JP4681400B2 - 通信システム - Google Patents

Description

本発明は、非同期対策用のバッファを使用した通信システムに関し、特に、非同期による異常の発生を簡易な構成により抑える通信システムに関する。

移動無線通信システムや固定無線通信システムといった無線通信システムでは、音声やテキストや画像などのデータの信号を無線により送信することや受信することが行われている。
一例として、非同期デジタル無線通信システムでは、後述する本発明の実施例に係る図１に示されるような無線送信システム１及び外部システム２や、後述する本発明の実施例に係る図５に示されるような無線受信システム４１及び外部システム４２が用いられる。なお、ここでは、説明の便宜上から図１や図５を参照するが、本発明を限定する意図は全く無い。

ここで、図１に示される無線送信システム１に備えられたクロック生成部１２と、当該無線送信システム１とデジタル伝送路３を介して接続された外部システム２に備えられたクロック生成部２２とでは、これら両システム１、２のクロック生成部１２、２２（クロック源振）が異なる。同様に、図５に示される無線受信システム４１に備えられたクロック生成部５２と、当該無線受信システム４１とデジタル伝送路４３を介して接続された外部システム４２に備えられたクロック生成部６１とでは、これら両システム４１、４２のクロック生成部５２、６１（クロック源振）が異なる。

このため、図１に示される両システム１、２間や図５に示される両システム４１、４２間では、同一のサンプリング周波数を規定したとしても、完全には同期せず、データの過不足が非同期インタフェースで発生する。仮に、互いに高精度な源振を用いたとしても、次第にサンプリング位置がずれていき、サンプル抜け又は連続サンプル、データ変化点での不良サンプリングが発生する。このような不正なサンプリングが発生すると、音声を通信する場合には異音として聞こえ、テキストや画像を通信する場合には誤りを発生させてしまい正常な通信を行うことができない。

このような非同期による異音などの防止策としては、図１に示されるデータ入力部１３内若しくは図５に示されるデータ出力部５５内にＦＩＦＯ（先入れ先出し）方式のバッファ３１、７１を設置することで、データの過不足に対処することができるが、長時間の運用時にはバッファ量がオーバーフロー状態或いはエンプティ状態に陥ってしまい、同様の異音などが発生してしまう。
このため、非同期対策用のバッファの制御を行い、バッファ量がオーバーフロー状態或いはエンプティ状態に陥らないようにする必要がある。

従来技術の一例として、特許文献１に記載された音声データ受信方法及び音声データ受信装置では、非同期バッファの蓄積量をモニタして、バッファがオーバーフロー状態或いはエンプティ状態に近づくとデータの圧縮率を可変してバッファ蓄積量を制御する。しかしながら、このような技術を例えば図１に示される両システム１、２間や図５に示される両システム４１、４２間に適用する場合には、バッファ蓄積量の情報や圧縮方式の情報などの制御パラメータを両システム間で送受信する必要があることから、構成が大きくなり複雑化してしまい、現実的には困難であると考えられる。

特開２００２−２６８６９１号公報

上述のように、従来の無線通信システムでは、非同期対策用のバッファを使用した場合に、非同期による異常の発生を簡易な構成により抑えることが強く望まれていた。
本発明は、このような従来の事情に鑑み為されたもので、非同期対策用のバッファを使用した場合に、非同期による異常の発生を簡易な構成により抑えることができる通信システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る通信システムでは、次のような構成により、受信したデータをバッファへ書き込んで、当該バッファから当該データを読み出して送信する。
すなわち、通信状態判定手段が、通信する状態であるか或いは通信しない状態であるかを判定する。バッファ量判定手段が、前記バッファに書き込まれているデータの量が、当該バッファの容量に対して、所定の割合以上であるか否か（或いは、当該所定の割合を超えるか否か）を判定する。バッファ制御手段が、前記通信状態判定手段により通信する状態であることが判定され、且つ、前記バッファ量判定手段により前記バッファに書き込まれているデータの量が当該バッファの容量に対して前記所定の割合以上であること（或いは、前記所定の割合を超えること）が判定された場合に、前記バッファに書き込まれたデータを読み出す処理を実行する。
従って、通信する状態であり且つバッファに書き込まれているデータの量が当該バッファの容量に対して所定の割合以上である（或いは、所定の割合を超える）ことに応じて、当該バッファに書き込まれたデータが読み出されるため、例えば、非同期対策用のバッファを使用した場合に、非同期による異常の発生を簡易な構成により抑えることができる。

ここで、通信システムでは、例えば、外部のシステムから受信されるデータを送信バッファへ書き込んで当該送信バッファから当該データを読み出して送信する機能、或いは、受信されたデータを受信バッファへ書き込んで当該受信バッファから当該データを読み出して外部のシステムへ送信する機能、或いは、これらの両方を有する。この場合、当該送信バッファや当該受信バッファに、本発明を適用することができる。なお、通信システムと他のシステムとの間の通信や、（他のシステムとの間ではない）通信システムによる通信としては、それぞれ、有線通信が用いられてもよく、或いは、無線通信が用いられてもよい。
また、データとしては、音声やテキストや画像など、種々なデータが用いられてもよい。
また、バッファとしては、種々なものが用いられてもよく、例えば、ＦＩＦＯ（先入れ先出し）方式のバッファを用いることができる。

また、通信（送信、或いは、受信）する状態であるか否かを判定する手法としては、種々な手法が用いられてもよく、例えば、人により入力される指示の信号に基づいて判定する手法や、或いは、通信システムに備えられた機能により受信信号などに基づいて判定する手法などを用いることができる。具体例として、外部のシステムの操作者などにより発せられて当該外部のシステムから入力される信号（例えば、ＰＴＴ信号）に基づいて送信する状態であるか否かを判定する手法や、或いは、受信信号に有効なキャリア（若しくは、有効なデータなど）が含まれているか否か（例えば、受信キャリア検出信号）に応じて受信する状態であるか否かを判定する態様などを用いることができる。

また、バッファに書き込まれているデータの量が当該バッファの容量（書き込み可能な最大のデータ量）に対して所定の割合以上であるか否か（或いは、所定の割合を超えるか否か）を判定する場合における所定の割合としては、種々な値が用いられてもよく、例えば、バッファに対するデータの書き込みと読み出しのバランスを考慮すると、（１／２）すなわち５０パーセントであるのが好ましく、或いは、これに近い値が好ましい。つまり、バッファに対するデータの書き込み速度と読み出し速度にずれがある場合に、前記所定の割合が（１／２）すなわち５０パーセントであると、いずれの速度が速いときにおいても、同程度で許容することが可能である。

また、バッファからのデータの読み出しについて、バッファ制御手段は、例えば、前記通信状態判定手段により通信する状態であることが判定され、且つ、前記バッファ量判定手段により前記バッファに書き込まれているデータの量が当該バッファの容量に対して前記所定の割合未満であること（或いは、前記所定の割合以下であること）が判定された場合に、前記バッファに書き込まれたデータを読み出す処理を禁止する。
また、バッファからのデータの読み出しについて、バッファ制御手段は、例えば、前記通信状態判定手段により通信しない状態であることが判定された場合には、前記バッファをリセットする。
ここで、バッファをリセットする態様としては、例えば、バッファに書き込まれたデータを消去する態様が用いられる。

また、バッファへのデータの書き込みについて、バッファ制御手段は、例えば、前記通信状態判定手段により通信する状態であることが判定された場合に、前記バッファへデータを書き込む処理を実行する。
また、バッファへのデータの書き込みについて、バッファ制御手段は、例えば、前記通信状態判定手段により通信しない状態であることが判定された場合には、前記バッファをリセットする。

以上説明したように、本発明に係る通信システムによると、受信したデータをバッファへ書き込んで当該バッファから当該データを読み出して送信するに際して、通信する状態であることが判定され、且つ、当該バッファに書き込まれているデータの量が当該バッファの容量に対して所定の割合以上であること（或いは、所定の割合を超えること）が判定された場合に、当該バッファに書き込まれたデータを読み出す処理を実行するようにしたため、例えば、非同期対策用のバッファを使用した場合に、非同期による異常の発生を簡易な構成により抑えることができる。

本発明に係る実施例を図面を参照して説明する。
本実施例では、音声のデータの信号を入力及び出力して通信する非同期デジタル無線通信システムについて、送信側の実施例を（実施例１）で示し、受信側の実施例を（実施例２）で示す。なお、送信側と受信側とは、例えば、それぞれ別個なシステムとして構成されてもよく、或いは、送信側と受信側とが一体のシステムとして構成されてもよい。
また、通信する信号としては、必ずしも音声のデータの信号ばかりでなく、テキストや画像のデータの信号が用いられてもよい。

本発明の第１実施例を説明する。
図１には、本発明の一実施例に係る送信側の構成例を示してあり、具体的には、無線伝送路を使用して音声信号を送信する無線送信システム１の構成例や、当該無線送信システム１とデジタル伝送路３を介して接続された外部システム２の構成例を示してある。ここで、デジタル伝送路３としては、例えば、シリアル伝送路が用いられてもよく、或いは、パラレル伝送路が用いられてもよい。

無線送信システム１は、デジタル入力部１１と、クロック生成部１２と、ＦＩＦＯバッファ３１を有したデータ入力部１３と、変調処理部１４と、周波数変換部１５と、アンテナ１６を備えている。
無線送信システム１では、クロック生成部１２によりクロック信号が生成されてデータ入力部１３と変調処理部１４と周波数変換部１５（及び、例えば、図示していない他の処理部）へ供給され、当該クロック生成部１２により生成されたクロック及びタイミングで各部が同期動作する。
外部システム２は、マイク２１と、クロック生成部２２と、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換部２３を備えている。
外部システム２では、クロック生成部２２によりクロック信号が生成されてＡ／Ｄ変換部２３（及び、例えば、図示していない他の処理部）へ供給され、当該クロック生成部２２により生成されたクロック及びタイミングで各部が同期動作する。

外部システム２及び無線送信システム１により行われる動作の概要を示す。
外部システム２では、例えば人により発せられるなどした音声をマイク２１により入力してアナログ音声信号としてＡ／Ｄ変換部２３へ出力する。そして、Ａ／Ｄ変換部２３が、マイク２１からのアナログ入力信号をクロック生成部２２からのクロック及びタイミングでＡ／Ｄ変換して、これにより得られたデジタル音声信号（デジタルのデータ）をデジタル伝送路３を使用して無線送信システム１へ出力する。
また、外部システム２では、同様にして、例えば人による操作により受け付けられたプレストークのための信号（ＰＴＴ信号）をデジタル伝送路３を介して無線送信システム１へ出力する。
本例では、ＰＴＴ信号がオン（ＯＮ）状態である場合には送信する状態であるとし、ＰＴＴ信号がオフ（ＯＦＦ）状態である場合には送信しない状態であるとする。

無線送信システム１では、外部システム２からのデジタル音声信号がデジタル伝送路３を介してデジタル入力部１１により受信入力され、当該デジタル音声信号がデジタル入力部１１を経由してデータ入力部１３に入力される。データ入力部１３は、デジタル入力部１１から入力されたデータ（デジタル音声信号）を次段の変調処理部１４の入力フォーマットへ変換するなどのデータ処理を行い、当該データ処理後のデータを変調処理部１４へ出力する。変調処理部１４は、データ入力部１３から入力されるデータに対して各種の変調処理を施し、これにより得られた変調信号を周波数変換部１５へ出力する。周波数変換部１５は、変調処理部１４から入力される変調信号を無線周波数の信号へ周波数変換してアンテナ１６へ出力する。そして、周波数変換部１５からの信号がアンテナ１６から無線により送信される。
また、無線送信システム１では、外部システム２からのＰＴＴ信号をデジタル伝送路３を介して受信する。

次に、無線送信システム１に備えられたデータ入力部１３について詳しく説明する。
図２には、無線送信システム１に備えられたデータ入力部１３の構成例と、図１に示されるのと同様な他の処理部を示してある。
データ入力部１３は、非同期バッファであるＦＩＦＯ（先入れ先出し）方式のバッファ（ＦＩＦＯバッファ）３１と、ＦＩＦＯ出力制御部３２を備えている。
外部システム２のＡ／Ｄ変換部２３から無線送信システム１のデジタル入力部１１へは、データと、イネーブル信号と、クロック（ＣＬＫ）信号と、ＰＴＴ信号が出力され、これらが無線送信システム１のデジタル入力部１１を介してデータ入力部１３のＦＩＦＯバッファ３１へ入力される。

ＦＩＦＯバッファ３１は、デジタル入力部１１からの入力について、書き込み対象となるデータであるライト（Ｗｒｉｔｅ）データを入力するためのＤＩＮ端子と、書き込みのためのイネーブル信号であるライト（Ｗｒｉｔｅ）イネーブル信号を入力するためのＷＲ＿ＥＮ端子と、書き込みのためのクロック信号であるライトクロック（Ｗｒｉｔｅ ＣＬＫ）信号を入力するためのＷＲ＿ＣＬＫ端子と、ＰＴＴ信号を入力するためのＡＩＮＩＴ端子を有する。
また、ＦＩＦＯバッファ３１は、ＦＩＦＯ出力制御部３２からの入力について、読み出しのためのイネーブル信号であるリード（Ｒｅａｄ）イネーブル信号を入力するためのＲＤ＿ＥＮ端子と、読み出しのためのクロック信号であるリードクロック（Ｒｅａｄ ＣＬＫ）信号を入力するためのＲＤ＿ＣＬＫ端子を有する。
また、ＦＩＦＯバッファ３１は、ＦＩＦＯ出力制御部３２への出力について、読み出し対象となるデータであるリード（Ｒｅａｄ）データを出力するためのＤＯＵＴ端子と、当該ＦＩＦＯバッファ３１内のデータ数の情報を出力するためのＷＲ＿ＣＯＵＮＴ端子を有する。

データ入力部１３では、デジタル入力部１１から入力されるデータが、内部のＦＩＦＯバッファ３１に、当該入力されるデータのタイミングで書き込み（ライト）処理される。
ＦＩＦＯバッファ３１に書き込まれたデータは、ＦＩＦＯ出力制御部３２による制御により、クロック生成部１２により生成されるタイミングで、読み出し（リード）される。このとき、ＦＩＦＯ出力制御部３２には、出力制御のための情報として、ＦＩＦＯバッファ３１内のバッファ量を特定する情報（本例では、データ数の情報）が当該ＦＩＦＯバッファ３１から入力されるとともに、外部システム２からのＰＴＴ信号がデジタル入力部１１から入力される。
また、ＦＩＦＯ出力制御部３２には、ＦＩＦＯバッファ３１の容量つまりＦＩＦＯバッファ３１に蓄積することが可能な最大のデータ量を特定する情報（本例では、データ数の情報）が予め設定される。

図３には、ＦＩＦＯ出力制御部３２により行われる制御処理の手順の一例を示してある。
まず、初期（スタート）の状態は、ＰＴＴ信号がオフ状態（送信しない状態）であるとする（ステップＳ１）。
ＦＩＦＯバッファ３１への書き込み処理については、ＰＴＴ信号の状態がオン状態（送信する状態）であるか或いはオフ状態（送信しない状態）であるかを判定し（ステップＳ２）、ＰＴＴ信号がオフ状態である場合には、ＦＩＦＯバッファ３１をリセット処理する（ステップＳ４）。なお、ＰＴＴ信号がオフ状態であるときのデータは無線送信しないものであるため、この状態でＦＩＦＯバッファ３１をリセットしても問題は無い。
一方、上記判定の結果（ステップＳ２）、ＰＴＴ信号がオン状態である場合には、ＦＩＦＯバッファ３１ヘのデータの書き込み処理を入力データのタイミングで実施する（ステップＳ３）。そして、ＰＴＴ信号がオフ状態にならない限り、つまりＰＴＴ信号がオン状態である間は、この書き込み処理を繰り返して行う。

ＦＩＦＯバッファ３１からの読み出し処理については、ＰＴＴ信号の状態がオン状態（送信する状態）であるか或いはオフ状態（送信しない状態）であるかを判定し（ステップＳ５）、ＰＴＴ信号がオフ状態である場合には、ＦＩＦＯバッファ３１をリセット処理する（ステップＳ４）。なお、書き込み時と同様に、ＰＴＴ信号がオフ状態であるときのデータは無線送信しないものであるため、この状態でＦＩＦＯバッファ３１をリセットしても問題は無い。

一方、上記判定の結果（ステップＳ５）、ＰＴＴ信号がオン状態である場合には、ＦＩＦＯバッファ３１から入力されるバッファ内データ数の情報に基づいて、ＦＩＦＯバッファ３１内に蓄積されているデータの量（バッファ量）を監視（モニタ）し、そのバッファ量がＦＩＦＯバッファ３１の容量の半分以上であるか否かを判定する（ステップＳ６）。
この判定の結果（ステップＳ６）、ＦＩＦＯバッファ３１内に蓄積されているバッファ量がＦＩＦＯバッファ３１の容量の半分未満である場合には、ＦＩＦＯバッファ３１からのデータの読み出し処理を禁止して（ステップＳ７）、ＦＩＦＯバッファ３１内に蓄積されるデータの量（バッファ量）がＦＩＦＯバッファ３１の容量の半分（つまり、（容量／２））に達するまで待機する。

ここで、このような待機を行う理由は、無線送信システム１と外部システム２との両システム間のクロック源振（クロック生成部１２、２２）が異なり、これらのシステム間でデータを送受する場合に発生するデータの増減を吸収するためであり、いずれのシステム１、２のクロック源振が速くとも対応することができるようにするためである。例えば、書き込み処理と読み出し処理を行う場合には、外部システム２側のクロック源振の方が速ければ、ＦＩＦＯバッファ３１内の蓄積データ量は書き込み処理数が勝って増加していき、逆に、外部システム２側のクロック源振の方が遅ければ、ＦＩＦＯバッファ３１内の蓄積データ量は読み出し処理数が勝って減少していく。

上記判定の結果（ステップＳ６）、ＦＩＦＯバッファ３１内に蓄積されているバッファ量がＦＩＦＯバッファ３１の容量の半分以上であった場合、或いは、半分未満であったが待機してＦＩＦＯバッファ３１内の蓄積データ量を監視（モニタ）していき当該蓄積データ量が容量の半分に到達した場合には、ＦＩＦＯバッファ３１からのデータの読み出し処理を実施する（ステップＳ８）。そして、ＰＴＴ信号がオフ状態にならない限り、つまりＰＴＴ信号がオン状態である間は、この読み出し処理を繰り返して行う（ステップＳ９）。なお、この読み出し処理の実施中にＦＩＦＯバッファ３１内のデータ蓄積量が容量の半分未満になったとしても、ＦＩＦＯバッファ３１からの読み出し処理を禁止せずに、この読み出し処理を繰り返して行う。ＰＴＴ信号がオフ状態になった場合には、ＦＩＦＯバッファ３１をリセット処理する（ステップＳ４）。

次に、本例により得られる効果の具体例を示す。
上述のような送信処理を実施した場合には、例えば、ＰＴＴ信号をオン状態にしたままであると、ＦＩＦＯバッファ３１がリセットされず、両システム１、２間の源振クロックの差に応じてバッファ蓄積量が増加或いは減少していく。そこで、ＰＴＴ信号をオン状態にしてから非同期によるＦＩＦＯバッファ３１のオーバーフロー状態或いはエンプティ状態が発生するまでの時間について考察する。

図４には、異なるシステム（本例では、無線送信システム１と外部システム２）間におけるクロック源信の誤差（周波数誤差）と、ＦＩＦＯバッファを使用しない場合において異なるシステム間におけるクロック源振の誤差により非同期異常が発生する間隔（非同期異常発生間隔）と、ＦＩＦＯバッファ３１を使用した場合においてＰＴＴ信号をオンにしてから非同期による異常（ＦＩＦＯバッファ３１のオーバーフロー状態或いはエンプティ状態）が発生するまでの時間を計算した結果の対応の一例を示してある。また、最下段に、ＦＩＦＯバッファ３１を使用することによる遅延時間の最大値（ＭＡＸ）の一例を示してある。

なお、ＦＩＦＯバッファ３１を使用した場合においてＰＴＴ信号をオンにしてから非同期による異常が発生するまでの時間については、ＦＩＦＯバッファ３１の容量が１６サンプル、６４サンプル、２５６サンプル、５１２サンプル、１０２４サンプル、２０４８サンプルのそれぞれである場合を示してある。
また、本例では、クロック（ＣＬＫ）源振が１０ＭＨｚであり、送受するデータのサンプリング周波数が４８ｋＨｚである場合を示してある。

一例として、両システムのクロック源振として、±０．５ｐｐｍ以下の周波数安定度を有するＯＣＸＯなどの発振器を用いた場合には、両システム間での周波数誤差は最大で１．０ｐｐｍであり、１０ＭＨｚから換算すると周波数誤差は１０Ｈｚとなる。
図４を参照すると、周波数誤差が１０Ｈｚであるときにおける非同期による異常発生までの時間は、ＦＩＦＯバッファを使用しない場合にはＰＴＴ信号をオンにしてから約２０秒（ｓｅｃ）となり、ＦＩＦＯバッファ３１を使用した場合にはバッファ容量に応じて、バッファ容量が１６サンプルでは２．７８分［ｍｉｎ］となり、バッファ容量が６４サンプルでは１１．１１分［ｍｉｎ］となり、バッファ容量が２５６サンプルでは４４．４４分［ｍｉｎ］となり、バッファ容量が５１２サンプルでは１．９８時間［ｈ］となり、バッファ容量が１０２４サンプルでは２．９６時間［ｈ］となり、バッファ容量が２０４８サンプルでは５．９３時間［ｈ］となる。このように、本例のようにＦＩＦＯバッファ３１を使用することにより、非同期による異常が発生するまでの時間を長くすることができる。

また、本例では、ＦＩＦＯバッファ３１内のデータ蓄積量をその容量の半分にしてから当該ＦＩＦＯバッファ３１からのデータの送出を開始するため、スタート時の遅延量は図４に示される遅延時間（ＭＡＸ）の約半分の遅延時間となる。
上記のことから、ＰＴＴ信号を使用して音声通信を行う場合に、連続送信時間及び人間の耳に違和感を覚える遅延時間を考慮すると、ＦＩＦＯバッファ３１の容量としては例えば２５６サンプル〜１０２４サンプルであれば十分に運用に適用できると考えられる。なお、本考察は本発明を限定するものではなく、本発明では種々な態様が用いられてもよい。

以上のように、本例の無線送信システム１では、非同期バッファであるＦＩＦＯバッファ３１がリセット状態から解除されるとＦＩＦＯバッファ３１のデータ蓄積量がバッファ容量の１／２になるまでデータを蓄積させてから通信（本例では、ＦＩＦＯバッファ３１からの読み出し処理）を開始することや、送信入力信号と同期したＰＴＴ信号に基づいてＦＩＦＯバッファ３１をリセット処理することが行われる。
従って、本例の無線送信システム１では、非同期システム１、２間をデジタル伝送路３で接続して音声信号などの情報を送受信する（本例では、外部システム２から無線送信システム１への方向で通信する）に際して、伝送する音声信号などの情報について、各システム１、２間のクロック及びサンプリングレートの違いにより途切れ等の異常通信が発生することを防止することができる。

また、本例のようなＦＩＦＯバッファ３１やＦＩＦＯ出力制御部３２の回路は、例えばＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などのプログラマブルロジックＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を用いて容易に構成することが可能である。この場合、ＦＩＦＯバッファ３１について、バッファ容量のカスタマイズやバッファの制御などはプログラムを書き換えるのみで対応可能であり、ハードウエア的に影響が少なく効率的に実現することができる。
このように、本例では、簡易な構成により、非同期システム１、２間の非同期バッファ（本例では、ＦＩＦＯバッファ３１）を適切に制御することができる。

なお、本例の無線送信システム１では、外部システム２から受信されるデータをＦＩＦＯバッファ３１へ書き込んで当該ＦＩＦＯバッファ３１から当該データを読み出して無線により送信する構成において、外部システム２から受信されるＰＴＴ信号に基づいてＦＩＦＯ出力制御部３２が送信する状態であるか否かを判定する機能により通信状態判定手段が構成されており、ＦＩＦＯバッファ３１から入力される情報に基づいてＦＩＦＯ出力制御部３２がＦＩＦＯバッファ３１内のデータ蓄積量が（容量／２）以上であるか否かを判定する機能によりバッファ量判定手段が構成されており、これらの判定結果に基づいてＦＩＦＯ出力制御部３２がＦＩＦＯバッファ３１からのデータの読み出し処理などを制御する機能によりバッファ制御手段が構成されている。

本発明の第２実施例を説明する。
図５には、本発明の一実施例に係る受信側の構成例を示してあり、具体的には、無線伝送路を使用して音声信号を受信する無線受信システム４１の構成例や、当該無線受信システム４１とデジタル伝送路４３を介して接続された外部システム４２の構成例を示してある。ここで、デジタル伝送路４３としては、例えば、シリアル伝送路が用いられてもよく、或いは、パラレル伝送路が用いられてもよい。

無線受信システム４１は、アンテナ５１と、クロック生成部５２と、周波数変換部５３と、復調処理部５４と、ＦＩＦＯバッファ７１を有したデータ出力部５５と、デジタル出力部５６を備えている。
無線受信システム４１では、クロック生成部５２によりクロック信号が生成されて周波数変換部５３と復調処理部５４とデータ出力部５５（及び、例えば、図示していない他の処理部）へ供給され、当該クロック生成部５２により生成されたクロック及びタイミングで各部が同期動作する。
外部システム４２は、クロック生成部６１と、Ｄ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ）変換部６２と、スピーカ６３を備えている。
外部システム４２では、クロック生成部６１によりクロック信号が生成されてＤ／Ａ変換部６２（及び、例えば、図示していない他の処理部）へ供給され、当該クロック生成部６１により生成されたクロック及びタイミングで各部が同期動作する。

無線受信システム４１及び外部システム４２により行われる動作の概要を示す。
無線受信システム４１では、アンテナ５１により無線信号を受信して入力する。受信信号は、周波数変換部５３により無線周波数の信号からベースバンド処理周波数の信号へ周波数変換され、復調処理部５４により当該受信信号のキャリア検出及び復調の処理が施され、その後、復調された信号（デジタル音声データ）がデータ出力部５５へ送られる。データ出力部５５は、次段のデジタル出力部５６との間においてデータフォーマットの変換などのデータ処理を行い、当該データ処理後のデータをデジタル出力部５６へ出力する。デジタル出力部５６は、データ出力部５５から入力されるデジタル音声データをデジタル伝送路４３を使用して外部システム４２に対して出力する。

また、本例では、復調処理部５４からデータ出力部５５へ受信キャリア検出の結果を示す受信キャリア検出信号が出力される。
本例では、受信キャリア検出信号がオン（ＯＮ）状態である場合には例えば受信キャリアが存在して受信する状態であるとし、受信キャリア検出信号がオフ（ＯＦＦ）状態である場合には例えば受信キャリアが存在しなくて受信しない状態であるとする。

外部システム４２では、無線受信システム４１からのデータを、デジタル伝送路４３を介して、クロック生成部６１からのクロック及びタイミングで取り込み、当該データをＤ／Ａ変換部６２によりクロック生成部６１からのクロック及びタイミングでＤ／Ａ変換する。これにより得られたアナログ音声信号が、スピーカ６３から例えば人に対して音声として出力される。

次に、無線受信システム４１に備えられたデータ出力部５５について詳しく説明する。
図６には、無線受信システム４１に備えられたデータ出力部５５の構成例と、図５に示されるのと同様な他の処理部を示してある。
データ出力部５５は、非同期バッファであるＦＩＦＯ（先入れ先出し）方式のバッファ（ＦＩＦＯバッファ）７１と、ＦＩＦＯ出力制御部７２を備えている。
無線受信システム４１のデジタル出力部５６から外部システム４２のＤ／Ａ変換部６２へは、データが出力され、これはデータ出力部５５のＦＩＦＯバッファ７１から出力されてＦＩＦＯ出力制御部７２を経由したものである。また、外部システム４２のＤ／Ａ変換部６２から無線受信システム４１のデジタル出力部５６へは、イネーブル信号と、クロック（ＣＬＫ）信号が出力され、これらが無線受信システム４１のデジタル出力部５６を介してデータ出力部５５のＦＩＦＯ出力制御部７２へ入力されて更にＦＩＦＯバッファ７１へ入力される。

ＦＩＦＯバッファ７１は、復調処理部５４からの入力について、書き込み対象となるデータであるライト（Ｗｒｉｔｅ）データを入力するためのＤＩＮ端子と、書き込みのためのイネーブル信号であるライト（Ｗｒｉｔｅ）イネーブル信号を入力するためのＷＲ＿ＥＮ端子と、書き込みのためのクロック信号であるライトクロック（Ｗｒｉｔｅ ＣＬＫ）信号を入力するためのＷＲ＿ＣＬＫ端子と、復調処理部５４からの受信キャリア検出信号を入力するためのＡＩＮＩＴ端子を有する。
また、ＦＩＦＯバッファ７１は、ＦＩＦＯ出力制御部７２からの入力について、読み出しのためのイネーブル信号であるリード（Ｒｅａｄ）イネーブル信号を入力するためのＲＤ＿ＥＮ端子と、読み出しのためのクロック信号であるリードクロック（Ｒｅａｄ ＣＬＫ）信号を入力するためのＲＤ＿ＣＬＫ端子を有する。
また、ＦＩＦＯバッファ７１は、ＦＩＦＯ出力制御部７２への出力について、読み出し対象となるデータであるリード（Ｒｅａｄ）データを出力するためのＤＯＵＴ端子と、当該ＦＩＦＯバッファ３１内のデータ数の情報を出力するためのＷＲ＿ＣＯＵＮＴ端子を有する。

データ出力部５５では、復調処理部５４から入力されるデータが、内部のＦＩＦＯバッファ７１に、当該入力されるデータのタイミングで書き込み（ライト）処理される。
ＦＩＦＯバッファ７１に書き込まれたデータは、ＦＩＦＯ出力制御部７２による制御により、外部システム４２からのタイミングで、読み出し（リード）される。このとき、ＦＩＦＯ出力制御部７２には、出力制御のための情報として、ＦＩＦＯバッファ７１内のバッファ量を特定する情報（本例では、データ数の情報）が当該ＦＩＦＯバッファ７１から入力されるとともに、復調処理部５４からの受信キャリア検出信号が入力される。
また、ＦＩＦＯ出力制御部７２には、ＦＩＦＯバッファ７１の容量つまりＦＩＦＯバッファ７１に蓄積することが可能な最大のデータ量を特定する情報（本例では、データ数の情報）が予め設定される。

図７には、ＦＩＦＯ出力制御部７２により行われる制御処理の手順の一例を示してある。
まず、初期（スタート）の状態は、復調処理部５４からの受信キャリア検出信号がオフ状態（受信しない状態）であるとする（ステップＳ１１）。
ＦＩＦＯバッファ７１への書き込み処理については、受信キャリア検出信号の状態がオン状態（受信する状態）であるか或いはオフ状態（受信しない状態）であるかを判定し（ステップＳ１２）、受信キャリア検出信号がオフ状態である場合には、ＦＩＦＯバッファ７１をリセット処理する（ステップＳ１４）。なお、受信キャリア検出信号がオフ状態であるときのデータはノイズ成分であるため、この状態でＦＩＦＯバッファ７１をリセットしても問題は無い。
一方、上記判定の結果（ステップＳ１２）、受信キャリア検出信号がオン状態である場合には、ＦＩＦＯバッファ７１ヘのデータの書き込み処理を入力データのタイミングで実施する（ステップＳ１３）。そして、受信キャリア検出信号がオフ状態にならない限り、つまり受信キャリア検出信号がオン状態である間は、この書き込み処理を繰り返して行う。

ＦＩＦＯバッファ７１からの読み出し処理については、受信キャリア検出信号の状態がオン状態（受信する状態）であるか或いはオフ状態（受信しない状態）であるかを判定し（ステップＳ１５）、受信キャリア検出信号がオフ状態である場合には、ＦＩＦＯバッファ７１をリセット処理する（ステップＳ１４）。なお、書き込み時と同様に、受信キャリア検出信号がオフ状態であるときのデータはノイズ成分であるため、この状態でＦＩＦＯバッファ７１をリセットしても問題は無い。

一方、上記判定の結果（ステップＳ１５）、受信キャリア検出信号がオン状態である場合には、ＦＩＦＯバッファ７１から入力されるバッファ内データ数の情報に基づいて、ＦＩＦＯバッファ７１内に蓄積されているデータの量（バッファ量）を監視（モニタ）し、そのバッファ量がＦＩＦＯバッファ７１の容量の半分以上であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。
この判定の結果（ステップＳ１６）、ＦＩＦＯバッファ７１内に蓄積されているバッファ量がＦＩＦＯバッファ７１の容量の半分未満である場合には、ＦＩＦＯバッファ７１からのデータの読み出し処理を禁止して（ステップＳ１７）、ＦＩＦＯバッファ７１内に蓄積されるデータの量（バッファ量）がＦＩＦＯバッファ７１の容量の半分（つまり、（容量／２））に達するまで待機する。

ここで、このような待機を行う理由は、無線受信システム４１と外部システム４２との両システム間のクロック源振（クロック生成部５２、６１）が異なり、これらのシステム間でデータを送受する場合に発生するデータの増減を吸収するためであり、いずれのシステム４１、４２のクロック源振が速くとも対応することができるようにするためである。例えば、書き込み処理と読み出し処理を行う場合には、外部システム４２側のクロック源振の方が速ければ、ＦＩＦＯバッファ７１内の蓄積データ量は読み出し処理数が勝って減少していき、逆に、外部システム４２側のクロック源振の方が遅ければ、ＦＩＦＯバッファ７１内の蓄積データ量は書き込み処理数が勝って増加していく。

上記判定の結果（ステップＳ１６）、ＦＩＦＯバッファ７１内に蓄積されているバッファ量がＦＩＦＯバッファ７１の容量の半分以上であった場合、或いは、半分未満であったが待機してＦＩＦＯバッファ７１内の蓄積データ量を監視（モニタ）していき当該蓄積データ量が容量の半分に到達した場合には、ＦＩＦＯバッファ７１からのデータの読み出し処理を実施する（ステップＳ１８）。そして、受信キャリア検出信号がオフ状態にならない限り、つまり受信キャリア検出信号がオン状態である間は、この読み出し処理を繰り返して行う（ステップＳ１９）。なお、この読み出し処理の実施中にＦＩＦＯバッファ７１内のデータ蓄積量が容量の半分未満になったとしても、ＦＩＦＯバッファ７１からの読み出し処理を禁止せずに、この読み出し処理を繰り返して行う。受信キャリア検出信号がオフ状態になった場合には、ＦＩＦＯバッファ７１をリセット処理する（ステップＳ１４）。
ここで、本例のような無線受信システム４１においても、例えば、図４を参照して無線送信システム１について述べたのと同様な効果を得ることができる。

以上のように、本例の無線受信システム４１では、非同期バッファであるＦＩＦＯバッファ７１がリセット状態から解除されるとＦＩＦＯバッファ７１のデータ蓄積量がバッファ容量の１／２になるまでデータを蓄積させてから通信（本例では、ＦＩＦＯバッファ７１からの読み出し処理）を開始することや、受信キャリア検出信号に基づいてＦＩＦＯバッファ７１をリセット処理することが行われる。
従って、本例の無線受信システム４１では、非同期システム４１、４２間をデジタル伝送路４３で接続して音声信号などの情報を送受信する（本例では、無線受信システム４１から外部システム４２への方向で通信する）に際して、伝送する音声信号などの情報について、各システム４１、４２間のクロック及びサンプリングレートの違いにより途切れ等の異常通信が発生することを防止することができる。

また、本例のようなＦＩＦＯバッファ７１やＦＩＦＯ出力制御部７２の回路は、例えばＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などのプログラマブルロジックＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を用いて容易に構成することが可能である。この場合、ＦＩＦＯバッファ７１について、バッファ容量のカスタマイズやバッファの制御などはプログラムを書き換えるのみで対応可能であり、ハードウエア的に影響が少なく効率的に実現することができる。
このように、本例では、簡易な構成により、非同期システム４１、４２間の非同期バッファ（本例では、ＦＩＦＯバッファ７１）を適切に制御することができる。

なお、本例の無線受信システム４１では、無線により受信されるデータをＦＩＦＯバッファ７１へ書き込んで当該ＦＩＦＯバッファ７１から当該データを読み出して外部システム４２へ送信する構成において、受信信号から取得される受信キャリア検出信号に基づいてＦＩＦＯ出力制御部７２が受信する状態であるか否かを判定する機能により通信状態判定手段が構成されており、ＦＩＦＯバッファ７１から入力される情報に基づいてＦＩＦＯ出力制御部７２がＦＩＦＯバッファ７１内のデータ蓄積量が（容量／２）以上であるか否かを判定する機能によりバッファ量判定手段が構成されており、これらの判定結果に基づいてＦＩＦＯ出力制御部７２がＦＩＦＯバッファ７１からのデータの読み出し処理などを制御する機能によりバッファ制御手段が構成されている。

ここで、本発明に係るシステムや装置などの構成としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。また、本発明は、例えば、本発明に係る処理を実行する方法或いは方式や、このような方法や方式を実現するためのプログラムや当該プログラムを記録する記録媒体などとして提供することも可能であり、また、種々な装置やシステムとして提供することも可能である。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。
また、本発明に係るシステムや装置などにおいて行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウエア資源においてプロセッサがＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウエア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー（登録商標）ディスクやＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）−ＲＯＭ等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム（自体）として把握することもでき、当該制御プログラムを当該記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。

本発明の第１実施例に係る無線通信システムの構成例を示す図である。 データ入力部の構成例を示す図である。 ＦＩＦＯ出力制御部により行われる処理の手順の一例を示す図である。 周波数誤差と非同期発生間隔と非同期異常発生までの時間との対応の一例を示す図である。 本発明の第２実施例に係る無線通信システムの構成例を示す図である。 データ出力部の構成例を示す図である。 ＦＩＦＯ出力制御部により行われる処理の手順の一例を示す図である。

符号の説明

１・・無線送信システム、 ２、４２・・外部システム、 ３・・デジタル伝送路、 １１・・デジタル入力部、 １２、２２、５２、６１・・クロック生成部、 １３・・データ入力部、 １４・・変調処理部、 １５、５３・・周波数変換部、 １６、５１・・アンテナ、 ２１・・マイク、 ２３・・Ａ／Ｄ変換部、 ３１、７１・・ＦＩＦＯバッファ、 ３２、７２・・ＦＩＦＯ出力制御部、 ４１・・無線受信システム、 ５４・・復調処理部、 ５５・・データ出力部、 ５６・・デジタル出力部、 ６２・・Ｄ／Ａ変換部、 ６３・・スピーカ、

Claims (1)

1. 受信したデータをバッファへ書き込んで当該バッファから当該データを読み出して送信する通信システムにおいて、
   通信する状態であるか或いは通信しない状態であるかを判定する通信状態判定手段と、
   前記バッファに書き込まれているデータの量が当該バッファの容量に対して所定の割合以上であるか否か或いは当該所定の割合を超えるか否かを判定するバッファ量判定手段と、
   前記通信状態判定手段によって通信する状態であるか或いは通信しない状態であるかを判定した結果と前記バッファ量判定手段によって前記バッファに書き込まれているデータの量が当該バッファの容量に対して所定の割合以上であるか否か或いは当該所定の割合を超えるか否かを判定した結果に応じて前記バッファからのデータの読み出しを制御するバッファ制御手段と、
   を備え、
   前記バッファ制御手段は、前記通信状態判定手段により通信しない状態であることが判定された場合に前記バッファに書き込んであるデータを消去し、
   前記バッファ制御手段は、前記通信状態判定手段により通信する状態であることが判定され且つ前記バッファ量判定手段により前記バッファに書き込まれているデータの量が当該バッファの容量に対して前記所定の割合以上であること或いは前記所定の割合を超えることが判定された場合に前記バッファに書き込まれたデータを読み出す処理を実行し、
   前記バッファ制御手段は、前記通信状態判定手段により通信する状態であることが判定され且つ前記バッファ量判定手段により前記バッファに書き込まれているデータの量が当該バッファの容量に対して前記所定の割合未満であることが判定された場合に前記バッファからのデータの読み出し処理を禁止し、前記バッファに書き込まれているデータの量が当該バッファの容量に対して前記所定の割合に達するまで待機する、
   ことを特徴とする通信システム。

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