JP5239735B2 - データ通信装置、および通信データ制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、データ通信装置、および通信データ制御方法に関する。さらに詳細には、例えばワイヤレスマイクなどによって取得される音声情報を、無線通信により送信するデータ通信装置、および通信データ制御方法に関する。

従来から収音・拡声の手段としてワイヤレスマイクが使用されている。このワイヤレスマイクの中で、収音用のマイクと送信部が別となっているものがあり、使用者の意図に応じてさまざまなマイクロホンを取り付けることが可能である。マイクロホンには様々な種類があり、装着しても目立たない小型のマイクロホンや、遠方の音声を収音するための鋭指向性マイクロホンなどがある。具体的には、例えば利用者であるユーサの服などに取り付けられる小型マイクであるラベリアマイクロホン、あるいは、指向性の鋭い棒状のマイクであるショットガンマイクロホンなどがある。これらのマイクロホンの中には音声信号を増幅するための素子、例えばＦＥＴやトランジスタなどの能動素子を用いた増幅器が内蔵されているものがある。

図１に、マイクロホン１０、送信部２０、受信部３０から構成される通信システムの構成例を示す。マイクロホン１０は、ユーザの声などの音波によって振動する振動板１１と、振動に基づく電気信号の増幅を行うＦＥＴ１２を有し、ＦＥＴ１２による増幅信号が送信部２０に出力される。マイクロホン１０に対する電力は例えば送信部２０から供給される。

マイクロホン１０の出力する信号は送信部２０に入力される。送信部２０は入力信号に対するデジタル変換、デジタル変調処理、高周波増幅処理などを実行して受信部３０に対する送信信号を生成する。送信信号はアンテナ２１を介して無線通信によって受信部３０に送信される。

受信部３０は送信部２０からの通信データを、アンテナ３１を介して受信し、受信信号から音声信号を取り出す復調処理を行い、例えば図示しないスピーカーや記録装置などに処理信号を出力する。例えば復調された音声信号はスピーカーを介して出力される。あるいは記録装置において記録媒体へ記録する処理などが行われる。

送信部２０が上述したようなデジタル変調を行って無線送信を行うシステムにおける送信部２０の構成および処理について図２を参照して説明する。図２は、マイクロホン１０で収音された音声信号に基づく電気信号を入力して送信データを生成する送信部２０の構成例を示す図である。送信部２０は、増幅部２５、デジタル変換部２６、パケット生成部２７、デジタル変調部２８、高周波増幅部２９、さらにアンテナ２１を有する。

マイクロホン１０で収音された音声信号に基づいて生成された電気信号は、送信部２０の増幅部２５において増幅された後、デジタル変換部２６においてデジタル信号に変換される。パケット生成部２７は、このデジタルデータを含むパケットを生成する。パケットにはデータ同期を取るための同期用データが設定される。

送信パケットは、同期用データと音声データを含むパケットとなる。パケットデータの構成例を図３に示す。図３に示すようにパケットは、同期用データ５１と音声データ５２の繰り返しパターンを有する。

デジタル変調部２８はデジタル変調処理を行い、高周波増幅部２９は、高い周波数を持つ搬送波としてのキャリア信号にデジタル変調後のパケットデータを重畳して高周波増幅を行って送信信号を生成し、アンテナ２１を介して出力する。

このように送信部２０はマイクロホン１０からの入力信号に対する変調処理、高周波増幅処理などを行って無線送信信号を放射する。しかし、例えばユーザはマイクロホン１０と、送信部２０をユーザの体に装着して利用する。このような場合、送信部２０のデータ送信のためのアンテナ２１と、マイクロホン１０とが近接した位置に配置されることになる。

このようにマイクロホン１０と送信部２０が近接した位置にある場合、図４に示すように、送信部２０のアンテナ２１から放射された電波をマイクロホン１０に内蔵されたＦＥＴ１２などの能動素子が検波してしまうことがある。この検波信号は、例えばユーザの発話音など収音したい音声とは別の雑音（ノイズ）として音声信号に加えられ、送信部２０のデータ変換部に送られる。

送信部２０は、マイクロホン１０からの入力信号、すなわち雑音が付加された音声信号をそのまま図３に示すパケットの音声データ５２として設定してパケットを生成する。この雑音を含むパケットが無線通信信号として受信部３０に送信される。

受信部３０は、送信部２０からの送信データを受信し、音声データの復調を行い音声信号の抽出を行う。この抽出データは雑音を含む音声信号となる。受信部３０の処理結果に基づく音声信号の再生を行うと、雑音（ノイズ）含む音声信号の再生がなされることになり、使用する用途によっては要求される再生品質に耐えない場合がある。

この雑音成分は伝送しようとするデータ列の周期性と関連がある。一定の周期で同じデータ列が繰り返される場合には、その周期の逆数を周波数とした正弦波として再生され、周期性のないランダムなデータ列の場合にはランダム性の雑音として再生される。

図３に示すようなパケット、すなわち同期のための一定パターンの同期データ５１を付加したデータ列の場合、この同期パターン５１の繰り返し部分が一定の周期性（周期Ｔ）を持つ。パケット内に格納される音声データ５２のデータ部分はランダムなデータであるため、受信部３０側で再生される雑音はパケット周期（Ｔ［ｓｅｃ］）の逆数を周波数：ｆ＝１／Ｔ［Ｈｚ］とする正弦波と、ランダム性雑音が組み合わされたものとなる。

デジタル変調による音声の伝送システムでは、送信部２０からの出力信号をマイクロホン１０が拾ってしまうことは避けられないものであり、従来からその対策が考えられている。

例えば、マイクロホン内部の増幅器に外部から電波が入り込むのを遮断するため、マイクロホンに電波進入防止部品などの部品を追加する構成が提案されている。この様なマイクロホンに対する部品追加により、送信部からの送信信号がマイクロホン内部に侵入するのを防ぐことができ、雑音を含む音声信号が送信部から受信部に送られるのを防止できる。しかし、小型のマイクロホンの場合は外部からの侵入電波の遮断のための部品追加が困難である場合も多い。また既に使用されているマイクロホンに対して後から部品を追加することは困難であり、現状のマイクロホンを使用する場合には雑音の軽減はできないという問題がある。

さらに、上述した雑音の混入を防止するための信号処理構成についてもいくつか提案されている。例えば特許文献１（特表２００２−５２１９４５号公報）には、送信部に入力された音声信号を、ＦＦＴを用いて複数の帯域に分割し、妨害を含む帯域の振幅を、くし型フィルタを用いて抑制する構成が記載されている。

しかし、このようにＦＦＴやくし型フィルタを用いる構成とすると処理時間が増大し、その結果音声の伝送に大きな遅延（数秒以上）が発生するという問題がある。このような遅延は、例えば携帯電話のような移動無線では許容される場合もあるが、ワイヤレスマイクのように大幅な遅延が許されないシステムでは使用できない。

またＦＦＴやくし型フィルタを用いる構成では、妨害のある帯域全体の振幅を抑制することになり、伝送された音声の明瞭度も低下してしまうといった問題が発生する。さらに、ＦＦＴやくし型フィルタを構成すると信号処理のプロセッサへの負荷が増大し、デバイスコストの上昇も避けられない。

さらに、特許文献２（特開２００７−４３５５５号公報）は、高周波数信号を除去するためのスタブを利用した構成を開示している。この構成は、非常に高い周波数信号の除去は可能となるが、音声周波数のような低い周波数帯域を除去することは困難という問題がある。

特表２００２−５２１９４５号公報 特開２００７−４３５５５号公報

本願は、例えば上述の問題点に鑑みてなされたものであり、送信装置からの送信データを起因とする雑音（ノイズ）の発生を防止し、高品質なデータの転送を可能とするデータ通信装置、および通信データ制御方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の側面は、
送信用データに含まれる特定の周波数成分信号を低減させる処理を行う帯域除去フィルタと、
前記帯域除去フィルタの出力を格納したパケットを生成するパケット生成部と、
前記パケット生成部の生成したパケットを出力するアンテナを有し、
前記帯域除去フィルタは、
前記パケットに内在するパケット周期の逆数に相当する周波数成分信号を低減させるフィルタであるデータ通信装置にある。

さらに、本発明のデータ通信装置の一実施態様において、前記パケット生成部は、前記帯域除去フィルタの出力信号に対して同期用データを繰り返し設定したパケットを生成する構成であり、前記帯域除去フィルタは、前記同期用データの設定間隔に応じて発生するパケット周期の逆数に相当する周波数成分信号を低減させるフィルタによって構成されている。

さらに、本発明のデータ通信装置の一実施態様において、前記送信用データは、マイクロホンから入力する音声データのデジタル変換データであり、前記帯域除去フィルタは、前記音声データのデジタル変換データと同期用データを格納したパケットに内在するパケット周期の逆数に相当する周波数成分信号を低減させるフィルタである。

さらに、本発明のデータ通信装置の一実施態様において、前記パケット生成部は、異なるパケット周期を持つパケットを生成する構成を有し、前記帯域除去フィルタは、前記パケット生成部の生成する複数の異なるパケット周期の逆数に相当する複数の異なる周波数成分信号を低減させることを可能とした構成を有する。

さらに、本発明のデータ通信装置の一実施態様において、前記帯域除去フィルタは、異なる係数の設定によって、複数の異なる周波数成分信号を低減させることを可能とした構成を有する。

さらに、本発明のデータ通信装置の一実施態様において、前記データ通信装置は、前記帯域除去フィルタに設定する異なる係数のセットを格納した係数テーブルを格納したメモリと、前記パケット生成部の生成するパケットのパケット周期に応じて、前記係数テーブルからパケット周期の逆数に相当する周波数成分信号を低減させるための係数セットを選択して前記帯域除去フィルタの特性を変更する係数切り替え制御部を有する。

さらに、本発明のデータ通信装置の一実施態様において、前記帯域除去フィルタは、ＩＩＲ（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタによって構成されている。

さらに、本発明のデータ通信装置の一実施態様において、前記パケット生成部および前記帯域除去フィルタは、同一のクロック供給部からのクロック信号によって処理タイミングを決定して処理を実行する構成である。

さらに、本発明のデータ通信装置の一実施態様において、前記データ通信装置は、さらに、前記パケット生成部の生成したパケットに対するデジタル変調処理を実行するデジタル変調部と、前記デジタル変調部の出力を搬送波に載せて前記アンテナを介して出力する高周波増幅部を有する構成である。

さらに、本発明の第２の側面は、
データ通信装置において送信データの制御処理を行う通信データ制御方法であり、
帯域除去フィルタが、送信用データに含まれる特定の周波数成分信号を低減させる帯域除去フィルタリングステップと、
パケット生成部が、前記帯域除去フィルタの出力を格納したパケットを生成するパケット生成ステップと、
アンテナを介して前記パケット生成部の生成したパケットを出力する出力ステップを有し、
前記帯域除去フィルタリングステップは、
前記パケットに内在するパケット周期の逆数に相当する周波数成分信号を低減させるフィルタリング処理を行うステップである通信データ制御方法にある。

本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施例や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。なお、本明細書においてシステムとは、複数の装置の論理的集合構成であり、各構成の装置が同一筐体内にあるものには限らない。

本発明の一実施例構成によれば、例えばマイクロホンによって取得される音声データと同期用データを交互に設定したパケットを生成して送信する構成において、パケットに含まれる特定のデータパターンからなる同期用データの間隔によって規定されるパケット周期の逆数に相当する周波数成分信号を低減させる帯域除去フィルタを設けた。この帯域除去フィルタを適用して音声データに含まれるパケット周期の逆数に相当する周波数成分信号、すなわちマイクロホンによる送信データの検波に起因するノイズを選択的に除去する。本構成により送信装置から送信されるデータに含まれるノイズが低減され品質の高いデータ通信が実現される。

以下、図面を参照しながら本発明のデータ通信装置、および通信データ制御方法の詳細について説明する。説明は以下の項目に従って行う。
（１）データ通信システムの概要
（２）データ通信装置の第１実施例
（３）帯域除去フィルタの具体例
（４）クロックのずれに対する耐性について
（５）データ通信装置の第２実施例

（１）データ通信システムの概要
まず、本発明の適用可能なデータ通信システムの概要について説明する。本発明のデータ通信装置は無線通信によるデータ送信を行う装置である。例えば図５に示すデータ通信装置（送信部）２００が本発明のデータ通信装置に対応する。

図５に示すデータ通信装置（送信部）２００は、マイクロホン１００の取得した音声信号を入力して、所定のデータ処理を実行して送信データを生成し、生成した送信データをアンテナ２１０を介して受信部３００に送信する。受信部３００はアンテナ３１０を介してデータ通信装置（送信部）２００からの送信データを受信して、音声信号を取り出してスピーカーや記録装置に出力する。

マイクロホン１００は、ユーザの声などの音波によって振動する振動板１０１と、振動に基づく電気信号の増幅を行うＦＥＴ１０２を有し、ＦＥＴ１０２による増幅信号が送信部２００に出力される。マイクロホン１００に対する電力は例えば送信部２００から供給される。

図５に示すデータ通信装置（送信部）２００は、先に図１〜図４を参照して説明した送信部と同様、マイクロホン１００の出力する信号を入力し、入力信号に対するデジタル変換、デジタル変調処理、高周波増幅処理などを実行して受信部３００に対する送信信号を生成する。

しかし、先に説明したように、データ通信装置（送信部）２００のアンテナ２１０から放射された電波はマイクロホン１００に内蔵されたＦＥＴ１０２などの能動素子が検波する可能性がある。この場合、検波信号が雑音（ノイズ）として音声信号に加えられてしまう。データ通信装置（送信部）２００は、この雑音（ノイズ）を含む音声データを格納したパケットを生成して受信部３００に対して出力してしまうことになる。

本発明に従ったデータ通信装置（送信部）２００は、このような雑音（ノイズ）を含む音声データの送信を防止する構成を持つ。以下、本発明に従ったデータ通信装置（送信部）の構成例について説明する。

（２）データ通信装置の第１実施例
まず、本発明に従ったデータ通信装置の第１実施例について、図６以下を参照して説明する。図６には、マイクロホン１００で収音された音声信号に基づく電気信号を入力して送信データを生成する送信部２００の構成例を示している。送信部２００は、増幅部２０１、デジタル変換部２０２、帯域除去フィルタ２０３、パケット生成部２０４、デジタル変調部２０５、高周波増幅部２０６、さらにアンテナ２１０を有する。先に図２を参照して説明した従来例としての送信部２０との違いは、帯域除去フィルタ２０３を有する点である。

マイクロホン１００で収音された音声信号に基づいて生成された電気信号は、データ通信装置（送信部）２００の増幅部２０１において増幅された後、デジタル変換部２０２においてデジタル信号に変換される。

デジタル変換部２０２において生成されたデジタル信号は、帯域除去フィルタ２０３に入力される。帯域除去フィルタ２０３は、データ通信装置（送信部）２００の生成するパケットのデータ周期、すなわち同期パターンの周期の逆数に等しい周波数を除去周波数とし、除去周波数以外の周波数成分に対しては減衰なく通過し、除去周波数成分に対しては十分な減衰度を持つ帯域除去フィルタによって構成される。

データ通信装置（送信部）２００の生成するパケットは、先に図３を参照して説明したと同様の構成である。図７を参照して、再度、データ通信装置（送信部）２００の生成するパケットの構成について説明する。図７に示すようにパケットは、同期用データ２２１と音声データ２２２の繰り返しパターンを有する。

同期用データ２２１は、受信部３００側で音声データ抽出を確実に行うためのデータであり、音声データ２２２内には含まれることのない特殊な一定パターンのデータによって構成される。一方、パケット内に格納される音声データはランダムなデータとなる。この同期パターン２２１の繰り返し部分が一定の周期性（周期Ｔ）を持つ。すなわち、パケットは、同期用データの設定間隔に応じたパケット周期を持つことになる。

帯域除去フィルタ２０３は、このパケットのデータ周期（Ｔ）、すなわち同期パターンの周期（Ｔ［ｓｅｃ］）の逆数に等しい周波数ｆ＝１／Ｔ［Ｈｚ］を除去周波数とし、除去周波数以外の周波数成分に対しては減衰なく通過し、除去周波数成分に対しては十分な減衰度を持つ帯域除去フィルタによって構成される。

このように帯域除去フィルタ２０３は、パケットに設定される同期用データの設定間隔に応じて発生するパケット周期の逆数に相当する周波数成分信号を低減させるフィルタによって構成される。

帯域除去フィルタの理想的な周波数特性について、図８を参照して説明する。図８には、以下の各データを示している。
（ａ）送信部側のデジタル変換前信号のスペクトル
（ｂ）帯域除去フィルタの特性
（ｃ）受信部側の受信信号のスペクトル

なお、図８に示す例は、データ通信装置（送信部）２００の生成するパケットの周期：Ｔ＝１ｍｓｅｃの場合の例である。
データ通信装置（送信部）２００の生成するパケットの周期：Ｔ＝１ｍｓｅｃの場合、パケット周期（Ｔ［ｓｅｃ］）の逆数を周波数ｆ＝１／Ｔ［Ｈｚ］とする正弦波（サイン波）が発生する。

図８（ａ）は、雑音（ノイズ）が混合した音声信号のスペクトルであり、図６に示すデータ通信装置（送信部）２００の増幅部２０１の出力する信号のスペクトルに対応する。

この図８（ａ）に示すスペクトルは、図６に示すデータ通信装置（送信部）２００のアンテナ２１０から出力した信号をマイクロホン１００が検波して、その検波信号である雑音（ノイズ）が、本来の音声データに交じり合った結果である。この図８（ａ）に示すスペクトルには明らかなピークが周波数＝１ｋＨｚ付近に発生している。

この周波数＝１ｋＨｚは、データ通信装置（送信部）２００の生成するパケットの周期：Ｔ＝１ｍｓｅｃの逆数に相当する周波数ｆ＝１ｋＨｚである。すなわち、データ通信装置（送信部）２００がアンテナ２１０を介して出力する送信データに起因して発生するノイズ成分である。

帯域除去フィルタ２０３は、このノイズ成分を除去するフィルタとして設定される。具体的には、図８（ｂ）に示すような特性を有する。図８（ｂ）に示すグラフは横軸が周波数、縦軸が、帯域除去フィルタのゲインであり、帯域除去フィルタ２０３の特性を示している。

帯域除去フィルタ２０３は、データ通信装置（送信部）２００がアンテナ２１０を介して出力する送信データに起因して発生するノイズ成分の発生周波数近傍の周波数信号を重点的に除去するフィルタである。すなわち、データ通信装置（送信部）２００のパケット生成部２０４が生成するパケットの周期：Ｔ＝１ｍｓｅｃの逆数に相当する周波数（１ｋＨｚ）近傍の信号を除去する特性を持つ。図８（ｂ）は１ｋＨｚ近傍の信号を除去するフィルタの特性を示している。

なお、帯域除去フィルタ２０３は、このような特性を可能な限り満たし、除去周波数に対し十分な減衰度を持つフィルタであれば、そのフィルタ構造、構成については特に限定されない。

なお、例えば、帯域除去フィルタ２０３の一例として、ＩＩＲ（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタを用いることで処理時間は非常に少なく音声の遅延も少ないものとなる。このようなフィルタを適用すれば、パケット周期信号の周波数のみを抑制するため、音声品質を損なうことがない。またフィルタ構成も簡単なため、追加による装置のプロセッサ負荷の増大も大きくならないというメリットがある。なお、ＩＩＲフィルタの構成例については後述する。

図８（ａ）に示すスペクトルを持つノイズを含む音声信号を、図８（ｂ）に示す特性を持つ帯域除去フィルタ２０３を通過させることでノイズ成分が除去され、図８（ｃ）に示す信号が生成されることになる。図８（ｃ）は、受信部側の受信信号のスペクトルであり、データ通信装置（送信部）２００がアンテナ２１０を介して出力する送信データに含まれる音声信号のスペクトルに対応する。

図６に示すデータ通信装置（送信部）２００の帯域除去フィルタ２０３においてパケット周期の逆数に相当する周波数成分の除去がなされた信号は、パケット生成部２０４に出力される。その後の処理は、先に図２等を参照して説明した処理と同様となる。

すなわち、パケット生成部２０４は、ノイズ成分の除去されたデジタルデータを格納したパケットを生成する。パケット生成部２０４は、帯域除去フィルタ２０３の出力信号に対して同期用データを繰り返し設定したパケットを生成する。さらに、デジタル変調部２０５は、デジタル変調処理を行い、その後、高周波増幅部２０６が、パケットの構成データのビットレートより高い周波数を持つ搬送波としてのキャリア信号にデジタル変調されたパケットを重畳して高周波増幅を行って送信信号を生成し、アンテナ２１０を介して出力する。

このように、本発明のデータ通信装置２００は、帯域除去フィルタ２０３によってノイズを除去する構成としている。すなわち、データ通信装置２００の出力する送信データがマイクロホン１００によって検波された場合であっても、検波によって発生する特定周波数成分のノイズ、すなわち、パケット周期の逆数に相当する周波数成分の信号の除去を行う。このような処理によってノイズの低減された音声データをパケットに格納して受信部に提供する構成としている。結果として受信部３００側ではノイズ成分の少ない高品質な音声データの抽出、再生、記録処理が可能となる。

（３）帯域除去フィルタの具体例
先に説明したように、例えば図６に示すデータ通信装置２００に構成される帯域除去フィルタ２０３は、データ通信装置（送信部）２００がアンテナ２１０を介して出力する送信データに起因して発生するノイズ成分の周波数近傍の信号を重点的に除去するフィルタとして構成される。すなわち、データ通信装置（送信部）２００の生成するパケットの周期の逆数に相当する周波数近傍の信号を除去する特性を持つ。

帯域除去フィルタ２０３をＩＩＲ（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタとして設定した場合の構成例について図９を参照して説明する。帯域除去フィルタ２０３は、図９に示すような一般に知られているＩＩＲフィルタ（無限インパルス応答フィルタ）を適用できる。

図９に示す回路は、において、
データを１サンプル間、保持する遅延器：［ｚ^−１］２５１〜２５４、
フィルタ係数ａ_０，ａ_１，ａ_２，ｂ_１，ｂ_２との乗算処理を実行する乗算器２６１〜２６５、
各乗算器からの出力の加算処理を実行する加算器２７１、
これらの構成を有している。

帯域除去フィルタ（ＩＩＲフィルタ）２０３に対する入力を［ｘ_０］としたとき、フィルタ出力は［ｙ_０］となる。
［ｘ_１］、［ｘ_２］は、それぞれ入力［ｘ_０］に先行する１サンプル前の入力データと２サンプル前の入力データである。
［ｙ_１］、［ｙ_２］は、それぞれ出力［ｙ_０］に先行する１サンプル前の出力データと２サンプル前の出力データである。

図９に示す帯域除去フィルタのフィルタ出力ｙ_０は次の式で求められる。
ｙ_０＝ａ_０ｘ_０＋ａ_１ｘ_１＋ａ_２ｘ_２−ｂ_１ｙ_１−ｂ_２ｙ_２

なお、図９に示すＩＩＲフィルタを利用した場合、フィルタ係数ａ_０，ａ_１，ａ_２，ｂ_１，ｂ_２を変更することにより、所望の周波数のみ遮断するフィルタを形成することができる。この図９に示すＩＩＲフィルタは、音声データが入力されてからの処理遅延が数データのため、音声出力までの遅延を非常に小さくすることができ、ワイヤレスマイクのように、話者がその出力を同時に聞くことのあるようなアプリケーションでは、遅延の発生による発声しづらさ等を抑えることができる。

フィルタ係数ａ_０，ａ_１，ａ_２，ｂ_１，ｂ_２を調整することで、パケット周期信号に対応するノイズ成分近傍の特定周波数のみを抑制することが可能となり、音声品質を損なうことがない。またフィルタ構成も簡単なため、プロセッサ負荷の増大も少なくて済む。

なお、図９に示す帯域除去フィルタはＩＩＲフィルタを示しているが、本発明のデータ通信装置の帯域除去フィルタとして利用可能なフィルタは、ＩＩＲフィルタに限らず、例えばＦＩＲフィルタなど異なる構成を持つフィルタも利用可能である。基本的には、パケット周期（Ｔ［ｓｅｃ］）の逆数に対応する周波数成分（ｆ＝１／Ｔ［Ｈｚ］）の除去を選択的に実行可能とした特性を持つフィルタとすればよい。

（４）クロックのずれに対する耐性について
データ通信装置２００における各構成部はデータ通信装置内部のクロック供給部からのクロックの供給を受けて動作する。例えば図１０に示すように、デジタル変換部２０２、帯域除去フィルタ２０３、パケット生成部２０４、デジタル変調部２０５の各々は同一のクロック供給部２０８の供給するクロック信号により処理タイミングが規定されることになる。

例えば温度変化などの環境変化によってクロックのずれが発生する可能性があるが、デジタル変換部２０２、帯域除去フィルタ２０３、パケット生成部２０４、デジタル変調部２０５の各々は同一のクロック信号によってタイミングが規定されるため、これらの構成部は、全て同一のクロックのずれの影響を受けることになる。

例えば、クロックのずれが発生すると、パケット生成部の生成するパケット周期（Ｔ）も、クロックずれに対応したずれが発生することになる。しかし、このずれに併せて、帯域除去フィルタにおけるサンプリングデータのサンプリングタイミングもずれが発生することになる。例えば図９に示すＩＩＲフィルタの場合においては、サンプリングデータＸ_０，Ｘ_１，Ｘ_２などのデータのサンプリングタイミングである。

パケット生成部と帯域除去フィルタにおける処理タイミングのずれは、同一のクロックずれに基づくものであり同期したずれとなる。従って、温度変化などの環境変化によってクロックのずれが発生し、パケット周期が多少変化した場合においても、そのずれに追随するように帯域除去フィルタの特性も変化することになり、ノイズ除去の効果は減少することなく維持されることになる。

このようにパケット生成部と帯域除去フィルタに供給するクロックを同一のクロック供給部からの供給構成とすることで、使用環境の変化によるクロックタイミングのずれが発生した場合であっても、十分なノイズ低減効果を発揮することができる。

（５）データ通信装置の第２実施例
データ通信装置の出力するパケットのデータ周期は固定とすることなく、例えば出力チャネルの変更などによって異なるパケット周期のデータの出力を行う場合がある。しかし、図８を参照して説明したように、帯域除去フィルタの特性はパケット周期（Ｔ［ｓｅｃ］）の逆数に対応する周波数成分（ｆ＝１／Ｔ［Ｈｚ］）の除去を可能とした特性を持つことが必要となる。

従って、データ通信装置の生成するパケットの周期が変更された場合には、帯域除去フィルタの特性も変更することが必要となる。以下、このような帯域除去フィルタの特性の変更を可能としたデータ通信装置の構成例について説明する。

本発明に従ったデータ通信装置の第２実施例について、図１１を参照して説明する。図１１には、マイクロホン１００で収音された音声信号に基づく電気信号を入力して送信データを生成する送信部４００の構成例を示している。送信部４００は、増幅部４０１、デジタル変換部４０２、帯域除去フィルタ４０３、パケット生成部４０４、デジタル変調部４０５、高周波増幅部４０６、さらにアンテナ４１０を有する。これらの構成は、先に図６を参照して説明した本発明の第１実施例のデータ通信装置と同様の構成である。

本実施例のデータ通信装置４００は、これらの構成に加えて、さらに、入力部（設定切り替え部）４２１、係数切り替え部４２２、パケット切り替え部４２３を有する。

入力部（設定切り替え部）４２１は、例えば出力チャネルの変更やパケットのフォーマット変更などの設定切り替え情報を入力する入力部である。入力部（設定切り替え部）４２１から、設定切り替え情報が入力されると、パケット切り替え制御器４２３は、入力された設定切り替え情報に従ってパケット設定の切り替えを行う。

具体的には、例えばパケットに設定する同期用パターンの変更や、１パケットの周期の変更処理を行う。パケット生成部４０４は、パケット切り替え制御器４２３の制御に従って変更された設定に基づくパケット生成を行う。

入力部（設定切り替え部）４２１からの設定切り替え情報は、係数切り替え制御部４２２にも入力される。係数切り替え制御部４２２は、パケットの周期によって決まるノイズ信号の発生する周波数を除去するように帯域除去フィルタ４０３の特性を変更するための係数を決定して帯域除去フィルタ４０３の設定を変更する。

なお、データ通信装置のメモリに、例えば図１２に示すような各設定に対応する係数（パラメータ）のセットを予め格納した係数テーブルを記憶しておく構成としてもよい。係数切り替え制御部４２２は、入力部（設定切り替え部）４２１からの設定切り替え情報に応じて、図１２に示す係数テーブルから切り替え後の設定に対応する係数セットを取得して、帯域除去フィルタ４０３に設定する係数を変更する構成としてもよい。

このような構成とすることで、データ通信装置４００の生成するパケットの構成が変更されパケット周期（Ｔ［ｓｅｃ］）が変更された場合でも、その変更に応じて１／Ｔ［Ｈｚ］の周波数除去を行うように帯域除去フィルタの特性を変更することが可能となる。結果として、パケット構成が変更しても、その変更に応じて異なる周波数成分を持つノイズ成分を効果的に除去することが可能となり、高品質なデータ通信が実現される。

なお、図１２に示す係数セットは、先に図９を参照して説明したＩＩＲフィルタに対応する係数セットの例を示している。先にも説明したように、本発明のデータ通信装置の帯域除去フィルタとして利用可能なフィルタは、ＩＩＲフィルタに限らず、例えばＦＩＲフィルタなど異なる構成を持つフィルタも利用可能である。従って、メモリに格納する係数セットは、データ通信装置に備えられた帯域除去フィルタに対応した係数セットとすることが必要である。

以上、特定の実施例を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が実施例の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、限定的に解釈されるべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。

また、明細書中において説明した一連の処理はハードウェア、またはソフトウェア、あるいは両者の複合構成によって実行することが可能である。ソフトウェアによる処理を実行する場合は、処理シーケンスを記録したプログラムを、専用のハードウェアに組み込まれたコンピュータ内のメモリにインストールして実行させるか、あるいは、各種処理が実行可能な汎用コンピュータにプログラムをインストールして実行させることが可能である。例えば、プログラムは記録媒体に予め記録しておくことができる。記録媒体からコンピュータにインストールする他、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、インターネットといったネットワークを介してプログラムを受信し、内蔵するハードディスク等の記録媒体にインストールすることができる。

以上、説明したように、本発明の一実施例構成によれば、例えばマイクロホンによって取得される音声データと同期用データを交互に設定したパケットを生成して送信する構成において、パケットに含まれる特定のデータパターンからなる同期用データの間隔によって規定されるパケット周期の逆数に相当する周波数成分信号を低減させる帯域除去フィルタを設けた。この帯域除去フィルタを適用して音声データに含まれるパケット周期の逆数に相当する周波数成分信号、すなわちマイクロホンによる送信データの検波に起因するノイズを選択的に除去する。本構成により送信装置から送信されるデータに含まれるノイズが低減され品質の高いデータ通信が実現される。

マイクロホン、送信部、受信部から構成される通信システムの構成例について説明する図である。 デジタル変調を行って無線送信を行うシステム構成における送信部の構成および処理例について説明する図である。 デジタル変調を行って無線送信を行うシステム構成における送信部の生成するパケットの構成例について説明する図である。 送信部のアンテナから放射された電波をマイクロホンに内蔵されたＦＥＴなどの能動素子が検波してしまった場合の問題点について説明する図である。 本発明の適用可能なデータ通信システムの概要について説明する図である。 データ通信装置の第１実施例の構成について説明する図である。 データ通信装置の生成するパケットの構成例について説明する図である。 データ通信装置に構成される帯域除去フィルタの理想的な周波数特性について説明する図である。 帯域除去フィルタをＩＩＲ（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタとして設定した場合の構成例について説明する図である。 データ通信装置におけるクロック供給構成について説明する図である。 データ通信装置の第２実施例の構成について説明する図である。 各設定に対応する係数（パラメータ）のセットを予め格納した係数テーブルの構成例について説明する図である。

符号の説明

１０ マイクロホン
１１ 振動板
１２ ＦＥＴ
２０ 送信部
２１ アンテナ
２５ 増幅部
２６ デジタル変換部
２７ パケット生成部
２８ デジタル変調部
２９ 高周波増幅部
５１ 同期用データ
５２ 音声データ
１００ マイクロホン
１０１ 振動板
１０２ ＦＥＴ
２００ 送信部
２０１ 増幅部
２０２ デジタル変換部
２０３ 帯域除去フィルタ
２０４ パケット生成部
２０５ デジタル変調部
２０６ 高周波増幅部
２０８ クロック供給部
２１０ アンテナ
２２１ 同期用データ
２２２ 音声データ
２５１〜２５４ 遅延器
２６１〜２６５ 乗算器
２７１ 加算器
４００ 送信部
４０１ 増幅部
４０２ デジタル変換部
４０３ 帯域除去フィルタ
４０４ パケット生成部
４０５ デジタル変調部
４０６ 高周波増幅部
４１０ アンテナ
４２１ 入力部（設定切り替え部）
４２２ 係数切り替え部
４２３ パケット切り替え部

Claims (10)

1. 送信用データに含まれる特定の周波数成分信号を低減させる処理を行う帯域除去フィルタと、
   前記帯域除去フィルタの出力を格納したパケットを生成するパケット生成部と、
   前記パケット生成部の生成したパケットを出力するアンテナを有し、
   前記帯域除去フィルタは、
   前記パケットに内在するパケット周期の逆数に相当する単一の特定周波数成分信号を低減させる特性を有するフィルタであるデータ通信装置。
2. 前記パケット生成部は、
   前記帯域除去フィルタの出力信号に対して同期用データを繰り返し設定したパケットを生成する構成であり、
   前記帯域除去フィルタは、
   前記同期用データの設定間隔に応じて発生するパケット周期の逆数に相当する周波数成分信号を低減させるフィルタによって構成されている請求項１に記載のデータ通信装置。
3. 前記送信用データは、マイクロホンから入力する音声データのデジタル変換データであり、
   前記帯域除去フィルタは、
   前記音声データのデジタル変換データと同期用データを格納したパケットに内在するパケット周期の逆数に相当する周波数成分信号を低減させるフィルタである請求項１または２に記載のデータ通信装置。
4. 前記パケット生成部は、異なるパケット周期を持つパケットを生成する構成を有し、
   前記帯域除去フィルタは、
   前記パケット生成部の生成する複数の異なるパケット周期の逆数に相当する複数の異なる周波数成分信号を低減させることを可能とした構成を有する請求項１に記載のデータ通信装置。
5. 前記帯域除去フィルタは、
   異なる係数の設定によって、複数の異なる周波数成分信号を低減させることを可能とした構成を有する請求項４に記載のデータ通信装置。
6. 前記データ通信装置は、
   前記帯域除去フィルタに設定する異なる係数のセットを格納した係数テーブルを格納したメモリと、
   前記パケット生成部の生成するパケットのパケット周期に応じて、前記係数テーブルからパケット周期の逆数に相当する周波数成分信号を低減させるための係数セットを選択して前記帯域除去フィルタの特性を変更する係数切り替え制御部を有する請求項５に記載のデータ通信装置。
7. 前記帯域除去フィルタは、ＩＩＲ（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタによって構成されている請求項１に記載のデータ通信装置。
8. 前記パケット生成部および前記帯域除去フィルタは、同一のクロック供給部からのクロック信号によって処理タイミングを決定して処理を実行する構成である請求項１に記載のデータ通信装置。
9. 前記データ通信装置は、さらに、
   前記パケット生成部の生成したパケットに対するデジタル変調処理を実行するデジタル変調部と、
   前記デジタル変調部の出力を搬送波に載せて前記アンテナを介して出力する高周波増幅部を有する構成である請求項１に記載のデータ通信装置。
10. データ通信装置において送信データの制御処理を行う通信データ制御方法であり、
    帯域除去フィルタが、送信用データに含まれる特定の周波数成分信号を低減させる帯域除去フィルタリングステップと、
    パケット生成部が、前記帯域除去フィルタの出力を格納したパケットを生成するパケット生成ステップと、
    アンテナを介して前記パケット生成部の生成したパケットを出力する出力ステップを有し、
    前記帯域除去フィルタリングステップは、
    前記パケットに内在するパケット周期の逆数に相当する単一の特定周波数成分信号を低減させる特性を有する帯域除去フィルタを適用したフィルタリング処理を行うステップである通信データ制御方法。

Images