專利名稱：調(diào)制裝置以及解調(diào)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種主要用于利用聲音傳送代碼的調(diào)制裝置以及解調(diào)裝置。
背景技術(shù)：
作為利用在空氣等介質(zhì)中傳播的聲波傳輸數(shù)據(jù)的聲音通信技術(shù)，提出一種對(duì)數(shù)據(jù) 信號(hào)進(jìn)行頻譜擴(kuò)散，在擴(kuò)散信號(hào)化后進(jìn)行播放的技術(shù)(參照專利文獻(xiàn)1)。由于擴(kuò)散信號(hào)為 使人感到不適的噪聲，所以在專利文獻(xiàn)1的技術(shù)中如下進(jìn)行控制，即，將擴(kuò)散信號(hào)與聲音信 號(hào)等進(jìn)行混頻，使擴(kuò)散信號(hào)的信號(hào)電平小于或等于掩蔽閾值。另外，作為其它的利用聲音作為傳送介質(zhì)的代碼傳送技術(shù)，存在如專利文獻(xiàn)2、3 所示的技術(shù)。專利文獻(xiàn)2的方式是下述方式，即，根據(jù)基帶信號(hào)對(duì)可聽(tīng)頻帶的載波進(jìn)行調(diào) 制，使該調(diào)制信號(hào)在掩蔽音中難以聽(tīng)到后進(jìn)行傳送。專利文獻(xiàn)3的方式是利用振幅調(diào)制而 在聲音信號(hào)中埋入數(shù)字水印的方式。專利文獻(xiàn)1 國(guó)際公開(kāi)第02/45286號(hào)小冊(cè)子專利文獻(xiàn)2 日本國(guó)特開(kāi)2007-104598號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本國(guó)特開(kāi)2006-251676號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
在聲音通信、特別是以空氣作為介質(zhì)的聲音通信中，由于多路等導(dǎo)致的波形變形、 介質(zhì)粘性導(dǎo)致的吸收衰減等，從而難以進(jìn)行高可靠性的通信，為了使通信的可靠性提高，必 須提高擴(kuò)散信號(hào)的信號(hào)電平。但是，如果提高擴(kuò)散信號(hào)的信號(hào)電平，則產(chǎn)生下述問(wèn)題點(diǎn)，即， 即使例如將擴(kuò)散信號(hào)與聲音信號(hào)進(jìn)行混頻，也會(huì)使聽(tīng)眾收聽(tīng)到擴(kuò)散信號(hào)，導(dǎo)致噪聲的產(chǎn)生 以及聲音信號(hào)的音質(zhì)劣化。本發(fā)明的目的在于提供一種調(diào)制裝置、解調(diào)裝置以及音頻信號(hào)再生裝置，其可以 將附加了信息的聲音信號(hào)在保持高音質(zhì)的同時(shí)進(jìn)行傳輸。本發(fā)明的第1方式是一種調(diào)制裝置，其特征在于，具有第1擴(kuò)散代碼生成部，其生成具有規(guī)定周期的第1擴(kuò)散代碼；聲音信號(hào)輸入部，其輸入聲音信號(hào)；第1調(diào)制部，其基于數(shù)據(jù)代碼，對(duì)所述第1擴(kuò)散代碼按所述周期進(jìn)行相位調(diào)制；以 及合成部，其將調(diào)制信號(hào)與所述聲音信號(hào)進(jìn)行合成，作為合成信號(hào)進(jìn)行輸出，其中， 該調(diào)制信號(hào)是基于相位調(diào)制后的所述第1擴(kuò)散代碼生成的，分布在與規(guī)定頻率相比較高的 頻率區(qū)域中。本發(fā)明的第2方式是一種解調(diào)裝置，其特征在于，具有聲音信號(hào)輸入部，其輸入將聲音信號(hào)和調(diào)制信號(hào)合成而得到的合成信號(hào)，其中，該 調(diào)制信號(hào)是基于根據(jù)數(shù)據(jù)代碼按周期進(jìn)行相位調(diào)制后的具有該周期的第1擴(kuò)散代碼生成 的，分布在與規(guī)定的頻率相比較高的頻率區(qū)域中；
高通濾波器，其通過(guò)將所述合成信號(hào)的小于或等于規(guī)定頻率的頻率成分截去，從 而抽取所述調(diào)制信號(hào)的成分；以及代碼判定部，其基于所抽取的所述調(diào)制信號(hào)的成分的分析結(jié)果，對(duì)與所述聲音信 號(hào)合成的所述數(shù)據(jù)代碼進(jìn)行譯碼。本發(fā)明的第3方式是一種解調(diào)裝置，其特征在于，具有聲音信號(hào)輸入部，其輸入合成有多個(gè)擴(kuò)散代碼的聲音信號(hào)，該多個(gè)擴(kuò)散代碼彼此 同步，由不同代碼序列構(gòu)成；模式判定部，其判定是參照模式還是并行模式，該參照模式是指從所輸入的所述 聲音信號(hào)分離出的擴(kuò)散代碼含有沒(méi)有根據(jù)數(shù)據(jù)代碼進(jìn)行相位調(diào)制的參照用擴(kuò)散代碼，該并 行模式是指該擴(kuò)散代碼不含有該參照用擴(kuò)散代碼；第1解調(diào)部，其在所述并行模式時(shí)進(jìn)行動(dòng)作；以及第2解調(diào)部，其在所述參照模式時(shí)進(jìn)行動(dòng)作，所述第1解調(diào)部分別檢測(cè)所述聲音信號(hào)相對(duì)于所述多個(gè)擴(kuò)散代碼的相干值，基于 各個(gè)相干值的峰值，對(duì)所述數(shù)據(jù)代碼進(jìn)行解調(diào)，所述第2解調(diào)部具有第1相干檢測(cè)部，其檢測(cè)與根據(jù)所述數(shù)據(jù)代碼進(jìn)行相位調(diào)制的擴(kuò)散代碼相對(duì)的所 述聲音代碼的相干值即第1相干值；第2相干檢測(cè)部，其檢測(cè)與所述參照用擴(kuò)散代碼相對(duì)的所述聲音信號(hào)的相干值即 第2相干值；加法運(yùn)算部，其對(duì)所述第1相干值和所述第2相干值進(jìn)行加法運(yùn)算，并將合成相干 值輸出；峰值檢測(cè)部，其針對(duì)所述調(diào)制用擴(kuò)散代碼的每1個(gè)周期，檢測(cè)所述合成相干值的 峰值；以及代碼判定部，其基于該峰值檢測(cè)部檢測(cè)出的峰值的大小，對(duì)所述聲音信號(hào)中所合 成的所述數(shù)據(jù)代碼進(jìn)行譯碼。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)在聲音信號(hào)的高音頻帶將基于相位調(diào)制后的擴(kuò)散代碼生成的調(diào) 制信號(hào)進(jìn)行疊加，從而可以與可聽(tīng)聲音并行地傳輸信息成分，而不會(huì)使音質(zhì)劣化。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1即聲音通信系統(tǒng)的發(fā)送裝置、接收裝置的結(jié)構(gòu)的 圖。圖2是表示發(fā)送裝置的數(shù)據(jù)疊加部的結(jié)構(gòu)的圖。圖3是表示擴(kuò)散處理以及差動(dòng)編碼的波形例的圖。圖4是表示數(shù)據(jù)疊加部的各部分的頻譜例的圖。圖5是表示接收裝置的解調(diào)部的結(jié)構(gòu)的圖。圖6是表示HPF以及延遲檢波的輸出波形例的圖。圖7是表示LPF以及匹配濾波器的輸出波形例的圖。圖8是作為本發(fā)明的實(shí)施方式2的聲音通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
圖9是表示發(fā)送側(cè)的調(diào)制部的結(jié)構(gòu)的圖。
圖10是表示PN代碼序列生成部的結(jié)構(gòu)的圖。
圖11是表示PN代碼的特性的圖。
圖12是說(shuō)明符號(hào)速率(symbol rate)變換部的功能的圖。
圖13是表示限制了頻帶的PN代碼的特性的圖。
圖14是表示將聲音信號(hào)和PN代碼合成而得到的合成信號(hào)的頻率分布的圖。
圖15是表示接收裝置的解調(diào)部的結(jié)構(gòu)的圖。
圖16是表示匹配濾波器的結(jié)構(gòu)的圖。
圖17是表示匹配濾波器輸出的相干值隨時(shí)間變化的圖。
圖18是表示調(diào)制用PN代碼和參照用PN代碼為相同相位時(shí)的相加波形的圖。
圖19是表示調(diào)制用PN代碼和參照用PN代碼為逆相位時(shí)的相加波形的圖。
圖20是說(shuō)明峰值檢測(cè)區(qū)間的圖。
圖21是表示檢測(cè)出的峰值序列的例子的圖。
圖22是表示所復(fù)合的數(shù)據(jù)代碼序列的例子的圖。
圖23是表示調(diào)制部的其它實(shí)施方式的圖。
圖24是表示調(diào)制部的另外的實(shí)施方式的圖。
圖25是表示解調(diào)部的其它實(shí)施方式的圖。
圖26是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3即聲音通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
圖27是表示接收裝置的解調(diào)部的結(jié)構(gòu)的圖。
圖28是表示在輸入了不含有聲音信號(hào)且沒(méi)有限制頻帶的PN代碼時(shí)，匹配濾波器
輸出的相干值隨時(shí)間變化的圖。圖29是表示在輸入了含有聲音信號(hào)的信號(hào)時(shí)，匹配濾波器輸出的相干值隨時(shí)間 變化的圖。圖30是表示調(diào)制部的其它實(shí)施方式的圖。圖31是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4即聲音通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。圖32是表示在發(fā)送裝置的各部分中處理的信號(hào)的頻譜的圖。圖33是表示在接收裝置的各部分中處理的信號(hào)的頻譜的圖。
具體實(shí)施例方式參照附圖，說(shuō)明作為本發(fā)明的實(shí)施方式的聲音通信方式以及聲音通信系統(tǒng)。實(shí)施方式1《聲音通信系統(tǒng)》圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1即聲音通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。該聲音通信系統(tǒng)由 發(fā)送裝置1、接收裝置2構(gòu)成。發(fā)送裝置1具有數(shù)據(jù)疊加部10、模擬電路部11以及揚(yáng)聲器12。數(shù)據(jù)疊加部10是 對(duì)數(shù)據(jù)代碼D進(jìn)行擴(kuò)散處理后疊加在數(shù)字聲音信號(hào)S的高音頻帶中的電路部。數(shù)據(jù)疊加部 10的結(jié)構(gòu)以及動(dòng)作的詳細(xì)內(nèi)容在后面記述。模擬電路部11包括D/A變換器以及音頻放大器，將從數(shù)據(jù)疊加部10輸出的數(shù)字 合成信號(hào)變換為模擬信號(hào)，進(jìn)行放大后向揚(yáng)聲器12供給。揚(yáng)聲器12將從模擬電路部11輸
7入的合成信號(hào)作為聲音進(jìn)行放音。放音后的合成信號(hào)聲音在空間(空氣中)傳輸，到達(dá)接 收裝置2的傳聲器22處。接收裝置2具有傳聲器22、模擬電路部23和解調(diào)部21。模擬電路部23具有對(duì)由 傳聲器22拾音獲得的聲音信號(hào)進(jìn)行放大的放大器、以及將音頻信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)的A/D 變換器。解調(diào)部21是對(duì)在拾音獲得的聲音信號(hào)中含有的擴(kuò)散信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)疊加在該擴(kuò) 散信號(hào)中的數(shù)據(jù)代碼D進(jìn)行解調(diào)的電路部。解調(diào)部21的結(jié)構(gòu)以及動(dòng)作的詳細(xì)內(nèi)容在后面 記述。《數(shù)據(jù)疊加部》圖2(A)是表示發(fā)送裝置1的數(shù)據(jù)疊加部10的結(jié)構(gòu)例的圖。從聲音信號(hào)輸入部31 輸入的數(shù)字聲音信號(hào)S (音樂(lè)、語(yǔ)音等)，通過(guò)LPF 32將高頻截去。LPF 32的截止頻率基于 聽(tīng)感和向調(diào)制信號(hào)分配的帶寬確定。如果使截止頻率過(guò)低，則聲音信號(hào)S的音質(zhì)劣化。同 時(shí)，如果與較低的截止頻率對(duì)應(yīng)地降低調(diào)制信號(hào)的頻帶頻率，則調(diào)制信號(hào)使收聽(tīng)者在聽(tīng)感 方面容易聽(tīng)到(響度變大)。相反地，如果使LPF 32的截止頻率過(guò)高，則無(wú)法使調(diào)制信號(hào)的 頻帶變寬，數(shù)據(jù)代碼的傳送品質(zhì)下降。由此，對(duì)通過(guò)LPF 32后的聲音信號(hào)的聽(tīng)感評(píng)價(jià)以及 所要求的調(diào)制信號(hào)的帶寬等進(jìn)行考慮后確定LPF 32的截止頻率。將由LPF 32截去高頻后的聲音信號(hào)通過(guò)增益調(diào)整部33調(diào)整增益。將調(diào)整增益后 的聲音信號(hào)S輸入加法器34。此外，在所輸入的聲音信號(hào)為僅在中低音頻帶中具有頻率成 分，在高音頻帶中不存在成分的信號(hào)的情況下，也可以省略LPF 32。數(shù)據(jù)代碼D從數(shù)據(jù)代碼輸入部35進(jìn)行輸入。擴(kuò)散代碼生成部36生成擴(kuò)散代碼。 作為擴(kuò)散代碼，使用M序列等具有固定循環(huán)周期的偽隨機(jī)數(shù)代碼序列(PN代碼)。對(duì)于從數(shù) 據(jù)代碼輸入部35輸入的數(shù)據(jù)代碼D，調(diào)整其周期，以使得1個(gè)符號(hào)周期與擴(kuò)散代碼的1個(gè)循 環(huán)周期一致。乘法器37將數(shù)據(jù)代碼D和擴(kuò)散代碼PN進(jìn)行乘法運(yùn)算。該處理是通常稱為擴(kuò)散的 處理。通過(guò)該擴(kuò)散處理，根據(jù)數(shù)據(jù)代碼D的值(1/0)對(duì)擴(kuò)散代碼PN按循環(huán)周期進(jìn)行相位調(diào) 制，并且使數(shù)據(jù)代碼D的頻譜擴(kuò)散。通過(guò)乘法器37根據(jù)數(shù)據(jù)代碼D進(jìn)行調(diào)制而得到的擴(kuò)散代碼MPN，通過(guò)差動(dòng)編碼部 38變換為差動(dòng)代碼DMPN。差動(dòng)編碼處理是將擴(kuò)散代碼的各碼片的值從其絕對(duì)值置換為表 示相對(duì)于上一碼片的變化的值的處理。根據(jù)該差動(dòng)編碼，即使在接收側(cè)(在后面詳細(xì)記述) 沒(méi)有準(zhǔn)確地與發(fā)送側(cè)同步的時(shí)鐘，也可以利用延遲檢波高精度地對(duì)符號(hào)進(jìn)行解調(diào)。圖2(B)是表示差動(dòng)編碼部38的例子的圖。差動(dòng)編碼部38由下述部件構(gòu)成異 或電路45，向其一側(cè)的輸入端子輸入擴(kuò)散代碼MPN ；以及1碼片延遲電路46，其將異或電路 45的輸出延遲1個(gè)碼片，并返回異或電路45的另一側(cè)的輸入端子。通過(guò)將異或電路45的 輸出延遲1個(gè)碼片后進(jìn)行反饋，從而異或電路45將輸入的擴(kuò)散代碼MPN和異或電路45的 1個(gè)時(shí)鐘前的輸出之間的比較結(jié)果，作為差動(dòng)代碼DMPN輸出。即，擴(kuò)散代碼MPN的各碼片 的絕對(duì)值，在差動(dòng)代碼DMPN中被置換為與上一個(gè)差動(dòng)代碼DMPN的碼片相比有無(wú)相位變化。 由此，在接收側(cè)，通過(guò)比較連續(xù)的2個(gè)碼片，可以將擴(kuò)散代碼MPN復(fù)原。圖3示出上述數(shù)據(jù)代碼D、擴(kuò)散代碼PN、MPN、DMPN的波形例。該圖㈧是擴(kuò)散代 碼生成部36生成的擴(kuò)散代碼PN。該圖(B)是通過(guò)數(shù)據(jù)代碼輸入部35輸入的數(shù)據(jù)代碼D。 該圖(C)是根據(jù)數(shù)據(jù)代碼D按循環(huán)周期進(jìn)行相位調(diào)制后的擴(kuò)散代碼MPN。由于在該圖中示出的數(shù)據(jù)代碼序列D為“10”，所以擴(kuò)散代碼MPN的第一個(gè)周期是相位正轉(zhuǎn)，第二個(gè)周期則 是相位反轉(zhuǎn)。該圖(D)是將調(diào)制后的擴(kuò)散代碼MPN進(jìn)行差動(dòng)編碼而得到的代碼序列(差動(dòng) 代碼)DMPN0該代碼序列是根據(jù)擴(kuò)散代碼MPN的各碼片的值和上一個(gè)碼片的差動(dòng)代碼DMPN 的值之間的比較結(jié)果(排他邏輯和)而得到的值。此外，差動(dòng)代碼DMPN變換為_(kāi)1、1的二
值信號(hào)。 將進(jìn)行二值信號(hào)化后的代碼序列即差動(dòng)代碼DMPN輸入上采樣部39。上采樣部39 對(duì)輸入的代碼序列進(jìn)行上采樣。根據(jù)擴(kuò)散代碼生成部36生成的擴(kuò)散代碼PN的碼片速率和 該上采樣部39中的上采樣率，確定發(fā)送(放音)的擴(kuò)散代碼的碼片速率以及帶寬。
基于圖2 (A)，將上采樣處理后的信號(hào)(差動(dòng)代碼DMPN)輸入LPF 40。LPF 40是在 限制基帶信號(hào)的頻帶，抑制碼片間的干涉的同時(shí)，限制基帶信號(hào)的頻帶的濾波器，稱為奈奎 斯特濾波器。奈奎斯特濾波器是具有將脈沖響應(yīng)根據(jù)符號(hào)速率進(jìn)行回環(huán)(通過(guò)0)的特性 的濾波器，通常由稱為余弦滾降濾波器的FIR濾波器構(gòu)成。濾波器的次數(shù)、滾降率α等與 所應(yīng)用的條件等對(duì)應(yīng)地確定。此外，在本實(shí)施方式1中，由于在接收側(cè)也利用LPF 54進(jìn)行濾波，所以為了由該 LPF 40與接收側(cè)的LPF 54形成完整的奈奎斯特濾波器，各自由根升余弦滾降濾波器構(gòu)成。通過(guò)LPF 40進(jìn)行頻帶限制、波形整形后的信號(hào)，由乘法器42與載波(carrier) 信號(hào)進(jìn)行乘法運(yùn)算，并向高頻進(jìn)行頻率偏移。載波信號(hào)生成部41生成的載波信號(hào)的頻率 是任意的，但將該頻率設(shè)定為，頻率偏移后的擴(kuò)散代碼的頻帶大于或等于LPF 32的截止頻 率，且落在揚(yáng)聲器、傳聲器等聲音設(shè)備的可動(dòng)頻帶以及包含信號(hào)壓縮在內(nèi)的數(shù)字信號(hào)處理 部(CODEC)的編碼頻帶的范圍內(nèi)。S卩，如果載波信號(hào)的頻率降低，則調(diào)制信號(hào)成分在聽(tīng)感方面易于聽(tīng)到，并且，有可 能在調(diào)制信號(hào)中混入聲音信號(hào)而使傳送品質(zhì)劣化。另外，如果載波信號(hào)的頻率過(guò)高，則有 可能由于揚(yáng)聲器、傳聲器等的高頻特性的劣化或者落在CODEC的編碼頻帶之外而使波形失 真，傳送品質(zhì)下降，并且，在調(diào)制信號(hào)頻帶超過(guò)奈奎斯特頻率的情況下，有可能混入重疊失
直
ο即，使得擴(kuò)散信號(hào)的帶寬(碼片速率)以及載波信號(hào)的頻率滿足下述條件。如果 將上采樣后的調(diào)制信號(hào)的帶寬設(shè)為fBW，將采樣頻率設(shè)為fs，將LPF 32的截止頻率設(shè)為fc， 將載波信號(hào)的頻率設(shè)為fa，則必須滿足下式的條件。[算式1]
I^-fc2 二 Jbwfc 彡 fa-fBW^->/α + βΨ向高頻進(jìn)行頻率偏移后的調(diào)制信號(hào)MDMPN通過(guò)增益調(diào)整部43進(jìn)行增益調(diào)整。增 益調(diào)整后的調(diào)制信號(hào)MDMPN通過(guò)加法器34與聲音信號(hào)S進(jìn)行相加合成。將該合成信號(hào)向 外部輸出。增益調(diào)整部43的增益是基于應(yīng)用的環(huán)境或系統(tǒng)中允許的放音聲壓電平、所要求 的傳播距離、聽(tīng)感評(píng)價(jià)等而確定的。此外，也可以與從LPF 32輸出的聲音信號(hào)S的電平對(duì) 應(yīng)而適當(dāng)?shù)乜刂圃鲆嬲{(diào)整部43的增益。例如，也可以進(jìn)行下述控制，即，在聲音信號(hào)S的電平較大的情況下，由于可以期待掩蔽效果，所以也提高調(diào)制信號(hào)MDMPN的電平而相對(duì)于噪 聲提升增益，在聲音信號(hào)S的電平較小的情況下，降低調(diào)制信號(hào)MDMPN的電平，以使得聲音 信號(hào)S的聽(tīng)感不會(huì)劣化。圖4是例示數(shù)據(jù)疊加部10的各個(gè)部件中的頻譜的概要的圖。該圖(A)是表示向 聲音信號(hào)輸入部31輸入的聲音信號(hào)S的頻譜的圖。該圖(B)是表示通過(guò)LPF 32截去高音 頻帶后的聲音信號(hào)S的頻譜的圖。LPF 32的截止頻率fc與作為對(duì)象的聽(tīng)眾的聽(tīng)覺(jué)特性相 應(yīng)地設(shè)定為例如數(shù)十kHz左右。該圖(C)是表示從LPF(奈奎斯特濾波器)40輸出的(限制了頻帶的)差動(dòng)代碼 DMPN以及載波信號(hào)(頻率為fa的正弦波)的頻譜的圖。該圖(D)是表示將載波信號(hào)和差 動(dòng)代碼DMPN進(jìn)行乘法運(yùn)算而得到的調(diào)制信號(hào)MDMPN的圖。由于本例子是進(jìn)行實(shí)數(shù)乘法運(yùn) 算的例子，所以在載波信號(hào)的兩側(cè)形成頻帶(邊帶)。該圖(E)是從加法器34輸出的合成信號(hào)。該合成信號(hào)是將從增益調(diào)整部33輸出 的聲音信號(hào)S和從增益調(diào)整部43輸出的調(diào)制信號(hào)MDMPN相加合成而得到的信號(hào)。該合成 信號(hào)在模擬電路部11中變換為音頻信號(hào)，從揚(yáng)聲器12向空間放音。另外，作為模擬信號(hào)， 可以通過(guò)有線或無(wú)線的音頻信號(hào)傳動(dòng)路徑進(jìn)行傳送。《解調(diào)部》圖5是表示接收裝置2的解調(diào)部21的結(jié)構(gòu)例的圖。在解調(diào)部21中輸入由傳聲 器22拾音并在模擬電路部23中進(jìn)行A/D變換后的合成信號(hào)。將所輸入的合成信號(hào)向HPF 51輸入。HPF 51是用于從合成信號(hào)中去除聲音信號(hào)成分，取出通過(guò)載波信號(hào)進(jìn)行頻率偏移 后的擴(kuò)散信號(hào)成分MDMPN的濾波器。HPF 51的截止頻率設(shè)定為調(diào)制信號(hào)頻帶的下限頻率 (fa-fBff/2 (參照?qǐng)D4 (E)))。將通過(guò)HPF 51抽取的調(diào)制信號(hào)MDMPN輸入延遲器52以及乘 法器53。延遲器52的延遲時(shí)間設(shè)定為與在發(fā)送側(cè)進(jìn)行上采樣而得到的擴(kuò)散代碼的1個(gè)碼 片相應(yīng)的時(shí)間。例如，在以N倍進(jìn)行上采樣的情況下，延遲器52的延遲量也成為與N個(gè)采 樣對(duì)應(yīng)的延遲量。乘法器53將HPF 53的1個(gè)碼片量的采樣和延遲器52的1個(gè)碼片量的 采樣進(jìn)行乘法運(yùn)算。該處理是上述的延遲檢波處理。通過(guò)該延遲檢波處理，將進(jìn)行了差動(dòng) 編碼的信號(hào)MDMPN變換為包含初始的擴(kuò)散代碼MPN的信號(hào)。在圖6㈧中示出HPF 51的輸出波形例，在圖6 (B)中示出乘法器53的輸出波形 例。在圖6(A)的波形中，載波信號(hào)的包絡(luò)線成為由LPF 40限制了頻帶的(變形為平滑的 波形的)差動(dòng)代碼DMPN的形狀。另一方面，在圖6(B)的波形中，載波信號(hào)的包絡(luò)線成為根 據(jù)數(shù)據(jù)代碼D進(jìn)行調(diào)制而得到的擴(kuò)散代碼MPN的形狀。此外，通過(guò)利用該圖所示的延遲器52、乘法器53進(jìn)行的延遲檢波而譯碼后的代碼 波形(譯碼代碼波形)，與由發(fā)送側(cè)的差動(dòng)編碼部38差動(dòng)編碼前的代碼波形正負(fù)反轉(zhuǎn)。雖 然只要作為正負(fù)反轉(zhuǎn)的信號(hào)進(jìn)行處理就沒(méi)有問(wèn)題，但也可以根據(jù)需要插入反相器等。該延遲檢波處理的特征在于在解調(diào)時(shí)無(wú)需再生載波信號(hào)這一點(diǎn)。通過(guò)像這樣在發(fā) 送側(cè)進(jìn)行差動(dòng)編碼，在接收側(cè)采用延遲檢波，從而可以構(gòu)筑相對(duì)于頻率變動(dòng)來(lái)說(shuō)穩(wěn)定的、且 處理負(fù)荷也較少的通信系統(tǒng)。將乘法器53的乘法運(yùn)算輸出向LPF 54輸入。LPF 54是用于進(jìn)行下述動(dòng)作的濾 波器，其對(duì)載波成分進(jìn)行濾波而抽取基帶信號(hào)，并且，對(duì)多余的噪聲進(jìn)行濾波而提高SN比， 該LPF 54是與在發(fā)送側(cè)使用的LPF(奈奎斯特濾波器)40具有相同特性的濾波器。此外，
10如上所述，使調(diào)制部的LPF 40和該LPF 54分別采用根特性的濾波器，以使它們綜合起來(lái)具 有完整的奈奎斯特濾波器特性。圖7(A)是表示LPF 54的輸出波形的一個(gè)例子的圖。此外，該輸出波形與圖6所 示的波形的切取位置不同，波形不一致。將LPF 54的輸出向匹配濾波器55輸入。匹配濾波器55由具有在發(fā)送側(cè)數(shù)據(jù)代 碼擴(kuò)散時(shí)使用的擴(kuò)散代碼PN作為系數(shù)的FIR濾波器構(gòu)成。用作系數(shù)的擴(kuò)散代碼的碼片速 率與發(fā)送側(cè)的上采樣后的碼片速率相同。即，在匹配濾波器55中，相同的擴(kuò)散代碼PN的相 同代碼與上采樣率相應(yīng)地進(jìn)行重復(fù)。匹配濾波器55 (相干檢測(cè)部)執(zhí)行圖7 (A)所示的LPF 54的輸出波形和擴(kuò)散代碼 PN之間的卷積運(yùn)算，輸出LPF 54的輸出波形和擴(kuò)散代碼PN之間的相干值。圖7 (B)是表示 匹配濾波器55的輸出波形的一個(gè)例子的圖。由于在傳送路徑中受到的干擾或噪音與擴(kuò)散 代碼的相干較低，所以對(duì)匹配濾波器輸出的相干值不會(huì)產(chǎn)生較大的影響。由此，通過(guò)擴(kuò)散處 理，可以進(jìn)行有效抵抗干擾的傳送。相干值表示擴(kuò)散代碼PN的周期中較強(qiáng)的相干峰值，由于該峰值的相位根據(jù)發(fā)送 符號(hào)而進(jìn)行相位調(diào)制，所以與發(fā)送符號(hào)的1、-1對(duì)應(yīng)地表現(xiàn)出正的峰值和負(fù)的峰值。匹配濾 波器55的輸出向峰值檢測(cè)部56輸入。峰值檢測(cè)部56檢測(cè)擴(kuò)散代碼PN的周期附近的較大 峰值，作為相干峰值。檢測(cè)出的相干峰值向代碼判定部57輸入。代碼判定部57根據(jù)峰值 相位對(duì)符號(hào)進(jìn)行解碼，將其作為數(shù)據(jù)代碼D輸出。根據(jù)以上所述的結(jié)構(gòu)，即使以聽(tīng)感方面略微存在不適感的狀態(tài)在聲音信號(hào)中疊加 代碼調(diào)制信號(hào)，并向空間進(jìn)行放音傳送，也可以以比較輕的處理負(fù)荷實(shí)現(xiàn)相對(duì)于頻率變動(dòng) 或干擾具有高穩(wěn)定性的聲音傳送系統(tǒng)。此外，在上述實(shí)施方式1中，對(duì)于錯(cuò)誤校正代碼的添加等沒(méi)有記載，但在發(fā)送裝置 側(cè)使用錯(cuò)誤校正或交錯(cuò)(interleave)等的情況下，只要在接收裝置側(cè)針對(duì)接收符號(hào)追加 這些處理即可。此外，在上述實(shí)施方式中，將載波信號(hào)和差動(dòng)代碼DMPN的乘法運(yùn)算利用實(shí)數(shù)區(qū)域 的運(yùn)算進(jìn)行，但也可以通過(guò)希爾伯特變換將載波信號(hào)變換為復(fù)數(shù)，利用復(fù)數(shù)區(qū)域的乘法運(yùn) 算進(jìn)行差動(dòng)代碼DMPN的頻帶偏移。在該情況下，由于偏移后的調(diào)制信號(hào)頻帶為單邊帶，所 以上述[算式1]中示出的條件變?yōu)橄率鯷算式2]。[算式2] fc ≤ fa 在該實(shí)施方式1中，將發(fā)送的數(shù)據(jù)代碼根據(jù)擴(kuò)散代碼進(jìn)行擴(kuò)散處理。擴(kuò)散代碼只 要使用例如M序列的偽噪聲代碼等即可。通過(guò)進(jìn)行擴(kuò)散，從而即使在存在環(huán)境音或其它聲 音信號(hào)、SN比較差的環(huán)境下，也可以進(jìn)行可靠性高的數(shù)據(jù)代碼的傳送。另外，對(duì)該擴(kuò)散代碼 進(jìn)行差動(dòng)編碼而生成差動(dòng)代碼序列。通過(guò)差動(dòng)編碼，即使在接收側(cè)沒(méi)有準(zhǔn)確地與發(fā)送側(cè)同 步的時(shí)鐘，也可以利用代碼序列的各碼片的代碼有無(wú)反轉(zhuǎn)，而解調(diào)為初始的擴(kuò)散代碼。此 外，對(duì)該差動(dòng)代碼通過(guò)調(diào)制而進(jìn)行頻率偏移。通過(guò)頻率偏移，使差動(dòng)代碼的頻帶從基帶偏移至可以作為聲音進(jìn)行放音·傳送的頻帶。另外，通過(guò)使差動(dòng)代碼偏移至與可聽(tīng)頻帶相比的 高頻，從而可以與音樂(lè)等的聲音信號(hào)進(jìn)行混頻并放音。進(jìn)行混頻的聲音信號(hào)只要截去適當(dāng) 的高音頻帶而不與調(diào)制信號(hào)重疊即可。另外，通常在利用在空氣中傳播的聲音(聲波)傳輸信息的本發(fā)明這樣的方式中， 有可能由于發(fā)送裝置(揚(yáng)聲器)和接收裝置(傳聲器)的移動(dòng)而導(dǎo)致多普勒頻移、發(fā)送側(cè) 和接收側(cè)的時(shí)鐘偏差。特別地，由于聲波為大約340m/秒，與電波相比傳播速度非常低，所 以，例如即使為持有接收裝置的人步行、或者擺動(dòng)手腕的程度的動(dòng)作，有時(shí)也會(huì)產(chǎn)生較大的 多普勒頻移。但是，在本實(shí)施方式中，通過(guò)對(duì)差動(dòng)代碼進(jìn)行上采樣，可以對(duì)接收側(cè)的同步偏差以 上采樣后的信號(hào)的碼片為單位精細(xì)地吸收，不會(huì)使差動(dòng)代碼的1個(gè)碼片量整體產(chǎn)生偏差， 另外，可以高精度地吸收多普勒頻移或時(shí)鐘偏差這樣的頻率偏移。通過(guò)以上所述的方法，在調(diào)制處理以及解調(diào)處理這兩者中，僅進(jìn)行時(shí)域的處理而 無(wú)需頻域的處理，以較少的處理負(fù)荷就可以進(jìn)行相對(duì)于多普勒頻移等頻率偏移或干擾具有 高抗性的穩(wěn)定的信息傳送。此外，由于在解調(diào)時(shí)不使用載波信號(hào)用于對(duì)頻率偏移進(jìn)行恢復(fù)，所以在解調(diào)裝置 中不需要PLL電路等，可以使解調(diào)裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。另外，在該實(shí)施方式1中，由于對(duì)數(shù)據(jù)代碼根據(jù)白噪音這樣的擴(kuò)散代碼進(jìn)行擴(kuò)散 處理并傳送，所以與使用容易聽(tīng)到的正弦波的單載波方式、或者通過(guò)使相位·振幅非連續(xù)變 化而產(chǎn)生噪聲的多載波方式相比，聽(tīng)感方面的不適感大幅減少。此外，通過(guò)使調(diào)制信號(hào)偏移 至人的聽(tīng)覺(jué)靈敏度較差的高頻，并且，在中低音頻帶中與聲音信號(hào)進(jìn)行混頻，從而進(jìn)一步改 善聽(tīng)感方面的不適感。根據(jù)本實(shí)施方式，即使在作為聲音進(jìn)行發(fā)送的數(shù)據(jù)代碼中產(chǎn)生多普勒頻移而使信 號(hào)的頻率變動(dòng)，也可以不受該影響而進(jìn)行穩(wěn)定的解調(diào)。另外，通過(guò)將數(shù)據(jù)代碼與聲音信號(hào)進(jìn)行混頻，從而即使在空間中放音的情況下，也 可以實(shí)現(xiàn)聽(tīng)感方面不適感較少的信息傳送。實(shí)施方式2圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2即聲音通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。如圖8所示，本實(shí) 施方式2的聲音通信系統(tǒng)由發(fā)送裝置101、接收裝置102構(gòu)成。發(fā)送裝置101具有調(diào)制部110、模擬電路部111以及揚(yáng)聲器112。調(diào)制部110與 本發(fā)明的調(diào)制裝置對(duì)應(yīng)，輸入應(yīng)使聽(tīng)眾聽(tīng)到的可聽(tīng)聲音信號(hào)即聲音信號(hào)113和需要發(fā)送的 數(shù)據(jù)代碼114，生成具有圖14所示的頻率分布的音頻信號(hào)。在該音頻信號(hào)中含有聲音信號(hào) 113、根據(jù)數(shù)據(jù)代碼114進(jìn)行調(diào)制后的調(diào)制用偽噪聲信號(hào)(調(diào)制用PN代碼)以及參照用偽 噪聲信號(hào)(參照用PN代碼)。調(diào)制用PN代碼以及參照用PN代碼是具有相同長(zhǎng)度、相同的 碼片速率、開(kāi)始 結(jié)束定時(shí)同步的PN代碼。調(diào)制部110的結(jié)構(gòu)以及動(dòng)作的詳細(xì)內(nèi)容在后面 記述。調(diào)制部110由DSP等數(shù)字信號(hào)處理裝置構(gòu)成。模擬電路部111包括D/A變換器以及音頻放大器，將從調(diào)制部110輸出的數(shù)字音 頻信號(hào)變換成模擬信號(hào)，進(jìn)行放大后向揚(yáng)聲器112供給。揚(yáng)聲器112將從模擬電路部111 輸出的音頻信號(hào)作為聲音在空氣中放音。上述調(diào)制用PN代碼、參照用PN代碼經(jīng)由同一模 擬電路部111、同一揚(yáng)聲器112以及同一傳輸路徑到達(dá)接收裝置102的傳聲器122。
接收裝置102具有傳聲器122、模擬電路部123和解調(diào)部121。模擬電路部123具 有對(duì)由傳聲器122拾音獲得的音頻信號(hào)進(jìn)行放大的放大器、和將音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào) 的A/D變換器。解調(diào)部121與本發(fā)明的解調(diào)裝置對(duì)應(yīng)，是對(duì)包含在拾音獲得的音頻信號(hào)中 的PN代碼進(jìn)行檢測(cè)并將疊加在該P(yáng)N代碼中的數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)的電路部。解調(diào)部121的結(jié)構(gòu) 以及動(dòng)作的詳細(xì)內(nèi)容在后面記述?！墩{(diào)制部的說(shuō)明》圖9是表示調(diào)制部110的結(jié)構(gòu)的框圖。調(diào)制部110是生成并輸出將聲音信號(hào)113 和兩個(gè)PN代碼進(jìn)行合成而得到的合成信號(hào)的功能部。兩個(gè)PN代碼中的一個(gè)(調(diào)制用PN 代碼PN1M)根據(jù)數(shù)據(jù)代碼114進(jìn)行了相位調(diào)制，另一個(gè)PN代碼(參照用PN代碼PN2)是具 有與Pm相同的周期且與PNl同步的PN代碼，是相位始終為正的信號(hào)。聲音信號(hào)113通過(guò)低通濾波器(LPF) 135對(duì)高音頻帶進(jìn)行截去后向加法器138輸 入。LPF 135的截止頻率設(shè)定為例如IOkHz左右。將大于或等于該LPF 135的截止頻率的 頻率且揚(yáng)聲器112可以放音的頻帶作為PN代碼用的頻帶使用。由于如果截止頻率過(guò)低，則 由PN代碼導(dǎo)致的聽(tīng)感劣化變得明顯，所以基于試聽(tīng)試驗(yàn)等確定為不會(huì)損害聽(tīng)感的程度的 頻率(例如IOkHz)。在聲音信號(hào)113的頻率成分集中在低音頻帶中，沒(méi)有分布在PN代碼用 的頻帶中的情況下，也可以沒(méi)有該LPF 135。第一 PN代碼生成部130是基于M序列(Maximal length sequence)多項(xiàng)式生成 規(guī)定周期的PN(Pseudc) Noise)代碼(Pm)的功能部。M序列的PN代碼例如是根據(jù)“Pm = x~10+x~7+l”等線性遞推式(Μ序列多項(xiàng)式)生成的1位數(shù)列的擴(kuò)散代碼。如果將多項(xiàng)式的 次數(shù)設(shè)為η，則可以生成2~η-1個(gè)周期的PN代碼，根據(jù)上述多項(xiàng)式生成的PN代碼的周期是 2 0-1 = 1023。上述多項(xiàng)式的PN代碼可以利用如圖10所示的使用移位寄存器序列和異 或元件的電路生成。該P(yáng)N代碼Pm用于數(shù)據(jù)代碼114的疊加。圖11 (A)、11(B)、11(C)是表示該P(yáng)N代碼的波形、自相干特性以及頻率特性的圖。 圖11㈧是表示PN代碼的波形的圖。M序列的PN代碼序列生成為0/1這樣的2值的1位 數(shù)列，但第一 PN代碼生成部130將其作為-1/1這樣的振幅的PN代碼輸出。如果在數(shù)字聲 音信號(hào)的1個(gè)采樣中嵌入1位，則在44. IkHz的采樣率的情況下，周期為1023位的PN代碼 序列成為大約23ms周期的PN代碼。圖Il(A)是表示1位/1采樣的PN代碼的部分區(qū)間的 圖。M序列的PN代碼具有優(yōu)良的自相干特性，如圖Il(B)所示，在相位一致時(shí)的自相干 值為1，在相位偏差的狀態(tài)下的自相干值始終大致為0。另外，上述PN代碼除了以大約23ms 的周期(43Hz的頻率)重復(fù)之外，還具有可以視為白噪聲的特性。因此，該P(yáng)N代碼的頻率 特性如圖11 (C)所示，在43 22. 05kHz的整個(gè)頻帶中大致平整。此外，PN代碼為具有周期性的偽白噪音即可，不限定為M序列。另外，PN代碼的循 環(huán)周期也不限定于2~n-l或1023。另外，第二 PN代碼生成部131也以與上述第一 PN代碼生成部120大致相同的結(jié) 構(gòu)而生成PN代碼(PN2)。但是，使在PN代碼序列的生成時(shí)所使用的多項(xiàng)式，與PN代碼生 成部130的多項(xiàng)式周期相同，但為其它序列。例如使用“PN2 = x~10+x~8+x~7+x~2+l”這樣 的多項(xiàng)式。在使用該多項(xiàng)式的情況下，也以0/1這2個(gè)值生成PN代碼序列，PN代碼生成部 31將PN代碼PN2生成為-1/1這樣的振幅的信號(hào)。該P(yáng)N代碼PN2是后述的在接收側(cè)用于參照用的擴(kuò)散代碼。第二 PN代碼生成部131生成的PN代碼PN2也具有圖11 (B)、圖11 (C)所示的自 相干特性、頻率特性。此外，PN代碼PN1、PN2的波形完全不同，彼此的相干值大約為0。由 此，即使將這2個(gè)PN代碼合成并輸出(放音)，也可以在接收側(cè)分離。此外，PN代碼PN2也與PN代碼Pm相同地，只要是具有周期性的偽白噪聲即可， 并不限定為M序列。另外，在本實(shí)施方式2中，使得在接收側(cè)用作參照用的PN代碼PN2的周期(位數(shù)) 與根據(jù)數(shù)據(jù)代碼進(jìn)行調(diào)制的PN代碼Pm的周期相同，但也可以使PN2的周期為Pm的周期 的整數(shù)分之1。將第一 PN代碼生成部130生成的調(diào)制用PN代碼PNl向乘法器133輸入，根據(jù)數(shù) 據(jù)代碼114進(jìn)行調(diào)制。所發(fā)送的數(shù)據(jù)代碼114由以2進(jìn)制表現(xiàn)的位串構(gòu)成。該位串也可以進(jìn)行錯(cuò)誤校正 和交錯(cuò)處理。該數(shù)據(jù)代碼114通過(guò)符號(hào)速率變換部32順序讀取。符號(hào)速率變換部132如圖12所示，將數(shù)據(jù)代碼114的1位作為1個(gè)符號(hào)，將該1 個(gè)符號(hào)與PN代碼的周期相應(yīng)地?cái)U(kuò)展。在本實(shí)施方式2中，由于PN代碼PN2的周期為1023 個(gè)采樣，所以在讀取的數(shù)據(jù)代碼為“1”的情況下，使“1”連續(xù)1023個(gè)采樣。另外，數(shù)據(jù)代碼 為0/1這樣的2值，但與PN代碼的情況相同地變換為-1/1這樣的2值。將這樣通過(guò)符號(hào) 速率變換部132變換后的數(shù)據(jù)代碼向乘法器133輸入。乘法器133將第一 PN代碼生成部130生成的PN代碼PNl、和通過(guò)符號(hào)速率變換部 132進(jìn)行速率變換及變換為-1/1這樣的2值后的數(shù)據(jù)代碼進(jìn)行乘法運(yùn)算。由此，將PN代碼 Pm根據(jù)應(yīng)發(fā)送的數(shù)據(jù)代碼進(jìn)行調(diào)制。由于PN代碼PN1、數(shù)據(jù)代碼均為-1/1的2值數(shù)據(jù)， 所以如果數(shù)據(jù)代碼為“1”，則PN代碼直接以原相位輸出，如果數(shù)據(jù)代碼為“_1” (作為位數(shù) 據(jù)為“0”)，則PN代碼以反相位輸出。這樣，與疊加的數(shù)據(jù)代碼對(duì)應(yīng)地，將PN代碼Pm相位 調(diào)制為0°或者180°。接收側(cè)的裝置接收根據(jù)該數(shù)據(jù)代碼調(diào)制的PN代碼PN1M，通過(guò)對(duì)PNlM的每一幀 (PN代碼的1個(gè)周期)的相位進(jìn)行檢測(cè)，可以對(duì)疊加的數(shù)據(jù)代碼的“0/1”進(jìn)行解調(diào)。將根據(jù)數(shù)據(jù)代碼進(jìn)行調(diào)制的PN代碼(以下稱為調(diào)制用PN代碼)PWM向加法器 134輸入，與參照用的PN代碼(以下稱為參照用PN代碼)PN2合成。將該合成的PN代碼 PNC(合成擴(kuò)散代碼)向高通濾波器(HPF) 136輸入，將分布于小于或等于其截止頻率的聲音 (音樂(lè))信號(hào)113所使用的頻帶的成分截去。HPF 136是進(jìn)行下述動(dòng)作的電路部，即，將PN代碼PNC的低音頻帶截去，以使得聲 音信號(hào)113的頻帶和PN代碼PNC的頻帶不會(huì)重合。將截止頻率設(shè)定為例如12kHz左右，以 與上述的LPF 135的輸出之間，頻帶不會(huì)發(fā)生干涉。圖13 (A)是表示通過(guò)截止頻率為12kHz的HPF限制了頻帶的PN代碼Pm的頻率 特性的圖。這樣，如果對(duì)原本具有圖11(c)所示的頻率特性的PN代碼的頻帶如圖13(A)所 示進(jìn)行限制，則由于波形變形，因而與初始波形(參照?qǐng)D11 (A))相對(duì)的相干特性如圖13⑶ 所示劣化，難以在接收側(cè)進(jìn)行相位判定，有可能在所疊加的數(shù)據(jù)代碼的解調(diào)中產(chǎn)生錯(cuò)誤。但是，在本發(fā)明中，通過(guò)與調(diào)制用PN代碼PNlM同時(shí)將參照用PN代碼PN2作為調(diào) 制信號(hào)進(jìn)行發(fā)送，從而對(duì)由于頻帶限制或傳送系統(tǒng)的特性導(dǎo)致的波形變形進(jìn)行抵消，可以對(duì)數(shù)據(jù)代碼進(jìn)行準(zhǔn)確的解調(diào)。詳細(xì)的說(shuō)明在接收裝置的說(shuō)明中進(jìn)行。返回圖9，增益控制部137是對(duì)與應(yīng)疊加的聲音信號(hào)113相對(duì)的PN代碼PNC的增 益進(jìn)行調(diào)整的電路部。增益通過(guò)利用實(shí)驗(yàn)等并對(duì)聽(tīng)感和PN代碼的發(fā)送品質(zhì)等的平衡進(jìn)行 考慮而確定適當(dāng)?shù)闹?。例如設(shè)定為-50dB等。加法器138是對(duì)通過(guò)LPF 135將頻帶限制在中低音頻帶(小于或等于IOkHz)的 聲音信號(hào)113、和通過(guò)HPF 136將頻帶限制在高音頻帶(大于或等于12kHz)的合成PN代碼 PNC(調(diào)制信號(hào))進(jìn)行加法運(yùn)算并輸出合成信號(hào)的電路部。圖14是表示加法器138輸出的合成信號(hào)的頻率特性的例子的圖。大于或等于 12kHz的成分為PN代碼，增益被限制為-50dB。另一方面，小于或等于IOkHz(由于截止特 性而直至IlkHz附近位置殘留有頻譜)的是聲音信號(hào)113的成分。該合成信號(hào)通過(guò)模擬電 路部111進(jìn)行處理，從揚(yáng)聲器112進(jìn)行放音。由于所放音的聲頻的0 IOkHz的頻率成分為聲音成分，所以普通聽(tīng)眾可以聽(tīng)到 該聲音成分，不會(huì)意識(shí)到在高音頻帶疊加有PN代碼。另外，由于PN代碼疊加在與聲音成分 的頻帶分離的高音頻帶中，所以不會(huì)使聲音信號(hào)的音質(zhì)劣化。另一方面，圖8(B)示出的接收裝置102將該聲頻通過(guò)傳聲器122進(jìn)行拾音，從拾 音獲得的聲音信號(hào)中僅提取大于或等于12kHz的成分，將疊加在PN代碼(PWM)中的數(shù)據(jù) 代碼進(jìn)行解調(diào)?！督庹{(diào)部的說(shuō)明》圖15是表示設(shè)置在接收裝置102中的解調(diào)部121的詳細(xì)構(gòu)成的圖。在解調(diào)部121 中輸入通過(guò)傳聲器122拾音并通過(guò)模擬電路部123變換為數(shù)字信號(hào)的合成信號(hào)。合成信號(hào) 是將合成了調(diào)制用PN代碼PNlM以及參照用PN代碼PN2的合成擴(kuò)展信號(hào)與聲音信號(hào)113 合成而得到的信號(hào)。解調(diào)部121從合成信號(hào)分離抽取調(diào)制用PN代碼PWM、參照用PN代碼 PN2，求出各自相對(duì)于原始PN代碼序列(PN1、PN2)的相干值(峰值)，基于調(diào)制用PN代碼 PNlM的峰值的符號(hào)(正/負(fù))與參照信號(hào)PN2的符號(hào)(正/負(fù))一致還是相反，對(duì)數(shù)據(jù)代 碼進(jìn)行解調(diào)。因此，解調(diào)部121具有高通濾波器141、匹配濾波器142、143、加法器144、同步檢測(cè) 部145、峰值檢測(cè)部146以及代碼判定部147。下面說(shuō)明上述各功能部的結(jié)構(gòu)以及功能。高通濾波器(HPF) 141是從接收到的合成信號(hào)中抽取含有PN代碼的高頻成分的 功能部。可以使該濾波器的截止頻率與發(fā)送裝置1的調(diào)制部110所使用的HPF 136相同 (12kHz)。將通過(guò)HPF 141取出的合成信號(hào)的高頻成分的數(shù)字聲音信號(hào)向匹配濾波器142、 143輸入。匹配濾波器142、143是對(duì)所輸入的數(shù)字聲音信號(hào)和PN代碼序列之間的相干值進(jìn) 行檢測(cè)的濾波器，由FIR濾波器構(gòu)成。圖16示出匹配濾波器142 (第一相干檢測(cè)部)的結(jié)構(gòu)例。該匹配濾波器142是從 所輸入的數(shù)字聲音信號(hào)中檢測(cè)調(diào)制用PN代碼PNlM的成分的濾波器。匹配濾波器142是 1023級(jí)的FIR濾波器，作為各級(jí)的濾波器系數(shù)，設(shè)定為發(fā)送側(cè)的PN代碼生成部130生成的 PN代碼Pm。另外，匹配濾波器143 (第二相干檢測(cè)部)也具有與匹配濾波器142相同的結(jié)構(gòu)， 從所輸入的數(shù)字聲音信號(hào)中檢測(cè)參照用PN代碼PN2的成分。作為各級(jí)的濾波器系數(shù)，設(shè)定
15為PN代碼生成部131生成的PN代碼PN2。此外，PN代碼序列為1/0的位串，匹配濾波器142、143的濾波器系數(shù)與PN代碼相 同地，設(shè)定為變換為1/-1的位串。匹配濾波器142將所輸入的數(shù)字聲音信號(hào)相對(duì)于PN代碼序列Pm的相干值輸出， 在數(shù)字聲音信號(hào)所包含的調(diào)制用PN代碼PNlM的成分和濾波器系數(shù)序列即Pm同步的定時(shí) 中輸出較大的相干值(峰值)。數(shù)字聲音信號(hào)所包含的調(diào)制用PN代碼PNlM根據(jù)數(shù)據(jù)代碼 進(jìn)行相位調(diào)制。由此，在PNlM的相位是正轉(zhuǎn)(0° )的情況下，匹配濾波器142的輸出為輸 出正的相干值峰值，在PNlM的相位是反轉(zhuǎn)(180° )的情況下，輸出負(fù)的相干值峰值。另一方面，匹配濾波器143將所輸入的數(shù)字聲音信號(hào)相對(duì)于PN代碼序列PN2的相 干值輸出，在數(shù)字聲音信號(hào)所包含的參照用PN代碼PN2的成分和濾波器系數(shù)序列即PN2同 步的定時(shí)中輸出較大的相干值(峰值)。由于PN代碼PN2是參照用PN代碼，所以匹配濾波 器143始終輸出正的相干值峰值。圖17(A)、17(B)是表示匹配濾波器的輸出波形的例子的圖。圖17㈧是以粗標(biāo)度 表示多個(gè)周期的相干值波形的圖，圖17(B)是將峰值附近在時(shí)間軸上放大后的圖。這樣，在 PN代碼的每個(gè)周期對(duì)峰值進(jìn)行檢測(cè)，但由于輸入的數(shù)字聲音信號(hào)的波形變形，所以難以判 斷峰值為正的峰值還是負(fù)的峰值。因此，通過(guò)將調(diào)制用PN代碼的相干值和參照用PN代碼 的相干值進(jìn)行加法運(yùn)算，從而判斷調(diào)制用PN代碼的峰值的正負(fù)。匹配濾波器142、143輸出的相干值在加法器144中進(jìn)行加法運(yùn)算。通過(guò)加法運(yùn) 算，使相干加強(qiáng)或抵消(消除)。匹配濾波器143輸出的參照用PN代碼的峰值始終為正值。 另一方面，匹配濾波器142輸出的調(diào)制用PN代碼的峰值的極性與疊加的數(shù)據(jù)代碼的正負(fù) (1/-1)對(duì)應(yīng)而進(jìn)行反轉(zhuǎn)。即，在數(shù)據(jù)代碼為“1”的情況下，峰值為正值，在數(shù)據(jù)代碼為“_1” 的情況下，峰值為負(fù)值。由此，在數(shù)據(jù)代碼為“1”的情況下，由于是向正值加上正值，所以峰 值增強(qiáng)，在數(shù)據(jù)代碼為“_1”的情況下，由于是向正值加上負(fù)值，所以峰值被抵消，成為較小 的值。圖18是表示數(shù)據(jù)代碼為“1”的情況下的匹配濾波器142、143以及加法器44的輸 出波形的例子的圖。圖19是表示數(shù)據(jù)代碼為“-1”的情況下的匹配濾波器142、143以及加 法器144的輸出波形的例子的圖。上述圖表示峰值附近的部分波形。在圖18(A)至圖19(C)中，圖18 (A)、圖19 (A)是匹配濾波器143的輸出波形，圖 18⑶、圖19⑶是匹配濾波器142的輸出波形，圖18 (C)、圖19 (C)是加法器144的輸出波 形。在圖18(A)至圖19(C)中，匹配濾波器142、143的輸出為對(duì)示出正負(fù)尚不確定但峰值 已到來(lái)這一情況的較大的相干值進(jìn)行輸出。在圖18(C)示出的加和波形中，如果對(duì)它們進(jìn) 行合成，則峰值增強(qiáng)而產(chǎn)生較大峰值的振幅。另一方面，在圖19的下段示出的加和波形中， 如果對(duì)上述兩個(gè)波形進(jìn)行合成，則彼此消除而峰值幾乎消失。這樣，如果在峰值定時(shí)中存在 合成波形的峰值，則可以判定為數(shù)據(jù)代碼為“1”，如果在峰值定時(shí)中合成波形的峰值消失， 則可以判定為數(shù)據(jù)代碼為“-1”，與根據(jù)圖18(B)、圖19(B)的波形直接判定數(shù)據(jù)代碼為“1” 還是“-1，，相比，可以進(jìn)行可靠性非常高的數(shù)據(jù)解調(diào)。匹配濾波器142、143以及加法器144在全部的采樣定時(shí)中輸出相干值。同步檢測(cè) 部145檢測(cè)在該相干值序列(波形)中的哪個(gè)位置處存在參考信號(hào)(reference)與接收信 號(hào)的同步點(diǎn)即峰值定時(shí)。
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同步檢測(cè)部145將從匹配濾波器143輸出的相干值序列(輸出波形)存儲(chǔ)1個(gè)幀 (1023個(gè)采樣)的量，檢測(cè)其中正的最大值，將該最大值的采樣定時(shí)判定為峰值定時(shí)。將該 峰值定時(shí)向峰值檢測(cè)部146輸出，并且，將此時(shí)的最大值(峰值)作為閾值向代碼判定部 147輸出。峰值檢測(cè)部146基于從同步檢測(cè)部145接收到的峰值定時(shí)信息，從加法器144的 輸出波形取出包括峰值定時(shí)的規(guī)定的采樣區(qū)間(峰值檢測(cè)區(qū)間)，從中檢測(cè)峰值。通過(guò)從規(guī) 定的采樣區(qū)間而不僅是峰值定時(shí)的1個(gè)采樣中檢測(cè)峰值，可以將接收/發(fā)送系統(tǒng)間的采樣 時(shí)鐘的相位偏移及頻率偏差吸收。圖20 (A)、20⑶是說(shuō)明峰值檢測(cè)部146的峰值檢測(cè)區(qū)間的確定方式的圖。圖20 (A) 示出基于一次同步檢測(cè)進(jìn)行多次峰值檢測(cè)的方式。圖20 (B)示出針對(duì)每個(gè)幀進(jìn)行同步檢測(cè) 的方式。在圖20㈧中，在某個(gè)定時(shí)(例如在開(kāi)始接收參照用PN代碼時(shí))，基于參照用PN 代碼，同步檢測(cè)部145檢測(cè)峰值定時(shí)。峰值檢測(cè)部146將從由同步檢測(cè)部145檢測(cè)出的峰 值定時(shí)開(kāi)始的前后30個(gè)采樣左右的區(qū)間作為峰值檢測(cè)區(qū)間，檢測(cè)峰值并向代碼判定部147 輸出。此外，峰值檢測(cè)部146對(duì)從加法器144輸入的合成相干值以需要的采樣數(shù)量進(jìn)行緩 存。然后，將從峰值定時(shí)開(kāi)始計(jì)數(shù)1023個(gè)采樣后的定時(shí)作為下一個(gè)峰值定時(shí)，將其前后30 個(gè)采樣作為峰值檢測(cè)區(qū)間，檢測(cè)下一個(gè)峰值。反復(fù)進(jìn)行該處理。在圖20(B)中，在該方式中，同步檢測(cè)部145針對(duì)每一個(gè)幀檢測(cè)峰值定時(shí)，并向峰 值檢測(cè)部146通知峰值定時(shí)。峰值檢測(cè)部146將從同步檢測(cè)部145通知的峰值定時(shí)的前后 30個(gè)采樣作為峰值檢測(cè)區(qū)間，檢測(cè)峰值并向代碼判定部147輸出。根據(jù)圖20(B)的在每一個(gè)幀中檢測(cè)峰值定時(shí)的方式，可以高精度地取得幀同步， 但處理部的處理負(fù)荷變大。也可以一邊采用圖20(A)的對(duì)1個(gè)幀所對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)而 推定下一個(gè)峰值定時(shí)的方式，一邊使同步檢測(cè)部145以每多個(gè)幀進(jìn)行一次檢測(cè)這樣的間隔 檢測(cè)峰值定時(shí)。圖21是表示峰值檢測(cè)部146的輸出值的例子的圖。該圖示出根據(jù)0/1交替的數(shù) 據(jù)代碼調(diào)制為調(diào)制信號(hào)PNlM的情況的例子。通過(guò)將調(diào)制用PN代碼PNlM的相干值和參照 用PN代碼PN2的相干值進(jìn)行加法運(yùn)算，從而明確通過(guò)數(shù)據(jù)代碼所形成的峰值的差異。交替 輸出較大的峰值(“1”)和較小的峰值(“0”)。代碼判定部147對(duì)上述值以從同步檢測(cè)部145輸入的基準(zhǔn)信號(hào)的峰值作為閾值而 進(jìn)行2值化，將如圖22所示的1/0的數(shù)據(jù)代碼序列解調(diào)(譯碼)并進(jìn)行輸出?！蹲冃卫吩谏鲜鰧?shí)施方式2中，在聽(tīng)眾可以聽(tīng)到的聲音信號(hào)113的高音頻帶中合成PN代 碼，以使得聽(tīng)眾不會(huì)聽(tīng)見(jiàn)PN代碼，并且聲音信號(hào)113的音質(zhì)不會(huì)下降，但也可以直接對(duì)PN 代碼(調(diào)制用PN代碼、參照用PN代碼)進(jìn)行接收/發(fā)送，而不將其與聲音信號(hào)113合成。 即，在上述實(shí)施方式2中，將PN代碼的頻帶通過(guò)高通濾波器136限制為大于或等于10kHz， 將信號(hào)電平通過(guò)增益控制部137限制為-50dB，但也可以不這樣進(jìn)行。另外，與音樂(lè)等可聽(tīng) 聲音信號(hào)混頻后進(jìn)行放音，但也可以僅對(duì)PN代碼進(jìn)行放音。這種不進(jìn)行頻帶限制、信號(hào)電 平限制而僅輸出PN代碼的情況下的調(diào)制部的結(jié)構(gòu)例在圖23中示出。另外，也可以疊加多個(gè)調(diào)制用的PN代碼，使數(shù)據(jù)代碼的傳送多重化。在該情況下，只要如圖24所示，設(shè)置多組PN代碼生成部130、符號(hào)速率變換部132和乘法器133，各個(gè)PN 代碼生成部130生成不同的代碼序列的PN代碼，向各個(gè)符號(hào)速率變換部132輸入不同的數(shù) 據(jù)代碼即可。此外，圖24示出了利用圖23所示的不進(jìn)行頻帶限制、信號(hào)電平限制而僅對(duì)PN代 碼進(jìn)行輸出的結(jié)構(gòu)，使數(shù)據(jù)代碼的傳送多重化的情況的例子，但也可以利用圖8所示的結(jié) 構(gòu)使數(shù)據(jù)代碼的傳送多重化。另外，在接收裝置102中，在接收多重化后的信號(hào)并進(jìn)行解調(diào)的情況下，解調(diào)部 121如圖25所示構(gòu)成。即，設(shè)置多組匹配濾波器142、加法器144、峰值檢測(cè)部146以及代碼 判定部147，將多重化后的調(diào)制用PN代碼的PN代碼序列設(shè)定作為各個(gè)匹配濾波器142的濾 波器系數(shù)。上述實(shí)施方式2針對(duì)在空氣中對(duì)聲音(聲頻)進(jìn)行放音而進(jìn)行聲音通信的系統(tǒng)進(jìn) 行了說(shuō)明，但傳輸聲音的介質(zhì)并不限定于空氣。例如，在固體或液體中傳輸?shù)穆曇敉ㄐ胖幸?可以應(yīng)用本發(fā)明。另外，本發(fā)明并不限定于聲音通信，也可以應(yīng)用于將聲音信號(hào)作為電氣信 號(hào)而進(jìn)行電氣或電磁傳輸?shù)挠芯€通信·無(wú)線通信中。此外，也可以應(yīng)用于將聲音信號(hào)進(jìn)行 數(shù)字音頻信號(hào)化而進(jìn)行流處理、文件傳送的情況下。另外，在上述實(shí)施方式中，使用可聽(tīng)頻帶(采樣速率44. IkHz)的PN代碼，但也可 以使用更高頻帶(超聲波區(qū)域)的PN代碼。在本實(shí)施方式2中，通過(guò)使調(diào)制用偽噪聲信號(hào)(調(diào)制用PN代碼)和參照用偽噪聲 信號(hào)(參照用PN代碼)同步，可以在接收側(cè)得到同步后的相干值的峰值波形。參照用偽噪 聲信號(hào)始終為正相位，但調(diào)制用偽噪聲信號(hào)根據(jù)數(shù)據(jù)代碼而進(jìn)行了相位調(diào)制。由此，通過(guò)對(duì) 上述的相干值進(jìn)行加法運(yùn)算，可以對(duì)與數(shù)據(jù)代碼的內(nèi)容相應(yīng)的相干值的峰值進(jìn)行增強(qiáng)/抵 消。另外，由于為了對(duì)數(shù)據(jù)代碼進(jìn)行解調(diào)，只要使用調(diào)制用偽噪聲信號(hào)和參照用偽噪聲信號(hào) 的相干值峰值波形的相對(duì)相位信息即可，所以無(wú)論經(jīng)過(guò)哪種再生裝置、揚(yáng)聲器、傳遞路徑， 都可以完全無(wú)視其傳遞特性，可以進(jìn)行可靠的聲音通信。此外，本實(shí)施方式2不限定于聲音通信，也可以應(yīng)用于使用模擬聲音信號(hào)的有 線·無(wú)線傳輸而進(jìn)行的通信及使用數(shù)字聲音信號(hào)的流處理、文件傳送而進(jìn)行的通信。另外，通過(guò)在聲音信號(hào)等可聽(tīng)聲音信號(hào)的高音頻帶中疊加偽噪聲信號(hào)，從而可以 與可聽(tīng)音并行地傳輸通信信號(hào)成分，而不會(huì)使聽(tīng)感劣化。實(shí)施方式3實(shí)施方式3的聲音通信系統(tǒng)由于適用于與圖8所示的系統(tǒng)相同的系統(tǒng)，所以省略 其整體的說(shuō)明。圖8的調(diào)制部110、解調(diào)部121在實(shí)施方式3中稱為調(diào)制部210、解調(diào)部221， 下面進(jìn)行說(shuō)明。圖26是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3即聲音通信系統(tǒng)的調(diào)制部210的結(jié)構(gòu)的圖。在 該圖中，對(duì)于與圖9所示的實(shí)施方式2的調(diào)制部110相同結(jié)構(gòu)的部分，標(biāo)注相同標(biāo)號(hào)并省略 說(shuō)明。《調(diào)制部的說(shuō)明》在實(shí)施方式3所涉及的調(diào)制部210生成的音頻信號(hào)中，含有聲音信號(hào)113、兩個(gè)偽 噪聲信號(hào)(第一 PN代碼PNl、第二 PN代碼PN2)。圖26是表示調(diào)制部210的結(jié)構(gòu)的框圖。調(diào)制部210是生成并輸出將聲音信號(hào)113和兩個(gè)PN代碼(擴(kuò)散代碼)進(jìn)行合成而得到的合成信號(hào)的功能部。對(duì)兩個(gè)PN代碼中的一 個(gè)(第一 PN代碼PNl)或者這兩者根據(jù)數(shù)據(jù)代碼114進(jìn)行調(diào)制。在聲音信號(hào)113無(wú)聲(音 量小于或等于規(guī)定值)時(shí)，對(duì)第一、第二 PN代碼這兩者根據(jù)數(shù)據(jù)代碼114進(jìn)行調(diào)制(并行 模式)，在聲音信號(hào)113以大于或等于規(guī)定值的音量進(jìn)行放音時(shí)，僅對(duì)第一 PN代碼Pm根 據(jù)數(shù)據(jù)代碼114進(jìn)行調(diào)制(參照模式)。在為參照模式時(shí)，將作為另一個(gè)PN代碼的第二 PN 代碼PN2，作為相位始終為正的參照用信號(hào)進(jìn)行輸出，而不進(jìn)行調(diào)制。電平檢測(cè)器236是檢測(cè)輸入的聲音信號(hào)113的電平(音量)的功能部。電平檢測(cè) 器236將聲音信號(hào)113的電平與規(guī)定的閾值進(jìn)行比較，將其比較結(jié)果即電平檢測(cè)信號(hào)(大 /小)進(jìn)行輸出。在電平檢測(cè)信號(hào)為“大”時(shí)，調(diào)制部210以參照模式進(jìn)行動(dòng)作，在電平檢測(cè) 信號(hào)為“小”時(shí)，調(diào)制部210以并行模式進(jìn)行動(dòng)作。電平檢測(cè)信號(hào)向后述的切換器237、高通 濾波器136、增益調(diào)整器137輸入。由于實(shí)施方式3所涉及的低通濾波器(LPF) 135、第一 PN代碼生成部130以及第二 PN代碼生成部131具有與實(shí)施方式2所涉及的低通濾波器135、第一 PN代碼生成部130以 及第二 PN代碼生成部131相同的結(jié)構(gòu)，所以省略其說(shuō)明。將PN代碼生成部130生成的PN代碼Pm輸入乘法器133，根據(jù)數(shù)據(jù)代碼114進(jìn)行 調(diào)制。應(yīng)發(fā)送的數(shù)據(jù)代碼114由以2進(jìn)制表現(xiàn)的位串構(gòu)成。該位串也可以進(jìn)行錯(cuò)誤校正 和交錯(cuò)處理。該數(shù)據(jù)代碼114由符號(hào)速率變換部132順次讀取。符號(hào)速率變換部132如圖12所示，將數(shù)據(jù)代碼114的1位作為1個(gè)符號(hào)，將該1個(gè) 符號(hào)與PN代碼的周期對(duì)應(yīng)地進(jìn)行擴(kuò)展。在本實(shí)施方式中，由于PN代碼PN2的周期為1023 個(gè)采樣，所以在所讀取的數(shù)據(jù)代碼為“1”的情況下，使“1”持續(xù)1023個(gè)采樣量。另外，數(shù)據(jù) 代碼為0/1這樣的2值，但與PN代碼的情況相同地變換為-1/1這樣的2值。將這樣通過(guò) 符號(hào)速率變換部132變換后的數(shù)據(jù)代碼向乘法器133輸入。乘法器133對(duì)PN代碼生成部130生成的PN代碼PNl、和由符號(hào)速率變換部132進(jìn) 行速率變換及變換為-1/1這樣的2值的數(shù)據(jù)代碼進(jìn)行乘法運(yùn)算。由此，PN代碼Pm根據(jù)應(yīng) 發(fā)送的數(shù)據(jù)代碼進(jìn)行調(diào)制。由于PN代碼PN1、數(shù)據(jù)代碼均為-1/1的2值數(shù)據(jù)，所以如果數(shù) 據(jù)代碼為“ 1”，則PN代碼直接以原相位進(jìn)行輸出，如果數(shù)據(jù)為“_1”(作為位數(shù)據(jù)則為“0”)， 則PN代碼以反相位進(jìn)行輸出。這樣，使PN代碼Pm與所疊加的數(shù)據(jù)代碼對(duì)應(yīng)地相位調(diào)制 為0°或者180°。接收側(cè)的裝置通過(guò)接收根據(jù)該數(shù)據(jù)代碼而調(diào)制的PN代碼PWM，對(duì)PNlM的每一幀 (PN代碼的1個(gè)周期)的相位進(jìn)行檢測(cè)，從而可以對(duì)所疊加的數(shù)據(jù)代碼的“0/1”進(jìn)行解調(diào)。 將根據(jù)數(shù)據(jù)代碼進(jìn)行調(diào)制的PN代碼PmM向加法器134輸入。將PN代碼生成部131生成的PN代碼PN2向切換器237的第一端子237a輸入，并 且向乘法器235輸入。符號(hào)速率變換部234、乘法器235具有與第一 PN代碼Pm的符號(hào)速率變換部132、 乘法器133相同的功能。即，符號(hào)速率變換部234如圖12所示，將數(shù)據(jù)代碼114的1位作為 1個(gè)符號(hào)，將該1個(gè)符號(hào)與PN代碼的周期對(duì)應(yīng)地進(jìn)行擴(kuò)展。將通過(guò)符號(hào)速率變換部234變 換后的數(shù)據(jù)代碼向乘法器133輸入。乘法器235對(duì)PN代碼生成部131生成的PN代碼PN2、 和由符號(hào)速率變換部234進(jìn)行速率變換及變換為-1/1這樣的2值的數(shù)據(jù)代碼進(jìn)行乘法運(yùn)算。由此，對(duì)PN代碼PN2根據(jù)應(yīng)發(fā)送的數(shù)據(jù)代碼進(jìn)行調(diào)制。將從乘法器235輸出的調(diào)制后的PN代碼PN2M輸入切換器237的第二端子237b。切換器237基于從電平檢測(cè)器236輸入的電平檢測(cè)信號(hào)而對(duì)連接進(jìn)行切換。在電 平檢測(cè)信號(hào)為“大”即聲音信號(hào)113的信號(hào)電平與閾值相比較大時(shí)，將連接切換至第一端子 237a側(cè)，在電平檢測(cè)信號(hào)為“小”即聲音信號(hào)113的電平與閾值相比較小時(shí)，將連接切換至 第二端子237b側(cè)。由此，在聲音信號(hào)113的信號(hào)電平與閾值相比較大時(shí)，切換器237將沒(méi)有調(diào)制的PN 代碼PN2作為參照用PN代碼輸出，使調(diào)制器210以參照模式進(jìn)行動(dòng)作，在聲音信號(hào)113的 電平與閾值相比較小時(shí)，切換器237將調(diào)制后的PN代碼PN2M輸出，使調(diào)制器210以并行模 式進(jìn)行動(dòng)作。S卩，在聲音信號(hào)113的電平較大時(shí)，聲音信號(hào)113相對(duì)于數(shù)據(jù)傳送用的PN代碼成 為噪聲，另外，由于為了不干擾聲音信號(hào)113，將PN代碼的低頻帶截去，從而波形變形，所以 將第二 PN代碼PN2作為參照用PN代碼進(jìn)行使用，而不進(jìn)行調(diào)制(參照模式)。另一方面， 在聲音信號(hào)113的電平較小(無(wú)聲)時(shí)，不存在成為噪聲的聲音信號(hào)，另外，由于沒(méi)有聲音 成分，所以無(wú)需截去低頻帶，可以以良好的信號(hào)品質(zhì)發(fā)送PN代碼，因此，將兩個(gè)PN代碼PN1、 PN2這兩者根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，以得到倍增的傳送速率(并行模式)。此外，在圖26中圖示了基于電平檢測(cè)信號(hào)使切換器237的端子進(jìn)行切換，但同時(shí)， 使得通過(guò)符號(hào)速率變換器234進(jìn)行的數(shù)據(jù)讀取及通過(guò)乘法器235進(jìn)行的調(diào)制也停止。從切換器237輸出的PN代碼PN2/PN2M向加法器134輸入，并與第一 PN代碼Pm 進(jìn)行合成。該合成后的PN代碼PNC(合成擴(kuò)散代碼)向高通濾波器(HPF) 136輸入。HPF 136是將合成擴(kuò)散代碼的低頻成分截去的濾波器。HPF 136基于從電平檢測(cè) 器236輸入的電平檢測(cè)信號(hào)而切換截止頻率。在電平檢測(cè)信號(hào)為“大”即參照模式時(shí)，將截 止頻率數(shù)切換為較高頻率(第一值)，在電平檢測(cè)信號(hào)為“小”即并行模式時(shí)，將截止頻率切 換為較低頻率(第二值)。HPF 136的截止頻率例如設(shè)定為，在電平檢測(cè)信號(hào)為“大”時(shí)為 12kHz，在電平檢測(cè)信號(hào)為“小”時(shí)為OHz (即從HPF 136直通)。另外，即使在從HPF 136直 通的情況下，也使得信號(hào)通過(guò)具有與HPF相同的延遲量的延遲器，以使得信號(hào)周期不會(huì)偏 移。此外，截止頻率并不限定于本例子。如果從HPF 136直通，則第一、第二 PN代碼PN1、2大致保持圖Il(A)至圖Il(C) 的波形進(jìn)行輸出。另一方面，如果HPF 136的截止頻率為12kHz，則第一、第二 PN代碼PN1、 2的波形較大地變形。圖13 (A)是表示由截止頻率為12kHz的HPF限制了頻帶的PN代碼Pm的頻率特 性的圖。這樣，如果將原本具有圖11(c)所示的頻率特性的PN代碼的頻帶如圖13(A)所示 進(jìn)行限制，則由于波形變形，因而與初始波形(參照?qǐng)D11(A))相對(duì)的相干特性如圖13(B) 所示劣化，難以在接收側(cè)進(jìn)行相位判定，有可能在所疊加的數(shù)據(jù)代碼的解調(diào)中產(chǎn)生錯(cuò)誤。但是，在本發(fā)明中，在參照模式下將HPF 136的截止頻率設(shè)定為12kHz時(shí)，通過(guò)使 第二 PN代碼不進(jìn)行調(diào)制就輸出，用于在求出調(diào)制后的第一 PN代碼(調(diào)制用PN代碼)PWM 的同步定時(shí)中進(jìn)行參照，從而將由于頻帶限制或傳送系統(tǒng)的特性導(dǎo)致的波形變形進(jìn)行抵 消，可以準(zhǔn)確地解調(diào)數(shù)據(jù)代碼。詳細(xì)的說(shuō)明在接收裝置的說(shuō)明中進(jìn)行。返回圖26，增益控制部137是對(duì)與聲音信號(hào)113相對(duì)的合成PN代碼PNC (合成擴(kuò)散代碼)的增益進(jìn)行調(diào)整的電路部。增益是通過(guò)實(shí)驗(yàn)等對(duì)聽(tīng)感和PN代碼的發(fā)送品質(zhì)等的 平衡進(jìn)行考慮而確定為適當(dāng)?shù)闹档模鶕?jù)電平檢測(cè)信號(hào)(大/小)而改變其增益。在電平 檢測(cè)信號(hào)為“大”時(shí)設(shè)定為_(kāi)50dB，在電平檢測(cè)信號(hào)為“小”時(shí)設(shè)定為_(kāi)20dB等。另外，加法 器138是對(duì)聲音信號(hào)113和合成PN代碼PNC(合成擴(kuò)散代碼)進(jìn)行加法運(yùn)算，并輸出合成 信號(hào)的電路部。圖14是表示電平檢測(cè)信號(hào)為“大”即參照模式時(shí)的加法器138輸出的合成信號(hào)的 頻率特性的例子的圖。大于或等于12kHz的成分為PN代碼，將增益限制為-50dB。另一方 面，小于或等于IOkHz (由于截止特性而直至IlkHz附近位置殘留有頻譜)的是聲音信號(hào) 113的成分。該合成信號(hào)通過(guò)模擬電路部11進(jìn)行處理，從揚(yáng)聲器12進(jìn)行放音。由于所放音的聲音的0 IOkHz的頻率成分為聲音成分，所以普通聽(tīng)眾可以聽(tīng)到 該聲音，不會(huì)意識(shí)到在高音頻帶疊加有PN代碼。另外，由于PN代碼疊加在與聲音成分的頻 帶分離的高音頻帶中，所以不會(huì)使聲音信號(hào)的音質(zhì)劣化。另一方面，在電平檢測(cè)信號(hào)為“小”即并行模式時(shí)，幾乎不產(chǎn)生聲音信號(hào)113的成 分。另外，由于從增益控制部137輸入的PN代碼從HPF 136直通而頻帶沒(méi)有被限制，所以 PN代碼大致分布在全部頻帶中?！督庹{(diào)部的說(shuō)明》圖27是表示設(shè)置在接收裝置102中的解調(diào)部221的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖。在解調(diào)部221 中輸入由傳聲器122拾音且通過(guò)模擬電路部123將模擬信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)后的合成信 號(hào)。該合成信號(hào)是在第一 PN代碼以及第二 PN代碼所合成的合成擴(kuò)展信號(hào)中合成聲音信號(hào) 113而得到的信號(hào)。解調(diào)部221從合成信號(hào)中分離抽取第一、第二 PN代碼，對(duì)這些PN代碼是在參照模 式下發(fā)送的代碼還是在并行模式下發(fā)送的代碼進(jìn)行檢測(cè)。在參照模式的情況下，將第二 PN 代碼PN2作為參照用PN代碼進(jìn)行使用，對(duì)第一 PN代碼PNlM進(jìn)行解調(diào)，在并行模式的情況 下，根據(jù)第一、第二 PN代碼PWM、PN2M分別解調(diào)數(shù)據(jù)代碼。數(shù)據(jù)代碼的解調(diào)是如下進(jìn)行的，即，求出分離抽取出的PN代碼與初始PN代碼序 列(PN1、PN2)之間的相干值(峰值)，基于調(diào)制用PN代碼PN1M(PN2M)的峰值的符號(hào)(正 /負(fù))與參照用PN代碼PN2的符號(hào)(正/負(fù))是一致還是相反，對(duì)數(shù)據(jù)代碼進(jìn)行解調(diào)。PN 代碼是并行模式還是參照模式是通過(guò)是否可以對(duì)第二 PN代碼直接進(jìn)行解調(diào)并取得同步而 進(jìn)行判定的。為了判定參照模式/并行模式，具有匹配濾波器253、峰值·同步檢測(cè)部256以及 判定部257 (模式判定部)。匹配濾波器253是對(duì)所輸入的數(shù)字聲音信號(hào)和PN代碼序列之 間的相干值進(jìn)行檢測(cè)的濾波器，由FIR濾波器構(gòu)成。在圖16中示出匹配濾波器253的結(jié)構(gòu) 例。該匹配濾波器253是從所輸入的數(shù)字聲音信號(hào)中檢測(cè)第二 PN代碼PN2的成分的濾波 器。匹配濾波器253是1023級(jí)的FIR濾波器，將發(fā)送側(cè)的PN代碼生成部131生成的偽噪 聲代碼序列PN2(例如為“PN2 = x"10+x"8+x"7+x"2+l)設(shè)定作為各級(jí)的濾波器系數(shù)。如果PN代碼為并行模式，S卩，所輸入的數(shù)字聲音信號(hào)中不含有聲音成分，且第二 PN代碼PN2沒(méi)有限制頻帶，則匹配濾波器253輸出如圖28(A) ,28(B)所示的相干波形。圖 28(A)是以粗標(biāo)度表示多個(gè)周期的相干值波形的圖，圖28(B)是將峰值附近在時(shí)間軸上放 大后的圖。這樣，在PN代碼的每一個(gè)周期中在正向側(cè)檢測(cè)出較大的峰值。
另一方面，在PN代碼為參照模式，S卩，所輸入的數(shù)字聲音信號(hào)中含有聲音成分，且 第二 PN代碼PN2被限制了頻帶的情況下，匹配濾波器253輸出如圖29所示的相干波形。由 于聲音信號(hào)在PN代碼的同步中作為噪聲起作用，所以含有聲音信號(hào)的信號(hào)完全無(wú)法形成 相干，不存在明確的峰值。峰值·同步檢測(cè)部256輸入匹配濾波器253的相干值波形而求出峰值，輸出該峰 值定時(shí)的信息。具體地說(shuō)，將從匹配濾波器253輸入的相干值波形在緩存中存儲(chǔ)大于或等 于1個(gè)周期，求出絕對(duì)值最大的值和第二大的值的定時(shí)。判定部257對(duì)這兩個(gè)峰值的間隔 是否與PN代碼序列的1個(gè)周期一致進(jìn)行判定。如果峰值間隔與PN代碼序列的1個(gè)周期一 致，則認(rèn)為所輸入的數(shù)字聲音信號(hào)中不含有聲音成分，PN代碼沒(méi)有限制頻帶(并行模式)， 在峰值間隔不一致的情況或者其間隔不穩(wěn)定的情況下，認(rèn)為所輸入的數(shù)字聲音信號(hào)中含有 聲音成分，且PN代碼被限制了頻帶(參照模式)。判定部257將判定結(jié)果向選擇器258輸出。在并行模式的情況下，選擇器258作 為進(jìn)行數(shù)據(jù)解調(diào)的功能部件而選擇第一解調(diào)部件250，在參照模式的情況下，選擇器258作 為進(jìn)行數(shù)據(jù)解調(diào)的功能部件而選擇第二解調(diào)部件260。此外，匹配濾波器253、峰值·同步檢測(cè)部256也可以作為第一解調(diào)部件250的一 部分使用。首先，由于在參照模式時(shí)使用的第二解調(diào)部件260具有與實(shí)施方式2的解調(diào)部121 相同的結(jié)構(gòu)，所以省略其說(shuō)明。下面說(shuō)明在并行模式中使用的第一解調(diào)部件250。在并行模式下，由于兩個(gè)PN代 碼Pm、PN2這兩者是根據(jù)數(shù)據(jù)代碼而進(jìn)行調(diào)制的，所以第一解調(diào)部件250分別根據(jù)PN代碼 PNl以及PN代碼PN2來(lái)解調(diào)數(shù)據(jù)。第一解調(diào)部件250除了具有也用于模式檢測(cè)的匹配濾 波器253、峰值·同步檢測(cè)部256之外，還具有延遲器251、匹配濾波器252、峰值檢測(cè)部254 以及代碼判定部255。延遲器251是為了與插入有HPF 141的第二解調(diào)部件260取得信號(hào)同步而使輸入 信號(hào)延遲的電路部。將從延遲器251輸出的數(shù)字聲音信號(hào)向匹配濾波器252、匹配濾波器 253輸入。匹配濾波器252、253是與第二解調(diào)部件250的匹配濾波器142、132結(jié)構(gòu)相同且 具有相同濾波器系數(shù)的濾波器。將匹配濾波器252、253輸出的相干值波形向峰值檢測(cè)部254輸入。峰值檢測(cè)部 254對(duì)PN代碼序列的同步定時(shí)的峰值進(jìn)行檢測(cè)。同步定時(shí)是由基于第二 PN代碼而檢測(cè)同 步定時(shí)的峰值·同步檢測(cè)部256賦予的。峰值檢測(cè)部254檢測(cè)出的峰值向代碼判定部255 輸入。由于在第一解調(diào)部件250進(jìn)行動(dòng)作的并行模式時(shí)，PN代碼沒(méi)有被限制頻帶，且沒(méi) 有混合聲音信號(hào)，所以匹配濾波器252、253輸出的相干值波形具有如圖28所示的明確的峰 值。由此，峰值檢測(cè)部254檢測(cè)出的峰值也是正負(fù)明確的峰值。代碼判定部255基于從峰值檢測(cè)部254輸入的PWM、PN2M的峰值，對(duì)疊加在兩個(gè) PN代碼中的數(shù)據(jù)的代碼進(jìn)行判定。此外，取得數(shù)據(jù)幀的同步的幀同步部只要與至第一 PN代碼、第二 PN代碼的數(shù)據(jù)分 配方式相應(yīng)地設(shè)置在代碼判定部255、147的后方或者選擇器258的后方即可。通過(guò)以上的結(jié)構(gòu)，無(wú)論在發(fā)送裝置101進(jìn)行放音的聲音信號(hào)中所包含的兩個(gè)PN代碼是在參照模式下進(jìn)行調(diào)制的情況還是在并行模式下進(jìn)行調(diào)制的情況，都可以對(duì)其自動(dòng)識(shí) 別并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)?！蹲冃卫吩谏鲜鰧?shí)施方式中，使得在并行模式時(shí)第二 PN代碼根據(jù)數(shù)據(jù)代碼進(jìn)行調(diào)制，在參 照模式時(shí)將該第二 PN代碼直接輸出，但也可以構(gòu)成為，在參照模式時(shí)將具有與并行模式時(shí) 的第二 PN代碼不同的代碼序列的第三PN代碼輸出。由此，在接收側(cè)容易地判定參照模式 /并行模式。圖30是表示上述結(jié)構(gòu)的調(diào)制部210的變形例的圖。在該圖中，對(duì)與圖26示出的 第1實(shí)施方式的調(diào)制部210結(jié)構(gòu)相同的部分標(biāo)注相同標(biāo)號(hào)，省略說(shuō)明。在圖30中，該調(diào)制 部210具有第三PN代碼生成部245。該P(yáng)N代碼生成部245也生成與第一、第二 PN代碼生 成部130、131具有相同的碼長(zhǎng)而序列不同的PN代碼。第三PN代碼生成部245與切換器237的第一端子237a連接。由此，在切換器237 切換為并行模式時(shí)，取代第二 PN代碼而輸出第三PN代碼。此外，接收側(cè)的解調(diào)部221只要使在圖27的結(jié)構(gòu)中在第一解調(diào)部件的匹配濾波器 53中設(shè)定的濾波器系數(shù)成為上述第三PN代碼的代碼序列即可。在上述實(shí)施方式中，電平檢測(cè)器236測(cè)量所輸入的聲音信號(hào)113的音量電平，判定 是大于或等于還是小于或等于規(guī)定的閾值，但如果所輸入的聲音信號(hào)例如是由MIDI數(shù)據(jù) 等合成的信號(hào)，則也可以輸入該MIDI數(shù)據(jù)，根據(jù)該數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)所合成的聲音成分，輸出電平 檢測(cè)信號(hào)。通過(guò)預(yù)先輸入MIDI數(shù)據(jù)，可以預(yù)先檢測(cè)出音量電平，不會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)延遲。另外，在上述實(shí)施方式中，使用可聽(tīng)頻帶(采樣速率44. IkHz)的PN代碼，但也可 以使用更高頻帶(超聲波區(qū)域)的PN代碼。在本實(shí)施方式3中，在聲音信號(hào)小于或等于一定電平的情況下，將多個(gè)偽噪聲信 號(hào)分別根據(jù)數(shù)據(jù)代碼進(jìn)行調(diào)制后并行地高速傳送數(shù)據(jù)代碼。另一方面，在聲音信號(hào)大于或 等于一定電平的情況下，將一個(gè)偽噪聲信號(hào)用作為參照用偽噪聲信號(hào)，而不根據(jù)數(shù)據(jù)代碼 進(jìn)行調(diào)制。并且，通過(guò)使調(diào)制用偽噪聲信號(hào)和參照用偽噪聲信號(hào)同步，可以在接收側(cè)得到同 步的相干值的峰值波形。參照用偽噪聲信號(hào)始終為正相位，調(diào)制用偽噪聲信號(hào)根據(jù)數(shù)據(jù)代 碼進(jìn)行了相位調(diào)制。由此，通過(guò)對(duì)這些相干值進(jìn)行加法運(yùn)算，可以對(duì)與數(shù)據(jù)代碼的內(nèi)容相應(yīng) 的相干值的峰值進(jìn)行增強(qiáng)/抵消。另外，由于為了將數(shù)據(jù)代碼進(jìn)行解調(diào)，只要使用調(diào)制用偽 噪聲信號(hào)和參照用偽噪聲信號(hào)的相干值峰值波形的相對(duì)相位信息即可，所以無(wú)論是經(jīng)過(guò)哪 種再生裝置、揚(yáng)聲器、傳遞路徑，都可以完全無(wú)視其傳遞特性，可以進(jìn)行可靠的聲音通信。這樣，由于在本實(shí)施方式3中，在聲音信號(hào)的音量電平較大時(shí)，將第二偽噪聲信號(hào) 作為參照用偽噪聲信號(hào)，與調(diào)制后的第一偽噪聲信號(hào)一起進(jìn)行發(fā)送，所以可以進(jìn)行可靠的 通信，即使通過(guò)限制這些偽噪聲信號(hào)的頻帶而使信號(hào)波形變形，也可以維持通信的可靠性。 因此，通過(guò)將偽噪聲信號(hào)的頻帶限制在高音頻帶而可以使聽(tīng)眾難以聽(tīng)到，此外，通過(guò)與聲音 信號(hào)等使聽(tīng)眾感到舒服的聲音信號(hào)進(jìn)行混頻，可以掩蔽使用偽噪聲信號(hào)進(jìn)行的數(shù)據(jù)通信， 并且，由于無(wú)需使偽噪聲信號(hào)的信號(hào)電平過(guò)度增加，所以可以防止聲音信號(hào)的音質(zhì)下降。另外，由于在音樂(lè)信號(hào)等的聲音信號(hào)的音量電平較小時(shí)，可以將所述多個(gè)偽噪聲 信號(hào)全部用于數(shù)據(jù)傳送，從而并行地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，所以可以高速地傳送數(shù)據(jù)。實(shí)施方式4
參照附圖，說(shuō)明作為本發(fā)明的實(shí)施方式4的聲音通信系統(tǒng)。圖31是表示聲音通信 系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。該聲音通信系統(tǒng)由發(fā)送裝置301、接收裝置302構(gòu)成。發(fā)送裝置301和接 收裝置302之間由傳送線路305連接。該傳送線路305可以是數(shù)字傳送線，也可以是模擬 信號(hào)用的傳送電纜。發(fā)送裝置301是將在音頻信號(hào)即聲音信號(hào)330中疊加根據(jù)數(shù)據(jù)代碼331進(jìn)行了調(diào) 制的數(shù)據(jù)信號(hào)(調(diào)制信號(hào))而得到的合成信號(hào)進(jìn)行發(fā)送的裝置。接收裝置302是進(jìn)行如下 動(dòng)作的裝置，即，接收由發(fā)送裝置301發(fā)送的合成信號(hào)，將音頻信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)分離，使音 頻信號(hào)從揚(yáng)聲器303進(jìn)行放音，將根據(jù)數(shù)據(jù)信號(hào)解調(diào)得到的數(shù)據(jù)代碼向數(shù)據(jù)處理裝置304 輸入。由此，接收裝置302與揚(yáng)聲器303以及數(shù)據(jù)處理裝置304連接。首先說(shuō)明發(fā)送裝置301。圖32(A)至32(D)是表示在發(fā)送裝置1的各部分中進(jìn)行 處理的信號(hào)的頻譜的圖。發(fā)送裝置1具有低通濾波器(LPF)311、數(shù)據(jù)調(diào)制部312、加法器 313和發(fā)送部314。聲音信號(hào)330如圖32 (A)所示，具有從超低音至大約20kHz為止的頻譜。LPF 311 是將上述聲音信號(hào)330的高音頻帶截去的濾波器，將可由通常的音頻用信號(hào)電路處理的 頻帶(例如小于或等于20kHz)中通常成人幾乎不能聽(tīng)到的高音頻帶(例如大于或等于 13kHz)截去。圖32(B)示出通過(guò)LPF 311截去高音頻帶后的聲音信號(hào)的頻譜。數(shù)據(jù)調(diào)制部312是通過(guò)根據(jù)數(shù)據(jù)代碼331對(duì)擴(kuò)散代碼和載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制而生成 根據(jù)數(shù)據(jù)代碼進(jìn)行調(diào)制后的數(shù)據(jù)信號(hào)(調(diào)制信號(hào))的電路部。數(shù)據(jù)調(diào)制部312生成分布在 上述高音頻帶(13kHz 20kHz)的頻帶中的數(shù)據(jù)信號(hào)。圖32(C)示出分布在高音頻帶中的 數(shù)據(jù)信號(hào)的頻譜。加法部313將截去了上述高音頻帶后的聲音信號(hào)和分布在高音頻帶中的數(shù)據(jù)信 號(hào)進(jìn)行相加合成，生成如圖32(D)所示的頻譜的合成信號(hào)。發(fā)送部314將該合成信號(hào)向傳 送線路305送出。在傳送線路305為模擬音頻信號(hào)用的傳送電纜(例如屏蔽線等)的情況下，發(fā)送 部314由模擬放大電路構(gòu)成。在傳送線路305為數(shù)字音頻信號(hào)用的傳送電纜(例如光纖線 或同軸電纜)的情況下，發(fā)送部314由數(shù)字音頻信號(hào)的低速流處理(low streaming)電路 構(gòu)成。另外，在傳送線路305為L(zhǎng)AN電纜(例如Ethernet (注冊(cè)商標(biāo))電纜)的情況下，發(fā) 送部314由接收發(fā)送數(shù)據(jù)包的網(wǎng)絡(luò)電路構(gòu)成。總之，只要是可以處理上述音頻信號(hào)的頻帶 的電路即可。下面說(shuō)明接收裝置302。圖33(A)至33(C)是表示在接收裝置302的各部分中進(jìn) 行處理的信號(hào)的頻譜的圖。接收裝置302具有接收部320、低通濾波器(LPF)321、高頻擴(kuò)展 部322、音頻放大器323、高通濾波器(HPF) 324和數(shù)據(jù)解調(diào)部325。接收部320是對(duì)經(jīng)由傳送線路305發(fā)送來(lái)的合成信號(hào)進(jìn)行接收的電路部。該接收 部320與發(fā)送部314相同地由與傳送線路305的形式配合的形式的電路構(gòu)成。接收部320 接收到的合成信號(hào)具有如圖33(A)所示的頻譜。該合成信號(hào)向LPF 321以及HPF 324輸入。 LPF 321是與發(fā)送裝置301的LPF 311特性相同的(例如使小于或等于13kHz的信號(hào)通過(guò)) 的濾波器，從接收部320接收到的合成信號(hào)中僅取得分布有聲音信號(hào)330的頻帶的信號(hào)成 分。圖33(B)示出LPF 321取得的信號(hào)成分的頻譜。另一方面，HPF 324是與LPF 311,321 特性相反的(例如使大于或等于13kHz的信號(hào)通過(guò))濾波器，從接收部320接收到的合成
24信號(hào)中僅取得分布有數(shù)據(jù)信號(hào)(調(diào)制信號(hào))的頻帶(高音頻帶)的信號(hào)成分。圖33 (C)示 出HPF 324取得的信號(hào)成分的頻譜。HPF 324取得的高音頻帶的信號(hào)(參照?qǐng)D33(C))是包含上述數(shù)據(jù)信號(hào)的信號(hào)，向 數(shù)據(jù)解調(diào)部325輸入。數(shù)據(jù)解調(diào)部325針對(duì)所輸入的數(shù)據(jù)信號(hào)而進(jìn)行與數(shù)據(jù)調(diào)制部312相 反的處理，對(duì)數(shù)據(jù)代碼進(jìn)行解調(diào)。例如在數(shù)據(jù)調(diào)制部312使用擴(kuò)散代碼對(duì)數(shù)據(jù)代碼進(jìn)行頻 譜擴(kuò)散處理的情況下，數(shù)據(jù)解調(diào)部325使用相同的擴(kuò)散代碼檢測(cè)彼此相干的峰值，基于該 峰值對(duì)數(shù)據(jù)代碼進(jìn)行解調(diào)。另外，在數(shù)據(jù)調(diào)制部312對(duì)載波信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制的情況下，數(shù) 據(jù)解調(diào)部325使用正交解調(diào)電路等對(duì)數(shù)據(jù)代碼進(jìn)行解調(diào)。解調(diào)后的數(shù)據(jù)代碼向外部裝置即 數(shù)據(jù)處理裝置304輸出。另一方面，將LPF 321取得的聲音信號(hào)成分(參照?qǐng)D33(B))向高頻擴(kuò)展部322輸 入。高頻擴(kuò)展部322是基于現(xiàn)有的中低音頻帶的信號(hào)成分對(duì)缺失的高音頻帶的信號(hào)成分進(jìn) 行補(bǔ)充的處理部。作為該高頻擴(kuò)展部322的處理方法，例如只要使用本申請(qǐng)人在日本國(guó)特許 4254479號(hào)公報(bào)、日本國(guó)特開(kāi)2007-178675號(hào)公報(bào)等中公開(kāi)的方法即可。上述公報(bào)所公開(kāi)的 方法是下述方法，即，通過(guò)將現(xiàn)有的中音頻帶的頻率成分向高音頻帶進(jìn)行頻率偏移，從而添 加相對(duì)于現(xiàn)有的頻率成分不存在不適感的高音成分。將通過(guò)高頻擴(kuò)展部322對(duì)高音頻帶進(jìn)行了擴(kuò)展的聲音信號(hào)向音頻放大器323輸 入。音頻放大器323將所輸入的聲音信號(hào)放大后向揚(yáng)聲器303輸入。由此，從揚(yáng)聲器303 對(duì)高音頻帶也與中低音頻帶相同地飽滿的聲音成分進(jìn)行放音。此外，濾波器311、321、324的截止頻率并不限定于上述內(nèi)容。另外，數(shù)據(jù)調(diào)制部 312的調(diào)制方式、數(shù)據(jù)解調(diào)部325的解調(diào)方式也不限定于以上所例示的方式。另外，高頻擴(kuò) 展部322進(jìn)行的高頻擴(kuò)展處理也不限定于以上所例示的方法。在發(fā)送裝置301內(nèi)進(jìn)行的調(diào)制處理(調(diào)制信號(hào)的生成處理)、疊加處理(聲音信號(hào) 和調(diào)制信號(hào)的相加合成處理)可以使用實(shí)施方式1至3中記載的方法。另外，在接收裝置 302內(nèi)進(jìn)行的數(shù)據(jù)代碼的解調(diào)處理可以使用實(shí)施方式1至3中記載的方法。另外，在上述實(shí)施方式中，示出了從發(fā)送裝置301向接收裝置302經(jīng)由有線的傳送 線路5發(fā)送合成信號(hào)的例子，但傳送線路305也可以是無(wú)線的。另外，并不限定于1對(duì)1的 傳送，發(fā)送裝置301也可以例如是廣播站點(diǎn)，接收裝置302也可以是廣播接收器。另外，也可以替代發(fā)送裝置301而使用存儲(chǔ)有合成信號(hào)的音頻媒體。即，也可以形 成將存儲(chǔ)有合成信號(hào)的音頻媒體放置在接收裝置(音頻信號(hào)再生裝置)302中，接收部(再 生部)320對(duì)該音頻媒體進(jìn)行再生的結(jié)構(gòu)。該聲音通信系統(tǒng)例如可以應(yīng)用于自動(dòng)演奏鋼琴系統(tǒng)。在該情況下，將發(fā)送裝置301 設(shè)為廣播聲音信號(hào)的廣播站點(diǎn)，將接收裝置302設(shè)為接收廣播的廣播接收器，將數(shù)據(jù)處理 裝置304設(shè)為自動(dòng)演奏鋼琴。該自動(dòng)演奏鋼琴系統(tǒng)如下所述進(jìn)行動(dòng)作。發(fā)送裝置301廣播疊加有自動(dòng)演奏數(shù)據(jù) 的樂(lè)曲。接收裝置302接收該廣播而將樂(lè)曲進(jìn)行再生·放音，并且對(duì)疊加在該聲音信號(hào)中 的自動(dòng)演奏數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)，并向作為數(shù)據(jù)處理裝置304的自動(dòng)演奏鋼琴輸入。由此，自動(dòng)演 奏鋼琴304與進(jìn)行再生的樂(lè)曲相應(yīng)地生成現(xiàn)場(chǎng)的演奏音。這樣，根據(jù)該聲音通信系統(tǒng)，即使 不具有除了聲音廣播以外的數(shù)據(jù)傳送路徑，也可以實(shí)現(xiàn)與聲音信號(hào)相應(yīng)的自動(dòng)演奏。
根據(jù)本發(fā)明，可以疊加在音頻信號(hào)中而傳送數(shù)據(jù)代碼，并且可以以良好的音質(zhì)對(duì) 音頻信號(hào)進(jìn)行再生。
權(quán)利要求
一種調(diào)制裝置，其具有第1擴(kuò)散代碼生成部，其生成具有規(guī)定周期的第1擴(kuò)散代碼；聲音信號(hào)輸入部，其輸入聲音信號(hào)；第1調(diào)制部，其基于數(shù)據(jù)代碼，對(duì)所述第1擴(kuò)散代碼按所述周期進(jìn)行相位調(diào)制；以及合成部，其將調(diào)制信號(hào)與所述聲音信號(hào)進(jìn)行合成，作為合成信號(hào)進(jìn)行輸出，其中，該調(diào)制信號(hào)是基于相位調(diào)制后的所述第1擴(kuò)散代碼生成的，分布在與規(guī)定頻率相比更高的頻率區(qū)域中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)制裝置，其特征在于，具有變換部，其將通過(guò)所述第1調(diào)制部進(jìn)行相位調(diào)制后的所述第1擴(kuò)散代碼變換為差 動(dòng)代碼；以及乘法運(yùn)算部，其通過(guò)將所述差動(dòng)代碼與載波信號(hào)進(jìn)行乘法運(yùn)算，從而使所述差動(dòng)代碼 向所述頻率區(qū)域偏移，所述合成部將偏移后的所述差動(dòng)代碼作為所述調(diào)制信號(hào)，與所述聲音信號(hào)進(jìn)行合成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的調(diào)制裝置，其特征在于，還具有上采樣部，其對(duì)通過(guò)所述變換部變換得到的所述差動(dòng)代碼進(jìn)行上采樣， 所述乘法運(yùn)算部將上采樣后的差動(dòng)代碼與所述載波信號(hào)進(jìn)行乘法運(yùn)算。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)制裝置，其特征在于，具有第2擴(kuò)散代碼生成部，其生成第2擴(kuò)散代碼，該第2擴(kuò)散代碼與所述第1擴(kuò)散代碼 同步，由與所述第1擴(kuò)散代碼不同的代碼序列構(gòu)成，所述合成部將合成擴(kuò)散代碼作為所述調(diào)制信號(hào)而與所述聲音信號(hào)合成，該合成擴(kuò)散代 碼是將相位調(diào)制后的所述第1擴(kuò)散代碼，與所述第2擴(kuò)散代碼合成而得到的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的調(diào)制裝置，其特征在于，還具有高通濾波器，其將所述合成擴(kuò)散代碼的小于或等于截止頻率的頻率成分截去， 所述合成部將截去該頻率成分后的合成擴(kuò)散代碼作為所述調(diào)制信號(hào)，與所述聲音信號(hào) 合成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)制裝置，其特征在于，還具有第2擴(kuò)散代碼生成部，其生成第2擴(kuò)散代碼，該第2擴(kuò)散代碼與所述第1擴(kuò)散 代碼同步，由與所述第1擴(kuò)散代碼不同的代碼序列構(gòu)成，電平檢測(cè)部，其對(duì)輸入至所述聲音信號(hào)輸入部的所述聲音信號(hào)的音量進(jìn)行檢測(cè)； 第2調(diào)制部，其在所述聲音信號(hào)的音量小于或等于規(guī)定閾值時(shí)，基于所述數(shù)據(jù)代碼，將 所述第2擴(kuò)散代碼按所述周期進(jìn)行相位調(diào)制后輸出，在所述聲音信號(hào)的音量大于或等于所 述規(guī)定閾值時(shí)，將所述第2擴(kuò)散代碼直接輸出；以及高通濾波器，其將合成擴(kuò)散代碼的小于或等于截止頻率的頻率成分截去，該合成擴(kuò)散 代碼是將從所述第1調(diào)制部輸出的第1擴(kuò)散代碼和從所述第2調(diào)制部輸出的第2擴(kuò)散代 碼合成而得到的，在所述聲音信號(hào)的音量小于或等于規(guī)定閾值時(shí)，將該截止頻率設(shè)定為第1 值，在所述聲音信號(hào)的音量大于或等于規(guī)定閾值時(shí)，將該截止頻率設(shè)定為與所述第1值相 比較高的第2值，所述合成部將小于或等于所述截止頻率的所述頻率成分被截去后的合成擴(kuò)散代碼作 為所述調(diào)制成分，與所述聲音信號(hào)進(jìn)行合成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的調(diào)制裝置，其特征在于， 所述數(shù)據(jù)代碼是由2值的位串形成的信號(hào)，所述第1調(diào)制部與所述數(shù)據(jù)代碼的值相對(duì)應(yīng)地使所述第1擴(kuò)散代碼的相位旋轉(zhuǎn)0度或 180 度。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一項(xiàng)所述的調(diào)制裝置，其特征在于， 所述第2擴(kuò)散代碼是具有與所述第1擴(kuò)散代碼相同周期的信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的調(diào)制裝置，其特征在于，還具有放音部，其將所述合成部輸出的所述合成信號(hào)向介質(zhì)中放音。
10.一種解調(diào)裝置，其特征在于，具有聲音信號(hào)輸入部，其輸入將聲音信號(hào)和調(diào)制信號(hào)合成而得到的合成信號(hào)，其中，該調(diào)制 信號(hào)是基于根據(jù)數(shù)據(jù)代碼按周期進(jìn)行相位調(diào)制后的具有該周期的第1擴(kuò)散代碼而生成的， 分布在與規(guī)定的頻率相比較高的頻率區(qū)域中；高通濾波器，其通過(guò)將所述合成信號(hào)的小于或等于截止頻率的頻率成分截去，從而抽 取所述調(diào)制信號(hào)的成分；以及代碼判定部，其基于所抽取的所述調(diào)制信號(hào)的成分的分析結(jié)果，對(duì)與所述聲音信號(hào)合 成的所述數(shù)據(jù)代碼進(jìn)行譯碼。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的解調(diào)裝置，其特征在于，所述調(diào)制信號(hào)是通過(guò)將差動(dòng)代碼與載波信號(hào)進(jìn)行乘法運(yùn)算而得到的信號(hào)，該差動(dòng)代碼 是根據(jù)相位調(diào)制后的所述第1擴(kuò)散代碼進(jìn)行變換而得到的， 所述解調(diào)裝置還具有延遲檢波部，其對(duì)該調(diào)制信號(hào)以所述第1擴(kuò)散代碼的1個(gè)碼片量的延遲時(shí)間進(jìn)行延遲 檢波，將所述差動(dòng)代碼變換為譯碼代碼波形；以及相干檢測(cè)部，其對(duì)所述譯碼代碼波形和所述第1擴(kuò)散代碼之間的相干值進(jìn)行檢測(cè)， 所述代碼判定部基于檢測(cè)出的所述相干值的峰值極性，對(duì)所述數(shù)據(jù)代碼進(jìn)行譯碼。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的解調(diào)裝置，其特征在于，在所述調(diào)制信號(hào)中不僅僅是相位調(diào)制后的所述第1擴(kuò)散代碼，而且合成有第2擴(kuò)散代 碼，其中，該第2擴(kuò)散代碼與所述第1擴(kuò)散代碼同步，并且由與所述第1擴(kuò)散代碼不同的代 碼序列構(gòu)成，所述解調(diào)裝置還具有第1相干檢測(cè)部，其檢測(cè)與相位調(diào)制前的所述第1擴(kuò)散代碼相對(duì)的所述聲音信號(hào)的相 干值即第1相干值；第2相干檢測(cè)部，其檢測(cè)與所述第2擴(kuò)散代碼相對(duì)的所述聲音信號(hào)的相干值即第2相 干值；加法運(yùn)算部，其將所述第1相干值和第2相干值進(jìn)行加法運(yùn)算，并將合成相干值輸出；以及峰值檢測(cè)部，其針對(duì)所述第1擴(kuò)散代碼的每1個(gè)周期，檢測(cè)所述合成相干值的峰值， 所述代碼判定部基于該峰值檢測(cè)部檢測(cè)出的所述合成相干值的峰值的大小，對(duì)所述數(shù) 據(jù)代碼進(jìn)行譯碼。
13.—種解調(diào)裝置，其特征在于，具有聲音信號(hào)輸入部，其輸入合成有多個(gè)擴(kuò)散代碼的聲音信號(hào)，其中，該多個(gè)擴(kuò)散代碼彼此 同步，由不同代碼序列構(gòu)成；模式判定部，其判定是參照模式還是并行模式，該參照模式是指從所輸入的所述聲音 信號(hào)分離出的擴(kuò)散代碼含有沒(méi)有根據(jù)數(shù)據(jù)代碼進(jìn)行相位調(diào)制的參照用擴(kuò)散代碼，該并行模 式是指該擴(kuò)散代碼不含有該參照用擴(kuò)散代碼；第1解調(diào)部，其在所述并行模式時(shí)進(jìn)行動(dòng)作；以及 第2解調(diào)部，其在所述參照模式時(shí)進(jìn)行動(dòng)作，所述第1解調(diào)部對(duì)所述聲音信號(hào)相對(duì)于所述多個(gè)擴(kuò)散代碼的相干值彼此分別進(jìn)行檢 測(cè)，基于各個(gè)相干值的峰值對(duì)所述數(shù)據(jù)代碼進(jìn)行解調(diào)， 所述第2解調(diào)部具有第1相干檢測(cè)部，其檢測(cè)與根據(jù)所述數(shù)據(jù)代碼進(jìn)行相位調(diào)制的擴(kuò)散代碼相對(duì)的所述聲 音代碼的相干值即第1相干值；第2相干檢測(cè)部，其檢測(cè)與所述參照用擴(kuò)散代碼相對(duì)的所述聲音信號(hào)的相干值即第2 相干值；加法運(yùn)算部，其對(duì)所述第1相干值和所述第2相干值進(jìn)行加法運(yùn)算，并將合成相干值輸出；峰值檢測(cè)部，其針對(duì)所述調(diào)制用擴(kuò)散代碼的每1個(gè)周期，檢測(cè)所述合成相干值的峰值；以及代碼判定部，其基于該峰值檢測(cè)部檢測(cè)出的峰值的大小，對(duì)所述聲音信號(hào)中所合成的 所述數(shù)據(jù)代碼進(jìn)行譯碼。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的解調(diào)裝置，其特征在于，所述模式判定部基于所述輸入的聲音信號(hào)是否大于或等于規(guī)定電平，判定是所述參照 模式還是所述并行模式。
15.根據(jù)權(quán)利要求10至14中任一項(xiàng)所述的解調(diào)裝置，其特征在于，還具有拾音部，其對(duì)在介質(zhì)中傳播的聲音進(jìn)行拾音，作為所述聲音信號(hào)向所述聲音信 號(hào)輸入部供給。
16.一種音頻信號(hào)再生裝置，其具有在權(quán)利要求10至14中任一項(xiàng)所述的解調(diào)裝置， 其特征在于，具有低通濾波器，其將所述合成信號(hào)的大于或等于規(guī)定頻率的頻率成分截去，抽取所述聲 音信號(hào)；以及高頻擴(kuò)展部，其向所抽取的所述聲音信號(hào)中補(bǔ)充大于或等于所述規(guī)定頻率的信號(hào)成分。
全文摘要
調(diào)制裝置具有擴(kuò)散代碼生成部，其生成具有規(guī)定周期的擴(kuò)散代碼；聲音信號(hào)輸入部，其輸入聲音信號(hào)；第1調(diào)制部，其基于數(shù)據(jù)代碼，對(duì)擴(kuò)散代碼按所述周期進(jìn)行相位調(diào)制；以及合成部，其將調(diào)制信號(hào)與聲音信號(hào)進(jìn)行合成，作為合成信號(hào)進(jìn)行輸出，其中，該調(diào)制信號(hào)是基于相位調(diào)制后的擴(kuò)散代碼生成的，分布在與規(guī)定頻率相比更高的頻率區(qū)域中。
文檔編號(hào)H04B1/707GK101933242SQ200980103769
公開(kāi)日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2009年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月8日
發(fā)明者奧山福太郎, 小關(guān)信也, 巖瀨裕之, 曾根卓朗, 秋山仁志 申請(qǐng)人:雅馬哈株式會(huì)社