JP4145023B2

JP4145023B2 - デジタル通信システム用受信装置、そのためのコンピュータプログラム及びそれを記録した記録媒体

Info

Publication number: JP4145023B2
Application number: JP2001144610A
Authority: JP
Inventors: 進吉川
Original assignee: Toa Corp
Current assignee: Toa Corp
Priority date: 2001-05-15
Filing date: 2001-05-15
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2021-05-15
Also published as: JP2002344512A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、音声信号等の原アナログ信号をデジタル形式で伝送するためのデジタル通信システムに最適な受信装置、そのためのコンピュータプログラム及びそれを記録した記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
音声等のアナログ信号をデジタル形式で伝送する場合、通信路でデータに誤りが発生することがあり、こうしたデータを受信して再生した際には、耳障りなノイズが出力されてしまう。これを防止するため、従来から、受信側に誤り訂正や誤り検出の機能を持たせるようにしているが、訂正可能なレベル以上の誤りが生じたときには、依然としてノイズが出力されてしまうという問題があった。こうした問題は高度の誤り訂正技術を採用することで改善可能であるが、そのためには、誤り訂正のためのデータを付加しなければならないのでデータ量が増大し、それに伴なう複雑な処理を必要とするという問題が生じる。
【０００３】
一方、デジタル通信においては、データを所定の単位のパケットに分割して伝送するパケット通信システムが一般に用いられている。このシステムにおいては、基本的に、パケット単位でデータを処理するため、同じ宛先アドレスを有するパケットを順に受信して配列し、元のデジタル・データを再生する処理を行った後、該データをアナログ形式に変換して再生することが必要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、こうした課題を解決するために提案されたものであり、この発明は、誤り訂正不可能なデジタルデータを含むパケットを受信したときにもノイズを発生しない受信装置と、そのためのコンピュータプログラム及び記録媒体を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、
アナログ信号をデジタル化したデジタルデータをパケットによって順に伝送するデジタル通信システムにおける受信装置であって、
前記パケットに含まれるデジタルデータに誤りがあるか否かを検出する誤り検出手段と、
前記誤り検出手段が前記パケットに含まれるデジタルデータに誤りを検出しないときには、該パケットに含まれるデジタルデータをアナログ変換するとともに、前記誤り検出手段が、或る時点の前記パケットが誤りを持つデジタルデータを含む不要パケットであることを検出したときには、前記不要パケットの直前に受信したパケットのデジタルデータがゼロクロスした時点から前記不要パケットの直後に受信したパケットのデジタルデータがゼロクロスする時点までの期間、レベルがゼロのデジタルデータをアナログ変換するデータ変換手段と、
を具備することを特徴とする受信装置、
を提供する。
【０００６】
また、上記の目的を達成するため、請求項２の発明は、
アナログ信号をデジタル化したデジタルデータをパケットによって順に伝送するデジタル通信システムにおける受信装置であって、
前記パケットに含まれるデジタルデータに誤りがあるか否かを検出する誤り検出手段と、
順に受信される前記パケットに含まれるデジタルデータをアナログ信号に変換するデータ変換手段であって、前記誤り検出手段が、或る時点の前記パケットが誤りを持つデジタルデータを含む不要パケットであることを検出したときには、前記アナログ信号のレベルを、前記不要パケットの直前に受信したパケットのデジタルデータがゼロクロスした時点から前記不要パケットの直後に受信したパケットのデジタルデータがゼロクロスする時点までの期間、レベルをゼロとするデータ変換手段と、
を具備することを特徴とする受信装置、
を提供する。
【０００７】
請求項３の発明は、前記誤り検出手段に、前記パケットが訂正可能な誤りを持つデジタルデータを含むことを検出したとき当該デジタルデータに誤り訂正処理を行う手段を設けるようにしたものである。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項１〜３の発明のいずれかにおける受信装置において、前記デジタル通信システムが、リアルタイム処理を必要とする通信形態を含むことを特徴とする。
【０００９】
請求項５の発明は、
アナログ信号をデジタル化したデジタルデータをパケットによって順に伝送するデジタル通信システムにおける受信装置に用いるコンピュータを、
前記パケットに含まれるデジタルデータに誤りあるか否かを検出する誤り検出手段、及び、
前記誤り検出手段が前記パケットに含まれるデジタルデータに誤りを検出しないときには、該パケットに含まれるデジタルデータをアナログ変換するとともに、前記誤り検出手段が、或る時点の前記パケットが誤りを持つデジタルデータを含む不要パケットであることを検出したときには、前記不要パケットの直前に受信したパケットのデジタルデータがゼロクロスした時点から前記不要パケットの直後に受信したパケットのデジタルデータがゼロクロスする時点までの期間、レベルがゼロのデジタルデータをアナログ変換するデータ変換手段、
として機能させることを特徴とするプログラム、
を提供する。
【００１０】
同様に、請求項６の発明は、
アナログ信号をデジタル化したデジタルデータをパケットによって順に伝送するデジタル通信システムにおける受信装置であって、
前記パケットに含まれるデジタルデータに誤りがあるか否かを検出する誤り検出手段、及び、
順に受信される前記パケットに含まれるデジタルデータをアナログ信号に変換するデータ変換手段であって、前記誤り検出手段が、或る時点の前記パケットが誤りを持つデジタルデータを含む不要パケットであることを検出したときには、前記アナログ信号のレベルを、前記不要パケットの直前に受信したパケットのデジタルデータがゼロクロスした時点から前記不要パケットの直後に受信したパケットのデジタルデータがゼロクロスする時点までの期間、レベルをゼロとするデータ変換手段、
して機能させることを特徴とするプログラム、
を提供する。
【００１１】
請求項７の発明は、請求項５又は６の発明におけるプログラムにおいて、前記デジタル通信システムが、リアルタイム処理を必要とする通信形態を含むことを特徴とする。
【００１２】
請求項８の発明は、請求項５〜７の発明のいずれかにおけるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係るデジタル通信用受信装置の一つの実施の形態の構成と動作を説明する。図１は、この発明に係るデジタル通信用受信装置の一つの実施の形態の基本的構成を示す図である。同図において、送信側はアナログ音声信号をデジタル化し、そのデジタル信号をパケットにして順に受信側に送信する。こうして送信側から無線又は有線で伝送されて来るパケットを受信する受信装置１は受信部１１、データ処理部１２、誤り検出部１３、メモリ１４及びデジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換部１５とを備える。以下、この受信装置１の動作の概要を説明する。
【００１４】
受信部１１は、当該受信装置１のアドレスをヘッダー部分に含むパケットを伝送路（図示せず）から取り出し、取り出したパケットを正しい順番に配列したパケット列を再生して出力する。受信部１１で再生されたパケット列はデータ処理部１２及び誤り検出部１３へ送られる。そこで、データ処理部１２は受け取ったパケット列からデジタル・データを作成し、必要に応じて誤り訂正を行ってから、その出力をＤ／Ａ変換部１５に書き込む。また、誤り検出部１３は、受信部１１から出力されるパケット列のうちの各パケットのデータに誤りが存在するか否かを判定し、その判定結果をデジタル処理部１２へ通知する。
【００１５】
メモリ１４は、受信部１１から１つのパケットを受け取り、該パケットを２パケット長に相当する時間だけ記憶した後にデータ処理部１２へ読み出すよう動作する。データ処理部１２から出力されたデジタル・データはＤ／Ａ変換部１５によってアナログ信号へ変換されて受信装置１の出力として外部へ提供される。
【００１６】
こうした構成により、図１の受信装置１は、受信したパケットが誤りを含んでいないと誤り検出部１３が検出したときには、受信したパケットのデータをアナログ信号へ変換して再生し、受信したパケットが誤りを含んでいることを誤り検出部１３が検出したときには、誤りを含むパケットのデジタルデータと該パケットの前後に受信されたパケットの一部分のデジタルデータとを、ゼロレベルなどの所定の一定の低レベルのアナログ信号で再生する。これにより、誤りを含んだデジタルデータが再生されるのを防止することができ、ノイズの発生が防止される。
【００１７】
以下、図２及び図３を用いて、受信装置１の動作を、或る時点に受信されたパケットが２パケット時間後にアナログ信号として再生される場合について詳細に説明する。なお、ここでは、ｋ番目のパケットをパケット（ｋ）と記すことにする。まず、送信側では、図２の（イ）に示すアナログ波形の音声信号がデジタル化される。ここで、原音を縦線で区切った部分Ａ、Ｂ及びＣをアナログ／デジタル変換したデータが送信側からそれぞれパケット（ｎ）、パケット（ｎ＋１）、パケット（ｎ＋２）によって受信装置１へ順に送信されて来たとする。
【００１８】
或る時点ｔにおいてパケット（ｎ）が受信部１１によって受信されパケット（ｎ）に誤りのないことが誤り検出部１３によって確認され、パケット（ｎ）がメモリ１４に記憶されているとする。そこで、その時点ｔから１パケット時間だけ後の時点ｔ＋１に、ステップ２１において、受信部１１がパケット（ｎ＋１）を受信すると、該パケットはデータ処理部１２及び誤り検出部１３に送られ、誤り検出部１３はステップ２２においてパケット（ｎ＋１）のデータに誤りが含まれているか否かを検査する。検査の結果、誤り検出部１３がパケット（ｎ＋１）に誤りが含まれていないと判定したとき、その判定結果がデータ処理部１２へ通知される。これを受けて、データ処理部１２はメモリ１３からパケット（ｎ）のデータを読み出してＤ／Ａ変換部１５に書き込むとともにメモリ１４にパケット（ｎ＋１）のデータを記憶させる（ステップ２３）。
【００１９】
次いで、時点ｔ＋１よりも１パケット時間だけ後の時点ｔ＋２に、受信部１１がパケット（ｎ＋２）を受信する（ステップ２４）と、誤り検出部１３はパケット（ｎ＋２）のデータに誤りがないかどうか判定し、当該データに誤りがないと判定したとき、その判定結果をデータ処理部１２へ通知する。これを受けて、データ処理部１２はメモリ１４からパケット（ｎ＋１）のデータを読み出してＤ／Ａ変換部１５へ書き込むとともにパケット（ｎ＋２）のデータをメモリ１４に書き込む（ステップ２５）。これと並行して、Ｄ／Ａ変換部１５はパケット（ｎ）のデータをアナログ信号に変換して再生する。
【００２０】
その後、時点ｔ＋２よりも１パケット時間だけ後の時点ｔ＋３に受信部１１はステップ２６においてパケット（ｎ＋３）を受信し、以後、同様に、受信されるパケットのデータに訂正不能な誤りがないときには、時間的に１パケット時間だけ前のパケットのデータがメモリ１４から読み出されてＤ／Ａ変換部１５に書き込まれ、その１パケット時間後にアナログ音声信号として再生される。
【００２１】
しかし、ステップ２２において、パケット（ｎ＋１）のデータに誤りがあると判定したとき、ステップ２７において誤り検出部１３はパケット（ｎ＋１）のデータが正しいデータに再生可能か否か、つまり、誤り訂正可能かどうかを判定する。ステップ２７における判定の結果、誤り検出部１３が誤り訂正が可能であると判定したとき、ステップ２８においてデータ処理部１２はパケット（ｎ＋１）のデータの誤りを訂正する。そこで、データ処理部１２はステップ２３においてメモリ１４からパケット（ｎ）を読み出してＤ／Ａ変換部１５に書き込むとともに、誤り訂正されたパケット（ｎ＋１）をメモリ１４に書き込む。以後、上で説明したように、ステップ２４、２５、２６が実行される。
【００２２】
一方、時点ｔ＋１に受信したパケット（ｎ＋１）のデータが誤り訂正不可能なものであると誤り検出部１３がステップ２７において判定したとき、ステップ２９においてデータ処理部１２はメモリ１４からパケット（ｎ）のデータを読み出す。この読み出し期間中に、データ処理部１２は、パケット（ｎ）のデータに所定回数目の（図２では１回目の）立上り方向の（即ち、中間レベルよりも低いレベルから高いレベルへ移行する際の）ゼロクロスが生じたか否かを監視し、こうしたゼロクロスが生じたことを検出すると、その検出時点以後のパケット（ｎ）のレベルをゼロに変換するように、パケット（ｎ）のデータを加工する。
【００２３】
なお、音声通信の場合、音声周波数が例えば１００Ｈｚであるとすると、１０ミリ秒（＝１／１００）の期間に２回、ゼロクロスが生じる。したがって、この発明においては、再生帯域の下限の周波数において１個のパケットに１回又はそれ以上の回数だけゼロクロスが生じるように、パケットのサイズを適切に設定することが必要である。
【００２４】
ステップ２９において説明したようにして生成されたパケット（ｎ）のデータは、ステップ３０において、Ｄ／Ａ変換部１５に書き込まれるとともにパケット（ｎ＋１）のデータがメモリ１４に記憶される。その結果、受信部１１がパケット（ｎ＋２）を受信している期間に、Ｄ／Ａ変換部１５からは、図２の（ロ）にＡ’で示すような、パケット（ｎ）の立上り方向のゼロクロス時点以降はゼロレベルになるアナログ波形が出力される。
【００２５】
その後、時点ｔ＋２に、受信部１１がステップ３１においてパケット（ｎ＋２）を受信し、誤り検出部１３がパケット（ｎ＋２）のデータには誤りがないと判定したとき、ステップ３２においてデータ処理部１２はメモリ１４からパケット（ｎ＋１）のデータを読み出す。この読み出しの際、データ処理部１２はパケット（ｎ＋１）の全部のデータのレベルをゼロに変換し、これをＤ／Ａ変換部１５に書き込む。これと並行してメモリ１４にはパケット（ｎ＋２）のデータが記憶される。こうしたステップ３２におけるパケット（ｎ＋１）に対する操作の結果、Ｄ／Ａ変換部１５からは、図２の（ロ）のＢ’で示すような、レベルがゼロの出力が生成される。
【００２６】
次の時点ｔ＋３に受信部１１がステップ３３においてパケット（ｎ＋３）を受信し、誤り検出部１３がパケット（ｎ＋３）のデータには誤りがないと判定したとき、ステップ３４においてデータ処理部１２はメモリ１４からパケット（ｎ＋２）のデータを読み出す。この読み出しの際、データ処理部１２はパケット（ｎ＋２）のデータを、読み出したパケット（ｎ＋２）のデータが所定回数目（図２では１回目）の立上り方向のゼロクロスを検出するまで、レベルがゼロであるよう生成し、こうして生成されたパケット（ｎ＋２）のデータをステップ３５においてＤ／Ａ変換部１５に書き込む。これと並行して、パケット（ｎ＋３）のデータがメモリ１４に記憶される。
【００２７】
ステップ３４におけるパケット（ｎ＋２）のデータに対する操作の結果、Ｄ／Ａ変換部１５からは、図２の（ロ）にＣ’で示すアナログ波形が出力される。この場合、データ処理部１２は、誤りを含むパケット（ｎ＋１）の直前のパケット（ｎ）の立上り方向のゼロクロスを検出したことに対応して、パケット（ｎ＋１）の直後のパケット（ｎ＋２）のデータについても、立上り方向のゼロクロスを生じた時点を検出する。これにより、最終的に受信装置１から出力される音声が一層自然に聞こえるようになる。
【００２８】
以上の処理を実現するため、データ処理部１２は、メモリ１４から読み出されたデータを可変利得回路（図示せず）を介してＤ／Ａ変換部１５へ書き込むよう構成される。この可変利得回路のゲインは、誤り検出部１３の判定結果に応じて制御される。即ち、ステップ２９においては、可変利得回路のゲインは立上り方向のゼロクロスが検出された後はゼロとされ、ステップ３２においてパケット（ｎ＋１）のデータをメモリ１４から読み出している期間は、可変利得回路のゲインはゼロに保持され、ステップ３４においては、可変利得回路のゲインは立上り方向のゼロクロスが検出されるまでゼロに保持される。これにより、メモリ１４から読み出されるパケットのデータレベルが特定の期間のみゼロとされるので、Ｄ／Ａ変換部１５の出力として、図２の（ロ）に示すようなアナログ波形Ａ’、Ｂ’及びＣ’を得ることができる。
【００２９】
以上説明した動作を行うデータ処理部１２及び誤り検出部１３は、慣用されているマイクロコンピュータを適切にプログラミングすることにより容易に実現することができ、格別のハードウェアを用意する必要はない。
【００３０】
以上、この発明に係るデジタル音声通信用の一つの実施の形態を説明したが、この発明はこうした実施の形態に限定されるものではない。例えば、これまでの説明では、データ処理部１２は誤り検出部１３による判定結果を受けて、メモリ１４から読み出されたデジタルデータのレベルを変更するため、可変利得回路を有するものとしたが、こうしたデジタル領域でのゲインコントロールに代えて、誤り検出部１３の判定結果に応じて、Ｄ／Ａ変換部１５から出力されたアナログ信号のレベルを変えるよう制御するようにしてもよい。
【００３１】
また、上記の実施の形態においては、パケットのデータに訂正不可能な誤りが含まれているとき、当該パケットのデータのレベルをゼロにしたが、受信装置から耳障りなノイズが再生されない限り、ゼロレベルに代えて他の任意の低レベルを採用してもよい。
【００３２】
更に、この発明は、音声伝送や動画伝送のような、滞りなくデータの送受信を行うことを必要とする通信形態、すなわち、リアルタイム処理が必要な通信形態に適用するのに好適である。その中でも、無線通信など、伝送中に誤りの起こり易い通信形態に適用するのに好適である。
【００３３】
加えて、上記の実施の形態においては、図３のステップ２８に示すように、パケットのデータに含まれる誤りが訂正可能であれば、誤り訂正を行うものとしたが、これに代えて、誤り検出部１３が誤り検出のみを行い、誤り訂正を行わない構成とすることにより、受信装置のコストを低減することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上、この発明に係るデジタル通信用受信装置の一つの実施の形態を説明したところから理解されるように、この発明は、
（１）ハードウェアの追加が不要で、ソフトウェア処理も単純であるため、安価に実現することができる、
（２）通信経路の状態が悪く、連続してパケットが誤り訂正不能な状態となったとしても、受信装置は無音状態を続けるだけであり、耳障りなノイズを発生することがない、
（３）リアルタイム処理を必要とする通信、特に、無線通信など、伝送中に誤りが起こり易い通信形態に好適である、
等の格別の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るデジタル音声通信システム用受信装置の一つの実施の形態を概略的に示す図である。
【図２】図１のシステムにおける、誤まりを含むパケットの前後のパケットの処理を説明するための図である。
【図３】図１のシステムにおける、誤まりを含むパケットの前後のパケットの処理手順を示すフロー図である。

Claims

アナログ信号をデジタル化したデジタルデータをパケットによって順に伝送するデジタル通信システムにおける受信装置であって、
前記パケットに含まれるデジタルデータに誤りがあるか否かを検出する誤り検出手段と、
前記誤り検出手段が前記パケットに含まれるデジタルデータに誤りを検出しないときには、該パケットに含まれるデジタルデータをアナログ変換するとともに、前記誤り検出手段が、或る時点の前記パケットが誤りを持つデジタルデータを含む不要パケットであることを検出したときには、前記不要パケットの直前に受信したパケットのデジタルデータがゼロクロスした時点から前記不要パケットの直後に受信したパケットのデジタルデータがゼロクロスする時点までの期間、レベルがゼロのデジタルデータをアナログ変換するデータ変換手段と、
を具備することを特徴とする受信装置。
アナログ信号をデジタル化したデジタルデータをパケットによって順に伝送するデジタル通信システムにおける受信装置であって、
前記パケットに含まれるデジタルデータに誤りがあるか否かを検出する誤り検出手段と、
順に受信される前記パケットに含まれるデジタルデータをアナログ信号に変換するデータ変換手段であって、前記誤り検出手段が、或る時点の前記パケットが誤りを持つデジタルデータを含む不要パケットであることを検出したときには、前記アナログ信号のレベルを、前記不要パケットの直前に受信したパケットのデジタルデータがゼロクロスした時点から前記不要パケットの直後に受信したパケットのデジタルデータがゼロクロスする時点までの期間、レベルをゼロとするデータ変換手段と、
を具備することを特徴とする受信装置。
請求項１又は２記載の受信装置であって、
前記誤り検出手段が、前記パケットが訂正可能な誤りを持つデジタルデータを含むことを検出したとき当該デジタルデータに誤り訂正処理を行う手段を備えることを特徴とする受信装置。
前記デジタル通信システムが、リアルタイム処理を必要とする通信形態を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載の受信装置。
アナログ信号をデジタル化したデジタルデータをパケットによって順に伝送するデジタル通信システムにおける受信装置に用いるコンピュータを、
前記パケットに含まれるデジタルデータに誤りがあるか否かを検出する誤り検出手段、及び、
前記誤り検出手段が前記パケットに含まれるデジタルデータに誤りを検出しないときには、該パケットに含まれるデジタルデータをアナログ変換するとともに、前記誤り検出手段が、或る時点の前記パケットが誤りを持つデジタルデータを含む不要パケットであることを検出したときには、前記不要パケットの直前に受信したパケットのデジタルデータがゼロクロスした時点から前記不要パケットの直後に受信したパケットのデジタルデータがゼロクロスする時点までの期間、レベルがゼロのデジタルデータをアナログ変換するデータ変換手段、
として機能させることを特徴とするプログラム。
アナログ信号をデジタル化したデジタルデータをパケットによって順に伝送するデジタル通信システムにおける受信装置であって、
前記パケットに含まれるデジタルデータに誤りがあるか否かを検出する誤り検出手段、及び、
順に受信される前記パケットに含まれるデジタルデータをアナログ信号に変換するデータ変換手段であって、前記誤り検出手段が、或る時点の前記パケットが誤りを持つデジタルデータを含む不要パケットであることを検出したときには、前記アナログ信号のレベルを、前記不要パケットの直前に受信したパケットのデジタルデータがゼロクロスした時点から前記不要パケットの直後に受信したパケットのデジタルデータがゼロクロスする時点までの期間、レベルをゼロとするデータ変換手段、
として機能させることを特徴とするプログラム。
前記デジタル通信システムが、リアルタイム処理を必要とする通信形態を含むことを特徴とする、請求項５又は６に記載のプログラム。
請求項５〜７のいずれか一つに記載されたプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。