ステップＳ３０６）。ここでは、決済が成功した旨を示すデータ、例えば、「認証：成功、決済：成功」といったデータ、が決済端末２００に送信される。

一方、例えば、当該ユーザのアカウントの現在のチャージ金額が決済金額を下回る場合、決済を行うことができず、決済が失敗する（ステップＳ３０５；Ｎｏ）。この場合、電子マネー決済システムから決済サーバ３００に対して決済が失敗した旨の通知がなされる。これに応答して、制御部３３０は、決済が失敗した旨を示すデータ、例えば「認証：成功、決済：失敗」を決済端末２００に通知する（ステップＳ３０６）。

再び、図１５（ｂ）を参照して、決済サーバ３００からデータを受信した決済端末２００の処理を説明する。
決済端末２００の制御部２７０は、ステップＳ２０４で、決済サーバ３００からのデータ受信を待ち受けているが、決済サーバ３００からデータを受信すると（ステップＳ２０４；Ｙｅｓ）、受信したデータから、携帯通信端末１００に対する送信データを生成する（ステップＳ２０５）。

具体的には、制御部２７０は、決済サーバ３００から受信したデータから、認証の結果と決済の結果を示すデータを読み出し、読み出したデータを、上述した手順と同様の手順により変調し（ステップＳ２０６）、スピーカ２４１から音声として出力する（ステップＳ２０７）。

再び、図１５（ａ）を参照して、決済端末２００から音声信号を受信した携帯通信端末１００が行う処理を説明する。携帯通信端末１００の制御部１７０は、ステップＳ１０５で、マイク１３１からの音声の入力を待ち受けているが、マイク１３１から音声が入力された、すなわち、マイク１３１が音声を集音したと判別すると（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、ステップＳ１０６へ進む。一方、制御部１７０は、マイク１３１から音声が入力されていないと判別すると（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、例えば、所定の期間待ってから、再びステップＳ１０５に戻る。

制御部１７０は、受信部１６２を制御して、マイク１３１から入力された音声信号を復調する（ステップＳ１０６）。

この際、制御部１７０は、上述したように、インパルスノイズをマスクし、インパルスノイズの影響を除去し、ローバンドとハイバンドの各２ビットデータに対応するコンスタレーションを並び替えて配列を復元し、同一の２ビットデータに対応するコンスタレーションの加重平均を求め、各２ビットを再生する。

制御部１７０は、再生したシンボルから各送信パケットを再生する。さらに、畳み込み符号を使用して、誤り訂正を行う。ここでは、間違った訂正をすることがあり、さらに、ＣＲＣ３２によりｄａｔａ部分の誤り検出を行う。

その後、制御部１７０は、再生したパケット内のｄａｔａに基づいて、処理の結果を表示部１２０に表示する。例えば、決済端末２００から携帯通信端末１００に「認証：成功、決済：成功」といったデータが送信された場合には、制御部１７０は、表示部１２０に「決済が完了しました。」というメッセージを表示してもよい。あるいは、決済端末２００から携帯通信端末１００に「認証：失敗、決済：ＮＵＬＬ」または「認証：成功、決済：失敗」といったデータが送信された場合には、「決済を行うことができませんでした。詳しくは、電子マネーのサポートセンターにお問い合わせください。」というメッセージを表示してもよい。
以上が、携帯通信端末１００、決済端末２００、決済サーバ３００が協働して行う決済に係る処理の流れである。

上記構成によれば、携帯通信端末１００と決済端末２００は、スマートフォン等が従来備えている、スピーカ、マイクを利用して通信を行う。このため、ハードウェアを新たに追加する必要がなく、所定のアプリケーションのインストールだけで、他の機器との通信が可能となる。さらに、音声通信では避けられないインパルスノイズの混入をノイズマスク機能により除去することが可能である。これにより、音声信号を使用した近接通信において、通信エラーを低減させることができる。

さらに、インターリーブ機能により、データ送信時に、周波数軸上、時間軸上においてデータを並び替え、受信側でデインターリーブ機能により受信データを元の並びに復元するため、受信側でエラー訂正が困難になることを防ぐことができる。

さらに、ローバンドとハイバンドとで同一のデータを送信し、受信側で、信頼度に応じた重みで加算して、再生する。これにより、通信の信頼性を向上させることができる。

さらに、各周波数帯に同じ情報を２度送信してもよい。この場合、例えば、１度目のデータを送信した後、所定の時間を空けて、２度目のデータを送信してもよい。

また、あるいは、受信側は、１度目のデータを復調し、１度目の送信データを正確に受信できたと判別した場合、その旨を送信側に通知し、この場合、送信側は２度目のデータの送信を行わないようにしてもよい。この場合、送信側は同じデータを２度送信する必要がない。よって、データを２度送信するときに比べ、実効的な通信速度を２倍とすることができる。あるいは、受信側は、復調処理を行う前に、１度目のデータの受信時の受信信号強度が所定の値以上である場合、データを正しく受信できたと判別し、その旨を送信側に通知してもよい。あるいは、データを正しく受信できたと判別した場合には、その旨を送信側に通知することなく、２度目に受信したデータについては復調処理等を行わないようにしてもよい。

また、上述の実施の形態では、音声信号を受信した側は、ローバンドにおいて受信した信号の前半部分と後半部分、ハイバンドにおいて受信した信号の前半部分と後半部分、をそれぞれ復調した。この発明はこれに限定されず、受信側は、ローバンドにおいて先に受信した後半部分とハイバンドにおいて先に受信した前半部分とを、まず復調してもよい。続いて、データを正確に受信できたか否かを判別し、正確に受信できたと判別した場合に、ローバンドにおいて後に受信した前半部分と、ハイバンドにおいて後に受信した後半部分と、の復調処理を行わないようにしてもよい。この場合、受信側は不要な処理を行う必要がなく、通信処理の効率化を図ることができる。また、音声通信の受信のみを行う端末の場合、ローバンドとハイバンドの前半部分の受信信号のみを使用した解析でデータが復号できた場合は、後半部分の音声の受信を待たずに、より早く受信処理を終了する事ができる。例えば、受信終了後、ユーザに成功したことを示す表示をする場合、ユーザにとっては、より短時間に結果が確認できることになるため、ユーザーエクリペリエンスを向上させる事ができる。

また、携帯通信端末１００、決済端末２００は、エラー訂正のため、変調に先立って、送信するデータの冗長化を行ってもよい。この場合、音声信号を受信した側は、冗長化に対応した復号化を行えばよい。

携帯通信端末１００はユーザにより保持されているため、ユーザの手の動きにより携帯通信端末１００を一定の位置に静止した状態とすることは難しい。このため、ユーザの手の動き（手ぶれ）により、信号の位相のずれが発生し、位相のずれがある程度大きくなると、通信エラーが発生する。

図１６（ａ）、（ｂ）に、携帯通信端末１００から出力された音について、信号の様子をコンスタレーションとして示したものである。コンスタレーションは、信号の振幅と位相とを極座標形式（実成分、虚数成分を含む）で表したものである。ここでは、原点からの距離が振幅を表し、Ｘ軸からの角度が位相を表す。図１６（ａ）は、手ぶれにより位相がずれた信号の様子を示し、図１６（ｂ）は、位相のずれが小さい信号の様子を示す。

本実施の形態では、サブキャリアをＤＱＰＳＫにより変調するため、理想的なコンスタレ−ションは、図１６（ｂ）に示すように、描かれる四角形の上下の辺がＸ軸と平行であることが望ましい。しかし、ユーザの手ぶれにより、描かれる四角形は、図１６（ａ）に示すように、原点を中心として回転したものとなる。

このため、携帯通信端末１００、決済端末２００のいずれも、理想的なコンスタレーションに近づくように受信した信号を補正してもよい。例えば、制御部１７０、２７０は、重み加算後により得られた各コンスタレーションを、例えば、図１６（ａ）に示すように、Ｉ−Ｑ空間にプロットする。続いて、制御部１７０、２７０は、プロットにより得られた図１６（ａ）に示す四角形を、原点を中心に回転させ、受信した音声信号の位相をずらし、図１６（ｂ）にように描かれる四角形の上下の辺がＲ軸と平行な状態に近づけるように補正する。その後、制御部１７０、２７０は、補正された各コンスタレーションから、対応する２ビットを求め、各２ビットからパケットを復元し、さらに、畳み込み符号を使用して、誤り訂正を行い、ＣＲＣ３２によりｄａｔａ部分の誤り検出を行ってもよい。

認証情報の送受信のセキュリティを高めるため、携帯通信端末１００は、ユーザＩＤ１５１を暗号化した情報を、音声信号として決済端末２００に送信してもよい。また、決済端末２００が携帯通信端末１００に送信する情報も暗号化されたものであってもよい。
さらに、決済端末２００と決済サーバ３００とは、相互に暗号化した情報を送受信してもよい。

また、携帯通信端末１００は、ユーザＩＤ１５１とともに、ワンタイムパスワードを送信してもよい。例えば、時刻同期式の場合、携帯通信端末１００は、時刻に基づいて所定のアルゴリズムによりワンタイムパスワードを生成する。ワンタイムパスワードを受信した決済端末２００は、時刻に基づいて所定のアルゴリズムにより生成したパスワードと、受信したワンタイムパスワードとが一致するか否かを判別する。

上記の例では、携帯通信端末１００としてスマートフォンの例を説明したが、これに限らず、スピーカ、マイクを備える他の機器に対しても、上記の技術は応用可能である。例えば、ＭＰ３プレーヤといった携帯音楽機器（ただし、スピーカとマイクを備えている必要がある）、ＩＣ（Integrated Circuit）レコーダ（ただし、スピーカを備えている必要がある）、腕時計といったウェアラブル端末である。また、音声を出力するため、スピーカ以外の音響拡声装置を使用してもよく、音声を入力するためマイク以外の集音装置を使用してもよい。

また、上記実施の形態においては、キャリアとして使用する音声を、非可聴の帯域の音声とする例を説明したが、可聴帯域の音声をキャリアとして使用してもよい。この場合、大部分の人にとって聞き取りにくい所定の可聴帯域の音声を使用してもよい。

なお、通信に音を利用する際には、以下のような問題点がある。無線信号の伝播速度に比べ、音の伝搬速度は遅く、（理論上は、無線信号の伝搬速度に比べ１／８８０、０００くらいに低下する）、帯域が狭いため、決められた時間で充分な量のデータを送受信することが難しい。

具体的には、誘導式ＲＦＩＤでは、タグを内蔵した携帯端末等が数秒間、リーダ／ライタに近接又は接触されることでデータの送受信が行われるが、通信に音を利用する場合、同程度の時間では十分な量のデータを送受信できず、実際にサービスの運用時に時間がかかりすぎるといった問題が想定される。

本発明の携帯通信端末１００による音声信号を使用した通信により送受信可能なデータ量を説明する。前述のように携帯通信端末１００、決済端末２００ともに、ＯＦＤＭを採用するが、ここでは、サブキャリアの数（チャネル数）を１２８とする。上述のように、帯域の両端に割り当てられる２チャネルは使用しないため、実質的には１２６チャネルがデータ送信のため使用可能なチャネル数である。

４ｋＨｚの帯域で１２６チャネルを使用することを想定し、変調速度を早く（変調周期を短く）すると反射等の影響を受けやすいことを考慮して、計算等によりサブキャリアの変調周期を求めたところ、変調周期は、４３．２５ｍｓｅｃとなった。変調周波数は、変調周期の逆数であるため、１／４３．２５ｍｓｅｃ＝２３．１２１…Ｈｚとなり、およそ２３．１Ｈｚである。この値は、１チャネルあたりの変調速度を示す。１秒間に出力可能な音は２３．１音である。

通信速度（伝送速度）は、１チャネルあたりの変調速度×チャネル数×１音あたりのビット数から求めることができる。前述のように、ＯＦＤＭによるマルチチャネル化により１２６チャネルが実質使用可能である。ＤＱＰＳＫ変調により一度に２ビットの情報を表すことができる。よって、通信速度は、１／４３．３ｍｓｅｃ×１２６チャネル×２ｂｉｔ＝５８１９．８６…ｂｐｓとなり、およそ５８２０ｂｐｓとなる。

実施の形態で説明したように、４ｋＨｚの帯域を２分割した帯域においてそれぞれ同じデータを送信するため、実質的な通信速度は、５８２０ｂｐｓ÷２＝２９１０ｂｐｓとなる。エラー訂正のため１/２レートの畳み込み符号化を行う場合、畳み込み符号化により、データ量は約２倍に冗長化される。通信速度は、２９１０ｂｐｓ÷２＝１４５５ｂｐｓとなる。

また、エラー訂正のため、２倍の冗長化した場合であっても、通信速度は約１４５５ｂｐｓである。つまり、携帯通信端末１００は、１秒間に１キロビット以上のデータの送信が可能である。近接通信ＩＣチップを備える携帯端末を使用した近接通信では、通常、人が携帯端末をリーダ／ライタに近接させた状態を維持するのに無理のない時間が２秒程度である。よって、上記通信速度では、２秒間では約３キロビットのデータを送信することが可能といえる。この通信データ量は、例えば、ユーザの認証に必要な識別情報（ユーザＩＤ等）を送受信するのに十分な通信データ量である。

上記実施の形態においては、受信信号強度から各２ビット（コンスタレーション）の信頼度を求め、信頼度に応じた重みで加重平均を求めたが、この発明はこれに限定されない。信頼度の求め方は任意である。例えば、全体を使用しての加重平均、ローバンドだけ使用、ハイバンドだけ使用、前半だけ使用、後半だけ使用、といった何通りかで解析を試行し、さらに、ＣＲＣチェックを行って、再生データの正当性（信頼度）を確認するようにしてもよい。

また、受信信号エネルギー、Ｓ／Ｎ比などを信頼度として、信頼度に基づいて、重み係数を設定してもよい。
上記の処理は、制御部１７０の制御に従って、受信部１６２が実行してもよい。

（実施の形態２）
実施の形態１では、信号帯域の受信信号の音量Ｉｓと参照帯域の受信信号の音量Ｉｒとの比（Ｉｒ／Ｉｓ）を求め、比が閾値より大きいか否かにより、インパルスノイズの有無を判別したが、この発明はこれに限定されない。例えば、ローバンドの受信信号の音量ＩｓＬと低周波側参照帯域の受信信号の音量ＩｒＬとの比（ＩｒＬ／ＩｓＬ）を求め、比（ＩｒＬ／ＩｓＬ）が閾値より大きいか否かにより、ローバンドのインパルスノイズの有無を判別し、ハイバンドの受信信号の音量ＩｓＨと高周波側参照帯域の受信信号の音量ＩｒＨとの比（ＩｒＨ／ＩｓＨ）を求め、比（ＩｒＨ／ＩｓＨ）が閾値より大きいか否かにより、ハイバンドのインパルスノイズの有無を判別してもよい。ローバンドとハイバンドの一方のみにインパルスノイズを検出した場合には、ノイズを検出したバンドの信号のみをマスクすればよい。

（実施の形態３）
上記実施の形態１において、音声信号を受信し、信号帯域の音声音量と参照帯域の音量を求める構成として、例えば、図１７に示す回路を使用可能である。この受信回路では、信号帯域の受信信号を通過する帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）３１と、２つの参照帯域の信号を抽出するためのＢＰＦ３２、３３を配置し、各ＢＰＦ３１〜３３を通過した信号から受信信号パワーを求める回路が必要となる。ＢＰＦ３１〜３３の周波数特性は急峻性が求められる。

ただし、通過帯域の急峻性を有するフィルタの構成は複雑であり、データ処理負担が大きい。例えば、信号帯域用のＢＰＦ３１〜３３をＦＩＲフィルタで構成する場合には、音声信号のサンプリング周波数を４８ｋＨｚとすると、一例ではあるが、それぞれ、５０１段×４８Ｋのデータ処理が必要となる。すると、フィルタリングに要する総演算量は、５０１段×４８Ｋ×３＝７２、１４４、０００回／ｓｅｃとなる。

この課題を解決するためには、図１８に示す回路構成が有効である。
この信号処理回路（周波数変換手段）は、制御部１７０、２７０の演算処理機能により実現されるもので、ＢＰＦ４１と、２倍ＵＰサンプリング回路４２と、搬送波ミキシング回路４３と、リサンプル用ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４４と、１／１２リサンプリング回路４５と、ＬＰＦ４６と、１／２リサンプリング回路４７と、パワー計算部４８と、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）４９と、パワー計算部５０と、から構成される。

ＢＰＦ４１は、マイク１３１から供給される音声信号のうち、その通過周波数帯域の信号成分を通過させる。ＢＰＦ４１は、図１９（ａ）に示すように信号帯域と参照帯域とを含む通過帯域幅を有する。また、参照帯域の境界はブロードに決定しても実害が少ないため、カットオフ周波数に急峻性の小さいＢＰＦを使用することができる。

２倍ＵＰサンプリング回路４２は、ＢＰＦ４１を通過した信号を、２倍のサンプリング周波数（入力音声のサンプリング周波数が４８ｋＨｚとすれば、９６ｋＨｚ）でサンプリングする。

搬送波ミキシング回路４３は、アップサンプリングされた入力信号に搬送波（例えば、１７．９ｋＨｚ）をミキシング（乗算）し、直交する二位相の搬送波（複素搬送波）によるダイレクトコンバージョンにより周波数変換する。これにより、図１９（ｂ）に示すように、１３．９ｋＨｚ〜２１．９ｋＨｚの周波数信号が、信号帯域の帯域幅の２倍の８ｋＨｚの帯域幅を有する−４ｋＨｚ〜４ｋＨｚの周波数に変換される。なお、複素搬送波を使用したため、波形は複素数となり、周波数は正負の成分を持つ。

リサンプル用ＬＰＦ４４は、リサンプリングによる折り返しノイズを除去するため高周波成分をカットする。

１／１２リサンプリング回路４５は、入力信号を１／１２リサンプリングし、信号をダウンコンバージョンする。入力信号のサンプリング周波数を４８ｋＨｚとすれば、２倍ＵＰサンプリング回路４２によりサンプリング周波数が９６ｋＨｚとなっているので、それを１／１２することにより、サンプリング周波数は８ｋＨｚとなる。

図１９（ｃ）に示すように、ＬＰＦ４６は、−２ｋＨｚ〜＋２ｋＨｚの低周波数の信号成分のみを通過させる。

１／２リサンプリング回路４７は、入力信号を１／２リサンプリングし、ベースバンド信号を再生し出力する。サンプリング周波数は、入力信号のサンプリング周波数が４８ｋＨｚとすれば、１／１２リサンプリング回路４５の出力信号のサンプリング周波数は８ｋＨｚとなっているので、１／２サンプリング後のサンプリング周波数は４ｋＨｚとなる。
パワー計算部４８は、ＬＰＦ４６の出力信号の信号パワーを求める。

ＨＰＦ４９は、図１９（ｄ）に示すように、−２ｋＨｚ〜＋２ｋＨｚの信号帯域の信号成分をカットし、その両側に位置する参照帯域の周波数成分（±２ｋＨｚよりも高周波数の成分）を通過させる。
パワー計算部５０は、ＨＰＦ４９の出力信号の信号パワーを求める。求めた信号パワーは、２つの参照帯域の音量を示す。

この構成によれば、信号音声帯域の信号をその２倍の帯域幅で且つ０Ｈｚを中心とする帯域の信号に変換するので、その後の処理が容易である。

この構成によれば、ＢＰＦ４１の通過帯域特性に急峻性が必要とされないため。その処理量が抑えられる。例えば、ＢＰＦ４１をＦＩＲフィルタで構成する場合、５１段×４８Ｋの演算量で済む。また、ＬＰＦ４６とＨＰＦ４９の通過帯域特性には、急峻性が要求されるが、サンプリング周波数が低周波化（８ｋＨｚ）されているため、１０１段×８ｋですみ、演算量が大幅に低減される。

なお、信号帯域の音量だけでインパルスノイズを判定できれば、参照帯域用の信号処理は不用とすることができる。しかし、通信に使用する音声信号の音量は急激に且つ大幅に変化する場合があり、この変化をインパルスノイズと誤判定するおそれがある。これに対し、この構成では、信号に影響されない参照帯域を使用して正確にインパルスノイズを検出し、且つ、その演算量を抑えることができる。

次に、パワー計算部４８、５０の計算により、インパルスノイズを検出する手法を説明する。

まず、前提として全てのインパルスノイズをマスクする必要はなく、信号音のレベルと同等かそれ以上となって、データを破壊するときだけ、マスクすればよい。

そこで、単純にＩｒ／Ｉｓの時にインパルスノイズが発生したと判別するのではなく、パワー計算部４８で求められた信号音量が、直近の過去ｎシンボルの期間における平均信号音量のｍ倍（第１の閾値ＴＨ１）より大きく、且つ、パワー計算部５０で求められた参照音量が、過去ｐシンボル期間における平均信号音量＋平均参照音量（第２の閾値ＴＨ２）より大きくなった場合に、制御部１７０は、インパルスノイズが発生したと判別するようにしてもよい。
なお、ｎ、ｍ、ｐの値は任意でよく、例えば、ｎ＝ｐ＝２〜７、ｍ＝２．０に設定される。

このように設定することにより、例えば、図２０（ａ）に示すように、信号音帯域の音量が第１の閾値ＴＨ１より大きく、且つ、参照帯域の音量が第２の閾値ＴＨ２より大きい場合には、インパルスノイズが発生したと判別される。これにより、インパルスノイズに相当する区間の信号がマスクされる。

一方、例えば、図２０（ｂ）に示すように、信号音帯域の音量が第１の閾値ＴＨ１以下、又は、参照帯域の音量が第２の閾値ＴＨ２以下の場合には、インパルスノイズが発生したと判別されない。従って、信号音帯域の信号はマスクされない。

参照帯域に定常ノイズが存在し、そこに、インパルス状のノイズが発生した場合でも、図２０（ｃ）に示すように、信号音帯域の音量が第１の閾値ＴＨ１より大きく、且つ、参照帯域の音量が第２の閾値ＴＨ２より大きい場合には、インパルスノイズが発生したと判別され、マスクされる。一方、図２０（ｄ）に示すように、信号音帯域の音量が第１の閾値ＴＨ１以下、又は、参照帯域の音量が第２の閾値ＴＨ２以下の場合には、インパルスノイズが発生したと判別されない。従って、マスクされない。

また、図２０（ｅ）に示すように、信号音の音量が時間と共に変化した場合を想定する。この場合、第１の閾値ＴＨ１と第２の閾値ＴＨ２が時間と共に変化する。この場合も、信号音帯域の音量が第１の閾値ＴＨ１より大きく、且つ、参照帯域の音量が第２の閾値ＴＨ２より大きい場合には、インパルスノイズが発生したと判別される。従って、マスクされる。一方、信号音帯域の音量が第１の閾値ＴＨ１以下、又は、参照帯域の音量が第２の閾値ＴＨ２以下の場合には、インパルスノイズが発生したと判別されない。従ってマスクされない。図２０（ｅ）のケースでは、参照帯域の音量が第２の閾値を超えないため、インパルスノイズは無いと判別される。

なお、図２０（ｆ）に示すように、参照帯域の音量が時間と共に変化すると、第１の閾値ＴＨ１と第２の閾値ＴＨ２は若干上昇する。図２０（ｆ）の例では、信号音帯域の音量が第１の閾値ＴＨ１より小さいため、参照帯域の音量が第２の閾値ＴＨ２より大きくなっても、インパルスノイズが発生したと判別されない。この構成によれば、有害なインパルスノイズのみをマスクすることが可能となる。

その他、インパルスノイズを検出する手法自体は任意である。

（変形例）
実施の形態では、ローバンドの受信信号とハイバンドの受信信号の加重平均を取ったものを復調したが、フェージング対策として信頼度の高い受信信号のみを使用して、データを復号するようにしてもよい。

この場合、制御部２７０は、ハイバンドにおいて受信された音声信号とローバンドにおいて受信された音声信号のそれぞれの信頼度をＲＳＩ（受信信号強度；Received Signal Intensity)等から求め、信頼度の高い方のバンドにおいて受信された音声信号のみを使用して信号を復号する。信頼性の高いほうのデータのみ使用することにより、信頼性の低い部分を底上げし、全体としての信頼性を高めることができる。信頼度の高い受信信号のみを使用して、データを復号する処理は、例えば、全受信期間において行ってもよく、あるいは、一方のバンドのＲＳＩが一時的に低下した場合のみに行うようにしてもよい。

この場合も、通信の信頼性を向上させることができるため、通信速度を高速化した場合であっても、通信エラーの発生を低減させることができる。

また、これに限らず、加重平均を取ること、多重化されたデータの一方を選択する際（重み係数を０とする場合）、音量、Ｓ／Ｎ比、インパルスノイズの有無など、他の情報を加味することで、性能を向上してもよい。

さらに、各帯域においてに同じ情報を２度送信してもよい。この場合、例えば、１度目のデータを送信した後、所定の時間を空けて、２度目のデータを送信してもよい。

また、あるいは、受信側は、１度目のデータを復調し、１度目の送信データを正確に受信できたと判別した場合あるいは信号の前半部分だけでデータを受信できた場合、その旨を送信側に通知し、この場合、送信側は２度目のデータや、後半のデータの送信を行わないようにしてもよい。この場合、送信側は同じデータを２度送信する必要がない。よって、データを２度送信するときに比べ、実効的な通信速度を２倍とすることができる。あるいは、受信側は、復調処理を行う前に、１度目のデータの受信時の受信信号強度が所定の値以上である場合、データを正しく受信できたと判別し、その旨を送信側に通知してもよい。あるいは、データを正しく受信できたと判別した場合には、その旨を送信側に通知することなく、２度目に受信したデータについては復調処理等を行わないようにしてもよい。

また、上記実施の形態においては、キャリアとして使用する音声を、非可聴の帯域の音声とする例を説明したが、可聴帯域の音声をキャリアとして使用してもよい。この場合、大部分の人にとって聞き取りにくい所定の可聴帯域の音声を使用してもよい。

変調方式としてＤＱＰＳＫを例示したが、他の変調方式も応用可能である。

１ 店舗
２ ネットワーク
３１、３２、３３、４１ 帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）
４２ ２倍ＵＰサンプリング回路
４３ 搬送波ミキシング回路
４４、４６ リサンプル用ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
４５、４７ １／１２リサンプリング回路
４８、５０ パワー計算部
４９ ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）
１００ 携帯通信端末
１１０、２１０ 操作部
１２０、２２０ 表示部
１３０、２３０ 集音部
１３１、２３１ マイク
１４０、２４０ 発音部
１４１、２４１ スピーカ
１５０、２５０、３２０ 記憶部
１５１ ユーザＩＤ
１５２、２５１、３２１ 決済処理プログラム
１５３、２５２ 送信順序定義情報
１５４、２５３ 重みづけ定義情報
１６０、２６０ 送受信部
１６１、２６１ 送信部
１６２、２６２ 受信部
１７０、２７０、３３０ 制御部
１９０、２９０、３９０ バス
２００ 決済端末
２８０、３１０ 通信部
３００ 決済サーバ
３２２ ユーザテーブル
１０００ 通信システム
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６ シンボル
Ｉｒ、ＩｒＨ、ＩｒＬ、Ｉｓ、ＩｓＨ、ＩｓＨ 音量
ＴＨ１ 第１の閾値
ＴＨ２ 第２の閾値
Δｔ 微少時間

Claims (10)

1. 第１の通信端末と第２の通信端末とを含む通信システムであって、
   前記第１の通信端末は、
   送信データを所定の音声周波数帯域の信号に変換する変換部と、
   前記変換部により変換された信号を音声として発する発音部と、
   を備え、
   前記第２の通信端末は、
   音声を集音し、信号に変換する集音部と、
   前記集音部が集音した音声から取り出した所定の参照周波数帯域の信号を参照して、前記集音部が集音した音声から取り出した信号にインパルスノイズが含まれているか否かを判別し、インパルスノイズが含まれていると判別した場合、当該インパルスノイズをマスクし、マスク後の前記所定の音声周波数帯域の信号を受信データに変換する変換部と、
   を備える、
   通信システム。
2. 前記第２の通信端末の前記変換部は、インパルスノイズが発生しているタイミングを特定し、前記集音部が集音した音声から取り出した信号のうちのそのタイミングのデータをマスクする、
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記第２の通信端末の前記変換部は、前記所定の音声周波数帯域の信号の強度と前記参照周波数帯域の信号の強度とに基づいて、ノイズを検出する、
   請求項１又は２に記載の通信システム。
4. 前記第１の通信端末の前記変換部は、送信データをインターリーブする手段を含み、
   前記第２の通信端末の前記変換部は、受信データをデインターリーブする手段を含む、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の通信システム。
5. 前記第１の通信端末の前記変換部は、送信データを第１の音声信号及び第２の音声信号にそれぞれ乗せて、第１の音声周波数帯域の信号及び第２の音声周波数帯域の信号に変換し、前記第１の音声周波数帯域と前記第２の音声周波数帯域の信号とは等しい帯域幅を有し且つ隣接しており、
   前記第１の通信端末の前記発音部は、前記第１の音声周波数帯域の信号及び前記第２の音声周波数帯域の信号をそれぞれ音声として発し、
   前記第２の通信端末の前記変換部は、
   前記第１の音声周波数帯域と前記第２の音声周波数帯域とから構成される信号音帯域の信号を、０を中心とする所定の周波数帯域の信号に変換する周波数変換手段と、
   前記周波数変換手段により変換された信号から、前記所定の周波数帯域の信号を他の信号と分離して抽出するフィルタ手段と、
   前記フィルタ手段で抽出した信号の強度からノイズの有無を判別する手段と、
   を備える、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の通信システム。
6. 前記第１の通信端末の前記変換部は、送信データを直行周波数分割多重変調により変換し、
   前記第２の通信端末の前記変換部は、前記集音部が集音した音声信号から、複数のコンスタレーションを再生し、再生した複数のコンスタレーションに基づいて、各コンスタレーションの実成分と虚数成分を補正する手段を含む、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の通信システム。
7. 前記第１の通信端末の前記変換部は、送信データを所定の大きさのデータに分割し、分割したデータを所定のルールに基づいて並び替え、並び替えたデータを第１の音声信号に乗せて第１の音声周波数帯域の信号に変換し、前記分割したデータを並び替えずに、第２の音声信号に乗せて第２の音声周波数帯域の信号に変換し、
   前記第２の通信端末の前記変換部は、前記集音部が集音した音声から取り出した前記第１の音声周波数帯域の信号を受信データに変換し、変換した受信データを前記所定のルールに基づいて並び替える、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の通信システム。
8. 音声を集音し、信号に変換する集音部と、
   前記集音部からの信号のうち、所定の音声周波数帯域の信号と所定の参照周波数帯域の信号とを参照し、所定の音声周波数帯域の信号にインパルスノイズが含まれているか否かを判別する判別部と、
   前記判別部が、インパルスノイズが含まれていると判別した場合に、当該インパルスノイズをマスクし、前記所定の音声周波数帯域の信号を受信データに変換する変換部と、
   を備える通信装置。
9. 送信データを音声信号に乗せて発し、
   前記音声信号を受信し、所定の参照周波数帯域の音声データを参照して、受信した音声信号にインパルスノイズが含まれているか否かを判別し、受信した音声信号にインパルスノイズが含まれている場合、当該インパルスノイズをマスクした音声信号を受信データに変換する、
   通信方法。
10. コンピュータを、
    所定の音声周波数帯域の信号を入力し、入力信号のうち、所定の音声周波数帯域の信号と所定の参照周波数帯域の信号とを参照し、所定の音声周波数帯域の信号にインパルスノイズが含まれているか否かを判別する判別部、
    前記判別部が、インパルスノイズが含まれていると判別した場合に、当該インパルスノイズをマスクし、前記所定の音声周波数帯域の信号を受信データに変換する変換部、
    として機能させるプログラム。