無線デジタルデータ通信システム
【課題】音楽データ等の一定頻度での継続的な再生が要求されるデータを無線により低消費電力かつ簡単な構成で伝送可能とする。
【解決手段】それぞれ送受信機を有する第１の通信ユニットおよび第２の通信ユニットの間で無線でデジタルデータを伝送する無線通信システムである。第２の通信ユニットは第１の通信ユニットから受信したデータを蓄積するバッファを備える。このバッファにおけるデータの蓄積度に応じて第１の通信ユニットから第２の通信ユニットに送信されるデータの通信速度を変化させる。あるいは、バッファに所定数以上のパケットが蓄積されると第１の通信ユニットはパケットの送信を一時停止し、前記バッファに蓄積されたパケット数が所定値以下になると再びパケットを送信する。
【解決手段】それぞれ送受信機を有する第１の通信ユニットおよび第２の通信ユニットの間で無線でデジタルデータを伝送する無線通信システムである。第２の通信ユニットは第１の通信ユニットから受信したデータを蓄積するバッファを備える。このバッファにおけるデータの蓄積度に応じて第１の通信ユニットから第２の通信ユニットに送信されるデータの通信速度を変化させる。あるいは、バッファに所定数以上のパケットが蓄積されると第１の通信ユニットはパケットの送信を一時停止し、前記バッファに蓄積されたパケット数が所定値以下になると再びパケットを送信する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線デジタルデータ通信システムに関し、例えば音楽データ等の、その転送に実時間性を要求されるデータの転送を簡単な構成で行なうことができるようにした技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、例えば携帯用音響機器としてＣＤプレーヤ、ＭＤプレーヤ等が市販されている。図３R>３は、これらの従来例の携帯用音響機器の一例としてＭＤプレーヤの概略の構成を示す。図３のＭＤプレーヤは、音響データの記録媒体としてのＭＤ（ミニディスク）を再生するＭＤ再生部２と、該ＭＤ再生部２からの読出しデータを一時的に蓄積し、ＭＤプレーヤの物理的振動等による音飛び対策を行なうガードメモリ４を備えている。さらに、図３のＭＤプレーヤは、ガードメモリ４から読み出されたデータをデコードするＡＴＲＡＣ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｃｏｄｉｎｇ）デコーダ６と、該ＡＴＲＡＣデコーダ６の出力をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器８を備えている。
【０００３】
図３に示される装置においては、ＭＤ再生部２においてＭＤから音楽データ等が再生される。ＭＤには実際には圧縮された音楽データが蓄積されており、この圧縮によって必要とされるＭＤからの出力データの転送速度は１３２Ｋｂｐｓである。但し、ＭＤからの読出しは実際には１．４Ｍｂｐｓで行ない、ＭＤの物理的振動等による音飛び対策のため、読出し不能時間を考慮して十分な余裕を持った転送速度とされている。したがって、ＭＤ再生部２から１．４Ｍｂｐｓの転送速度で音楽データが出力され、ガードメモリ４に順次記憶される。
【０００４】
なお、上述のようにＭＤ再生部２から出力されるデータの転送速度は、１．４Ｍｂｐｓとされており、これによってＣＤ（コンパクトディスク）との互換性を保つことができる。また、転送速度を十分大きな余裕を持った値とすることにより、ＭＤ再生部２における物理的振動等による音飛びによってデータの読出し不能時間が生じた場合にも、再読出しを行なって、音楽データのような一定頻度での継続的な再生が要求されるデータの場合にも、データの欠落等を生じることがなくなり、安定した再生が可能になる。
【０００５】
このようにして記憶された音楽データはガードメモリ４から順次読み出されＡＴＲＡＣデコーダ６に入力される。ガードメモリ４からＡＴＲＡＣデコーダ６までの伝送経路は圧縮された音楽データを伝送するのに必要最小限の伝送容量があればよく、通常１３２Ｋｂｐｓとされる。ＡＴＲＡＣデコーダ６は、ガードメモリ４から入力された圧縮データを解凍し例えば１．４Ｍｂｐｓの解凍されたデータを生成し、このデータはＤ／Ａ変換器８においてアナログ信号に変換される。このアナログ信号は、図示しない増幅器によって所定の電力レベルに増幅され、図示しないケーブルを介してヘッドホンへと導かれる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図３に示されるＭＤ再生装置は、ヘッドホンと再生装置とをケーブルで接続しており、このケーブルがＭＤ再生装置を使用する上で煩わしく感じることも多々ある。無線を用いることで、このケーブルを排除できれば使い勝手が向上する。
【０００７】
従来、無線により比較的近距離の機器同士で通信を行なう通信システムとして、ブルーツース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）（登録商標）方式が知られている。しかしながら、この方式は、１つの装置と多数の装置との間の通信も可能となるよう構成されており、システム構成が複雑になると共に、消費電力も大きくなるという不都合があった。ブルーツース方式に関しては、例えば、Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｓｙｓｔｅｍ：Ｃｏｒｅ ｖ１．０ＢおよびＰｒｏｆｉｌｅｓ ｖ１．０Ｂ等を参照。
【０００８】
本発明の目的は、従来の近距離用データ通信システムにおける問題点に鑑み、装置構成を複雑にすることなくかつ消費電力を増大させることなく、音楽データのような一定頻度での継続的な再生が要求されるデータを無線により高品質で伝送できるようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様によれば、第１の通信ユニットと第２の通信ユニットとの間で無線によりデジタルデータを伝送する無線デジタルデータ通信システムが提供され、該通信システムは、前記第１の通信ユニットは送信すべきデータをパケット化して無線により前記第２の通信ユニットに送信しかつ前記第２の通信ユニットから通信制御信号を無線により受信する送受信機を備え、前記第２の通信ユニットは第１の通信ユニットから前記パケット化されたデータを無線により受信しかつ前記第１の通信ユニットに対し通信制御信号を無線により送信する送受信機、および受信した前記データを蓄積するバッファを備え、前記第１の通信ユニットから前記第２の通信ユニットに無線によりデータを送信するためのデータ通信伝送容量が該データを有線で送信する場合に必要とされる通信伝送容量よりも大きく、かつ前記第１の通信ユニットから前記第２の通信ユニットに送信されるデータの通信速度が前記第２の通信ユニットの前記バッファにおけるデータの蓄積度に応じて可変であることを特徴とする。
【００１０】
この場合、前記デジタルデータは一定頻度での継続的な再生が要求されるデータとされる。
【００１１】
例えば、前記デジタルデータは音楽データまたはビデオデータである。
【００１２】
また、前記第１の通信ユニットは送信すべきデータをパケット化して順次前記第２の通信ユニットに送信し、前記第２の通信ユニットは受信した前記データを前記バッファに蓄積するとともに前記バッファに所定数以上のパケットのデータが蓄積されるとパケットフルを示す通信制御信号を前記第１の通信ユニットに送信し、前記第１の通信ユニットは前記パケットフルを示す通信制御信号を受信するとパケットの送信を一時停止し、前記第２の通信ユニットは前記バッファの蓄積状態を監視し、蓄積パケット数が所定値以下になると前記第１の通信ユニットに送信要求を示す通信制御信号を送り、前記第１の通信ユニットは前記送信要求を示す通信制御信号を受信すると前記第２の通信ユニットに再びパケットの送信を行うと好都合である。
【００１３】
さらに、前記第１の通信ユニットはパケットの送信を一時停止している間にも定期的に問合せおよび同期信号を送り、前記第２の通信ユニットは該問合せおよび同期信号を受信するとアクノレッジメント信号と前記バッファの状態に応じて前記パケットフルを示す通信制御信号または前記送信要求を示す通信制御信号を送信すると好都合である。
【００１４】
【発明の実施形態】
本発明の好ましい実施形態につき説明するに先立ち、ＭＤ再生装置のような装置を無線化する上での各条件等につき考察する。
【００１５】
このような無線化を行なう場合には次のような条件を満たすのが好都合であると考えられる。
１．無線化に伴う構成の複雑化、大型化による装置のコストアップを最低限に抑えること。
２．無線化した部分の信号の到達範囲は５メートル程度でよい。
３．無線化による消費電力の増大を最小限に抑えること。
４．必ずしも他の装置と通信しなくてもよい。
５．有線の場合と同等の伝送品質を維持できること。
【００１６】
無線を導入する場合、上記各条件に関して、装置の消費電力と信号の到達範囲は相反するパラメータであるが、応用を限定することにより、２〜４の条件を満たせばよいものとすることができる。この場合、通信プロトコルを従来のものに限定されず最適なものを使用することが可能になる。
【００１７】
上記条件に加えて、ＭＤ再生装置等に無線を導入する場合に、無線を用いるが故の問題として次のような点も新たに考慮すべきである。
ａ．無線信号のマルチパス妨害によるデータの欠落。
ｂ．他のシステムからの信号の干渉によるデータの欠落。
ｃ．ＭＤ再生装置の動作制御等の制御系が分離されること。
【００１８】
上述において、ａにおけるマルチパス妨害は、電磁波の多角的な反射により、ある周波数においてはある特定の物理的な位置において信号が受信不能となる現象である。また、ｂに関しては、例えばＭＤ再生装置の場合、自分の周りで聞いているのが自分一人とは限らない。また、無線通信システムとしては免許のいらないＩＳＭバンドが多用されるので、他のＩＳＭバンド製品からの信号との干渉も考えられる。このような他システムからの干渉による悪影響を防止するために、周波数ホッピングを使用することもできる。
【００１９】
図４は、周波数ホッピングによる送受信の一例を示す。同図に示すように、周波数ホッピングは、ある通信ユニット、例えばＭＤ再生部、の送信側（Ｔｘ）から送信される通信データの周波数をある一定の時間毎に、例えばｆ０，ｆ２，ｆ４，・・・のように次々と変える。したがって、この送信側（Ｔｘ）の通信データを受信する相手の通信ユニットの受信機は受信周波数を同様に一定の時間毎に切り換えることになる。また、前記ある通信ユニットの受信側（Ｒｘ）に送信される通信データは、例えばｆ１，ｆ３，・・・のように次々と切り換えていく。したがって、受信側（Ｒｘ）も、このような周波数の変化に対応して受信周波数を変える。
【００２０】
また、図４において、各周波数ｆ０，・・・，ｆ４，・・・等は連続した周波数ではなく、通常ＩＳＭバンドを例えば約８０等分した中で、ランダムに選択される。但し、信号の送受信を行なっている送信機と受信機同士、は、周波数を切り換えるためのＰＮ系列の生成式と初期値等の情報は共有している必要がある。
【００２１】
このような周波数ホッピングを用いることにより、前記マルチパス妨害によるデータの欠落と他システムからの干渉によるデータの欠落は回避できる。
【００２２】
また、前記ｃの条件である制御系、例えばＭＤプレーヤの再生および停止等の各種動作の制御のための操作部分、の分離に関しては、ヘッドホン側にも制御機能を設けることができる。この制御機能は簡易なものでもよく、制御に関する信号も無線で送ることができる。
【００２３】
図５は、以上の条件を考慮して、ＭＤ再生装置を無線化する１つの構成例を示す。図５の装置は、ＭＤ再生部２とガードメモリ４を主として含む再生部１０と、ＡＴＲＡＣデコーダ６およびＤ／Ａ変換器８を主として含む復調部２０との間を無線化したものである。これは、再生部１０と復調部２０との間の通信速度が最低の１３２Ｋｂｐｓであるためであり、この部分を無線で接続するのが望ましいからである。再生部１０および復調部２０にはそれぞれ送受信機１２および１４が設けられ、この無線伝送路１６を介して通信を行なう。
【００２４】
図５に示される構成は、既存のＭＤ再生装置の一部の線路を無線伝送路に置き換えたものに相当する構成であるため、装置構成は簡略化できるが、前に述べたような無線化によって生じ得る干渉によるデータの欠落等に対する備えがないという問題を含んでいる。
【００２５】
図１は、このような問題を解決した構成を示す。図１の構成は、既存のシステムの一部の線路を無線に置き換えた場合に生じ得る干渉への対策を行ない、かつ消費電力の点でも最適化されたシステムを提供する。
【００２６】
図１のＭＤ再生装置は、再生部１００と、この再生部１００側に設けられた送受信機１１２と、復調部２００と、この復調部２００側に設けられた送受信機１１４とを備え、無線伝送路または無線信号１１６によって再生部１００側と復調部２００側とを無線で接続したものである。
【００２７】
再生部１００は、従来と同様のＭＤ再生部１０２およびガードメモリ１０４を主として備えている。再生部１００における、ＭＤ再生部１０２およびガードメモリ１０４は、それぞれ図３または図４に示される従来のＭＤ再生装置のＭＤ再生部２およびガードメモリ４と同様のものと考えることができる。但し、再生部１００側には、送受信機１１２内に設けることもできるが、後に詳細に説明するように必要な通信プロトコルを実現するための図示しない通信制御部が設けられている。
【００２８】
また、復調部２００は、例えばヘッドホンと一体化され、従来のＭＤ再生装置におけるＡＴＲＡＣデコーダ６およびＤ／Ａ変換器８とぞれぞれ同様のＡＴＲＡＣデコーダ１０６および１０８を含んでいる。さらに、復調部２００は、送受信機１１４からの受信データを一時的に記憶するバッファメモリ１１８と、再生部１００との間の各種通信制御を行なうＡｃｋ制御部１２０を備えている。
【００２９】
図１の構成では、送受信機１１２と１１４との間の無線によるデータ通信速度は、有線で必要とされる通信速度よりも大きくなっている。本実施形態では、有線で必要とされる速度の２倍以上としている。また、データの主な受信側、すなわち復調部２００に小規模なバッファメモリ１１８を設けている。このバッファメモリ１１８の容量は、通信速度の冗長度によるが、２０転送単位（２０パケット）程度でよいものと考えられる。
【００３０】
図１の装置においては、再生部１００において、ＭＤ再生部１０２でＭＤから再生されたデータは、ガードメモリ１０４に一旦記憶される。ガードメモリ１０４から読み出された音楽データ等のデータは送受信機１１２によって無線により復調部２００側の送受信機１１４に送信される。復調部２００においては、送受信機１１４で受信されたデータは一旦バッファメモリ１１８に順次蓄積される。なお、音楽データ等のデータはパケット化されて送信される。バッファメモリ１１８に蓄積されたデータは読み出されてＡＴＲＡＣデコーダ１０６に供給され、所定の手順でデコードされて１．４Ｍｂｐｓの転送速度でＤ／Ａ変換器１０８に供給される。Ｄ／Ａ変換器１０８はこのデータをアナログ信号に変換しかつ必要な増幅を行なって図示しないヘッドホンに供給する。
【００３１】
復調部２００においては、送受信機１１４から入力される受信パケットデータは一旦バッファメモリ１１８に順次記憶され、所定の時間間隔で読み出されてＡＴＲＡＣデコーダ１０６に供給される。この場合、バッファメモリ１１８に所定数以上のパケットが蓄積されると、Ａｃｋ制御部１２０は送受信機１１４によって再生部１００側にＡｃｋ（アクノレッジメント：肯定応答）信号と共にデータフルを示す信号（Ａｃｋ ＆ Ｆｕｌｌ）を送る。これに応じて、再生部１００は復調部２００へのパケット送信を一時停止し、または送信レートを低減する。復調部２００において、バッファメモリ１１８内の蓄積パケットの数が所定数より少なくなると、Ａｃｋ制御部１２０は送受信機１１４によって再生部１００に対しＡｃｋ信号と共にバッファの空き（ｅｍｐｔｙ）を示す信号（Ａｃｋ ＆ Ｅｍｐｔｙ）を送信する。再生部１００は、このデータの受信に応じて、再び音楽データ等のパケットの送信を開始し、または送信レートを高める。
【００３２】
以上の動作につき図２をも参照してさらに詳細に説明する。
図２は、図１の装置におけるデータ転送の一例を示す。図２においては、本体側、すなわち再生部１００、側から復調部２００に送信されるデータを記号Ｔｘで示す。また、記号Ｒｘは、再生部１００において受信されるデータを示し、従って復調部２００またはヘッドホン側から再生部１００に送信されるデータを示す。
【００３３】
図２に示されるように、再生部１００（本体側）から復調部２００（ヘッドホン側）へのデータ送信量は、復調部２００から再生部１００に送信するデータ量より多くなるので、両方向のパケットサイズに差分が生じる。図２では、このパケットサイズを四角形の波形の幅の大きさで示している。送信側からある一定量の送信（Ｔｘ）データが送信されると、ヘッドホン側からペアとなるＡｃｋ信号が返送される。例えば、図２のｐ２７で示されるように、パケットのバースト送信が、例えば３９２Ｋｂｐｓで送られ、これに応じてヘッドホン側からＡｃｋ信号が返される。そして、ｐ２８で示されるデータが転送された際にＡｃｋが返送されない場合には、送信側はデータが未達と判断し、前回と同じデータを再送する。図２の記号ＲＴの部分はこのように、パケットデータｐ２８がＡｃｋが返送されるまで繰り返されることを示している。但し、最大再送数は予め定めておくのがよい。最大再送数のデータを送信してもＡｃｋが受信されない場合は、同一データを繰り返し送信する等の手順を決めておけばよい。
【００３４】
このようにして、データ転送は図２に示すように、有線で必要とされるデータ転送速度以上の、例えば３９２Ｋｂｐｓで復調部２００すなわちヘッドホン側のバッファメモリ１１８が埋まるまで継続される。図２ではパケットデータｐ２９を送ることによってバッファメモリ１１８が埋まっている。一旦、バッファメモリ１１８が埋まると、復調部２００側はアックアンドフル（Ａｃｋ ＆ Ｆｕｌｌ）信号を再生部１００側に返送する。バッファメモリ１１８に所定数以上のパケットが蓄積されている間は、同期維持とバッファメモリの空き具合を再生部１００側に通知するために、送受信自体は継続するが、先に音楽データを送信したようなトップスピードで行なう必要はなく、消費電力を抑えるために低速に切り換えて送受信を行なう。すなわち、この場合、再生部１００側は、問い合わせおよび同期（Ｑｕｅｒｙ ＆ Ｓｙｎｃ：Ｑ ＆ Ｓ）信号を低速で復調部２００側に送信する。
【００３５】
復調部２００側は、このような問い合わせおよび同期信号を受信すると、バッファメモリ１１８の状態を調べ、蓄積されたパケットの数が所定数以下になると、アックアンドエンプティ（Ａｃｋ ＆ Ｅｍｐｔｙ）信号を再生部１００側に送信する。この信号の受信に応じて、再生部１００は再び音楽データなどのパケットデータの送信を再び開始する。
【００３６】
なお、復調部２００側には、ＭＤプレーヤの動作を制御するための操作ボタンその他の操作部が設けられる。この操作部の操作が行なわれると、その操作に応じた制御信号がＡｃｋ信号と共に再生部１００に送られ、ＭＤ再生部１０２の動作の制御その他必要な制御が行なわれる。
【００３７】
また、上述のような再生部１００および復調部２００の間の無線通信において、前述の周波数ホッピングを使用することも可能であるが、一対の再生部１００および復調部２００の間の送信とこれに対応する受信とはそれぞれ同じ周波数で行なうことも可能である。また、無線通信範囲を例えば５メートル程度と狭い範囲に限定すれば、チャネル数も数十程度に削減しても実害はないと考えられる。また、上記構成を予め定められた通信ユニット間、例えばペアで販売されるＭＤプレーヤと付随する無線ヘッドホン、の間でのみの通信に、識別番号等の手段により限定すれば、不特定多数の者に聞かれることはなく著作権等の問題も生じない。この場合、識別番号は個々のシステム、例えばペアで販売されるＭＤプレーヤと付随する無線ヘッドホンからなるシステム、ごとにユニークな番号とし、出荷時に各システムの不揮発性メモリに記録しておけばよい。この番号はパケットのヘッダ情報に含めて送信され、受信側は自分に記録された番号と比較し、一致すればそのパケットデータを有効として処理し、一致しなければ棄却するよう構成することができる。
【００３８】
なお、上述の説明においては、本発明をＭＤプレーヤに適用した場合につき説明したが、本発明はＣＤプレーヤ、カセットテープ用プレーヤ、ＤＶＤプレーヤ、その他任意の音響機器、および映像機器に適用できる。また、これら以外の機器でも、転送終了の時間猶予が厳しい性質のデータ、例えば音楽データ、ビデオデータ、その他の一定頻度での継続的な再生が要求されるデータを扱う機器であればどのような機器でも本発明を適用することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上から明らかなように、本発明によれば、音楽データ等の一定頻度での継続的な再生が要求されるデータを無線に特有な問題を回避しつつ、低消費電力かつ簡単な構成で伝送することが可能になる。また、有線の場合と同等の品質で音楽データなどを伝送することができ、装置構成の簡略化、および消費電力の低減と相俟ってより小型の無線化機器を提供できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係わる無線デジタルデータ通信システムの概略の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の通信システムの動作を説明するための概略的信号波形図である。
【図３】従来の音響機器の一例として、ＭＤプレーヤの概略の構成を示すブロック図である。
【図４】周波数ホッピング方式の動作を説明するための概略的波形図である。
【図５】図３の音響機器を無線化する方法の一例を示す概略的ブロック図である。
【符号の説明】
１００，１０ 再生部
１０２，２ ＭＤ再生部
１０４，４ ガードメモリ
１０６，６ ＡＴＲＡＣデコーダ
１０８，８ Ｄ／Ａ変換器
１１２，１２，１１４，１４ 送受信機
１１６，１６ 無線伝送路または無線信号
１１８ バッファメモリ
１２０ Ａｃｋ制御部
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線デジタルデータ通信システムに関し、例えば音楽データ等の、その転送に実時間性を要求されるデータの転送を簡単な構成で行なうことができるようにした技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、例えば携帯用音響機器としてＣＤプレーヤ、ＭＤプレーヤ等が市販されている。図３R>３は、これらの従来例の携帯用音響機器の一例としてＭＤプレーヤの概略の構成を示す。図３のＭＤプレーヤは、音響データの記録媒体としてのＭＤ（ミニディスク）を再生するＭＤ再生部２と、該ＭＤ再生部２からの読出しデータを一時的に蓄積し、ＭＤプレーヤの物理的振動等による音飛び対策を行なうガードメモリ４を備えている。さらに、図３のＭＤプレーヤは、ガードメモリ４から読み出されたデータをデコードするＡＴＲＡＣ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｃｏｄｉｎｇ）デコーダ６と、該ＡＴＲＡＣデコーダ６の出力をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器８を備えている。
【０００３】
図３に示される装置においては、ＭＤ再生部２においてＭＤから音楽データ等が再生される。ＭＤには実際には圧縮された音楽データが蓄積されており、この圧縮によって必要とされるＭＤからの出力データの転送速度は１３２Ｋｂｐｓである。但し、ＭＤからの読出しは実際には１．４Ｍｂｐｓで行ない、ＭＤの物理的振動等による音飛び対策のため、読出し不能時間を考慮して十分な余裕を持った転送速度とされている。したがって、ＭＤ再生部２から１．４Ｍｂｐｓの転送速度で音楽データが出力され、ガードメモリ４に順次記憶される。
【０００４】
なお、上述のようにＭＤ再生部２から出力されるデータの転送速度は、１．４Ｍｂｐｓとされており、これによってＣＤ（コンパクトディスク）との互換性を保つことができる。また、転送速度を十分大きな余裕を持った値とすることにより、ＭＤ再生部２における物理的振動等による音飛びによってデータの読出し不能時間が生じた場合にも、再読出しを行なって、音楽データのような一定頻度での継続的な再生が要求されるデータの場合にも、データの欠落等を生じることがなくなり、安定した再生が可能になる。
【０００５】
このようにして記憶された音楽データはガードメモリ４から順次読み出されＡＴＲＡＣデコーダ６に入力される。ガードメモリ４からＡＴＲＡＣデコーダ６までの伝送経路は圧縮された音楽データを伝送するのに必要最小限の伝送容量があればよく、通常１３２Ｋｂｐｓとされる。ＡＴＲＡＣデコーダ６は、ガードメモリ４から入力された圧縮データを解凍し例えば１．４Ｍｂｐｓの解凍されたデータを生成し、このデータはＤ／Ａ変換器８においてアナログ信号に変換される。このアナログ信号は、図示しない増幅器によって所定の電力レベルに増幅され、図示しないケーブルを介してヘッドホンへと導かれる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図３に示されるＭＤ再生装置は、ヘッドホンと再生装置とをケーブルで接続しており、このケーブルがＭＤ再生装置を使用する上で煩わしく感じることも多々ある。無線を用いることで、このケーブルを排除できれば使い勝手が向上する。
【０００７】
従来、無線により比較的近距離の機器同士で通信を行なう通信システムとして、ブルーツース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）（登録商標）方式が知られている。しかしながら、この方式は、１つの装置と多数の装置との間の通信も可能となるよう構成されており、システム構成が複雑になると共に、消費電力も大きくなるという不都合があった。ブルーツース方式に関しては、例えば、Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｓｙｓｔｅｍ：Ｃｏｒｅ ｖ１．０ＢおよびＰｒｏｆｉｌｅｓ ｖ１．０Ｂ等を参照。
【０００８】
本発明の目的は、従来の近距離用データ通信システムにおける問題点に鑑み、装置構成を複雑にすることなくかつ消費電力を増大させることなく、音楽データのような一定頻度での継続的な再生が要求されるデータを無線により高品質で伝送できるようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様によれば、第１の通信ユニットと第２の通信ユニットとの間で無線によりデジタルデータを伝送する無線デジタルデータ通信システムが提供され、該通信システムは、前記第１の通信ユニットは送信すべきデータをパケット化して無線により前記第２の通信ユニットに送信しかつ前記第２の通信ユニットから通信制御信号を無線により受信する送受信機を備え、前記第２の通信ユニットは第１の通信ユニットから前記パケット化されたデータを無線により受信しかつ前記第１の通信ユニットに対し通信制御信号を無線により送信する送受信機、および受信した前記データを蓄積するバッファを備え、前記第１の通信ユニットから前記第２の通信ユニットに無線によりデータを送信するためのデータ通信伝送容量が該データを有線で送信する場合に必要とされる通信伝送容量よりも大きく、かつ前記第１の通信ユニットから前記第２の通信ユニットに送信されるデータの通信速度が前記第２の通信ユニットの前記バッファにおけるデータの蓄積度に応じて可変であることを特徴とする。
【００１０】
この場合、前記デジタルデータは一定頻度での継続的な再生が要求されるデータとされる。
【００１１】
例えば、前記デジタルデータは音楽データまたはビデオデータである。
【００１２】
また、前記第１の通信ユニットは送信すべきデータをパケット化して順次前記第２の通信ユニットに送信し、前記第２の通信ユニットは受信した前記データを前記バッファに蓄積するとともに前記バッファに所定数以上のパケットのデータが蓄積されるとパケットフルを示す通信制御信号を前記第１の通信ユニットに送信し、前記第１の通信ユニットは前記パケットフルを示す通信制御信号を受信するとパケットの送信を一時停止し、前記第２の通信ユニットは前記バッファの蓄積状態を監視し、蓄積パケット数が所定値以下になると前記第１の通信ユニットに送信要求を示す通信制御信号を送り、前記第１の通信ユニットは前記送信要求を示す通信制御信号を受信すると前記第２の通信ユニットに再びパケットの送信を行うと好都合である。
【００１３】
さらに、前記第１の通信ユニットはパケットの送信を一時停止している間にも定期的に問合せおよび同期信号を送り、前記第２の通信ユニットは該問合せおよび同期信号を受信するとアクノレッジメント信号と前記バッファの状態に応じて前記パケットフルを示す通信制御信号または前記送信要求を示す通信制御信号を送信すると好都合である。
【００１４】
【発明の実施形態】
本発明の好ましい実施形態につき説明するに先立ち、ＭＤ再生装置のような装置を無線化する上での各条件等につき考察する。
【００１５】
このような無線化を行なう場合には次のような条件を満たすのが好都合であると考えられる。
１．無線化に伴う構成の複雑化、大型化による装置のコストアップを最低限に抑えること。
２．無線化した部分の信号の到達範囲は５メートル程度でよい。
３．無線化による消費電力の増大を最小限に抑えること。
４．必ずしも他の装置と通信しなくてもよい。
５．有線の場合と同等の伝送品質を維持できること。
【００１６】
無線を導入する場合、上記各条件に関して、装置の消費電力と信号の到達範囲は相反するパラメータであるが、応用を限定することにより、２〜４の条件を満たせばよいものとすることができる。この場合、通信プロトコルを従来のものに限定されず最適なものを使用することが可能になる。
【００１７】
上記条件に加えて、ＭＤ再生装置等に無線を導入する場合に、無線を用いるが故の問題として次のような点も新たに考慮すべきである。
ａ．無線信号のマルチパス妨害によるデータの欠落。
ｂ．他のシステムからの信号の干渉によるデータの欠落。
ｃ．ＭＤ再生装置の動作制御等の制御系が分離されること。
【００１８】
上述において、ａにおけるマルチパス妨害は、電磁波の多角的な反射により、ある周波数においてはある特定の物理的な位置において信号が受信不能となる現象である。また、ｂに関しては、例えばＭＤ再生装置の場合、自分の周りで聞いているのが自分一人とは限らない。また、無線通信システムとしては免許のいらないＩＳＭバンドが多用されるので、他のＩＳＭバンド製品からの信号との干渉も考えられる。このような他システムからの干渉による悪影響を防止するために、周波数ホッピングを使用することもできる。
【００１９】
図４は、周波数ホッピングによる送受信の一例を示す。同図に示すように、周波数ホッピングは、ある通信ユニット、例えばＭＤ再生部、の送信側（Ｔｘ）から送信される通信データの周波数をある一定の時間毎に、例えばｆ０，ｆ２，ｆ４，・・・のように次々と変える。したがって、この送信側（Ｔｘ）の通信データを受信する相手の通信ユニットの受信機は受信周波数を同様に一定の時間毎に切り換えることになる。また、前記ある通信ユニットの受信側（Ｒｘ）に送信される通信データは、例えばｆ１，ｆ３，・・・のように次々と切り換えていく。したがって、受信側（Ｒｘ）も、このような周波数の変化に対応して受信周波数を変える。
【００２０】
また、図４において、各周波数ｆ０，・・・，ｆ４，・・・等は連続した周波数ではなく、通常ＩＳＭバンドを例えば約８０等分した中で、ランダムに選択される。但し、信号の送受信を行なっている送信機と受信機同士、は、周波数を切り換えるためのＰＮ系列の生成式と初期値等の情報は共有している必要がある。
【００２１】
このような周波数ホッピングを用いることにより、前記マルチパス妨害によるデータの欠落と他システムからの干渉によるデータの欠落は回避できる。
【００２２】
また、前記ｃの条件である制御系、例えばＭＤプレーヤの再生および停止等の各種動作の制御のための操作部分、の分離に関しては、ヘッドホン側にも制御機能を設けることができる。この制御機能は簡易なものでもよく、制御に関する信号も無線で送ることができる。
【００２３】
図５は、以上の条件を考慮して、ＭＤ再生装置を無線化する１つの構成例を示す。図５の装置は、ＭＤ再生部２とガードメモリ４を主として含む再生部１０と、ＡＴＲＡＣデコーダ６およびＤ／Ａ変換器８を主として含む復調部２０との間を無線化したものである。これは、再生部１０と復調部２０との間の通信速度が最低の１３２Ｋｂｐｓであるためであり、この部分を無線で接続するのが望ましいからである。再生部１０および復調部２０にはそれぞれ送受信機１２および１４が設けられ、この無線伝送路１６を介して通信を行なう。
【００２４】
図５に示される構成は、既存のＭＤ再生装置の一部の線路を無線伝送路に置き換えたものに相当する構成であるため、装置構成は簡略化できるが、前に述べたような無線化によって生じ得る干渉によるデータの欠落等に対する備えがないという問題を含んでいる。
【００２５】
図１は、このような問題を解決した構成を示す。図１の構成は、既存のシステムの一部の線路を無線に置き換えた場合に生じ得る干渉への対策を行ない、かつ消費電力の点でも最適化されたシステムを提供する。
【００２６】
図１のＭＤ再生装置は、再生部１００と、この再生部１００側に設けられた送受信機１１２と、復調部２００と、この復調部２００側に設けられた送受信機１１４とを備え、無線伝送路または無線信号１１６によって再生部１００側と復調部２００側とを無線で接続したものである。
【００２７】
再生部１００は、従来と同様のＭＤ再生部１０２およびガードメモリ１０４を主として備えている。再生部１００における、ＭＤ再生部１０２およびガードメモリ１０４は、それぞれ図３または図４に示される従来のＭＤ再生装置のＭＤ再生部２およびガードメモリ４と同様のものと考えることができる。但し、再生部１００側には、送受信機１１２内に設けることもできるが、後に詳細に説明するように必要な通信プロトコルを実現するための図示しない通信制御部が設けられている。
【００２８】
また、復調部２００は、例えばヘッドホンと一体化され、従来のＭＤ再生装置におけるＡＴＲＡＣデコーダ６およびＤ／Ａ変換器８とぞれぞれ同様のＡＴＲＡＣデコーダ１０６および１０８を含んでいる。さらに、復調部２００は、送受信機１１４からの受信データを一時的に記憶するバッファメモリ１１８と、再生部１００との間の各種通信制御を行なうＡｃｋ制御部１２０を備えている。
【００２９】
図１の構成では、送受信機１１２と１１４との間の無線によるデータ通信速度は、有線で必要とされる通信速度よりも大きくなっている。本実施形態では、有線で必要とされる速度の２倍以上としている。また、データの主な受信側、すなわち復調部２００に小規模なバッファメモリ１１８を設けている。このバッファメモリ１１８の容量は、通信速度の冗長度によるが、２０転送単位（２０パケット）程度でよいものと考えられる。
【００３０】
図１の装置においては、再生部１００において、ＭＤ再生部１０２でＭＤから再生されたデータは、ガードメモリ１０４に一旦記憶される。ガードメモリ１０４から読み出された音楽データ等のデータは送受信機１１２によって無線により復調部２００側の送受信機１１４に送信される。復調部２００においては、送受信機１１４で受信されたデータは一旦バッファメモリ１１８に順次蓄積される。なお、音楽データ等のデータはパケット化されて送信される。バッファメモリ１１８に蓄積されたデータは読み出されてＡＴＲＡＣデコーダ１０６に供給され、所定の手順でデコードされて１．４Ｍｂｐｓの転送速度でＤ／Ａ変換器１０８に供給される。Ｄ／Ａ変換器１０８はこのデータをアナログ信号に変換しかつ必要な増幅を行なって図示しないヘッドホンに供給する。
【００３１】
復調部２００においては、送受信機１１４から入力される受信パケットデータは一旦バッファメモリ１１８に順次記憶され、所定の時間間隔で読み出されてＡＴＲＡＣデコーダ１０６に供給される。この場合、バッファメモリ１１８に所定数以上のパケットが蓄積されると、Ａｃｋ制御部１２０は送受信機１１４によって再生部１００側にＡｃｋ（アクノレッジメント：肯定応答）信号と共にデータフルを示す信号（Ａｃｋ ＆ Ｆｕｌｌ）を送る。これに応じて、再生部１００は復調部２００へのパケット送信を一時停止し、または送信レートを低減する。復調部２００において、バッファメモリ１１８内の蓄積パケットの数が所定数より少なくなると、Ａｃｋ制御部１２０は送受信機１１４によって再生部１００に対しＡｃｋ信号と共にバッファの空き（ｅｍｐｔｙ）を示す信号（Ａｃｋ ＆ Ｅｍｐｔｙ）を送信する。再生部１００は、このデータの受信に応じて、再び音楽データ等のパケットの送信を開始し、または送信レートを高める。
【００３２】
以上の動作につき図２をも参照してさらに詳細に説明する。
図２は、図１の装置におけるデータ転送の一例を示す。図２においては、本体側、すなわち再生部１００、側から復調部２００に送信されるデータを記号Ｔｘで示す。また、記号Ｒｘは、再生部１００において受信されるデータを示し、従って復調部２００またはヘッドホン側から再生部１００に送信されるデータを示す。
【００３３】
図２に示されるように、再生部１００（本体側）から復調部２００（ヘッドホン側）へのデータ送信量は、復調部２００から再生部１００に送信するデータ量より多くなるので、両方向のパケットサイズに差分が生じる。図２では、このパケットサイズを四角形の波形の幅の大きさで示している。送信側からある一定量の送信（Ｔｘ）データが送信されると、ヘッドホン側からペアとなるＡｃｋ信号が返送される。例えば、図２のｐ２７で示されるように、パケットのバースト送信が、例えば３９２Ｋｂｐｓで送られ、これに応じてヘッドホン側からＡｃｋ信号が返される。そして、ｐ２８で示されるデータが転送された際にＡｃｋが返送されない場合には、送信側はデータが未達と判断し、前回と同じデータを再送する。図２の記号ＲＴの部分はこのように、パケットデータｐ２８がＡｃｋが返送されるまで繰り返されることを示している。但し、最大再送数は予め定めておくのがよい。最大再送数のデータを送信してもＡｃｋが受信されない場合は、同一データを繰り返し送信する等の手順を決めておけばよい。
【００３４】
このようにして、データ転送は図２に示すように、有線で必要とされるデータ転送速度以上の、例えば３９２Ｋｂｐｓで復調部２００すなわちヘッドホン側のバッファメモリ１１８が埋まるまで継続される。図２ではパケットデータｐ２９を送ることによってバッファメモリ１１８が埋まっている。一旦、バッファメモリ１１８が埋まると、復調部２００側はアックアンドフル（Ａｃｋ ＆ Ｆｕｌｌ）信号を再生部１００側に返送する。バッファメモリ１１８に所定数以上のパケットが蓄積されている間は、同期維持とバッファメモリの空き具合を再生部１００側に通知するために、送受信自体は継続するが、先に音楽データを送信したようなトップスピードで行なう必要はなく、消費電力を抑えるために低速に切り換えて送受信を行なう。すなわち、この場合、再生部１００側は、問い合わせおよび同期（Ｑｕｅｒｙ ＆ Ｓｙｎｃ：Ｑ ＆ Ｓ）信号を低速で復調部２００側に送信する。
【００３５】
復調部２００側は、このような問い合わせおよび同期信号を受信すると、バッファメモリ１１８の状態を調べ、蓄積されたパケットの数が所定数以下になると、アックアンドエンプティ（Ａｃｋ ＆ Ｅｍｐｔｙ）信号を再生部１００側に送信する。この信号の受信に応じて、再生部１００は再び音楽データなどのパケットデータの送信を再び開始する。
【００３６】
なお、復調部２００側には、ＭＤプレーヤの動作を制御するための操作ボタンその他の操作部が設けられる。この操作部の操作が行なわれると、その操作に応じた制御信号がＡｃｋ信号と共に再生部１００に送られ、ＭＤ再生部１０２の動作の制御その他必要な制御が行なわれる。
【００３７】
また、上述のような再生部１００および復調部２００の間の無線通信において、前述の周波数ホッピングを使用することも可能であるが、一対の再生部１００および復調部２００の間の送信とこれに対応する受信とはそれぞれ同じ周波数で行なうことも可能である。また、無線通信範囲を例えば５メートル程度と狭い範囲に限定すれば、チャネル数も数十程度に削減しても実害はないと考えられる。また、上記構成を予め定められた通信ユニット間、例えばペアで販売されるＭＤプレーヤと付随する無線ヘッドホン、の間でのみの通信に、識別番号等の手段により限定すれば、不特定多数の者に聞かれることはなく著作権等の問題も生じない。この場合、識別番号は個々のシステム、例えばペアで販売されるＭＤプレーヤと付随する無線ヘッドホンからなるシステム、ごとにユニークな番号とし、出荷時に各システムの不揮発性メモリに記録しておけばよい。この番号はパケットのヘッダ情報に含めて送信され、受信側は自分に記録された番号と比較し、一致すればそのパケットデータを有効として処理し、一致しなければ棄却するよう構成することができる。
【００３８】
なお、上述の説明においては、本発明をＭＤプレーヤに適用した場合につき説明したが、本発明はＣＤプレーヤ、カセットテープ用プレーヤ、ＤＶＤプレーヤ、その他任意の音響機器、および映像機器に適用できる。また、これら以外の機器でも、転送終了の時間猶予が厳しい性質のデータ、例えば音楽データ、ビデオデータ、その他の一定頻度での継続的な再生が要求されるデータを扱う機器であればどのような機器でも本発明を適用することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上から明らかなように、本発明によれば、音楽データ等の一定頻度での継続的な再生が要求されるデータを無線に特有な問題を回避しつつ、低消費電力かつ簡単な構成で伝送することが可能になる。また、有線の場合と同等の品質で音楽データなどを伝送することができ、装置構成の簡略化、および消費電力の低減と相俟ってより小型の無線化機器を提供できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係わる無線デジタルデータ通信システムの概略の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の通信システムの動作を説明するための概略的信号波形図である。
【図３】従来の音響機器の一例として、ＭＤプレーヤの概略の構成を示すブロック図である。
【図４】周波数ホッピング方式の動作を説明するための概略的波形図である。
【図５】図３の音響機器を無線化する方法の一例を示す概略的ブロック図である。
【符号の説明】
１００，１０ 再生部
１０２，２ ＭＤ再生部
１０４，４ ガードメモリ
１０６，６ ＡＴＲＡＣデコーダ
１０８，８ Ｄ／Ａ変換器
１１２，１２，１１４，１４ 送受信機
１１６，１６ 無線伝送路または無線信号
１１８ バッファメモリ
１２０ Ａｃｋ制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の通信ユニットと第２の通信ユニットとの間で無線によりデジタルデータを伝送する無線デジタルデータ通信システムであって、
前記第１の通信ユニットは送信すべきデータをパケット化して無線により前記第２の通信ユニットに送信しかつ前記第２の通信ユニットから通信制御信号を無線により受信する送受信機を備え、
前記第２の通信ユニットは第１の通信ユニットから前記パケット化されたデータを無線により受信しかつ前記第１の通信ユニットに対し通信制御信号を無線により送信する送受信機、および受信した前記データを蓄積するバッファを備え、
前記第１の通信ユニットから前記第２の通信ユニットに無線によりデータを送信するためのデータ通信伝送容量が該データを有線で送信する場合に必要とされる通信伝送容量よりも大きく、かつ前記第１の通信ユニットから前記第２の通信ユニットに送信されるデータの通信速度が前記第２の通信ユニットの前記バッファにおけるデータの蓄積度に応じて可変であることを特徴とする無線デジタルデータ通信システム。
【請求項２】
前記デジタルデータは一定頻度での継続的な再生が要求されるデータであることを特徴とする請求項１に記載の無線デジタルデータ通信システム。
【請求項３】
前記デジタルデータは音楽データまたはビデオデータであることを特徴とする請求項２に記載の無線デジタルデータ通信システム。
【請求項４】
前記第１の通信ユニットは送信すべきデータをパケット化して順次前記第２の通信ユニットに送信し、前記第２の通信ユニットは受信した前記データを前記バッファに蓄積するとともに前記バッファに所定数以上のパケットのデータが蓄積されるとパケットフルを示す通信制御信号を前記第１の通信ユニットに送信し、前記第１の通信ユニットは前記パケットフルを示す通信制御信号を受信するとパケットの送信を一時停止し、前記第２の通信ユニットは前記バッファの蓄積状態を監視し、蓄積パケット数が所定値以下になると前記第１の通信ユニットに送信要求を示す通信制御信号を送り、前記第１の通信ユニットは前記送信要求を示す通信制御信号を受信すると前記第２の通信ユニットに再びパケットの送信を行うことを特徴とする請求項１に記載の無線デジタルデータ通信システム。
【請求項５】
前記第１の通信ユニットはパケットの送信を一時停止している間にも定期的に問合せおよび同期信号を送り、前記第２の通信ユニットは該問合せおよび同期信号を受信するとアクノレッジメント信号と前記バッファの状態に応じて前記パケットフルを示す通信制御信号または前記送信要求を示す通信制御信号を送信することを特徴とする請求項４に記載の無線デジタルデータ通信システム。
【請求項１】
第１の通信ユニットと第２の通信ユニットとの間で無線によりデジタルデータを伝送する無線デジタルデータ通信システムであって、
前記第１の通信ユニットは送信すべきデータをパケット化して無線により前記第２の通信ユニットに送信しかつ前記第２の通信ユニットから通信制御信号を無線により受信する送受信機を備え、
前記第２の通信ユニットは第１の通信ユニットから前記パケット化されたデータを無線により受信しかつ前記第１の通信ユニットに対し通信制御信号を無線により送信する送受信機、および受信した前記データを蓄積するバッファを備え、
前記第１の通信ユニットから前記第２の通信ユニットに無線によりデータを送信するためのデータ通信伝送容量が該データを有線で送信する場合に必要とされる通信伝送容量よりも大きく、かつ前記第１の通信ユニットから前記第２の通信ユニットに送信されるデータの通信速度が前記第２の通信ユニットの前記バッファにおけるデータの蓄積度に応じて可変であることを特徴とする無線デジタルデータ通信システム。
【請求項２】
前記デジタルデータは一定頻度での継続的な再生が要求されるデータであることを特徴とする請求項１に記載の無線デジタルデータ通信システム。
【請求項３】
前記デジタルデータは音楽データまたはビデオデータであることを特徴とする請求項２に記載の無線デジタルデータ通信システム。
【請求項４】
前記第１の通信ユニットは送信すべきデータをパケット化して順次前記第２の通信ユニットに送信し、前記第２の通信ユニットは受信した前記データを前記バッファに蓄積するとともに前記バッファに所定数以上のパケットのデータが蓄積されるとパケットフルを示す通信制御信号を前記第１の通信ユニットに送信し、前記第１の通信ユニットは前記パケットフルを示す通信制御信号を受信するとパケットの送信を一時停止し、前記第２の通信ユニットは前記バッファの蓄積状態を監視し、蓄積パケット数が所定値以下になると前記第１の通信ユニットに送信要求を示す通信制御信号を送り、前記第１の通信ユニットは前記送信要求を示す通信制御信号を受信すると前記第２の通信ユニットに再びパケットの送信を行うことを特徴とする請求項１に記載の無線デジタルデータ通信システム。
【請求項５】
前記第１の通信ユニットはパケットの送信を一時停止している間にも定期的に問合せおよび同期信号を送り、前記第２の通信ユニットは該問合せおよび同期信号を受信するとアクノレッジメント信号と前記バッファの状態に応じて前記パケットフルを示す通信制御信号または前記送信要求を示す通信制御信号を送信することを特徴とする請求項４に記載の無線デジタルデータ通信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００４−１４６９７７（Ｐ２００４−１４６９７７Ａ）
【公開日】平成１６年５月２０日（２００４．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００２−３０７９０４（Ｐ２００２−３０７９０４）
【出願日】平成１４年１０月２３日（２００２．１０．２３）
【出願人】（３９０００９５９７）モトローラ・インコーポレイテッド (649)
【氏名又は名称原語表記】ＭＯＴＯＲＯＬＡ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＲＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１６年５月２０日（２００４．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１４年１０月２３日（２００２．１０．２３）
【出願人】（３９０００９５９７）モトローラ・インコーポレイテッド (649)
【氏名又は名称原語表記】ＭＯＴＯＲＯＬＡ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＲＥＤ
【Ｆターム（参考）】
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