JP2023035058A - データ通信装置およびデータ途切れ検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複雑かつ大規模な回路を設けることなく、通信の途切れの発生を検出するデータ通信装置及びデータ途切れ検出方法を提供する。【解決手段】データ通信装置１００は、入力信号を受信データとして蓄積する受信回路と、受信回路に蓄積された受信データのうちの、所定サイズの受信データにおけるデータ数を示す受信データ数と、受信データ数と理論上の受信データ数を比較することで、データ途切れの発生を検出する途切れ検出回路５０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、データ通信を行うデータ通信装置およびデータ途切れ検出方法に関するものである。

従来、複数の通信装置間で行われる通信において、通信品質を維持しつつ通信を途切れにくくするための種々の方法が提案されている。例えば、特許文献１には、複数の異なる通信方式の通信回路を有する第１通信装置と、第１通信装置のそれぞれの通信回路に対応する複数の通信方式の通信回路を有する第２通信装置とを備えた通信システムが開示されている。

この通信システムでは、第１通信装置と第２通信装置との間で通信が行われる際に、それぞれの通信装置における通信回路間の通信状態を監視し、最適な通信経路が選択されて切り替えられる。これにより、通信品質を維持しつつデータ通信を途切れにくくすることができる。

特開２０２０－２０２４７４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の通信システムでは、通信品質を維持しつつデータ通信を途切れにくくするために、それぞれの通信装置に対して複数の異なる通信方式の通信回路を設ける必要が生じる。そのため、回路構成が複雑かつ大規模となり、処理の負荷が増大してしまうという課題があった。

また、この通信システムは、通信装置の間で行われるデータ通信を途切れにくくすることはできるが、データ通信の途切れの発生自体を検出するものではない。すなわち、特許文献１に記載の通信システムでは、データ通信の途切れを検出することができない。

そこで、複雑かつ大規模な回路を設けることなく、通信の途切れの発生を検出することができるデータ通信装置およびデータ途切れ検出方法が望まれている。

本発明に係るデータ通信装置は、入力信号を受信データとして蓄積する受信回路と、前記受信回路に蓄積された前記受信データのうちの、所定サイズの受信データにおけるデータ数を示す受信データ数に基づき、データ途切れの発生を検出する途切れ検出回路とを備えたものである。

また、本発明に係るデータ途切れ検出方法は、入力信号を受信データとして蓄積するステップと、蓄積された前記受信データのうちの、所定サイズの受信データにおけるデータ数を示す受信データ数に基づき、データ途切れの発生を検出するステップとを有するものである。

以上のように、本発明によれば、所定サイズの受信データにおけるデータ数を示す受信データ数に基づき、データ途切れの発生の有無が検出される。そのため、複雑かつ大規模な回路を設けることなく、通信の途切れの発生を検出することができる。

実施の形態１に係るデータ通信装置の構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態２に係るデータ通信装置の構成の一例を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。また、図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。明細書に記載された機器がすべて含まれていなくてもよい場合がある。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。

実施の形態１．
本実施の形態１に係るデータ通信装置について説明する。本実施の形態１に係るデータ通信装置は、外部から送信されたデータを受信し、受信したデータに対して所定の処理を施すとともに、データの途切れの発生の有無を検出するものである。

［データ通信装置１００の構成］
図１は、本実施の形態１に係るデータ通信装置の構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、データ通信装置１００は、受信回路２０、処理回路３０および途切れ検出回路５０を備え、入力端子１０から入力された入力信号に各種処理が施され、出力端子４０から出力信号を出力する。入力信号は、例えば、通信データまたは音声データ等のディジタル信号であり、所定のサイズでフレーム化されたものである。

このようなデータ通信装置１００の各部は、専用の機器または専用の回路により実現される。あるいは、データ通信装置１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサおよびメモリを備え、プロセッサがメモリに記憶されるプログラムを実行することによりデータ通信装置１００の各部を実現してもよい。もしくは、データ通信装置１００の各部を、専用の機器または専用の回路と、ソフトウェアとの組み合わせにより実現してもよい。

受信回路２０は、入力端子１０、処理回路３０および途切れ検出回路５０に接続されている。受信回路２０は、入力端子１０を介して入力された入力信号を受け取り、受け取った入力信号を受信データとして蓄積する。また、受信回路２０は、後述する途切れ検出回路５０の取得回路５１からのリクエストに応じて、所定フレームの受信データを処理回路３０に対して出力するとともに、当該受信データのデータ数を示す受信データ数を途切れ検出回路５０に対して出力する。

途切れ検出回路５０は、受信回路２０および処理回路３０に接続され、受信回路２０で受信する受信データの欠如、すなわち、受信データの途切れを検出する。途切れ検出回路５０は、取得回路５１、比較回路５２および判定回路５３を有している。

このような途切れ検出回路５０の各部は、専用の機器または専用の回路により実現される。あるいは、途切れ検出回路５０は、ＣＰＵ等のプロセッサおよびメモリを備え、プロセッサがメモリに記憶されるプログラムを実行することにより途切れ検出回路５０の各部を実現してもよい。もしくは、途切れ検出回路５０の各部を、専用の機器または専用の回路と、ソフトウェアとの組み合わせにより実現してもよい。

取得回路５１は、受信回路２０および比較回路５２に接続されている。取得回路５１は、受信回路２０に対して、受信回路２０から出力すべき受信データおよび受信データ数を一定の周期でリクエストする。また、取得回路５１は、受信回路２０に対してリクエストした受信データ数を、比較回路５２に対して出力する。

比較回路５２は、受信回路２０、取得回路５１および判定回路５３に接続されている。比較回路５２は、受信回路２０から入力された受信データ数を示す取得データ数と、取得回路５１から入力された受信データ数とを比較し、比較結果を判定回路５３に対して出力する。

判定回路５３は、比較回路５２および処理回路３０に接続されている。判定回路５３は、比較回路５２から判定結果が入力され、入力された判定結果に基づき、データ途切れの発生の有無を判定し、判定結果を処理回路３０に対して出力する。具体的には、判定回路５３は、入力された判定結果に基づき、取得データ数が受信データ数未満である場合に、データの欠如、すなわち、データ途切れの発生を検出したと判定する。

処理回路３０は、受信回路２０、途切れ検出回路５０および出力端子４０に接続され、受信回路２０から受け取った受信データに対して所定の信号処理を施し、処理データを生成する。そして、処理回路３０は、生成した処理データを、出力端子４０を介して出力信号として外部に出力する。

［データ通信装置１００の動作］
上記の構成を有するデータ通信装置１００の動作について説明する。本実施の形態１に係るデータ通信装置１００では、途切れ検出回路５０により、入力された入力信号にデータ途切れが発生しているか否かを判断するデータ途切れ検出処理が行われる。

まず、データ通信装置１００に入力端子１０を介して入力信号が入力されると、受信回路２０は、入力された入力信号を受け取る。そして、受信回路２０は、受け取った入力信号を受信データとして蓄積する。

一方、途切れ検出回路５０の取得回路５１は、受信データのフレームサイズを一定の周期として、受信回路２０に対して、受信回路２０から所定フレームの受信データおよび受信データ数を出力するようにリクエストする。リクエストには、受信データ数を導出する際に必要なサンプリング周期を示す情報が含まれている。また、取得回路５１は、受信回路２０に対してリクエストした受信データ数を、比較回路５２に対して出力する。

ここで、取得回路５１は、リクエストに対応する受信データのフレームサイズおよびサンプリング周期に基づき、受信データ数を導出する。例えば、フレームサイズが２０［ｍｓｅｃ］であり、サンプリング周期（サンプリング周波数）が８０００［Ｈｚ］である場合、データ途切れが発生していないときの受信データ数は、「８０００×２０／１０００＝１６０」個となる。

受信回路２０は、取得回路５１からリクエストを受け取ると、リクエストされたフレームの受信データを処理回路３０に対して出力する。また、受信回路２０は、当該リクエストに対応する受信データに基づき、当該受信データの受信データ数を導出し、導出した受信データ数を比較回路５２に対して出力する。この場合、受信回路２０は、処理回路３０に出力する所定フレームの受信データをサンプリング周期でカウントし、カウント数を受信データ数として導出する。

比較回路５２は、受信回路２０から入力された受信データ数を取得データ数として受け取り、この取得データ数と、取得回路５１から入力された受信データ数とを比較する。そして、比較回路５２は、比較結果を判定回路５３に対して出力する。

判定回路５３は、比較回路５２から入力された比較結果に基づき、データ途切れの発生の有無を判定する。ここで、受信回路２０から比較回路５２に入力される受信データ数（取得データ数）は、実際の受信データに基づき導出された値である。また、取得回路５１から比較回路５２に入力される受信データ数は、データ途切れが発生していない場合の理論上の値である。したがって、取得回路５１からの受信データ数と、受信回路２０からの取得データ数とが一致する場合には、受信回路２０で受信された受信データに途切れが発生していないと判定することができる。一方、取得回路５１からの受信データ数と、受信回路２０からの取得データ数とが一致せず、受信データ数が取得データ数よりも小さい値である場合には、受信回路２０で受信された受信データに途切れが発生している判定することができる。

すなわち、判定回路５３は、入力された判定結果に基づき、取得データ数が受信データ数と一致する場合に、データ途切れが発生していないと判定する。また、判定回路５３は、入力された判定結果に基づき、取得データ数が受信データ数未満である場合に、データ途切れが発生したと判定する。そして、判定回路５３は、判定結果を処理回路３０に対して出力する。

処理回路３０は、判定回路５３からの判定結果を受け取ると、判定結果に基づき、受信回路２０から受け取った受信データに対して所定の信号処理を施して処理データを生成する。具体的には、例えば、判定回路５３からデータ途切れが発生したことを示す判定結果を受け取った場合、処理回路３０は、データ途切れにより欠損したデータを補間する補間処理を行い、擬似的な処理データを生成する。

なお、データ途切れの発生が検出された場合、処理回路３０は、例えば、データ途切れが発生したことを外部に報知するとともに、データ通信装置１００の通信元に対してデータの再送を要求するようにしてもよい。そして、処理回路３０は、生成した処理データを、出力端子４０を介して外部に出力する。

以上のように、本実施の形態１に係るデータ通信装置１００では、所定サイズの受信データにおけるデータ数を示す受信データ数に基づき、データ途切れの発生の有無が検出される。特に、本実施の形態１では、受信回路２０から出力された受信データ数と、取得回路５１から出力された理論上の受信データ数との比較結果に基づき、データ途切れが発生したか否かを判定する。これにより、データ途切れの発生を検出するために複雑かつ大規模な回路を設けることなく、データ途切れの発生を検出することができる。

実施の形態２．
次に、本実施の形態２について説明する。本実施の形態２に係るデータ通信装置は、データ途切れの発生の有無を検出する方法が実施の形態１と相違する。なお、本実施の形態２において、実施の形態１と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

［データ通信装置２００の構成］
図２は、本実施の形態２に係るデータ通信装置の構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように、データ通信装置２００は、受信回路２０、処理回路３０および途切れ検出回路６０を備え、入力端子１０から入力された入力信号に各種処理が施され、出力端子４０から出力信号を出力する。

このようなデータ通信装置２００の各部は、専用の機器または専用の回路により実現される。あるいは、データ通信装置２００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサおよびメモリを備え、プロセッサがメモリに記憶されるプログラムを実行することによりデータ通信装置２００の各部を実現してもよい。もしくは、データ通信装置２００の各部を、専用の機器または専用の回路と、ソフトウェアとの組み合わせにより実現してもよい。

受信回路２０は、入力端子１０、処理回路３０および途切れ検出回路６０に接続されている。受信回路２０は、実施の形態１と同様に、入力端子１０を介して入力された入力信号を受け取り、受け取った入力信号を受信データとして蓄積する。

また、本実施の形態２において、受信回路２０は、後述する途切れ検出回路６０の取得回路６１からのリクエストに応じて、所定フレームの受信データを処理回路３０に対して出力する。さらに、受信回路２０は、リクエストに対応する受信データに基づき受信データ数を導出し、導出した受信データ数と、当該受信データの出力が完了したタイミングまたは時刻を示す出力完了情報とを、計算回路６４に対して出力する。

途切れ検出回路６０は、受信回路２０および処理回路３０に接続され、受信回路２０で受信する受信データの途切れを検出する。途切れ検出回路６０は、取得回路６１、比較回路６２、判定回路６３、計算回路６４、タイマー６５および基準経過時間計算回路６６を有している。

このような途切れ検出回路６０の各部は、専用の機器または専用の回路により実現される。あるいは、途切れ検出回路６０は、ＣＰＵ等のプロセッサおよびメモリを備え、プロセッサがメモリに記憶されるプログラムを実行することにより途切れ検出回路６０の各部を実現してもよい。もしくは、途切れ検出回路６０の各部を、専用の機器または専用の回路と、ソフトウェアとの組み合わせにより実現してもよい。

取得回路６１は、受信回路２０および計算回路６４に接続されている。取得回路６１は、実施の形態１に係る取得回路５１と同様に、受信回路２０に対して、受信回路２０から出力すべき受信データおよび受信データ数を一定の周期でリクエストする。また、本実施の形態２において、取得回路６１は、受信回路２０に対してリクエストしたタイミングまたは時刻を示すリクエスト情報を、計算回路６４に対して出力する。

計算回路６４は、受信回路２０、取得回路６１、比較回路６２およびタイマー６５に接続されている。計算回路６４は、タイマー６５によるカウントまたは計時に基づき、取得回路６１から受け取ったリクエスト情報を、取得回路６１が受信回路２０にリクエストした時刻を示すリクエスト時刻に換算する。

また、計算回路６４は、タイマー６５によるカウントまたは計時に基づき、受信回路２０から受け取った出力完了情報を、受信回路２０からリクエストに応じたすべての受信データが出力された時刻を示すデータ出力時刻に換算する。さらに、計算回路６４は、算出したリクエスト時刻およびデータ出力時刻、ならびに、受信回路２０から受け取った受信データ数Ｎを用いて、１データあたりの経過時間である第１の経過時間を算出する。

タイマー６５は、計算回路６４に接続されている。タイマー６５は、秒単位のカウントまたは時刻の計時を行い、カウントまたは計時した情報を計算回路６４に出力する。

基準経過時間計算回路６６は、データ途切れが発生していない場合の基準経過時間、すなわち１データあたりの理論上の経過時間である第２の経過時間を算出する。具体的な第２の経過時間の算出方法については、後述する。

比較回路６２は、判定回路６３、計算回路６４および基準経過時間計算回路６６に接続されている。比較回路６２は、計算回路６４から入力された、受信回路２０から出力された受信データにおける１データあたりの経過時間である第１の経過時間と、基準経過時間計算回路６６から入力された、データ途切れが発生していない場合の１データあたりの理論上の経過時間である第２の経過時間とを比較する。そして、比較回路６２は、２つの経過時間の差分を比較結果として判定回路６３に対して出力する。

判定回路６３は、比較回路６２および処理回路３０に接続されている。判定回路６３は、比較回路６２から判定結果である差分が入力され、入力された差分の値に基づき、データ途切れの発生の有無を判定し、判定結果を処理回路３０に対して出力する。具体的には、判定回路６３は、入力された差分ΔＴが予め設定された閾値よりも大きい場合に、データ途切れの発生を検出したと判定する。

処理回路３０は、受信回路２０、途切れ検出回路６０および出力端子４０に接続され、受信回路２０から受け取った受信データに対して所定の信号処理を施し、処理データを生成する。そして、処理回路３０は、生成した処理データを、出力端子４０を介して出力信号として外部に出力する。

［データ通信装置２００の動作］
上記の構成を有するデータ通信装置２００の動作について説明する。本実施の形態２に係るデータ通信装置２００では、途切れ検出回路６０により、入力された入力信号にデータ途切れが発生しているか否かを判断するデータ途切れ検出処理が行われる。

まず、データ通信装置２００に入力端子１０を介して入力信号が入力されると、受信回路２０は、入力された入力信号を受け取る。そして、受信回路２０は、受け取った入力信号を受信データとして蓄積する。

一方、途切れ検出回路６０の取得回路６１は、受信データのフレームサイズを一定の周期として、受信回路２０に対して、受信回路２０から所定フレームの受信データおよび受信データ数を出力するようにリクエストする。また、取得回路６１は、リクエスト情報を計算回路６４に対して出力する。

受信回路２０は、取得回路６１からリクエストを受け取ると、リクエストされたフレームの受信データを処理回路３０に対して出力する。また、受信回路２０は、リクエストに対応する受信データに基づき受信データ数を導出し、導出した受信データ数と出力完了情報とを計算回路６４に対して出力する。

計算回路６４は、取得回路６１からリクエスト情報を受け取る。また、計算回路６４は、受信回路２０から受信データ数および出力完了情報を受け取る。そして、計算回路６４は、タイマー６５からの情報に基づき、リクエスト情報をリクエスト時刻ｔ１に換算する。また、計算回路６４は、タイマー６５からの情報に基づき、出力完了情報をデータ出力時刻ｔ２に換算する。

計算回路６４は、算出したリクエスト時刻ｔ１およびデータ出力時刻ｔ２、ならびに、受信データ数Ｎを用いて、１データあたりの経過時間である第１の経過時間Ｔｘを算出する。第１の経過時間Ｔｘは、式（１）に基づき算出される。
第１の経過時間Ｔｘ＝（ｔ２－ｔ１）／Ｎ ・・・（１）

比較回路６２は、計算回路６４から入力された第１の経過時間Ｔｘと、第２の経過時間Ｔｙとの差分ΔＴ（＝Ｔｘ－Ｔｙ）を比較結果として算出する。そして、比較回路６２は、比較結果である差分ΔＴを判定回路６３に対して出力する。第２の経過時間Ｔｙは、１データあたりの理論上の経過時間であり、式（２）に基づき算出される。第２の経過時間Ｔｙは、基準経過時間計算回路６６で算出される。
第２の経過時間Ｔｙ＝指定周期／指定データ数 ・・・（２）

式（２）において、「指定周期」は、受信回路２０から出力される受信データのフレームサイズである。「指定データ数」は、取得回路６１で導出される取得データ数である。例えば、指定周期が２０［ｍｓｅｃ］であり、指定データ数が１６０個である場合、第２の経過時間Ｔｙは、「２０［ｍｓｅｃ］／１６０＝０．１２５［ｍｓｅｃ］」となる。

ここで、受信データ内にデータ途切れが発生した場合には、受信データの１フレーム中の受信データ数が、データ途切れが発生していない場合と比較して少なくなる。すなわち、１データあたりの実際の経過時間である第１の経過時間Ｔｘは、理論上の経過時間である第２の経過時間Ｔｙと比較して長くなる。そのため、第１の経過時間Ｔｘと第２の経過時間Ｔｙとの差分ΔＴは、データ途切れが発生していない場合よりも大きくなる。そこで、本実施の形態２では、差分ΔＴがマージンを考慮して所定の閾値よりも大きいか否かにより、データ途切れの発生の有無を判定する。

判定回路６３は、比較回路６２から入力された差分ΔＴに基づき、データ途切れの発生の有無を判定する。具体的には、判定回路６３は、入力された差分ΔＴがマージンを考慮して設定された閾値よりも大きい場合に、データ途切れが発生したと判定する。また、判定回路６３は、差分ΔＴが閾値以下である場合に、データ途切れが発生していないと判定する。そして、判定回路６３は、判定結果を処理回路３０に対して出力する。

処理回路３０は、判定回路６３による判定結果に基づき、実施の形態１と同様に、受信回路２０から受け取った受信データに対して所定の信号処理を施して処理データを生成する。そして、処理回路３０は、生成した処理データを、出力端子４０を介して外部に出力する。

以上のように、本実施の形態２に係るデータ通信装置２００では、受信回路２０から出力された出力完了情報と、取得回路６１から出力されたリクエスト情報と、受信データ数とに基づき、所定サイズの受信データにおける単位データあたりの経過時間である第１の経過時間Ｔｘが算出される。そして、算出された第１の経過時間Ｔｘと、所定サイズの受信データにおける理論上の単位データあたりの経過時間である第２の経過時間Ｔｙとの差分ΔＴが算出され、差分ΔＴに基づき、データ途切れが発生したか否かが判定される。これにより、実施の形態１と同様に、データ途切れの発生を検出するために複雑かつ大規模な回路を設けることなく、データ途切れの発生を検出することができる。

以上、本発明の実施の形態１および２について説明したが、本発明は、上述した実施の形態１および２に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形または応用が可能である。例えば、実施の形態１では、受信回路２０で受信データ数を導出するように説明したが、これに限られず、比較回路５２で受信データ数を導出するようにしてもよい。この場合、例えば受信回路２０は、比較回路５２に対して受信データを出力する。そして、比較回路５２は、受信回路２０から受信データを受け取った後、この受信データをサンプリング周期でカウントすることによって受信データ数を導出する。

１０ 入力端子、２０ 受信回路、３０ 処理回路、４０ 出力端子、５０、６０ 途切れ検出回路、５１、６１ 取得回路、５２、６２ 比較回路、５３、６３ 判定回路、６４ 計算回路、６５ タイマー、６６ 基準経過時間計算回路、１００、２００ データ通信装置。

Claims (7)

1. 入力信号を受信データとして蓄積する受信回路と、
   前記受信回路に蓄積された前記受信データのうちの、所定サイズの受信データにおけるデータ数を示す受信データ数に基づき、データ途切れの発生を検出する途切れ検出回路と
   を備えたデータ通信装置。
2. 前記途切れ検出回路は、
   前記受信回路に対して、前記受信データ数を出力するようにリクエストする取得回路と、
   前記受信回路から出力された前記受信データ数である第１の受信データ数と、前記取得回路がリクエストした理論上の受信データ数である第２の受信データ数とを比較する比較回路と、
   比較の結果に基づき、データ途切れが発生したか否かを判定する判定回路と
   を有する
   請求項１に記載のデータ通信装置。
3. 前記判定回路は、
   前記第１の受信データ数が前記第２の受信データ数未満である場合に、データ途切れが発生したと判定する
   請求項２に記載のデータ通信装置。
4. 前記途切れ検出回路は、
   前記受信回路に対して、前記受信データ数を出力するとともに、前記所定サイズの受信データの出力が完了したタイミングまたは時刻を示す出力完了情報を出力するようにリクエストする取得回路と、
   前記出力完了情報と、前記取得回路がリクエストしたタイミングまたは時刻を示すリクエスト情報と、前記受信データ数とに基づき、前記所定サイズの受信データにおける単位データあたりの経過時間を示す第１の経過時間を算出する計算回路と、
   前記第１の経過時間と、前記所定サイズの受信データにおける理論上の単位データあたりの経過時間を示す第２の経過時間とを比較し、差分を算出する比較回路と、
   前記差分に基づき、データ途切れが発生したか否かを判定する判定回路と
   を有する
   請求項１～３のいずれか一項に記載のデータ通信装置。
5. 前記判定回路は、
   前記差分がマージンを考慮した設定閾値よりも大きい場合に、データ途切れが発生したと判定する
   請求項４に記載のデータ通信装置。
6. 前記受信回路は、
   前記リクエストを受け取った場合に、前記所定サイズであるフレームサイズと、サンプリング周期とに基づき、前記第１の受信データ数を導出する
   請求項２～５のいずれか一項に記載のデータ通信装置。
7. 入力信号を受信データとして蓄積するステップと、
   蓄積された前記受信データのうちの、所定サイズの受信データにおけるデータ数を示す受信データ数に基づき、データ途切れの発生を検出するステップと
   を有するデータ途切れ検出方法。

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