特開 2024-147975 通信装置、通信方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024147975

(43)【公開日】2024-10-17

(54)【発明の名称】通信装置、通信方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   H04B 1/713 20110101AFI20241009BHJP

【ＦＩ】

H04B1/713

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023060782

(22)【出願日】2023-04-04

(71)【出願人】

【識別番号】516297770

【氏名又は名称】株式会社スマート・ソリューション・テクノロジー

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100132883

【弁理士】

【氏名又は名称】森川 泰司

(74)【代理人】

【識別番号】100202913

【弁理士】

【氏名又は名称】武山 敦史

(72)【発明者】

【氏名】池田 研一

(57)【要約】

【課題】好適な通信が可能な通信装置、通信方法及びプログラムを提供する。
【解決手段】通信装置は、音声信号の周波数ホッピングにより複数の周波数チャネルを用いて通信する通信装置であって、複数のホッピングパターンを用いて周波数ホッピングを行い、それぞれのホッピングパターンを出力する。そして、複数のホッピングパターン同士の間隔、すなわちオフセット値により情報伝達を行う。これにより好適な通信を可能とする。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

音声信号の周波数ホッピングにより複数の周波数チャネルを用いて通信する通信装置であって、
複数のホッピングパターンを用いて前記周波数ホッピングを行い、前記複数のホッピングパターン同士の間隔により情報伝達を行う、
通信装置。

【請求項2】

前記複数のホッピングパターンを時分割し、前記複数のホッピングパターン間で共通する複数の周波数チャネルを用いて前記複数のホッピングパターンを交互に伝送する、
請求項１に記載の通信装置。

【請求項3】

前記複数のホッピングパターン同士の間隔により、前記情報伝達として通信信号のデータサイズを伝達することで、通信対象のデータのデータ長の通信を実現する、
請求項１または２に記載の通信装置。

【請求項4】

前記複数のホッピングパターン間で共通する複数の周波数チャネルには、使用不可能な周波数チャネルが含まれ、前記複数のホッピングパターン同士の間隔は、予め定められた複数パターンのいずれかに制限される、
請求項２に記載の通信装置。

【請求項5】

音声信号の周波数ホッピングにより複数の周波数チャネルを用いて通信する通信方法であって、
複数のホッピングパターンを用いて前記周波数ホッピングを行い、前記複数のホッピングパターン同士の間隔により情報伝達を行う、
ことを特徴とする通信方法。

【請求項6】

コンピュータを、
音声信号の周波数ホッピングにより複数の周波数チャネルを用いて通信するための信号処理手段として機能させ、
前記信号処理手段は、複数のホッピングパターンを用いて前記周波数ホッピングを行い、前記複数のホッピングパターン同士の間隔により情報伝達を行う、
ことを特徴とするプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、通信装置、通信方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

音声信号を用いて通信を行う技術として、送信データに応じて生成した音声信号を出力し、また、入力された音声信号から受信データを取得するものが提案されている（例えば特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－１０２８５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載された技術では、様々な通信に適用可能である一方で、ノイズが多いなど通信品質が悪い場合、通信するデータ長が不明となり、好適な通信を行うという面で改善の余地があった。

【0005】

この発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、好適な通信が可能な通信装置、通信方法及びプログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（１）上記の目的を達成するために、この発明の第１の観点に係る通信装置は、
音声信号の周波数ホッピングにより複数の周波数チャネルを用いて通信する通信装置であって、
複数のホッピングパターンを用いて前記周波数ホッピングを行い、前記複数のホッピングパターン同士の間隔により情報伝達を行う、
ことを特徴とする。

【0007】

（２）また、上記（１）の通信装置において、
前記複数のホッピングパターンを時分割し、前記複数のホッピングパターン間で共通する複数の周波数チャネルを用いて前記複数のホッピングパターンを交互に伝送する、
ようにしてもよい。

【0008】

（３）また、上記（１）または（２）の通信装置において、
前記複数のホッピングパターン同士の間隔により、前記情報伝達として通信信号のデータサイズを伝達することで、通信対象のデータのデータ長の通信を実現する、
ようにしてもよい。

【0009】

（４）また、上記（２）の通信装置において、
前記複数のホッピングパターン間で共通する複数の周波数チャネルには、使用不可能な周波数チャネルが含まれ、前記複数のホッピングパターン同士の間隔は、予め定められた複数パターンのいずれかに制限される、
ようにしてもよい。

【0010】

（５）この発明の第２の観点に係る通信方法は、
音声信号の周波数ホッピングにより複数の周波数チャネルを用いて通信する通信方法であって、
複数のホッピングパターンを用いて前記周波数ホッピングを行い、前記複数のホッピングパターン同士の間隔により情報伝達を行う、
ことを特徴とする。

【0011】

（６）この発明の第３の観点に係るプログラムは、
コンピュータを、
音声信号の周波数ホッピングにより複数の周波数チャネルを用いて通信するための信号処理手段として機能させ、
前記信号処理手段は、複数のホッピングパターンを用いて前記周波数ホッピングを行い、前記複数のホッピングパターン同士の間隔により情報伝達を行う、
ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

この発明によれば、好適な通信が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】通信装置の構成例を示す図である。

【図2】送信機の構成例を示す図である。

【図3】Ａ系列のホッピングパターンの一例を示す説明図である。

【図4】Ｂ系列のホッピングパターンの一例を示す説明図である。

【図5】ホッピングパターン作成処理の一例を示すフローチャートである。

【図6】オフセットに応じたホッピングパターンの一例を示す説明図である。

【図7】図３に示すＡ系列のホッピングパターンと図４に示すＢ系列のホッピングパターンとを、１６シンボルで時分割した場合の例を示す説明図である。

【図8】ホッピングパターンを生成するための系列パターンの一例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に、この発明の実施の形態に係る通信装置について説明する。この発明の通信装置は、利用者が携帯して移動可能な移動体通信端末として構成されてもよいし、特定の設置場所に固定された固定通信端末として構成されてもよい。移動体通信端末は、例えば、携帯電話やスマートフォン、タブレット端末などであればよい。通信装置は、他の移動体通信端末や固定通信端末との間で、音声信号を送受信することによる通信が可能である。なお、通信装置は、音声信号を送受信するものに限定されず、例えば音声信号の送信だけ行い、音声信号の受信を行わないものであってもよい。

【0015】

図１は、この発明の実施の形態に係る通信装置１００の構成例を示している。通信装置１００は、音声処理部１１０と、記憶部１２０と、制御部１３０と、入出力部１４０と、通信処理部１５０と、を備えている。また、音声処理部１１０には、マイク１１１およびスピーカ１１２が接続されている。マイク１１１およびスピーカ１１２は、通信装置１００に内蔵されたものであってもよいし、通信装置１００に外付けされたものであってもよい。なお、通信装置１００が音声信号の送信だけを行う場合に、スピーカ１１２が音声処理部１１０に接続される一方で、マイク１１１は設けられない構成であってもよい。通信装置１００の各部は、内部バスを介して相互に電気信号を伝送可能に接続されている。

【0016】

音声処理部１１０は、例えば、デジタル信号プロセッサ（Digital Signal Processor：ＤＳＰ）、デジタルアナログ変換器（Digital-to-Analog Converter：ＤＡＣ）、アナログデジタル変換器（Analog-to-Digital Converter：ＡＤＣ）を用いて構成され、制御部１３０と協働して、音声信号を送受信するための信号処理を実行する。音声処理部１１０による信号処理は、送信データに基づいてスピーカ１１２により音声信号を出力するための処理と、マイク１１１に入力された音声信号に基づいて受信データを取得するための処理と、を含む。音声信号は、各種データを伝送するための搬送波として用いられる。音声処理部１１０は、送信データに応じたデジタル信号をアナログ変換してスピーカ１１２に供給することにより、音声信号を出力させる。また、音声処理部１１０は、マイク１１１に入力された音声信号に対応するアナログ信号をデジタル変換して受信データを取得する。

【0017】

記憶部１２０は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ等を含み、各種の情報、固定データ、アプリケーション、画面データ、端末ＩＤ、及び、制御部１３０が各種処理を実行するためのプログラム等を記憶する。制御部１３０が実行するプログラムは、送信プログラム１２１と、受信プログラム１２２と、を含む。制御部１３０が送信プログラム１２１を実行することにより、通信装置１００が送信機として機能する。制御部１３０が受信プログラム１２２を実行することにより、通信装置１００が受信機として機能する。送信プログラム１２１および受信プログラム１２２は、別個のプログラムとして用意されてもよいし、単体のプログラムとして用意されてもよい。なお、制御部１３０が送信プログラム１２１を実行することで、通信装置１００を信号処理手段として機能することとなる。

【0018】

制御部１３０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）といったマイクロプロセッサ等を含み、記憶部１２０に記憶されているプログラムを実行することにより、音声信号を使用した通信に係る制御を実行する。制御部１３０は、送信プログラム１２１および受信プログラム１２２のいずれか一方を実行することで、通信装置１００を送信機および受信機のいずれか一方に切り替えるように制御してもよい。あるいは、制御部１３０は、送信プログラム１２１および受信プログラム１２２を並行して実行することで、通信装置１００が送信機および受信機の双方として機能するように制御してもよい。

【0019】

入出力部１４０は、キーパッドや液晶ディスプレイ、発光ダイオード等を含み、各種の情報を入力あるいは出力するためのインタフェースを提供する。なお、通信装置１００は、入出力部１４０の一部または全部を備えない構成であってもよい。マイク１１１およびスピーカ１１２は、入出力部１４０の一部を構成してもよい。

【0020】

通信処理部１５０は、例えば、アンテナ、ＲＦ（Radio Frequency）信号処理回路、ベースバンド信号処理回路等を含み、移動体通信ネットワーク、近距離無線通信ネットワーク、有線通信ネットワーク、インターネット、その他、任意の電気通信ネットワークの一部または全部を介して、外部装置と通信するための処理を実行する。

【0021】

通信装置１００は、周波数ホッピング方式（Frequency Hopping：ＦＨ）により複数の周波数チャネルを切り替えてシンボルを伝送することで、音声信号における複数の周波数チャネルを用いて通信する。通信装置１００は、例えば、非可聴帯域の音声信号を搬送波として使用する。このように、非可聴帯域の音声信号を用いて通信すれば、人間は聞き取ることが不可能または困難になるので、通信装置１００の利用者が雑音を感じることがなく、不快感を与えることが防止できる。

【0022】

通信装置１００では、制御部１３０が送信プログラム１２１を実行して音声処理部１１０と協働することにより、送信機５００として機能する。このように、送信機５００は、制御部１３０による送信プログラム１２１の実行によって実現され、各種の機能的構成を有している。

【0023】

図２は、送信機５００の構成例を示している。送信機５００は、一次変調部５０１と、シリアルパラレル変換部５０２と、ホッピングパターン生成部５０３と、ホッピング周波数生成部５０４と、周波数変換部５０５と、ウィンドウ処理部５０６と、パラレルシリアル変換部５０７と、を備える。これらの機能的構成は、ソフトウェアとハードウェア資源とが協働することにより構築され、ソフトウェアによる情報処理がハードウェア資源を用いて実現されたものであればよい。

【0024】

一次変調部５０１は、例えば、周波数シフトキーイング（Frequency Shift Keying：ＦＳＫ）等の狭帯域変調によって、送信データのビット値に応じた変調を行う。このときには、例えば１ビットといった、所定のサイズで送信データを分割し、分割した各データを割り当てたシンボル区間ごとに、被変調信号の周波数をシフトさせればよい。なお、送信データを１ビットごとに分割するものに限定されず、送信データを複数ビットまとめてシンボルに変換し、多周波数を使用するＭＦＳＫ（Ｍ-ary ＦＳＫ）であってもよい。ただし、音声信号を用いた通信では、使用できる帯域が限られるため、ＭＦＳＫを用いることは困難である。送信データは、記憶部１２０から読み出されたデータであってもよいし、制御部１３０の処理により作成されたデータであってもよい。

【0025】

シリアルパラレル変換部５０２は、一次変調部５０１による被変調信号が入力され、この入力信号をシリアル信号方式からパラレル信号方式に変換する。このときには、複数のシンボルが連続したシンボル系列に対応するシリアル信号方式の入力信号を、単位区間ごとに分割したシンボル区間における信号として、パラレル信号方式で出力する。この出力信号は、複数の周波数チャネルごとに、それぞれのシンボル区間にて伝送されるシンボル値に対応した周波数を有する信号であればよい。したがって、シリアルパラレル変換部５０２は、シンボル系列を単位区間ごとに分割した信号を出力する。シリアルパラレル変換部５０２によってパラレル信号方式に変換された信号は、周波数変換部５０５に供給される。

【0026】

ホッピングパターン生成部５０３は、予め設定されたホッピングパターンを生成する。生成されたホッピングパターンに対応するホッピング制御信号が、ホッピング周波数生成部５０４に供給される。ホッピング制御信号は、予め設定されたホッピングパターンに対応して、ホッピング周波数生成部５０４の出力周波数を切替制御する信号であればよい。ホッピング周波数生成部５０４は、例えばトーン信号の周波数を、ホッピングパターン生成部５０３からのホッピング制御信号に応じて切り替えて、周波数変換部５０５に供給する。この実施の形態におけるホッピングパターン生成部５０３は、複数系統のホッピングパターンを生成する。具体的に、ホッピングパターン生成部５０３は、例えば図３示すＡ系列のホッピングパターンと、図４に示すＢ系列のホッピングパターンといった２系統のホッピングパターンを生成する。なお、図３および図４に示すホッピングパターンは、チャネル数を５つ（ｃｈ０～ｃｈ４の５つ）とした場合のホッピングパターンの例を示している。図３に示すＡ系列のホッピングパターンにおけるｃｈ０～ｃｈ４と図４に示すＢ系列のホッピングパターンにおけるｃｈ０～ｃｈ４とでは、それぞれ異なる周波数が割り当てられればよい。その一方で、例えばチャネル数が非常に多い場合などシンボル同士の衝突が避けられる場合（すなわちＡ系列とＢ系列とで互いの相関が低い場合）には、Ａ系列のチャネルとＢ系列のチャネルとで同じ周波数を割り当ててもよい。この場合、Ａ系列とＢ系列とで互いの相関が低くなるようにすればよい。

【0027】

周波数変換部５０５は、シリアルパラレル変換部５０２から供給された信号を、複数の周波数チャネルに応じた音声周波数帯域の信号に変換する。例えば、シリアルパラレル変換部５０２から供給された信号を、ホッピング周波数生成部５０４から供給された信号と、乗算すればよい。これにより、複数のシンボルをそれぞれ伝送するための複数のシンボル期間と対応して、複数の周波数チャネルにシンボルを割り当てた複数のチャネル信号が生成される。各チャネル信号は、シンボル期間における局在波を形成する信号であればよい。したがって、周波数変換部５０５は、シリアルパラレル変換部５０２によりシンボル系列を単位区間ごとに分割した信号を、周波数ホッピングに使用される複数の周波数チャネルに割り当てた複数のチャネル信号を生成する。周波数変換部５０５から出力されたチャネル信号は、ウィンドウ処理部５０６に入力される。ウィンドウ処理部５０６は、帯域通過フィルタとして機能することで、不要な周波数成分を除去する。これにより、符号間干渉の発生が防止される。その後、各チャネル信号は、パラレルシリアル変換部５０７に入力される。

【0028】

パラレルシリアル変換部５０７は、ウィンドウ処理部５０６からの出力信号が入力され、この入力信号を加算器に供給することで、パラレル信号方式からシリアル信号方式に変換する。

【0029】

パラレルシリアル変換部５０７によってシリアル信号方式に変換された信号は、音声出力用信号として、音声処理部１１０のＤＡＣに供給され、アナログ信号に変換されるようにすればよい。こうして、アナログ信号に変換された音声出力用信号は、スピーカ１１２に供給され、音声信号として出力される。

【0030】

図３は、Ａ系列のホッピングパターンに従って複数の周波数チャネルに割り当てた周波数ホッピング信号を例示している。ここでは、ホッピングレートがシンボルレート以上となるＦＦＨ（Fast-ＦＨ）のうち、ホッピングレートがシンボルレートと同一になる場合を示している。また、複数の周波数チャネルとして、５つの周波数チャネルＣｈ０～Ｃｈ４を用いるものとしている。なお、ホッピングレートがシンボルレート未満となるＳＦＨ（Slow-ＦＨ）であってもよい。ホッピングレートがシンボルレートよりも高いＦＦＨであってもよい（図４に示す例も同様）。

【0031】

複数の周波数チャネルに含まれる１の周波数チャネルによりシンボルを伝送するシンボル期間と同一の間隔で、複数の周波数チャネルに含まれる他の周波数チャネルによりシンボルを伝送するシンボル期間を開始させる（図４に示す例も同様）。例えば、図３に示す場合に、タイミングＴ０からタイミングＴ１までのシンボル伝送期間では、周波数チャネルＣｈ３によりシンボルの伝送が行われ、他の周波数チャネルによるシンボルの伝送は行われない。タイミングＴ１では、シンボルの伝送に使用する周波数を切り替える周波数ホッピングが行われる。これにより、タイミングＴ１からタイミングＴ２までのシンボル伝送期間では、周波数チャネルＣｈ４によりシンボルの伝送が行われ、他の周波数チャネルによるシンボルの伝送は行われない。また、タイミングＴ２では、シンボルの伝送に使用する周波数を切り替える周波数ホッピングが行われる。これにより、タイミングＴ２からタイミングＴ３までのシンボル伝送期間では、周波数チャネルＣｈ１によりシンボルの伝送が行われ、他の周波数チャネルによるシンボルの伝送は行われない。

【0032】

図４は、Ｂ系列のホッピングパターンに従って複数の周波数チャネルに割り当てた周波数ホッピング信号を例示している。例えば、図４に示す場合に、タイミングＴ０からタイミングＴ１までのシンボル伝送期間では、周波数チャネルＣｈ３によりシンボルの伝送が行われ、他の周波数チャネルによるシンボルの伝送は行われない。タイミングＴ１では、シンボルの伝送に使用する周波数を切り替える周波数ホッピングが行われる。これにより、タイミングＴ１からタイミングＴ２までのシンボル伝送期間では、周波数チャネルＣｈ４によりシンボルの伝送が行われ、他の周波数チャネルによるシンボルの伝送は行われない。また、タイミングＴ２では、シンボルの伝送に使用する周波数を切り替える周波数ホッピングが行われる。これにより、タイミングＴ２からタイミングＴ３までのシンボル伝送期間では、周波数チャネルＣｈ２によりシンボルの伝送が行われ、他の周波数チャネルによるシンボルの伝送は行われない。上述したように、図３に示すＡ系列のホッピングパターンにおけるｃｈ０～ｃｈ４と図４に示すＢ系列のホッピングパターンにおけるｃｈ０～ｃｈ４とでは、それぞれ異なる周波数が割り当てられればよい。

【0033】

このように、この実施の形態では、図３に示すＡ系列のホッピングパターンに従って複数の周波数チャネルに割り当てた周波数ホッピング信号と、図４に示すＢ系列のホッピングパターンに従って複数の周波数チャネルに割り当てた周波数ホッピング信号とにより通信を行う。例えば、Ａ系列のホッピングパターンを固定とし、Ｂ系列のホッピングパターンを、通信する通信信号のデータ長（データサイズ）に応じてオフセット分ずらすことで、データ長（データサイズ）を伝達する。具体的に、オフセット値「０」の場合のデータ長、オフセット値「１」の場合のデータ長、といったように、オフセット値に応じて通信するデータ長が予め設定されていればよい。すなわち、この実施の形態では、Ａ系列のホッピングパターンとＢ系列のホッピングパターンとの間隔により情報を伝達する。これによれば、任意の長さのデータを通信する場合に、Ｓ／Ｎ比（Signal-to-Noise Ratio）が低い環境下においても通信対象のデータのデータ長の伝達精度を向上させ任意のデータ長のデータ通信が可能となり、好適な通信を行うことができる。また、ホッピングパターンの間隔でデータ長などの情報を伝達するため、信号の一部分がノイズなどにより失われた場合であっても、データ長を示す情報は失われないため、安定した通信が可能となる。

【0034】

図５は、ホッピングパターンを作成するために実行されるホッピングパターン作成処理の一例を示すフローチャートである。ホッピングパターン作成処理は、通信装置１００の制御部１３０が記憶部１２０から読み出したプログラムにしたがって実行されてもよいし、通信装置１００とは異なるコンピュータシステムを用いて実行されてもよい。当該ホッピングパターン作成処理を２回実行することにより、図３に示すＡ系列のホッピングパターンと、図４に示すＢ系列のホッピングパターンとが生成される。ホッピングパターン作成処理によって作成されたホッピングパターンは、通信装置１００の記憶部１２０に記憶されて、ホッピングパターン生成部５０３により使用される。このホッピングパターン作成処理では、はじめに変数ｉの初期値「０」をセットする（ステップＳ１０１）。

【0035】

次に、ホッピングパターンにおいて変数ｉを用いて示される系列値Ｐｎ［ｉ］を決定する（ステップＳ１０２）。系列値Ｐｎ［ｉ］は、ホッピングパターンにおけるｉ＋１番目の系列値であり、シンボルの伝送に使用される周波数チャネルの番号を示している。例えば、変数ｉ＝０の場合には、１番目（最初）の系列値Ｐｎ［０］を、任意の値に決定する。変数ｉ≧１の場合には、系列値Ｐｎ［ｉ］を、例えばＰＮ系列発生器といった、乱数発生器を用いて発生させた乱数により決定する。

【0036】

続いて、決定された系列値Ｐｎ［ｉ］について、これより先に決定された系列値Ｐｎ［ｉ－ｊ］と同一であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。ここで、変数ｊは、１～ｍの範囲における整数であり、定数ｍは、ホッピングパターンの仕様として予め定めておけばよい。ステップＳ１０３では、今回の決定よりも１個前からｍ個前までに決定された系列値のうちに、今回決定された系列値Ｐｎ［ｉ］と同一のものが含まれている場合に、同一であると判定すればよい。系列値Ｐｎ［ｉ］が系列値Ｐｎ［ｉ－ｊ］と同一である場合には（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２に戻り、系列値Ｐｎ［ｉ］を再決定する。

【0037】

系列値Ｐｎ［ｉ］が系列値Ｐｎ［ｉ－ｊ］と同一ではない場合には（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、今回決定された系列値Ｐｎ［ｉ］と、前回決定された系列値Ｐｎ［ｉ－１］とを比較し、その差分が範囲ｋに含まれるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。範囲ｋを示す変数ｋは、１～ｎの範囲における整数であり、定数ｎは、ホッピングパターンの仕様として予め定めておけばよい。系列値Ｐｎ［ｉ］と系列値Ｐｎ［ｉ－１］との差分は、ホッピング距離とも称され、周波数ホッピングにより切り替える周波数チャネルにおける周波数の間隔に対応している。ステップＳ１０４では、今回決定された系列値Ｐｎ［ｉ］と前回決定された系列値Ｐｎ［ｉ－１］との差分が、予め定めた定数ｎ（正の整数）を用いて、－ｎ以上ｎ以下の範囲内である場合に、差分が範囲ｋに含まれると判定すればよい。この範囲ｋに含まれる場合には（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２に戻り、系列値Ｐｎ[ｉ]を再決定する。なお、ステップＳ１０４では、今回決定された系列値Ｐｎ［ｉ］について、前回決定された系列値Ｐｎ［ｉ－１］との差分だけでなく、さらに前に決定された系列値Ｐｎ［ｉ－ｊ’］との差分が、範囲ｋに含まれるか否かを判定してもよい。変数ｊ’は、２以上の整数であり、ドップラーシフトによる干渉を防止できるように、ホッピングパターンの仕様として予め定めておけばよい。範囲ｋに含まれる場合の処理と、範囲ｋに含まれない場合の処理は、系列値Ｐｎ［ｉ－１］との差分の場合と同様であればよい。

【0038】

差分が範囲ｋに含まれない場合には（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、変数ｉが作成上限値となったか否かを判定する（ステップＳ１０５）。作成上限値ではない場合に（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、変数ｉを１加算するように更新して（ステップＳ１０６）、ステップＳ１０２に戻り、次の系列値を決定する。

【0039】

変数ｉが作成上限値である場合には（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、巡回用再決定として、ホッピングパターンの一部または全部を決定し直す（ステップＳ１０８）。例えば、ホッピングパターンの末尾部について、ステップＳ１０３、Ｓ１０４と同様の条件を満たすように、系列値の決定をやり直せばよい。

【0040】

なお、Ｂ系列のホッピングパターンを作成する場合には、ステップＳ１０８の処理の前に、所定の巡回チェックを行い、予め定めた基準を満たすか否かを判定してもよい。例えば、ステップＳ１０１～Ｓ１０６により決定されたホッピングパターンの先頭部と末尾部とを接続した場合に、ステップＳ１０３、Ｓ１０４と同様の条件を満たすか否かを判定すればよい。また、Ｂ系列のホッピングパターンとして、予め最大オフセット分長い系列を準備しておいてもよい。

【0041】

巡回用再決定を行った後には、所定の品質評価を行い、予め定めた基準を満たすか否かを判定する（ステップＳ１０９）。例えば、決定されたホッピングパターンの系列値を用いて、自己相関関数を計算により求めた場合に、Ｓ／Ｎ比（Signal-to-Noise Ratio）が所定の基準値以上であるかを判定すればよい。また、決定されたホッピングパターンの系列値における全体と、その一部との相関関数を計算により求めた場合に、Ｓ／Ｎ比が所定の基準値以上であるかを判定すればよい。また、Ａ系列のホッピングパターンとＢ系列のホッピングパターンとが完全には一致しないことについても判定する。

【0042】

Ａ系列のホッピングパターンとＢ系列のホッピングパターンとが完全に一致する場合など、品質評価結果が条件を満たさない場合には（ステップＳ１０９；Ｎｏ）、品質用再決定として、ホッピングパターンを決定し直す（ステップＳ１１０）。例えば、ステップＳ１０１～Ｓ１０８を再度実行することにより、ホッピングパターンを決定し直せばよい。なお、ステップＳ１０１～Ｓ１０８を複数回実行することで決定された複数のホッピングパターンのうちで、自己相関関数を計算により求めた場合のＳ／Ｎ比が最も高いホッピングパターンを選択してもよい。また、ステップＳ１０１～Ｓ１０８を複数回実行することで決定された複数のホッピングパターンのうちで、系列値の全部と一部との相関関数を計算により求めた場合のＳ／Ｎ比が最も高いホッピングパターンを選択してもよい。

【0043】

このようなホッピングパターン作成処理にて作成されたホッピングパターンを記憶部１２０に記憶させ、ホッピングパターン生成部５０３が生成するホッピングパターンとして予め設定する。したがって、複数の周波数チャネルにおいて、同一の周波数チャネルによりシンボルを伝送する期間の間隔が特定時間以上となるように、設定されたホッピングパターンを用いて周波数ホッピングが行われる。また、１回あるいは複数回の周波数ホッピングにおける周波数の間隔が特定周波数以上となるように、すなわち、複数の周波数チャネルにおいて、所定回数の周波数ホッピングを行い異なる周波数チャネルによりシンボルを伝送する場合に、周波数の間隔が特定周波数以上となるように設定されたホッピングパターンを用いて周波数ホッピングが行われる。こうして、周波数ホッピングによる変更後の周波数チャネルが、同一の周波数チャネル使用間隔という、時間について予め定められた時間適合条件を満たすように、ホッピングパターンが設定される。これにより、マルチパス環境による干渉の影響や、ドップラーシフトによる干渉の影響といった、通信装置１００の動作環境や周辺環境の影響を受けにくくなり、音声信号を用いた通信の品質を向上させることができる。

【0044】

ホッピング周波数生成部５０４は、ホッピングパターン生成部５０３によって生成されたホッピングパターンに対応するホッピング制御信号に応じて出力周波数を切り替えて、周波数変換部５０５に供給する。周波数変換部５０５は、シリアルパラレル変換部５０２から供給された信号を、ホッピング周波数生成部５０４から供給された信号と乗算することなどにより、シンボル期間における局在波を形成するチャネル信号を生成する。複数の周波数チャネルに応じたチャネル信号では、時間領域において隣接する局在波同士が特定時間以上の間隔を有し、また、周波数領域において隣接する局在波同士が特定周波数以上の間隔を有する。このように、局在波が重ならないように配置するホッピングパターンを生成することで、相互干渉が回避され、音声信号を用いた通信の品質を向上させることができる。なお、ホッピング周波数生成部５０４は、通信するデータ長に応じてＢ系列のホッピングパターンをオフセット分ずらした上で、ホッピングパターン生成部５０３によって生成されたホッピングパターンに対応するホッピング制御信号に応じて出力周波数を切り替えて、周波数変換部５０５に供給する。

【0045】

図６は、オフセットに応じたホッピングパターンの一例を示す説明図である。図示するように、オフセットが０の場合（ｏｆｆｓｅｔ＝０）におけるＡ系列のホッピングパターンとＢ系列のホッピングパターンは、ホッピングパターン生成部５０３が生成したホッピングパターンである。オフセットが１の場合（ｏｆｆｓｅｔ＝１）におけるＡ系列のホッピングパターンとＢ系列のホッピングパターンは、Ａ系列のホッピングパターンを固定とし、ホッピングパターン生成部５０３が生成したＢ系列のホッピングパターンを１シンボル分左にずらしたパターンとなっている。また、オフセットが２の場合（ｏｆｆｓｅｔ＝２）におけるＡ系列のホッピングパターンとＢ系列のホッピングパターンは、Ａ系列のホッピングパターンを固定とし、ホッピングパターン生成部５０３が生成したＢ系列のホッピングパターンを２シンボル分左にずらしたパターンとなっている。このように、通信するデータ長に応じてホッピングパターンをオフセット分ずらすことで、データ長を伝達する。これによれば、任意長のデータを通信する場合に、Ｓ／Ｎ比（Signal-to-Noise Ratio）が低い環境下においても通信するデータ長の伝達精度を向上させることができ、好適な通信を行うことができる。また、ホッピングパターンの間隔でデータ長などの情報を伝達するため、信号の一部分がノイズなどにより失われた場合であっても、データ長を示す情報は失われないため、安定した通信が可能となる。

【0046】

（変形例）
なお、この発明は、上記実施の形態に限定されず、様々な変形及び応用が可能である。例えば、上記実施の形態に係る通信装置１００や送信機５００は、上記で示した全ての技術的特徴を備えるものでなくてもよく、従来技術における少なくとも１つの課題を解決できるように、上記実施の形態で説明した一部の構成を備えたものであってもよい。また、下記の変形例それぞれについて、少なくとも一部を組み合わせてもよい。

【0047】

上記実施の形態では、Ａ系列のホッピングパターンとＢ系列のホッピングパターンとの距離、すなわちオフセット値が整数になる例を示したが、これは一例である。オフセットの値は整数でなくてもよく、例えば０．２シンボルのステップであってもよいし、アナログ値として使用してもよい。また、オフセット値は任意の値を使用可能としてもよいが、必要十分な値に限定してもよい。例えばデータ長が１～１０に限定される場合には、オフセット値も１～１０のみに限定して使用すればよい。また、Ａ系列のホッピングパターンとＢ系列のホッピングパターンの他、Ｃ系列のホッピングパターンを使用する場合には、ＡＢ間のオフセット値とＡＣ間のオフセット値の両方を伝達してもよい。

【0048】

また、上記実施の形態では、図５に示すホッピングパターン作成処理において、図３に示すＡ系列のホッピングパターンと、図４に示すＢ系列のホッピングパターンといった２系統のホッピングパターンを生成し、それぞれが送信機５００から同時に出力される例を示したが、これは一例である。この場合、それぞれの系列で別々の周波数を使用すると、使用する周波数帯域が広くなってしまうという課題がある。そこで、図７に示すように、Ａ系列のホッピングパターンとＢ系列のホッピングパターンとで同じ周波数チャネルを時分割で共有し、Ａ系列とＢ系列とを交互に送信するようにしてもよい。図７は、図３に示すＡ系列のホッピングパターンと図４に示すＢ系列のホッピングパターンとを、１６シンボルで時分割した場合の例を示す説明図である。図７に示す例では、Ａ系列のホッピングパターンにおけるｃｈ０～ｃｈ４の各チャネル（図示する０～４の数字）とＢ系列のホッピングパターンにおけるｃｈ０～ｃｈ４の各チャネル（図示する０～４の数字）が同じ周波数チャネルであることを示している。

【0049】

図７に示すようにＡ系列のホッピングパターンとＢ系列のホッピングパターンとで、同じ周波数チャネルを時分割で共有する場合、任意のオフセット値に対応しようとすると、チャネルが連番になってしまうおそれがある。具体的に、図７に示すように、オフセット値「５」の場合、Ａ系列とＢ系列とで「０」が連続し、Ａ系列のシンボルとＢ系列のシンボルとが連結してしまい、シンボル同期が取りにくくなる弊害が生じる。そのため、各系列間にブランク（休止区間）を挿入することでこのような弊害に対応することが考えられるものの、ブランク分の無音期間が生じ通信速度が遅くなってしまう。

【0050】

そこで、Ａ系列のホッピングパターンとＢ系列のホッピングパターンとで連番となることを避け、かつあるチャネルを選択したら、その後ｍシンボル分は同じチャネルが選択されないよう考慮した系列パターンを予め用意することにより、高速な通信を実現すればよい。図８は、例えばｍ＝２とし、あるチャネルを選択したら、その後２シンボル分は同じチャネルが選択されないよう考慮したホッピングパターンを生成するための系列パターンを示している。なお、図示する系列パターンは、予めユーザにより作成され記憶部１２０に記憶されていればよい。そして、図５に示すホッピングパターン作成処理とは別に、図８に示す「×」となっている部分以外から周波数チャネルを選択し、ホッピングパターンを生成すればよい。また、このような条件でホッピングパターンを生成した上で、オフセット値を、ｏｆｆｆｓｅｔ＝ｎ×１６＋ｋ（ｎ＝０，１，２，３，…、ｋ＝０，１，２，３）に限定することで、あるチャネルを選択したら、その後２シンボル分は同じチャネルが選択されないという条件を満たしたそれぞれの系列のホッピングパターンを生成することができる。そのため、ｎとｋの情報をデータ長に割り当てることで、データ長を伝送することが可能となり、当該データ長のデータの通信が可能となる。すなわち、図８に示す使用不可能な周波数チャネルから周波数チャネルを選択し、かつ、オフセット値、すなわちホッピングパターンの間隔を制限することで、通信信号のデータ長（データサイズ）を伝達し、任意のデータ長の通信が可能となる。なお、図８に示す例は一例であり、例えばｍ＝２以外の条件とした場合には、異なる系列パターンとなればよく、その際のオフセット値も異なる限定となればよい。

【0051】

なお、上記実施の形態では、伝送するデータ、すなわち情報伝達の対象がデータ長である例を示したが、これは一例である。伝送できるデータ、すなわち情報伝達の対象はデータ長に限られず、例えばエラー訂正符号の種別情報を付与することで、様々な符号化方式に対応させることも可能である。

【0052】

信号や情報は、任意の技術を用いて表すことができ、例えば、データ、指示、命令、情報、信号、ビット、シンボル、チャネルは、電圧、電流、電磁波、磁場または粒子、光電場あるいは光粒子、これらの一部または全部の組合せにより表されてもよい。音声信号を用いた通信に限定されず、電磁波信号を用いた無線通信を行う場合に、上記実施の形態で説明した通信装置１００や、これによる通信方法が適用されてもよい。

【0053】

通信装置１００の構成や機能、動作を実現する論理ブロック、モジュール、回路、処理ステップ、アルゴリズムは、電子回路などのハードウェア、コンピュータプログラムなどのソフトウェア、あるいは、これらの組合せとして実装されるものであればよい。例えば、上記実施の形態で説明した通信装置１００の機能を実現するためのアプリケーションソフトウェアが提供され、スマートフォンなどの情報通信装置にインストールすることで、新たに専用のハードウェアを追加することなく、音声信号を用いた通信が可能になればよい。

【0054】

通信装置１００の構成や機能、動作を実現する論理ブロック、モジュール、回路は、汎用のマイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（Digital Signal Processor：ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）を含めたプログラマブル論理デバイス、その他の半導体集積回路、あるいは、これらの組合せとして実装されるものであればよい。

【0055】

通信装置１００の構成や機能、動作を実現するソフトウェアは、コンピュータ読取可能な各種媒体における１または複数の命令やコードとして記憶または送信されてもよい。コンピュータ読取可能な各種媒体は、記憶媒体であってもよいし、通信媒体であってもよい。記憶媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭまたは他の光学ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置、半導体記憶装置といった、任意の記憶装置を用いて構成可能である。通信媒体は、有線、赤外線、無線、マイクロ波、超音波といった、任意の信号伝送媒体を用いて構成可能である。

【0056】

また、上述の機能を、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）とアプリケーションとの分担、またはＯＳとアプリケーションとの協働により実現する場合等には、ＯＳ以外の部分のみを媒体に格納してもよい。

【0057】

また、搬送波にプログラムを重畳し、通信ネットワークを介して配信することも可能である。例えば、通信ネットワーク上の掲示板（ＢＢＳ、Ｂｕｌｌｅｔｉｎ Ｂｏａｒｄ Ｓｙｓｔｅｍ）に当該プログラムを掲示し、ネットワークを介して当該プログラムを配信してもよい。そして、これらのプログラムを起動し、オペレーティングシステムの制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、上述の処理を実行できるように構成してもよい。

【0058】

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態および変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内およびそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。

【符号の説明】

【0059】

１ 通信システム
１０ ユーザ端末
２０ 店舗端末
１００ 通信装置
１１０ 音声処理部
１１１ マイク
１１２ スピーカ
１２０ 記憶部
１２１ 送信プログラム
１２２ 受信プログラム
１３０ 制御部
１４０ 入出力部
１５０ 通信処理部
５００ 送信機
５０１ 一次変調部
５０２ シリアルパラレル変換部
５０３ ホッピングパターン生成部
５０４ ホッピング周波数生成部
５０５ 周波数変換部
５０６ ウィンドウ処理部
５０７ パラレルシリアル変換部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】