JP6514626B2 - デジタルワイヤレスマイクの送信装置、受信装置、及びシステム - Google Patents

Description

本発明は、デジタルワイヤレスマイクの送信装置、受信装置、及びシステムと、デジタルワイヤレスマイクで用いられるデジタル音声信号の誤り検出方法に関するものである。

ワイヤレスマイク（ラジオマイク）の伝送方式として、アナログ方式とデジタル方式がある。アナログ方式のワイヤレスマイクは、音声信号をそのままアナログ変調して送信するものであり、遅延時間は少ないが、障害物や干渉の影響を受け易い等の欠点を有していることから、近年は、デジタル方式のワイヤレスマイクの研究開発が精力的に行われている。

デジタルワイヤレスマイクは、アナログの音声信号をデジタル音声信号に変換して無線伝送を行うものである。無線伝搬路においてデジタル音声信号のデータ誤りが発生することの対策として、デジタルワイヤレスマイクでは、誤りを訂正するための誤り訂正符号と、誤り訂正符号で訂正しきれなかった誤りが残っていないかを検出する誤り検出符号が、一般に併用されている。

図７に、誤り訂正符号と誤り検出符号を併用する、従来のデジタルワイヤレスマイクのシステムの構成例を示す。図７（ａ）は、デジタルワイヤレスマイクの送信装置１００のブロック図であり、図７（ｂ）は、デジタルワイヤレスマイクの受信装置２００のブロック図である。

デジタルワイヤレスマイクの送信装置１００は、情報源符号化部１１と、誤り検出符号化部１２と、誤り訂正符号化部１３と、変調部１４と、電力増幅部１５と、送信アンテナ１６とを備えている。

情報源符号化部１１は、入力された音声信号に対して情報源符号化を行う。すなわち、アナログの音声信号を、所定のサンプリング周波数（例えば、４８ｋＨｚ）でサンプリングし、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換し、必要に応じてデータ圧縮等を行って、デジタル音声信号を生成する。

誤り検出符号化部１２は、デジタル音声信号に対して誤り検出符号化を行う。誤り検出符号としては、代表的なものとしてＣＲＣ（Cyclic redundancy check）符号が広く用いられている（例えば、特許文献１、特許文献２、及び特許文献３を参照）。

図８に、従来行われている誤り検出符号化の概要を示す。ここでは、２２ビットのデジタル音声信号に対して、４ビットの誤り検出符号を付加するビット構成を例として説明するが、各ビット数はこれに限られるものではない。情報源符号化によって、音声信号の１サンプルが２２ビットのデジタル音声信号となる。この２２ビットのデジタル音声信号全体を誤り検出符号化の対象データとし、４ビットの誤り検出符号化を行う。すなわち、デジタル音声信号に、全ての音声ビット（２２ビット）に対して計算した誤り検出符号４ビットを付加して、誤り検出符号化されたデジタル音声信号は２６ビットのビット列となる。

誤り訂正符号化部１３は、誤り検出符号化部１２からの出力信号（誤り検出符号が付加されたデジタル音声信号）に対して誤り訂正符号化を行う。誤り訂正符号には、様々なものがあるが、代表的なものとして畳み込み符号が広く用いられている（例えば、非特許文献１を参照）。

変調部１４は、誤り訂正符号化部１３からの出力信号に対して、所定の変調方式で信号変調を行う。変調方式としては任意の方式を利用することができ、例えば、シングルキャリアを用いたＱＰＳＫ（Quadrature Phase shift Keying）や１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）や、複数のキャリア周波数を利用したＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）等を利用することができる。

電力増幅部１５は、変調された信号に対して電力増幅を行い、送信アンテナ１６から無線伝搬路へ送信する。

図７（ｂ）のデジタルワイヤレスマイクの受信装置２００は、受信アンテナ２１と、受信増幅部２２と、復調部２３と、誤り訂正復号部２４と、誤り検出復号部２５と、情報源復号部２６とを備えている。

受信増幅部２２は、受信アンテナ２１で受信した信号に対して、受信電力増幅を行う。

復調部２３は、送信側の変調方式に対応した復調方式により復調を行い、受信信号からデジタル信号データを生成する。

誤り訂正復号部２４は、復調されたデジタル信号データに対して、受信側で付加した誤り訂正符号に対応した方式で誤り訂正復号を行う。代表的な誤り訂正復号としてビタビ復号が広く用いられている。

誤り検出復号部２５は、誤り訂正復号を行った後のデータに対して誤り検出復号を行い、デジタル音声信号と、デジタル音声信号（及び誤り検出符号）の中に誤りが残存しているかどうかの誤り検出情報を出力する。

図９に、従来行われている誤り検出復号の概要を示す。ここでは、図８で説明した誤り検出符号化に対応する誤り検出復号として、図８と同じビット構成を例として説明するが、各ビット数はこれに限られるものではない。受信された信号を復調し、誤り訂正復号を行うことにより、誤り検出符号化された２６ビットのビット列（図８で示したビット列）を得る。誤り検出復号は、この全２６ビットを誤り検出の範囲として行い、この２６ビットの中に誤りが残っているかが調べられ、２２ビットのデジタル音声信号と誤り検出情報（全２６ビットの中に誤りが残存しているかの情報）が出力される。

情報源復号部２６は、誤り検出復号部２５から出力されたデジタル音声信号を情報源復号する。すなわち、送信側での情報源符号化処理に対応した情報源復号を行い、デジタル音声信号から元の音声信号を復元する。

ここで、伝搬状況が悪くなり、誤り訂正復号で誤りを訂正しきれず、デジタル音声信号の中に誤りが残ってしまうと、情報源復号された音声信号は元の音声信号にならず、場合によっては聴くに堪えない非常に大きなノイズが発生し、受信装置側で音声信号を聴いている人に不快感を与える。しかし、誤り検出情報によってデジタル音声信号の中に誤りが残存していることを検出できれば対策を講じる事ができ、例えば、誤りを含む音声サンプルは再生しないという対策をすることで、大きなノイズの発生を防ぐことができる。

特開２０１４−２０９６９９号公報 特開２０１４−１１２８１５号公報 特開２０１５−２３４６０号公報

「特定ラジオマイクの陸上移動局の無線設備」標準規格（ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ１１２ １．４版）、一般社団法人 電波産業会 平成２６年１０月２日１．４改定

上述のように、デジタルワイヤレスマイクの信号処理に誤り検出符号を利用することにより、誤りを含む音声信号を選別することができ、ノイズの発生を防ぐことができる。しかしながら、誤り検出符号を用いた場合でも、誤りデータ量が誤り検出符号の検出能力を超えてしまったときなど、誤りが残存しているのに「誤りなし」と判定してしまう「誤り見逃し」が発生することがある。

デジタル音声信号に「誤り見逃し」が生じた場合の音声信号について、図１０に基づいて説明する。説明を簡略にするため、音声信号に対する情報源符号化として、１サンプルあたり４ビットのリニアＰＣＭ（pulse code modulation）を行う例を図１０に示す。実線３０は、元の音声波形を示しており、黒丸（●）は４ビットで量子化した、正しいデジタル音声信号を示している。正しいデジタル音声信号から生成されたアナログ音声信号は、一点鎖線３１のように、元の音声波形をほぼ再生できる。

４番目の音声サンプルにおいて、１０１０というビット列（Ａ）を割り当てたとする。この４ビットのうち、最初のビット（上位１ビット）が誤ってしまった場合は００１０というビット列（Ｂ）となり、量子化のレベル、すなわち音の大きさが大きく異なった音声サンプルとして復元されてしまい、アナログ音声信号は、破線３２のように、大きなノイズを生むこととなる。大きなノイズは、人に不快感を与えるだけではなく、受信側の音響装置に損傷を与える場合もある。

反対に、最後のビット（下位１ビット）が誤った場合は１０１１というビット列（Ｃ）となるが、量子化のレベルは大きくは異ならないため、アナログ音声信号には、二点鎖線３３のように小さなノイズとしてしか現れない。小さなノイズであれば、人に与える不快感も小さく、受信側の音響装置に損傷を与えることもないため、安全にデジタルワイヤレスマイクを使用することができる。

従って、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、大きなノイズとなるデジタル音声信号のデータ誤りを高い精度で発見し、対処することができるデジタルワイヤレスマイクの送信装置、受信装置及びシステムを提供することにある。

また、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、デジタルワイヤレスマイクで復調・復号されたデジタル音声信号から、大きなノイズとなるデータ誤りを高い精度で発見することができる、デジタル音声信号の誤り検出方法を提供することにある。

本発明は、大きなノイズを発生させる誤りの検出精度を向上させるために、誤り検出符号化を行う対象を、影響度の大きい優先ビットに限定するものである。
すなわち、上記課題を解決するために、本発明に係るデジタルワイヤレスマイクの送信装置は、ＯＦＤＭ方式により、非圧縮デジタル音声信号であるリニアＰＣＭ信号を伝送するデジタルワイヤレスマイクの送信装置であって、音声信号をデジタル音声信号に変換する情報源符号化部と、誤り検出符号化を行う誤り検出符号化部と、誤り訂正符号化を行う誤り訂正符号化部と、ＯＦＤＭ変調方式で信号変調を行う変調部とを備えた、デジタルワイヤレスマイクの送信装置において、前記誤り検出符号化部は、前記デジタル音声信号のうち、誤りが生じた場合に音声信号の出力レベルに寄与する影響度が大きい順に所定数の上位ビットを優先ビットとし、１つのＯＦＤＭシンボルで伝送する音声サンプルのうちの複数のデジタル音声信号の前記優先ビットを一体として、一体とした前記優先ビットに対して、誤り検出符号化を行い、且つ、一体とした前記優先ビットの誤り検出符号化を行うサンプル数だけ前記デジタル音声信号がまとめて転送され、前記誤り訂正符号化部は、前記優先ビットに対して誤り検出符号化を行った誤り検出符号化部からの出力全体に対して誤り訂正符号化を行うことを特徴とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るデジタルワイヤレスマイクの受信装置は、ＯＦＤＭ方式により、非圧縮デジタル音声信号であるリニアＰＣＭ信号を伝送するデジタルワイヤレスマイクの受信装置であって、受信した変調信号を復調する復調部と、復調された信号を誤り訂正復号する誤り訂正復号部と、誤り検出復号を行う誤り検出復号部と、デジタル音声信号を音声信号に変換する情報源復号部とを備えた、デジタルワイヤレスマイクの受信装置において、前記デジタル音声信号の誤りが生じたときに音声信号の出力レベルに寄与する影響度が大きい優先ビットに対して誤り検出符号化が行われた信号を受信し、前記誤り検出復号部は、１つのＯＦＤＭシンボルで伝送する音声サンプルのうちの複数の前記デジタル音声信号の前記優先ビットである所定数の上位ビットを一体として誤り検出復号を行い、且つ、一体とした前記優先ビットの誤り検出復号を行うサンプル数だけ誤り訂正復号した前記デジタル音声信号がまとめて転送されることを特徴とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るデジタルワイヤレスマイクのシステムは、ＯＦＤＭ方式により、非圧縮デジタル音声信号であるリニアＰＣＭ信号を伝送するデジタルワイヤレスマイクのシステムであって、送信側に、少なくとも、誤り検出符号化を行う誤り検出符号化部と、誤り訂正符号化を行う誤り訂正符号化部とを備え、受信側に、少なくとも、誤り訂正復号する誤り訂正復号部と、誤り検出復号を行う誤り検出復号部と、を備えた、デジタルワイヤレスマイクのシステムにおいて、デジタル音声信号のうち、誤りが生じた場合に音声信号の出力レベルに寄与する影響度が大きい順に所定数の上位ビットを優先ビットとし、前記誤り検出符号化部は１つのＯＦＤＭシンボルで伝送する音声サンプルのうちの複数のデジタル音声信号の前記優先ビットを一体として、一体とした前記優先ビットに対して誤り検出符号化を行い、且つ、一体とした前記優先ビットの誤り検出符号化を行うサンプル数だけ前記デジタル音声信号がまとめて転送され、前記誤り訂正符号化部は、前記優先ビットに対して誤り検出符号化を行った誤り検出符号化部からの出力全体に対して誤り訂正符号化を行い、前記誤り検出復号部は１つのＯＦＤＭシンボルで伝送する音声サンプルのうちの複数の前記デジタル音声信号の前記優先ビットである前記所定数の上位ビットを一体として誤り検出復号を行い、且つ、一体とした前記優先ビットの誤り検出復号を行うサンプル数だけ誤り訂正復号した前記デジタル音声信号がまとめて転送されることを特徴とする。

本発明におけるデジタルワイヤレスマイクの送信装置、受信装置、システム、及び誤り検出方法によれば、伝搬状況が悪くなり、誤り訂正復号で誤りを訂正しきれなくなった場合であっても、大きなノイズが発生する確率を下げることができる。これにより、使用者は大きなノイズの被害を受けることなく、安心してデジタルワイヤレスマイクを使用することができる。

実施の形態１のデジタルワイヤレスマイクのシステムの構成例を示す図である。 優先ビットの誤り検出符号化を行う場合のビット構成の例を示す図である。 優先ビットの誤り検出復号を行う場合のビット構成の例を示す図である。 実施の形態２のデジタルワイヤレスマイクのシステムの構成例を示す図である。 複数サンプルにわたって優先ビットの誤り検出符号化を行う場合のビット構成の例を示す図である。 １ＯＦＤＭシンボル内で複数サンプルにわたって優先ビットの誤り検出符号化を行う場合のビット構成の例を示す図である。 従来のデジタルワイヤレスマイクのシステムの構成例を示す図である。 従来行われている誤り検出符号化の概要を示す図である。 従来行われている誤り検出復号の概要を示す図である。 情報源符号化の例（４ビットリニアＰＣＭ）と１ビットの誤りの影響を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１０に示すデジタル音声信号のビット誤りとノイズの関係から明らかなように、デジタル化された音声ビットは、誤った時の影響度の大小が存在する。本発明は、デジタル音声信号のこの性質を利用して、影響度の大きな音声ビットの誤りの検出精度を向上させることで、大きなノイズの発生を防ぐ。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に基づくデジタルワイヤレスマイクのシステムの構成例である。図１（ａ）は、本発明の実施の形態１のデジタルワイヤレスマイクの送信装置１０１のブロック図であり、図１（ｂ）は、同じく実施の形態１のデジタルワイヤレスマイクの受信装置２０１のブロック図である。

デジタルワイヤレスマイクの送信装置１０１は、情報源符号化部１１と、優先ビット誤り検出符号化部１７と、誤り訂正符号化部１３と、変調部１４と、電力増幅部１５と、送信アンテナ１６とを備えている。本発明の送信装置１０１は、従来の誤り検出符号化部１２を、優先ビット誤り検出符号化部１７とした点で、図７（ａ）の送信装置１００と異なっている。従来技術と同じ構成については、説明を簡略にする。

情報源符号化部１１は、入力された音声信号に対して情報源符号化を行う。この情報源符号化は、音声信号のサンプリング、及びＡ／Ｄ変換等を行うものであり、出力するデジタル音声信号は、所定の量子化ビット数（例えば、２２〜２４ｂｉｔ）で量子化された非圧縮のリニアＰＣＭ信号である。

優先ビット誤り検出符号化部１７は、デジタル音声信号に対して誤り検出符号化を行う誤り検出符号化部の一種であるが、特に、優先ビット誤り検出符号化を行う。

図２に、優先ビット誤り検出符号化の概要を示す。ここでは、従来技術の例として用いた図８と同じ条件で、音声信号の１サンプルに対して２２ビットの情報源符号化を行い、４ビットの誤り検出符号を付加するビット構成を例として説明するが、各ビット数はこれに限られるものではない。

本発明では、デジタル音声信号のうち、誤りが生じた場合（誤りが残ったとき）の影響度が大きい順に所定数のビットを優先ビットとし、この優先ビットを誤り検出符号化の対象とする。一般に、影響度が大きいとは、アナログ音声信号の出力レベルに寄与する度合いが大きいことといえる。図２の例では、影響度の大きな優先ビットとして、例えば上位８ビットを選択し、誤り検出符号化を行う。すなわち、情報源符号化された２２ビットのデジタル音声信号のうち、上位８ビットの優先ビットのみを誤り検出符号化の対象データとして、４ビットの誤り検出符号化を行い、デジタル音声信号の他のビット（下位１４ビット）に対しては誤り検出符号化を行わない。そして、デジタル音声信号（２２ビット）に対して、優先ビット（上位８ビット）を対象として計算した誤り検出符号４ビットを付加して、誤り検出符号化されたデジタル音声信号は２６ビットのビット列となる。なお、この例では、影響度が大きい優先ビットとして上位８ビットを選択したが、デジタル音声信号のビット配列によっては、影響度が大きいビットが下位に配列されることや、中央部に配列されることもあり得る。

誤り検出符号としては、代表的にはＣＲＣ符号が用いられるが、目的に応じて任意の誤り検出符号を利用することができる。

誤り訂正符号化部１３は、優先ビット誤り検出符号化部１７からの出力信号（誤り検出符号が付加されたデジタル音声信号）に対して誤り訂正符号化を行う。この誤り訂正符号化は、例えば、符号化率を２／３又は１／２とした畳み込み符号化である。

変調部１４は、従来技術と同様に、誤り訂正符号化部１３からの出力信号に対して、所定の変調方式で信号変調を行い、電力増幅部１５は、変調された信号に対して電力増幅を行い、送信アンテナ１６から無線伝搬路へ送信する。

図１（ｂ）のデジタルワイヤレスマイクの受信装置２０１は、受信アンテナ２１と、受信増幅部２２と、復調部２３と、誤り訂正復号部２４と、優先ビット誤り検出復号部２７と、情報源復号部２６とを備えている。本発明の受信装置２０１は、従来の誤り検出復号部２５を、優先ビット誤り検出復号部２７とした点で、図７（ｂ）の送信装置２００と異なっている。従来技術と同じ構成については、説明を簡略にする。

受信増幅部２２は、従来技術と同様に、受信アンテナ２１で受信した信号に対して、受信電力増幅を行い、また、復調部２３は、送信側の変調方式に対応した復調方式により復調を行い、受信信号からデジタル信号データを生成する。さらに、誤り訂正復号部２４は、受信側で付加した誤り訂正符号に対応した方式で誤り訂正復号を行う。

優先ビット誤り検出復号部２７は、誤り訂正復号を行った後のデータに対して誤り検出復号を行う誤り検出復号部の一種であるが、特に、優先ビット誤り検出復号を行う。

図３に、優先ビット誤り検出復号の概要を示す。ここでは、図２で説明した優先ビット誤り検出符号化に対応する優先ビット誤り検出復号として、図２と同じビット構成を例として説明するが、各ビット数はこれに限られるものではない。

受信された信号を復調し、誤り訂正復号を行うことにより、誤り検出符号化された２６ビットのビット列（図２で示したビット列）を得る。優先ビット誤り検出復号は、このうちの優先ビット（ここでは上位８ビット）と誤り検出符号（４ビット）を合わせた１２ビットを誤り検出の範囲として誤り検出復号を行い、この１２ビットの中に含まれる誤り（誤り訂正復号の後に誤りが残っているか）を検出する。そして、２２ビットのデジタル音声信号と、誤り検出情報（デジタル音声信号の優先ビットと誤り検出符号を合わせた１２ビットの中に誤りが残存しているかの情報）が出力される。

その後、情報源復号部２６は、優先ビット誤り検出復号部２７から出力されたデジタル音声信号を情報源復号する。すなわち、送信側での情報源符号化処理に対応した情報源復号を行い、デジタル音声信号から元の音声信号を復元する。

なお、優先ビット誤り検出復号部２７から、誤り検出情報として優先ビット（及び誤り検出符号）に誤りが残存しているとの情報が出力された場合は、そのデジタル音声信号は再生しない。この場合は、例えば、（１）そのデジタル音声信号を削除し、零値又は所定値を挿入する。（２）誤りのあるデジタル音声信号を、誤りが発生する直前のデジタル音声信号に置き換える。（３）誤りのあるデジタル音声信号を、その前後のデジタル音声信号から線形補間する。等の必要な処理（マスク処理）を行って、情報源復号することができる。

一般的に誤り検出符号は、符号化率が低いほど誤り検出能力が高く、誤り見逃しの発生確率を下げることができる性質を持つ。ここで、符号化率Ｒは符号化前の情報ビットの数をｋ、符号化後の全体のビット数をｎとして、Ｒ=ｋ／ｎで表わされる数値である。従来方式の例（図８）の符号化率では２２／２６≒０．８５であるが、本発明の方式の例では８／１２≒０．６６となり、誤り検出符号化を行う対象を限定することで、符号化率を低くして誤り検出能力を上げることが可能である。また、リニアＰＣＭなどの情報源符号化は、一般に図１０の例に示すように影響度の高い順にビットが並ぶことが多く、本方式を容易に適用することが可能である。一方で、誤り検出符号を行わない非優先ビットで誤りが発生した場合は、従来の方式と異なり誤りを検出することができなくなるが、そのまま復元されても聴くに堪えないほどの大きなノイズにはならない。むしろ、非優先ビットで誤りが残存した場合は小さなノイズが発生し、これにより使用者は伝搬状況が悪いことを、大きなノイズを聴くことなしに知ることができる。したがって、優先ビットに対してのみ誤り検出符号化を行うことは、デジタルワイヤレスマイクの運用性の向上に資する現実的な手段である。

（実施の形態２）
誤り検出精度をさらに上げたい場合、複数のサンプルにわたって優先ビット誤り検出符号化を実施することが可能である。複数のサンプルに対して誤り検出を実施するときのデジタルワイヤレスマイクのシステムの構成例を図４に示す。

図４（ａ）は、本発明の実施の形態２のデジタルワイヤレスマイクの送信装置１０２のブロック図であり、図４（ｂ）は、同じく実施の形態２のデジタルワイヤレスマイクの受信装置２０２のブロック図である。

デジタルワイヤレスマイクの送信装置１０２は、情報源符号化部１１と、複数サンプルバッファ部１８と、優先ビット誤り検出符号化部１７と、誤り訂正符号化部１３と、変調部１４と、電力増幅部１５と、送信アンテナ１６とを備えている。第２の実施形態の送信装置１０２は、図１（ａ）の送信装置１０１に、複数サンプルバッファ部１８を追加した点で、実施の形態１の送信装置１０１と異なっている。実施の形態１又は従来技術と同じ構成については、説明を簡略にする。

情報源符号化部１１は、入力された音声信号に対して情報源符号化を行う。

複数サンプルバッファ部１８は、情報源符号化部１１で符号化されたデジタル音声信号を、所定のサンプル数だけ保持する。保持するサンプル数は、次の優先ビット誤り検出符号化部１７でまとめて誤り検出符号化を行うサンプル数とするのが望ましい。複数サンプルバッファ部１８は、所定のサンプル数（まとめて優先ビット誤り検出符号化を行うサンプル数）だけデジタル音声信号が蓄積されると、次の優先ビット誤り検出符号化部１７に、所定のサンプル数のデジタル音声信号をまとめて転送することができる。

図４（ａ）の優先ビット誤り検出符号化部１７は、複数サンプルのデジタル音声信号にわたって（すなわち、複数サンプルを一体として）、優先ビット誤り検出符号化を行う。

２つの音声サンプルに対する優先ビット誤り検出符号化の概要を、図５に基づいて説明する。実施の形態１の例として用いた図２と同様に、音声信号の１サンプルに対して２２ビットの情報源符号化を行い、１サンプルあたり４ビットの誤り検出符号を付加するビット構成を例として説明するが、各ビット数はこれに限られるものではない。

本実施形態では、各デジタル音声信号のうち、誤りが生じた場合（誤りが残ったとき）の影響度が大きい順に所定数のビットを優先ビットとし、サンプル１のデジタル音声信号の優先ビットと、サンプル２のデジタル音声信号の優先ビットを合わせて（一体として）、誤り検出符号化の対象とする。図５の例では、影響度の大きな音声ビットとして、例えば上位８ビットを優先ビットとし、サンプル１の優先ビット（上位８ビット）とサンプル２の優先ビット（上位８ビット）とを合わせた１６ビットに対して、２つのサンプルの誤り検出符号（各４ビット）を合計した８ビットの誤り検出符号化を行う。すなわち、情報源符号化されたサンプル１とサンプル２の各２２ビットのデジタル音声信号のうち、それぞれ上位８ビットの優先ビットを抽出し、合わせて１６ビットの一体化したデータを誤り検出符号化の対象データとし、デジタル音声信号の他のビット（それぞれ下位１４ビット）に対しては誤り検出符号化を行わない。そして、符号化出力としては、デジタル音声信号（２２ビット）に対して、２サンプル分の優先ビット（合計１６ビット）を対象として計算した誤り検出符号８ビットを、サンプル１とサンプル２に４ビットずつ分けて付加して、誤り検出符号化されたデジタル音声信号は２６ビットのビット列となる。

なお、各上位８ビットから誤り検出符号化の対象となる１６ビットのデータを作成する方法は、適宜決めることができ、例えば、サンプル１の上位８ビットに続けてサンプル２の上位８ビットを繋げて作成しても、サンプル１とサンプル２の上位側から１ビットずつ交互に並べて１６ビットの連続データを作成しても良い。また、誤り検出符号化の結果得られた８ビットの誤り検出符号を、サンプル１とサンプル２に分配する方法も適宜設定することができる。誤り検出復号を行う際に、サンプル１とサンプル２から、誤り検出の対象となる１６ビットの優先ビットと、８ビットの誤り検出符号が間違いなく再現できれば良い。

誤り訂正符号化部１３は、優先ビット誤り検出符号化部１７からの出力信号（誤り検出符号が付加されたデジタル音声信号）に対して誤り訂正符号化を行う。また、変調部１４は、従来技術と同様に、誤り訂正符号化部１３からの出力信号に対して、所定の変調方式で信号変調を行い、電力増幅部１５は、変調された信号に対して電力増幅を行い、送信アンテナ１６から無線伝搬路へ送信する。

図４（ｂ）のデジタルワイヤレスマイクの受信装置２０２は、受信アンテナ２１と、受信増幅部２２と、復調部２３と、誤り訂正復号部２４と、複数サンプルバッファ部２８と、優先ビット誤り検出復号部２７と、情報源復号部２６とを備えている。実施の形態２の受信装置２０２は、図１（ｂ）の受信装置２０１に、複数サンプルバッファ部２８を追加した点で、実施の形態１の受信装置２０１と異なっている。実施の形態１又は従来技術と同じ構成については、説明を簡略にする。

受信増幅部２２は、実施の形態１と同様に、受信アンテナ２１で受信した信号に対して、受信電力増幅を行い、また、復調部２３は、送信側の変調方式に対応した復調方式により復調を行い、受信信号からデジタル信号データを生成する。さらに、誤り訂正復号部２４は、受信側で付加した誤り訂正符号に対応した方式で誤り訂正復号を行う。

複数サンプルバッファ部２８は、誤り訂正復号部２４で復号された、誤り検出符号化されたデジタル音声信号（各２６ビットのビット列）を、所定のサンプル数だけ保持する。保持するサンプル数は、次の優先ビット誤り検出復号部２７でまとめて誤り検出復号を行うサンプル数とするのが望ましい。複数サンプルバッファ部２８は、所定のサンプル数（まとめて優先ビット誤り検出復号を行うサンプル数）だけデジタル音声信号が蓄積されると、次の優先ビット誤り検出復号部２７に、所定のサンプル数の誤り検出符号化されたデジタル音声信号をまとめて転送することができる。

図４（ｂ）の優先ビット誤り検出復号部２７は、複数サンプルの誤り検出符号化されたデジタル音声信号に対して、優先ビット誤り検出復号を行い、デジタル音声信号と、デジタル音声信号の優先ビット（及び誤り検出符号）中に誤りが残存しているかどうかの誤り検出情報を出力する。

図５に基づいて、２つの音声サンプルに対する優先ビット誤り検出復号の概要を説明する。誤り訂正復号の結果得られた、誤り検出符号化されたサンプル１とサンプル２のデジタル音声信号の各２６ビットのビット列から、それぞれ優先ビット（ここでは上位８ビット）と誤り検出符号（４ビット）を抽出して、誤り検出の範囲（対象）とする。すなわち、サンプル１の優先ビット（上位８ビット）とサンプル２の優先ビット（上位８ビット）とからなる１６ビットと、２つのサンプルの誤り検出符号（各４ビット）から導出した８ビットの誤り検出符号とを合わせた２４ビットを、誤り検出の範囲として誤り検出復号を行い、この２４ビットの中に含まれる誤り（誤り訂正復号の後に誤りが残っているか）を検出する。そして、サンプル１とサンプル２の各２２ビットのデジタル音声信号と、誤り検出情報（２つのサンプルの優先ビットと誤り検出符号を合わせた２４ビットの中に誤りが残存しているかの情報）が出力される。

その後、情報源復号部２６は、優先ビット誤り検出復号部２７から出力されたデジタル音声信号を情報源復号し、元の音声信号を復元する。なお、優先ビット誤り検出復号部２７から優先ビット（及び誤り検出符号）に誤りが残存しているとの情報が出力された場合は、その２つのサンプルのデジタル音声信号は両方とも再生しない。これは、２つのサンプルのデジタル音声信号のどちらに誤りがあるか特定できないためである。この場合は、２つのデジタル音声信号について他のデータで代替する等の必要なマスク処理を行って、情報源復号することができる。

実施の形態２にかかる、２つの音声サンプルにわたって優先ビットのみの誤り検出符号化を行う場合の効果について説明する。一般的に誤り検出符号は、付加するビットの数が多いほど誤り検出能力が高くなるが、付加できるビットはシステムの伝送レートの制約があるから、仮に誤り検出符号を長くすれば、デジタル音声信号のビット数を短くせざるを得ず、音質が劣化する。複数のサンプル（例えば、２サンプル）にわたって誤り検出符号化を行うことで、１サンプルあたり２６ビットの伝送レートは変えずに、付加される誤り検出符号化ビットを４ビットから８ビットに増やすことができる。この場合、符号化率（Ｒ＝ｋ／ｎ）は、１サンプルの優先ビットを対象としたとき（８／１２）も、２サンプルの優先ビットを対象としたとき（１６／２４）も同じであるが、誤り検出符号のビット数の増加により検出能力が高くなる（例えば、ＣＲＣ符号であれば、より長いバーストエラーを検出できる）ことに加えて、誤りが一方の音声サンプルに偏った場合であっても、誤りを検出できる可能性が高まるとの効果がある。

なお、複数の音声サンプルにわたって誤り検出符号化を行う場合、誤り検出情報は２サンプルで１つとなり、誤り検出情報を用いたマスク処理も２サンプル単位となるため、誤り検出符号化を１度に行うサンプル数を増やし過ぎると、マスク処理が行われる時間も長くなるというトレードオフがある。また、送信側では複数サンプルにわたって誤り検出符号化を行うために、全ての音声サンプルの到着を待つ必要があり、バッファが必要となる。また、受信側でも同様に、複数サンプルにわたって誤り検出復号を行う必要があるため、全ての音声サンプルの到着を待つ必要があり、バッファが必要となる。したがって、誤り検出符号化と復号を行うために遅延が増えるトレードオフが発生する。

複数サンプルにわたって優先ビットの誤り検出符号化を行うのに適した例として、ＯＦＤＭ方式のデジタルワイヤレスマイクがあげられる。ＯＦＤＭはマルチキャリア伝送方式の一種であり、変調部においてＯＦＤＭ変調を、復調部においてＯＦＤＭ復調を含むことで、１つのＯＦＤＭシンボルで複数のビットを一度に伝送する。非特許文献１に記載のＯＦＤＭ方式のデジタルワイヤレスマイクでは、１つのＯＦＤＭシンボル（例えば、４６のキャリアで同時に伝送されるシンボル）で４つの音声サンプルの伝送を行う。図６に、１ＯＦＤＭシンボル内の音声サンプルのビット構成の例を示す。

図６に基づいて、４つの音声サンプルに対する優先ビット誤り検出符号化の概要を説明する。各デジタル音声信号のうち、誤りが生じた場合（誤りが残ったとき）の影響度が大きい順に所定数のビットを優先ビットとし、サンプル１乃至サンプル４のデジタル音声信号の優先ビットを合わせて（一体として）、誤り検出符号化の対象とする。図６の例では、影響度の大きな音声ビットとして、例えば上位８ビットを優先ビットとし、サンプル１乃至サンプル４の優先ビット（上位８ビット）を合わせた３２ビットに対して、４つのサンプルの誤り検出符号（各４ビット）を合計した１６ビットの誤り検出符号化を行う。すなわち、情報源符号化されたサンプル１乃至サンプル４の各２２ビットのデジタル音声信号のうち、それぞれ上位８ビットの優先ビットを抽出し、合わせて３２ビットの一体化したデータを誤り検出符号化の対象データとし、デジタル音声信号の他のビット（それぞれ下位１４ビット）に対しては誤り検出符号化を行わない。そして、デジタル音声信号（２２ビット）に対して、４サンプルの優先ビット（合計３２ビット）を対象として計算した誤り検出符号１６ビットを、サンプル１乃至サンプル４に４ビットずつ分けて付加して、誤り検出符号化されたデジタル音声信号は２６ビットのビット列となる。

誤り検出復号に際しては、誤り検出符号化されたサンプル１乃至サンプル４のデジタル音声信号の各２６ビットのビット列から、それぞれ優先ビット（ここでは上位８ビット）と誤り検出符号（４ビット）を抽出して、誤り検出の範囲（対象）とする。すなわち、サンプル１乃至サンプル４の優先ビット（上位８ビット）からなる３２ビットと、４つのサンプルの誤り検出符号（各４ビット）から導出した１６ビットの誤り検出符号とを合わせた４８ビットを、誤り検出の範囲として誤り検出復号を行い、この４８ビットの中に含まれる誤り（誤り訂正復号の後に誤りが残っているか）を検出する。そして、サンプル１乃至サンプル４の各２２ビットのデジタル音声信号と、一つの誤り検出情報（４つのサンプルの優先ビットと誤り検出符号を合わせた４８ビットの中に誤りが残存しているかの情報）が出力される。この例では、誤り検出符号を１６ビットとすることができ、極めて精度の高い誤り検出が可能である。

なお、図６の１つのＯＦＤＭシンボル内のデータを２組に分けて、図５のように、サンプル１のデジタル音声信号の優先ビットと、サンプル２のデジタル音声信号の優先ビットを合わせて（一体として）、誤り検出符号化の対象とし、また、サンプル３のデジタル音声信号の優先ビットと、サンプル４のデジタル音声信号の優先ビットを合わせて（一体として）、誤り検出符号化の対象としても良い。

１つのＯＦＤＭシンボルで４つの音声サンプルの伝送を行うため、２つの音声サンプル、または４つの音声サンプルにわたって優先ビットの誤り検出符号化を行っても、次のシンボルの到着を待つ必要はない。したがって、データ待ちの遅延は生じない。

なお、上述の各実施の形態では、音声１サンプルあたり２６ビットの伝送レートで、２２ビットの情報源符号化と４ビットの誤り検出符号化を行い、優先ビットとして８ビットを選択する例に基づいて説明を行ったが、実施の形態としてはこれらの伝送レートやビット数の限りではない。優先ビットは、例えば６ビットであっても、１２ビットであっても良く、誤り検出符号のビット数は、デジタル音声信号のビット数とのトレードオフの関係があるが、適宜設定できる。また、複数サンプルにわたって優先ビットの誤り検出符号化を行う例として、２サンプルや４サンプルの例を説明したが、実施の形態としてはこれらのサンプル数の限りではない。

また、上述の実施の形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施の形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、実施の形態に記載の複数の構成ブロックを１つに組み合わせたり、あるいは１つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。

１００，１０１，１０２ 送信装置
１１ 情報源符号化部
１２ 誤り検出符号化部
１３ 誤り訂正符号化部
１４ 変調部
１５ 電力増幅部
１６ 送信アンテナ
１７ 優先ビット誤り検出符号化部
１８ 複数サンプルバッファ部
２００，２０１，２０２ 受信装置
２１ 受信アンテナ
２２ 受信増幅部
２３ 復調部
２４ 誤り訂正復号部
２５ 誤り検出復号部
２６ 情報源復号部
２７ 優先ビット誤り検出復号部
２８ 複数サンプルバッファ部

Claims (3)

1. ＯＦＤＭ方式により、非圧縮デジタル音声信号であるリニアＰＣＭ信号を伝送するデジタルワイヤレスマイクの送信装置であって、音声信号をデジタル音声信号に変換する情報源符号化部と、誤り検出符号化を行う誤り検出符号化部と、誤り訂正符号化を行う誤り訂正符号化部と、ＯＦＤＭ変調方式で信号変調を行う変調部とを備えた、デジタルワイヤレスマイクの送信装置において、
   前記誤り検出符号化部は、前記デジタル音声信号のうち、誤りが生じた場合に音声信号の出力レベルに寄与する影響度が大きい順に所定数の上位ビットを優先ビットとし、１つのＯＦＤＭシンボルで伝送する音声サンプルのうちの複数のデジタル音声信号の前記優先ビットを一体として、一体とした前記優先ビットに対して、誤り検出符号化を行い、且つ、一体とした前記優先ビットの誤り検出符号化を行うサンプル数だけ前記デジタル音声信号がまとめて転送され、
   前記誤り訂正符号化部は、前記優先ビットに対して誤り検出符号化を行った誤り検出符号化部からの出力全体に対して誤り訂正符号化を行う
   ことを特徴とするデジタルワイヤレスマイクの送信装置。
2. ＯＦＤＭ方式により、非圧縮デジタル音声信号であるリニアＰＣＭ信号を伝送するデジタルワイヤレスマイクの受信装置であって、受信した変調信号を復調する復調部と、復調された信号を誤り訂正復号する誤り訂正復号部と、誤り検出復号を行う誤り検出復号部と、デジタル音声信号を音声信号に変換する情報源復号部とを備えた、デジタルワイヤレスマイクの受信装置において、
   前記デジタル音声信号の誤りが生じたときに音声信号の出力レベルに寄与する影響度が大きい優先ビットに対して誤り検出符号化が行われた信号を受信し、前記誤り検出復号部は、１つのＯＦＤＭシンボルで伝送する音声サンプルのうちの複数の前記デジタル音声信号の前記優先ビットである所定数の上位ビットを一体として誤り検出復号を行い、且つ、一体とした前記優先ビットの誤り検出復号を行うサンプル数だけ誤り訂正復号した前記デジタル音声信号がまとめて転送される
   ことを特徴とするデジタルワイヤレスマイクの受信装置。
3. ＯＦＤＭ方式により、非圧縮デジタル音声信号であるリニアＰＣＭ信号を伝送するデジタルワイヤレスマイクのシステムであって、送信側に、少なくとも、誤り検出符号化を行う誤り検出符号化部と、誤り訂正符号化を行う誤り訂正符号化部とを備え、受信側に、少なくとも、誤り訂正復号する誤り訂正復号部と、誤り検出復号を行う誤り検出復号部と、を備えた、デジタルワイヤレスマイクのシステムにおいて、
   デジタル音声信号のうち、誤りが生じた場合に音声信号の出力レベルに寄与する影響度が大きい順に所定数の上位ビットを優先ビットとし、前記誤り検出符号化部は１つのＯＦＤＭシンボルで伝送する音声サンプルのうちの複数のデジタル音声信号の前記優先ビットを一体として、一体とした前記優先ビットに対して誤り検出符号化を行い、且つ、一体とした前記優先ビットの誤り検出符号化を行うサンプル数だけ前記デジタル音声信号がまとめて転送され、前記誤り訂正符号化部は、前記優先ビットに対して誤り検出符号化を行った誤り検出符号化部からの出力全体に対して誤り訂正符号化を行い、
   前記誤り検出復号部は１つのＯＦＤＭシンボルで伝送する音声サンプルのうちの複数の前記デジタル音声信号の前記優先ビットである前記所定数の上位ビットを一体として誤り検出復号を行い、且つ、一体とした前記優先ビットの誤り検出復号を行うサンプル数だけ誤り訂正復号した前記デジタル音声信号がまとめて転送されることを特徴とするデジタルワイヤレスマイクのシステム。

Images