JP4388366B2 - 送信装置、受信装置、データ送信方法、データ受信方法及びプログラム - Google Patents

送信装置、受信装置、データ送信方法、データ受信方法及びプログラム Download PDF

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Description

本発明は、送信装置、受信装置、データ送信方法、データ受信方法及びプログラムに関する。
移動体通信等では、例えば、通信位置を特定するための情報等、通信中に音声データ以外のデータを送信する場合がある。
また、電話番号に関する案内データ、発信元の位置情報、発信者のプロフィール等のように、サービス拡充のための付加情報を送信するようにした携帯電話システムもある（例えば、特許文献１参照）。この付加情報は、付加データとして、ユニット化されて送信される。音声データを主データとすると、付加データは、主データに関連する関連データであり、音声データとは異なるタイミングで個別に送信される。
特開平１０−２１５３２８号公報（第３−６頁、図２）。
しかし、付加データは、前述のようにサービス拡充のためのデータであり、必ずしも必要ではないデータである。このような付加データを送信するのに、音声データとは異なるタイミングを個別に設けた場合、伝送効率が悪化するため、好ましいことではない。
また、通信装置には、ＦＥＣ（Forword Error Correction：前方向エラー訂正）の有り、無しを、ハンドシェークによる通信手順データにて制御して、主データのＦＥＣを含めたレートを変換し、その余剰分を利用してデータを送信するものがある。しかし、このような通信装置では、通信手順（プロトコル）が必要となり、その手順は複雑である。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、主データに関連する関連データの送受信を効率良く行うことが可能な送信装置、受信装置、データ送信方法、データ受信方法及びプログラムを提供することを目的とする。
また、本発明は、エラー訂正の有無を簡易に行うことが可能な送信装置、受信装置、データ送信方法、データ受信方法及びプログラムを提供することを目的とする。
この目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る送信装置は、
送信先の受信環境に基づいて通信路の環境の良否を判定し、主データのうちから選択された保護されるべき一部の特定の各ビットに付加するビットデータとして、前記通信路の環境が不良と判定すると、１ビットの冗長ビットデータを付加し、前記通信路の環境が良と判定すると、前記主データに関連する関連データの１ビットを前記冗長ビットデータの代わりに付加し、符号化して符号化データを生成するビット付加部と、
前記ビット付加部が生成した前記符号化データに基づいて保護されるべきビットについては、各ビットと該ビットに付加された前記冗長ビットデータ又は前記関連データの２ビットを単位として、他のデータについては２ビットを単位として、変調波信号を変調して被変調波信号を生成し、生成した前記被変調波信号を送出する変調部と、を備えたことを特徴とする。
前記ビット付加部は、保護されるべき一部の特定のビットに冗長ビットデータを付加したときは、保護されるべきデータのユークリッド距離が離れるように、前記冗長ビットデータを付加したシンボルを配置するようにしてもよい。
前記ビット付加部は、グレイ符号が生成されるように、保護されるべき一部の特定の各ビットに冗長ビットデータを付加するようにしてもよい。
前記送信先の受信電界強度を予想する受信電界強度計測部を備え、
前記ビット付加部は、前記受信電界強度計測部から前記受信電界強度を取得し、取得した受信電界強度に基づいて、前記送信先の受信環境を予想するものであってもよい。
前記ビット付加部は、前記送信先の受信環境を示す情報として、前記送信先が測定した受信電界強度、復調波のベクトルエラー、ビットエラーのうちの少なくとも１つの情報を取得し、取得した情報に基づいて、前記通信路の環境の良否を判定するものであってもよい。
前記変調部は、４値のＦＳＫ方式に従って変調を行うものであってもよい。
本発明の第２の観点に係る受信装置は、
主データのうちから選択された保護されるべき一部の特定の各ビットに１ビットの冗長ビットデータ又は前記主データに関連する関連データの１ビットを付加して符号化データが生成され、この符号化データに基づいて、保護されるべきビットについては各ビットと該ビットに付加された冗長ビットデータ又は関連データの２ビットを単位として、他のデータについては、２ビットを単位として変調波信号を変調して生成された信号を受信する受信装置において、
前記受信した信号を復調する復調部と、
前記復調部が復調した信号に対して、ナイキスト間隔毎にシンボル判定を行うシンボル判定部と、
前記シンボル判定部がシンボル判定して得られたシンボル値を、２ビットを単位としてビット値に変換するビット変換部と、
前記ビット変換部が変換したビット値のデータから、保護されるべきビットに付加されたビットデータを合成して合成データを形成し、形成された合成データの有効性をＣＲＣのエラーの有無に基づいて判定して、有効と判定したデータを関連データとして復元し、無効と判定したビットデータを削除してビットデータを合成し、元のデータを復元するデータ復元部と、を備えたことを特徴とする。
前記データ復元部は、付加されたビットデータを合成して形成された合成データの有効性を、巡回冗長検査に従って判定してもよい。
本発明の第３の観点に係るデータ送信方法は、
送信先の受信環境に基づいて通信路の環境の良否を判定するステップと、
主データのうちから選択された保護されるべき一部の特定の各ビットに付加するビットデータとして、前記通信路の環境が不良と判定すると、１ビットの冗長ビットデータを付加し、前記通信路の環境が良と判定すると、前記主データに関連する関連データの１ビットを前記冗長ビットデータの代わりに付加し、符号化して符号化データを生成するステップと、
生成した前記符号化データに基づいて保護されるべきビットについては各ビットと該ビットに付加された冗長ビットデータ又は関連データの２ビットを単位として、他のデータについては２ビットを単位として、変調波信号を変調して被変調波信号を生成するステップと、
生成した被変調波信号を送出するステップと、を備えたことを特徴とする。
本発明の第４の観点に係るデータ受信方法は、
主データのうちから選択された保護されるべき一部の特定の各ビットに１ビットの冗長ビットデータ又は前記主データに関連する関連データの１ビットを付加して符号化データが生成され、この符号化データに基づいて、保護されるべきビットについては各ビットと該ビットに付加された冗長ビットデータ又は関連データの２ビットを単位として、他のデータについては、２ビットを単位として変調波信号を変調して生成された信号を受信する受信方法であって、
前記受信した信号を復調するステップと、
前記復調した信号に対して、ナイキスト間隔毎にシンボル判定を行うステップと、
シンボル判定して得られたシンボル値を２ビットを単位としてビット値に変換するステップと、
変換したビット値のデータから、前記主データの各ビットデータを合成して元の主データを復元するステップと、
変換したビット値のデータから、前記保護されるべきビットに付加されたビットデータを合成して合成データを形成し、形成された合成データの有効性をＣＲＣのエラーの有無に基づいて判定して、有効と判定したデータを関連データとして復元し、無効と判定すると、付加されたビットデータを削除してビットデータを合成し、元のデータを復元するステップと、を備えたことを特徴とする。
本発明の第５の観点に係るプログラムは、
コンピュータに、
送信先の受信環境に基づいて通信路の環境の良否を判定する手順、
主データのうちから選択された保護されるべき一部の特定の各ビットに付加するビットデータとして、前記通信路の環境が不良と判定すると、１ビットの冗長ビットデータを付加し、前記通信路の環境が良と判定すると、前記主データに関連する関連データの１ビットを前記冗長ビットデータの代わりに付加し、符号化して符号化データを生成する手順、
生成した前記符号化データに基づいて保護されるべきビットについては各ビットと該ビットに付加された冗長ビットデータ又は関連データの２ビットを単位として、他のデータについては２ビットを単位として、変調波信号を変調して被変調波信号を生成する手順、
生成した被変調波信号を送出する手順、
を実行させるためのものである。
本発明の第６の観点に係るプログラムは、
コンピュータに、
主データのうちから選択された保護されるべき一部の特定の各ビットに１ビットの冗長ビットデータ又は前記主データに関連する関連データの１ビットを付加して符号化データが生成され、この符号化データに基づいて、保護されるべきビットについては各ビットと該ビットに付加された冗長ビットデータ又は関連データの２ビットを単位として、他のデータについては、２ビットを単位として変調波信号を変調して生成された信号を受信し、前記受信した信号を復調する手順、
前記復調した信号に対して、ナイキスト間隔毎にシンボル判定を行う手順、
シンボル判定して得られたシンボル値を２ビットを単位としてビット値に変換する手順、
前記変換したビット値のデータから、前記主データの各ビットデータを合成して元の主データを復元する手順、
前記変換したビット値のデータから、前記保護されるべきビットに付加されたビットデータを合成して合成データを形成し、形成された合成データの有効性をＣＲＣのエラーの有無に基づいて判定して、有効と判定したデータを関連データとして復元し、無効と判定すると、付加されたビットデータを削除してビットデータを合成し、元のデータを復元する手順、
を実行させるためのものである。
本発明によれば、主データに関連する関連データの送受信を効率良く行うことができる。また、エラー訂正の有無を簡易に行うことができる。
以下、本発明の実施の形態に係る送受信装置を図面を参照して説明する。
本実施の形態に係る送受信装置の構成を図１に示す。
本実施の形態に係る送受信装置は、送信装置１１と、受信装置２１と、からなる。
送信装置１１は、供給されたデータに従って変調された信号を送信するものであり、分割部１２と、ＲＳＳＩ測定部１３と、ビット付加部１４と、インタリーバ１５と、ベースバンド信号生成部１６と、ＦＭ変調部１７と、送信アンテナ１８と、を備える。
本実施の形態では、４値のルートナイキストＦＳＫ方式に従って、音声ボコーダを伝送する場合を例として説明する。
音声ボコーダは、音声信号をデジタル形式で表現するためのシステムであり、音声のパラメータの組を分析して抽出し、そのパラメータから音声を再合成するシステムである。音声ボコーダのデータは、図２に示すように、時間的な単位で情報を区切り、フレーム化されて処理される。
音声ボコーダのデータは、２０msecを単位としてフレーム化される。音声ボコーダのデータフレームは、音声データと、誤り訂正用データと、からなり、１フレームのビット（bit）数は、７２ビット（3600bps）とされる。音声データは、音声情報を示すデータであり、誤り訂正用データは、音声データのエラー訂正、エラー検出のためのデータである。
誤り訂正用データは、５ビットのＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check；巡回冗長検査）データと、５ビットのＣＲＣ保護用データと、１８ビットの音声保護用のデータと、からなる。
音声データのビット数は、１フレーム中４４ビットとされ、誤り訂正用ビットのビット数は、２８ビットとされる。
音声データの各ビットデータは、人間の聴覚にとって重要度の高い順に並べ替えられている。このうち、保護される音声データは１８ビット、保護されない音声データは２６ビットとして構成される。
保護される音声データは、エラーが多く発生しやすいような、通信状態が良好でない環境下においても、保護されるべき重要度の高いデータである。例えば、音声通話のような通信において、音声には、人間の知覚によってとらえられる要素が多く、音声にノイズが重畳していたとしても、どのような言葉が発せられるかを認知できるようにすることが重要である。
このように重要度が高いビットデータをいかに保護するかということが重要である。本実施の形態では、簡易な構成で、このように重要度の高いビットデータを保護している。
図１に戻り、分割部１２は、図２に示すような音声ボコーダのデータが供給されて、供給されたデータを１ビットずつに分割するものである。尚、前述のように、重要度が高いとされるビットは、前述のようにボコーダのアルゴリズムの検証、シミュレーション等で予め求められ、音声ボコーダのデータのビットは、重要度が高い順に配列されている。
ＲＳＳＩ測定部１３は、通信路の環境の良否を判定するための受信電界強度（以後「ＲＳＳＩ」と記す。ＲＳＳＩ；Received Signal Strength Indicator）を測定するものである。本実施形態の送信装置１１と受信装置２１とは、フルデュプレクス（全二重通信方式）にて、データ送受信を行うものとする。フルデュプレクスの場合、送信装置１１は、受信した電波のＲＳＳＩにより受信装置２１の受信環境を予想することができる。
ビット付加部１４は、分割部１２が分割した各ビットデータのうち、重要度が高いビットに“１”又は付加データのビットを付加して、２ビットのデータを生成するものである。
ビット付加部１４は、ＲＳＳＩ測定部１３からＲＳＳＩを取得し、取得したＲＳＳＩを予め設定された閾値と比較することにより、前記受信電界強度の高低を判定し、通信路の環境の良否を判定する。そして、ビット付加部１４は、受信電界強度の高低に従って、付加するビットを設定する。
即ち、ビット付加部１４は、受信電界強度が低いと判定すると、保護される音声データの各ビットデータに、冗長ビットデータを付加して符号化した符号化データを生成する。また、ビット付加部１４は、受信電界強度が高いと判定すると、保護される音声データの各ビットデータに、付加データの各ビットデータを冗長ビットデータの代わりに付加してデータを生成する。
付加データは、電話番号に関する案内データ、発信元の位置情報、発信者のプロフィール等のようなサービス拡充のための付加情報をユニット化したデータであり、保護される音声データに関連するデータである。
前述のように、音声ボコーダのデータの場合、保護される音声データは１８ビットであり、ＣＲＣ５ビットを含めると、２３ビットになる。このため、この２３ビットに対応させるため、ビット付加部１４は、２３ビットの付加データを生成する。
図３に示すように、付加情報を１６８ビット、ＣＲＣ１６ビットとすると、ＣＲＣ１６ビットを含めた付加情報の全ビット数は、１８４ビットになる。従って、分割部１２が、ＣＲＣを含めた付加情報を分割して、２３ビットの付加データを生成すると、付加データの総数は、８個になる。
尚、音声ボコーダのデータの場合、ＣＲＣデータを１６ビットとして、１フレームを２０msecとすると、１１５０bpsのデータ伝送が可能になる。
ビット付加部１４は、図４に示すように、測定したＲＳＳＩと比較するための２つの閾値Ａ，Ｂを予め設定する。閾値Ａは、ＲＳＳＩの高低を判別するための閾値である。ビット付加部１４は、測定したＲＳＳＩが閾値Ａ未満であれば、ＲＳＳＩは高いと判定して、分割部１２が分割した重要度が高いビットに付加するデータに“１”を設定する。閾値Ａ以上であれば、低いと判定し、分割部１２が分割した重要度が高い各ビットに、付加データの各ビットを設定する。
閾値Ｂは、安定して動作させるための閾値であり、測定したＲＳＳＩが、閾値Ａ未満に低下した後に、低いレベルから閾値Ａを越えたとしても、閾値Ｂ未満であれば、ビット付加部１４は、現在、実行中の動作を継続する。ビット付加部１４は、この２つの閾値Ａ，Ｂを記憶するための記憶部（図示せず）を備える。
インタリーバ１５は、ビット付加部１４が生成した２ビットのデータを単位として、保護される音声データのビットと、保護されない音声データのビットとの間で、入れ替えを行うものである。インタリーバ１５は、重要ビットやＣＲＣのフレーム上での配置を分散させることで、フェージング等によるブロック誤りを軽減するためのデータ列を生成する。
ベースバンド信号生成部１６は、インタリーバ１５が入れ替えを行ったデータ列に基づいてベースバンド信号を生成するものである。
ＦＭ変調部１７は、ベースバンド信号生成部１６が生成したベースバンド信号で、４値のルートナイキストＦＳＫ方式に従って搬送波を変調するものである。ＦＭ変調部１７は、ルートコサインフィルタを備え、ベースバンド信号生成部１６が生成したベースバンド信号を、図５に示すようなアイパターンが形成されるような信号を生成する。送信アンテナ１８は、ＦＭ変調部１７がＦＭ変調した信号を電波として送出するものである。
受信装置２１は、受信アンテナ２２と、ＦＭ復調部２３と、シンボル判定部２４と、ビット変換部２５と、デインタリーバ２６と、フレーム復元部２７と、を備える。
受信アンテナ２２は、送信装置１１から送出された電波を受信して、ＦＳＫ方式による信号に変換するものである。
ＦＭ復調部２３は、受信アンテナ２２が変換したＦＳＫ方式の信号を、その周波数に基づいた電圧の電圧信号に変換することによりＦＭ復調を行い、検波信号を生成するものである。
シンボル判定部２４は、ＦＭ復調部２３が生成した検波信号のナイキスト点におけるシンボル判定を行うものである。ＦＭ復調部２３の検波信号により、図５に示すようなアイパターンが描かれる。４値のＦＳＫ方式によれば、このアイパターンに、最大３つの開口部が観測される。
この点をナイキスト点として、シンボル判定を行うための３つの閾値th+，th0，th-が予め設定される。シンボル判定部２４は、ナイキスト点におけるこの３つの閾値th+，th0，th-と、検波信号の電圧とを比較することにより、シンボル判定を行う。
シンボル判定部２４は、ナイキスト点における検波信号の電圧が閾値th+を越えると、シンボル値＋３と判定する。シンボル判定部２４は、ナイキスト点における検波信号の電圧が、閾値th0以上、かつ、閾値th+以下であれば、シンボル値＋１と判定する。シンボル判定部２４は、閾値th0未満、かつ、閾値th-以上であれば、シンボル値−１と判定する。シンボル判定部２４は、ナイキスト点における検波信号の電圧が閾値th-未満であれば、シンボル値−３と判定する。
ビット変換部２５は、シンボル判定部２４が判定したシンボル値を、その値に基づいたビット値のビットに変換するものである。図５に示すように、ビット変換部２５は、シンボル判定部２４が判定したシンボル値が＋３であれば、シンボル値＋３をビット値“０，１”に変換する。ビット変換部２５は、シンボル値が＋１であれば、シンボル値＋１をビット値“０，０”に変換する。ビット変換部２５は、シンボル値が−１であれば、シンボル値−１をビット値“１，０”に変換する。ビット変換部２５は、シンボル値が−３であれば、シンボル値−３をビット値“１，１”に変換する。尚、ビット変換部２５がビット変換したビットの配列はグレイ符号になっている。
デインタリーバ２６は、ビット変換部２５がビット変換したデータを、２ビット単位で入れ替え直すものである。
フレーム復元部２７は、デインタリーバ２６が入れ替え直したデータから、元のデータフレームを生成するものである。
また、フレーム復元部２７は、デインタリーバ２６が入れ替え直したデータのうち、重要度が高い上位の各ビットに付加されたビットデータを合成して、保護される２３ビットの音声データを復元する。
また、フレーム復元部２７は、保護される音声データの各ビットデータを上位ビットデータとして、この上位ビットデータに付加された下位ビットデータを合成して、２３ビットのデータユニットを生成する。フレーム復元部２７は、バッファを備え、この２３ビットのデータユニットをバッファに、付加データの総数に対応するように８つ保存する。
そして、フレーム復元部２７は、バッファに保存した８つのデータユニットの有効、無効を、ＣＲＣのエラーの有無に基づいて判定する。そして、フレーム復元部２７は、保存したデータユニットが有効と判定した場合は、この各データユニットのデータを付加データとして、８つの付加データを合成し、図３に示す付加情報を復元する。
尚、フレーム復元部２７は、通信エラーにより、ＣＲＣがエラーとなった場合でも、付加データを有効データとして扱わなくなる。但し、バッファリングの数を増やし、最尤判定を行うことにより、効率良く有効なデータを集めることは可能である。
一方、フレーム復元部２７は、保存したデータユニットが無効と判定した場合、付加されたビットは、冗長ビットとして、この冗長ビットを削除する。
次に、本実施形態に係る送受信装置の動作を説明する。
送信装置１１の分割部１２は、図６（ａ）に示すような供給された音声ボコーダのデータのうち、ＣＲＣの５ビットも含めて、保護される音声データを１ビットずつ分割し、図６（ｂ）に示すような１ビットずつのビットデータを生成する。また、分割部１２は、保護されない音声データについては、２ビットずつに分割する。
ＲＳＳＩ測定部１３は、送信装置１１と受信装置２１との間のＲＳＳＩを測定する。
ビット付加部１４は、供給された付加情報を８分割して、２３ビットの付加データを８つ設ける。そして、ビット付加部１４は、図７に示すフローチャートに従って、ビット付加処理を実行する。
ビット付加部１４は、付加データのブロック番号ｎに０をセットして初期化する（ステップＳ１１）。
ビット付加部１４は、ＲＳＳＩ測定部１３が測定したＲＳＳＩを取得する（ステップＳ１２）。
ビット付加部１４は、取得したＲＳＳＩが閾値Ａ以上か否かを判定する（ステップＳ１３）。
受信電界強度が閾値Ａ未満と判定した場合（ステップＳ１３においてＮｏ）、ビット付加部１４は、保護される音声データの分割した各ビットデータに付加するビット値を“１”に設定する。ビット付加部１４は、設定したビット値“１”のビットを、ＣＲＣの５ビットも含めて、保護される音声データの分割した各ビットデータに付加し、２ビットのデータを生成する（ステップＳ１４）。
ビット付加部１４は、１フレーム分のデータへの“１”のデータの付加が終了したか否かを判定する（ステップＳ１５）。
“１”のデータの付加が終了したと判定した場合（ステップＳ１５においてＹｅｓ）、ビット付加部１４は、このビット付加処理を終了させる。
“１”のデータの付加が終了していないと判定した場合（ステップＳ１５においてＮｏ）、ビット付加部１４は、ＲＳＳＩ測定部１３が測定したＲＳＳＩを取得する（ステップＳ１６）。
ビット付加部１４は、取得したＲＳＳＩが閾値Ｂ以上か否かを判定する（ステップＳ１７）。
取得したＲＳＳＩが閾値Ｂ未満と判定した場合（ステップＳ１７においてＮｏ）、ビット付加部１４は、ＲＳＳＩが閾値Ａ以上であっても、設定したビット値“１”のビットを、保護される音声データの分割した各ビットデータに付加する（ステップＳ１４）。
取得したＲＳＳＩが閾値Ｂ以上と判定した場合（ステップＳ１７においてＹｅｓ）、ビット付加部１４は、値ｎに０をセットして、ＲＳＳＩ測定部１３が測定したＲＳＳＩを取得する（ステップＳ１１，Ｓ１２）。
ここで、受信した電波のＲＳＳＩが閾値Ａ以上と判定した場合（ステップＳ１３においてＹｅｓ）、ビット付加部１４は、ｎ番目の付加データの各ビットデータを、ＣＲＣの５ビットも含めて、保護される音声データの分割した１フレームの各ビットデータに付加する（ステップＳ１８）。
ビット付加部１４は、ｎをインクリメントする（ステップＳ１９）。
ビット付加部１４は、ｎが８になったか否かを判定する（ステップＳ２０）。
ｎが８になっていないと判定した場合（ステップＳ２０においてＮｏ）、ビット付加部１４は、再度、ＲＳＳＩを取得し、取得したＲＳＳＩが、閾値Ａ未満にならない限り、順次、付加データを、保護される音声データの分割した各ビットデータに付加する（ステップＳ１２〜Ｓ１９）。
ｎが８になったと判定した場合（ステップＳ２０においてＹｅｓ）、ビット付加部１４は、この処理を終了させる。
このようにして、ビット付加部１４は、分割部１２が分割した各ビットデータのうち、重要度が高いビットに“１”又は付加データのビットを付加して、図６（ｃ）に示すような２ビットのデータを生成する。
インタリーバ１５は、ビット付加部１４が生成したデータの２ビットを単位として、ビットデータを付加したビットと保護される音声データのビットとのペアと、保護されない音声データの２ビットとの間で、入れ替えを行って、図６（ｄ）に示すようなデータ列を生成する。
ベースバンド信号生成部１６は、インタリーバ１５が入れ替えを行ったデータ列に基づいてベースバンド信号を生成する。
ＦＭ変調部１７は、ベースバンド信号生成部１６が生成したベースバンド信号で、４値のルートナイキストＦＳＫ方式に従って搬送波を変調する。送信アンテナ１８は、ＦＭ変調部１７がＦＭ変調した信号を電波として送出する。
受信装置２１の受信アンテナ２２は、送信装置１１から送出された電波を受信して、ＦＳＫ方式による信号に変換し、ＦＭ復調部２３は、受信アンテナ２２が変換したＦＳＫ信号を、その周波数に基づいた電圧の電圧信号に変換し、検波信号を生成する。
シンボル判定部２４は、ＦＭ復調部２３が生成した検波信号のナイキスト点における電圧と、予め設定された３つの閾値th+，th0，th-とを比較して、シンボル判定を行う。
ビット変換部２５は、シンボル判定部２４が判定したシンボルを、その値に基づいたビット値のビットに変換する。
図８（ｅ）に示すように、シンボル判定部２４が判定した結果のシンボル値が−３であれば、ビット変換部２５は、図８（ｆ）に示すように、ビット値“１，１”に変換する。同様にして、ビット変換部２５は、シンボル判定値に従って、ビット変換を行う。尚、ビット変換したデータのビット配列は、グレイ符号の配列になっている。
デインタリーバ２６は、ビット変換部２５がビット変換したデータを、図８（ｇ）に示すように、冗長ビットデータを付加したビットと保護される音声データのビットとのペアと、保護されない音声データの２ビットと、のデータ配列となるように入れ替え直す。
フレーム復元部２７は、デインタリーバ２６が入れ替え直した各２ビットのデータを、図８（ｈ）に示すように、１ビットずつ分離する。フレーム復元部２７は、分離したビットデータのうち、保護される音声データのビットデータを上位ビットとして合成し、５ビットのＣＲＣと１８ビットの保護された音声データを復元する。
また、フレーム復元部２７は、分離したビットデータのうちの上位ビットに付加された下位ビットを合成し、図８（ｉ）に示すような２３ビットのデータユニットを生成する。フレーム復元部２７は、供給順に、このデータユニットをバッファに保存する。８つのバッファにデータユニットが保存されると、フレーム復元部２７は、図９に示すフローチャートに従い、付加データの判定処理を行う。
フレーム復元部２７は、保存した８つのデータユニットのＣＲＣを求める（ステップＳ３１）。
フレーム復元部２７は、求めたＣＲＣに基づいて、８つのデータユニットの有効、無効を判定する（ステップＳ３２）。
求めたＣＲＣにエラーが生じなかった場合、フレーム復元部２７は、８つのデータユニットは有効と判定する（ステップＳ３２においてＹｅｓ）、この場合、フレーム復元部２７は、８つのデータユニットは、それぞれ、図３に示す付加情報を８つに分割した付加データであると判定する。そして、フレーム復元部２７は、８つの付加データを合成して付加情報を復元する（ステップＳ３３）。
求めたＣＲＣにエラーが生じた場合、フレーム復元部２７は、８つのデータユニットは無効と判定する（ステップＳ３２においてＮｏ）。この場合、フレーム復元部２７は、各データユニットのデータを削除する（ステップＳ３４）。フレーム復元部２７は、このような判定処理を実行して、この処理を終了させる。
このフレーム復元部２７のデータの判定処理の内容を、図１０に基づいて具体的に説明する。尚、図１０（ａ）〜（ｄ）の各ブロックは、２３ビットの付加データを示し、各ブロック内の数値は、付加データのユニット番号とし、ユニット番号０〜７のデータユニットが１つの付加情報を構成するものとする。
図１０（ａ）に示すような複数の付加データが、フレーム復元部２７に供給された場合、フレーム復元部２７は、図１０（ｂ）に示すように、タイミング１において、ユニット番号６，７，０〜５のデータユニットをバッファに保存する。
フレーム復元部２７は、バッファに保存したユニット番号６，７，０〜５のデータユニットのＣＲＣを求める。この場合、ＣＲＣはエラーになる。ＣＲＣがエラーになると、フレーム復元部２７は、ユニット番号６，７，０〜５のデータユニットは無効と判定し（ステップＳ３２においてＮｏ）、これらのデータユニットのデータを削除する（ステップＳ３４の処理）。
次に、フレーム復元部２７は、図１０（ｃ）に示すように、タイミング２において、ユニット番号７，０〜６のデータユニットをバッファに保存する。保存したユニット番号７，０〜６のデータユニットのＣＲＣは、エラーになるため、図１０（ｂ）に示す場合と同様に、フレーム復元部２７は、ユニット番号７，０〜６のデータユニットは無効と判定して、これらのデータユニットのデータを削除する（ステップＳ３４の処理）。
次に、フレーム復元部２７は、図１０（ｄ）に示すように、タイミング３において、ユニット番号０〜７のデータユニットをバッファに保存する。各ビットデータにエラーが生じていなければ、保存したユニット番号０〜７のデータユニットのＣＲＣに、エラーは生じない。このため、フレーム復元部２７は、ユニット番号０〜７のデータユニットは有効と判定する（ステップＳ３２においてＹｅｓ）。ユニット番号０〜７のデータユニットは有効と判定すると、フレーム復元部２７は、８つの付加データを合成して、図３に示す１６８ビットの付加情報を復元する（ステップＳ３３の処理）。
尚、保護されるビットデータのみに着目すると、送信装置１１は、結果として、４値変調ではなく、２値変調を行っていることになる。また、受信装置２１は、下位ビットが冗長ビットであれば、下位ビットを削除するだけで、受信装置２１が行う処理は、結果として２値の復調を行うことと等価になる。
従って、４値のときの各シンボル間隔は「２」であるものの、本実施形態のこのような構成により、シンボル間隔は、３倍の「６」になり、理論的には、ＢＥＲは、約4.8dB程度、改善されることになる。
このように、送信装置１１は、４値のＦＳＫ方式において、冗長ビットを付加し、受信装置２１は、送信装置１１が付加した冗長ビットを削除する。結果として、特性上では、２値のＦＳＫ方式と等価になっているものの、変調方式は４値のＦＳＫ方式のままになる。
以上説明したように、本実施形態１によれば、送信装置１１は、受信環境を判定し、誤り訂正データを送信するか、付加データを送信するかを決定する。また、受信装置２１は、付加データの有効、無効を判定し、有効と判定した場合は、付加データを合成して、付加情報を復元するようにした。
従って、送信装置１１は、冗長ビットデータの代わりに付加データのビットデータを付加するだけなので、簡易な方法で、付加データを伝送することができる。また、受信装置２１は、送信装置１１が付加データを伝送したか、誤り訂正データを送信したかによって、通信手順を切り替える必要は全くなく、エラー訂正の有無を簡易に行うことができる。たとえ、誤り訂正のためのデータが伝送された場合でも、すでに利得は確保されており、付加データが無効となるだけであり、通信手順を同一とすることができる。
このため、受信装置２１が、付加データに対応していないものであっても、付加データを復元することができ、本実施形態の適用、不適用に関わらず、互換性が維持される。
また、付加データの伝送をハンドシェークによらず、特別のプロトコルを用いずに付加データの送受信を行うことができる。また、受信装置２１は、付加データの有無に関わらず、簡易な構成で誤り訂正手順を実行することができる。
また、送信装置１１が、受信環境が悪いと判定した場合、音声ボコーダの各データビットに冗長ビットを付加し、受信装置２１は、ＦＭ復調した後、シンボル判定を行い、送信装置１１が付加した冗長ビットを削除するようにした。
従って、通信状態が良好でない環境下であっても、より確実に誤り訂正を行うことができる。特に、本実施形態の送受信装置は、通話やストリーミングでの音声や画像伝送に適したものになる。
また、送信装置１１は、通信環境が悪いと判定した場合には、データに冗長ビットを付加し、受信装置２１は、復調されたデータの冗長ビットを削除するようにした。従って、このような簡単な処理を行うことによって、誤り訂正を行うことができる。このため、多くの演算を行うＦＥＣ方式のもの、多くのメモリ容量を必要とするビタビ復号器等を用いたものに比較して、誤り訂正のための演算も、メモリ容量も必要としないので、構成を簡易なものにすることができる。またプロセッサを高速に動作させる必要もなく、低消費電力化を実現できる。
尚、本発明を実施するにあたっては、種々の形態が考えられ、上記実施の形態に限られるものではない。
例えば、上記実施の形態では、４値ルートナイキストＦＳＫを用いて音声通話を行う場合について説明した。しかし、処理されるデータは、音声データとは限られず、画像のデータであってもよい。ＦＳＫは、４値とは限られず、４値以上の多値であってもよい。また、ＦＳＫだけでなく、ＰＳＫ等、他の変調方式を用いてもよい。
本実施の形態では、通信路の環境の良否を判定するため、ＲＳＳＩ測定部を備えた。しかし、通信路の環境の良否を判定するには、このような構成に限られるものではない。
例えば、図１１に示すように、受信装置２１が、ＲＳＳＩ測定部２８を備え、ＲＳＳＩ測定部２８がＲＳＳＩを測定し、測定したＲＳＳＩを送信装置１１に送信するようにしてもよい。
また、受信装置２１は、ＲＳＳＩに限らず、ＥＶＭ（エラーベクターマグニチュード）、ＢＥＲ（Bit Error Rate）等の情報を送信装置１１に送信し、送信装置１１がこれらの情報に基づいて通信路の環境の良否を判定するように構成されてもよい。
フルデュプレクスにて、データ送受信を行う場合、通信路の環境の良否を判定するための情報を受信装置２１が送信装置１１に送信するようにした方が実用的である。
また、本実施形態では、通話やストリーミングのようなビット重要度が規定された例について説明した。しかし、プロトコルやメール通信でも、簡易に利得を上げたい場合にも十分適用可能になる。また、音声通話中の付加データ伝送だけでなく、通話中以外の付加データ伝送でも、本実施形態を適用することができる。
本実施携帯では、２１バイト（１６８ビット）の付加データを１ユニットとして伝送する場合を例に説明した。しかし、付加データのデータ長は、様々であり、付加データは、２１バイトでなくてもよい。２１バイト以上の付加データを伝送する場合、データ構造を工夫して、受信装置２１側で複数のユニットを組み立てられるようにすればよい。
本実施の形態では、音声ボコーダを例として説明した。しかし、音声ボコーダに限らず、データ通信にも本実施の形態を適用できる。この場合、部分的に保護を強くしたいデータとそれ以外のデータを、本実施の形態における保護されるデータと保護されないデータに適用すればよい。
また、データ通信等に用いられるデータでは、通信内容が変化する毎に、ビット数が変化することがある。また、例えば、“ＦＦ”、“ＦＥ”が、それぞれ、送信、受信を示すフラグである場合のように、最下位ビットであっても上位ビットと同じ重要度になることもある。このような場合、例えばデータの末尾に３ビットの制御フラグを付加して、この３ビットだけを誤りに強くして、重要度を定義できる場合、本実施の形態は、非常に有効なものになる。
また、本実施形態では、基地局が介在しないような送信装置１１と受信装置２１との間の直接通信システムについて説明した。しかし、本実施形態は、直接通信の送受信対象を基地局に置き換えるだけで、携帯電話のように、基地局が介在するシステムにも適用可能である。また、本実施形態は、フルデュプレクス動作だけでなく、シンプレクッスにも適用可能である。
また、本実施の形態では、ビット付加部１４は、グレイ符号が生成されるように、供給データの各ビットに冗長ビットデータを付加するようにした。しかし、ビット付加部１４が、冗長ビットデータを付加したデータのユークリッド距離が離れるように、冗長ビットデータを付加したシンボルを配置すれば、上記実施の形態に限定されるものではない。
また、本実施の形態は、ソフトウェアにより実行されることができる。この場合、送信装置１１、受信装置２１は、ソフトウェアを実行するためのプロセッサを備える。本実施の形態をソフトウェアによって実行した場合でも、ＦＥＣのような演算を行う必要がないので、プログラムは、簡易となり、プログラムに要するメモリ容量を少なくすることができる。
そして、コンピュータを、再生装置の全部又は一部として動作させ、あるいは、上述の処理を実行させるためのプログラムを、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read-Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）などのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布し、これをコンピュータにインストールし、上述の手段として動作させ、あるいは、上述の工程を実行させてもよいし、インターネット上のサーバ装置が有するディスク装置等にプログラムを格納しておき、例えば、搬送波に重畳させて、コンピュータにダウンロード等するものとしてもよい。
本発明の実施形態に係る送受信装置の構成を示すブロック図である。 音声ボコーダのデータフレームの構成を示す説明図である。 付加データの構成を示す説明図である。 図１のビット付加部がＲＳＳＩの高低を判定するための閾値を示す説明図である。 ４値のナイキストＦＳＫを用いた場合のアイパターン、シンボル判定の内容を示す説明図である。 図１に示す送信装置の動作を示す説明図である。 図１に示すビット付加部が実行するビット付加処理の内容を示すフローチャートである。 図１に示す受信装置の動作を示す説明図である。 図１に示すフレーム復元部が実行する付加データの判定処理の内容を示すフローチャートである。 フレーム復元部が実行する付加データの判定処理の具体的内容を示す説明図である。 通信路の環境の良否を判定する応用例を示すブロック図である。
符号の説明
１１ 送信装置
１２ 分割部
１３ ＲＳＳＩ測定部
１４ ビット付加部
１５ インタリーバ
２１ 受信装置
２３ ＦＭ復調部
２４ シンボル判定部
２５ ビット変換部
２６ デインタリーバ
２７ フレーム復元部

Claims (12)

  1. 送信先の受信環境に基づいて通信路の環境の良否を判定し、主データのうちから選択された保護されるべき一部の特定の各ビットに付加するビットデータとして、前記通信路の環境が不良と判定すると、１ビットの冗長ビットデータを付加し、前記通信路の環境が良と判定すると、前記主データに関連する関連データの１ビットを前記冗長ビットデータの代わりに付加し、符号化して符号化データを生成するビット付加部と、
    前記ビット付加部が生成した前記符号化データに基づいて保護されるべきビットについては、各ビットと該ビットに付加された前記冗長ビットデータ又は前記関連データの２ビットを単位として、他のデータについては２ビットを単位として、変調波信号を変調して被変調波信号を生成し、生成した前記被変調波信号を送出する変調部と、を備えた、
    ことを特徴とする送信装置。
  2. 前記ビット付加部は、保護されるべき一部の特定のビットに冗長ビットデータを付加したときは、保護されるべきデータのユークリッド距離が離れるように、前記冗長ビットデータを付加したシンボルを配置する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
  3. 前記ビット付加部は、グレイ符号が生成されるように、保護されるべき一部の特定の各ビットに冗長ビットデータを付加する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
  4. 前記送信先の受信電界強度を予想する受信電界強度計測部を備え、
    前記ビット付加部は、前記受信電界強度計測部から前記受信電界強度を取得し、取得した受信電界強度に基づいて、前記送信先の受信環境を予想する、
    ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の送信装置。
  5. 前記ビット付加部は、前記送信先の受信環境を示す情報として、前記送信先が測定した受信電界強度、復調波のベクトルエラー、ビットエラーのうちの少なくとも１つの情報を取得し、取得した情報に基づいて、前記通信路の環境の良否を判定する、
    ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の送信装置。
  6. 前記変調部は、４値のＦＳＫ方式に従って変調を行うものである、
    ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の送信装置。
  7. 主データのうちから選択された保護されるべき一部の特定の各ビットに１ビットの冗長ビットデータ又は前記主データに関連する関連データの１ビットを付加して符号化データが生成され、この符号化データに基づいて、保護されるべきビットについては各ビットと該ビットに付加された冗長ビットデータ又は関連データの２ビットを単位として、他のデータについては、２ビットを単位として変調波信号を変調して生成された信号を受信する受信装置において、
    前記受信した信号を復調する復調部と、
    前記復調部が復調した信号に対して、ナイキスト間隔毎にシンボル判定を行うシンボル判定部と、
    前記シンボル判定部がシンボル判定して得られたシンボル値を、２ビットを単位としてビット値に変換するビット変換部と、
    前記ビット変換部が変換したビット値のデータから、保護されるべきビットに付加されたビットデータを合成して合成データを形成し、形成された合成データの有効性をＣＲＣのエラーの有無に基づいて判定して、有効と判定したデータを関連データとして復元し、無効と判定したビットデータを削除してビットデータを合成し、元のデータを復元するデータ復元部と、を備えた、
    ことを特徴とする受信装置。
  8. 前記データ復元部は、付加されたビットデータを合成して形成された合成データの有効性を、巡回冗長検査に従って判定する、
    ことを特徴とする請求項７に記載の受信装置。
  9. 送信先の受信環境に基づいて通信路の環境の良否を判定するステップと、
    主データのうちから選択された保護されるべき一部の特定の各ビットに付加するビットデータとして、前記通信路の環境が不良と判定すると、１ビットの冗長ビットデータを付加し、前記通信路の環境が良と判定すると、前記主データに関連する関連データの１ビットを前記冗長ビットデータの代わりに付加し、符号化して符号化データを生成するステップと、
    生成した前記符号化データに基づいて保護されるべきビットについては各ビットと該ビットに付加された冗長ビットデータ又は関連データの２ビットを単位として、他のデータについては２ビットを単位として、変調波信号を変調して被変調波信号を生成するステップと、
    生成した被変調波信号を送出するステップと、を備えた、
    ことを特徴とするデータ送信方法。
  10. 主データのうちから選択された保護されるべき一部の特定の各ビットに１ビットの冗長ビットデータ又は前記主データに関連する関連データの１ビットを付加して符号化データが生成され、この符号化データに基づいて、保護されるべきビットについては各ビットと該ビットに付加された冗長ビットデータ又は関連データの２ビットを単位として、他のデータについては、２ビットを単位として変調波信号を変調して生成された信号を受信する受信方法であって、
    前記受信した信号を復調するステップと、
    前記復調した信号に対して、ナイキスト間隔毎にシンボル判定を行うステップと、
    シンボル判定して得られたシンボル値を２ビットを単位としてビット値に変換するステップと、
    変換したビット値のデータから、前記主データの各ビットデータを合成して元の主データを復元するステップと、
    変換したビット値のデータから、前記保護されるべきビットに付加されたビットデータを合成して合成データを形成し、形成された合成データの有効性をＣＲＣのエラーの有無に基づいて判定して、有効と判定したデータを関連データとして復元し、無効と判定すると、付加されたビットデータを削除してビットデータを合成し、元のデータを復元するステップと、を備えた、
    ことを特徴とするデータ受信方法。
  11. コンピュータに、
    送信先の受信環境に基づいて通信路の環境の良否を判定する手順、
    主データのうちから選択された保護されるべき一部の特定の各ビットに付加するビットデータとして、前記通信路の環境が不良と判定すると、１ビットの冗長ビットデータを付加し、前記通信路の環境が良と判定すると、前記主データに関連する関連データの１ビットを前記冗長ビットデータの代わりに付加し、符号化して符号化データを生成する手順、
    生成した前記符号化データに基づいて保護されるべきビットについては各ビットと該ビットに付加された冗長ビットデータ又は関連データの２ビットを単位として、他のデータについては２ビットを単位として、変調波信号を変調して被変調波信号を生成する手順、
    生成した被変調波信号を送出する手順、
    を実行させるためのプログラム。
  12. コンピュータに、
    主データのうちから選択された保護されるべき一部の特定の各ビットに１ビットの冗長ビットデータ又は前記主データに関連する関連データの１ビットを付加して符号化データが生成され、この符号化データに基づいて、保護されるべきビットについては各ビットと該ビットに付加された冗長ビットデータ又は関連データの２ビットを単位として、他のデータについては、２ビットを単位として変調波信号を変調して生成された信号を受信し、前記受信した信号を復調する手順、
    前記復調した信号に対して、ナイキスト間隔毎にシンボル判定を行う手順、
    シンボル判定して得られたシンボル値を２ビットを単位としてビット値に変換する手順、
    前記変換したビット値のデータから、前記主データの各ビットデータを合成して元の主データを復元する手順、
    前記変換したビット値のデータから、前記保護されるべきビットに付加されたビットデータを合成して合成データを形成し、形成された合成データの有効性をＣＲＣのエラーの有無に基づいて判定して、有効と判定したデータを関連データとして復元し、無効と判定すると、付加されたビットデータを削除してビットデータを合成し、元のデータを復元する手順、
    を実行させるためのプログラム。
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