声波通信方法和系统技术方案

本发明专利技术披露了一种声波通信方法，包括步骤：发送端对待发送数据中的一数据单元作如下处理：设置校验编码；将所述数据单元按预设编码规则调制到M个载波上，M为大于或等于2的正整数；加入同步码；加入循环前缀；生成声音信号并发送；接收端接收所述声音信号，并作如下处理：对声音信号进行模数转换，获取数字序列；对所述数字序列进行下变频处理；对下变频得到的复数序列进行同步处理；对同步处理所得数据作快速傅里叶变换得到时域信号；对时域信号进行还原处理；对经还原的信号进行相位解调处理，解调方法与发送系统采用的调制方法相对应；对经相位解调的信号进行校验处理；还原二进制序列得到原始信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信领域，特别涉及一种声波通信方法和系统。
技术介绍
对于目前常用的局域、近场通信技术，如蓝牙和WiFi，在通信前需要通信双方进行 配对，并且需要外加设备；而NFC/RIFD技术通常也需要专门的设备，并且往往用于数据的 单向传输。对于用于数据传输的声波通信领域技术，常用的是超声波通信，这也需要额外的 装置才可实现，这都将造成传输成本提高，同时也难以保证技术实施效率。 目前，一般便携式设备能够播放和录音的频率范围为0~22KHz。在0~2KHz频 段干扰较为严重（包括人说话的声音，周围环境的声音等），不适于数据传输。现有技术中 存在采用16KHz~22KHz的频率范围作为通信频率的做法，事实上对于16KHz~18KHz频 段，播放和录音的时候信号衰减严重，由于手机的麦克风和扬声器的质量参差不齐，因此这 样的声音频段并不能很好的适配各类型的手机，也不适用于数据传输。 -公开专利技术提及采用频率映射即类似于FSK的方式将数据进行20Hz~20kHz 的声波频率调制，然而为保证数据的可靠传输，需要将每个传输的频率保持在50ms ;另一 公开专利技术中则需保证频率传输持续40ms，并且还需要发送端与接收端同步。可想而知， 当数据量较大的时候，这样的传输方式需要的传输时间是非常大的，所以其效率较低。 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术，实 际上OFDM是MCM (Multi Carrier Modulation)，多载波调制的一种。OFDM的主要思想是： 将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个 子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信 道之间的相互干扰（ICI)。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道 上可以看成平坦性衰落，从而可以消除码间串扰，而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信 道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。 0FDM调制技术具有抗干扰、抗频率衰减等特性，一般应用于高频、宽带传输领域， 而较少应用于声波通信领域。
技术实现思路
基于此，需要提供一种具有良好终端适应性、高传输效率、低成本投入的声波通信 技术方案。 为实现上述目的，专利技术人提供了一种声波通信方法，包括步骤： 发送端对待发送数据中的一数据单元作如下处理： 设置校验编码； 将所述数据单元按预设编码规则调制到Μ个载波上，Μ为大于或等于2的正整数， 所述Μ个载波满足两两正交的关系，且Μ个载波中任意两个载波的频率差值的绝对值小于 或等于22kHz ;所述编码规则包括相位参数或幅度参数； 加入同步码； 加入循环前缀； 生成声音信号并发送； 接收端接收所述声音信号，并作如下处理： 对接收的声音信号进行模数转换，获取数字序列； 对所述数字序列进行下变频处理； 对下变频得到的复数序列进行同步处理； 对同步处理所得数据作快速傅里叶变换得到时域信号； 对时域信号进行还原处理，所述还原处理包括信道估计和信道补偿； 对经还原的信号进行相位解调处理，解调方法与发送系统采用的调制方法相对 应； 对经相位解调的信号进行校验处理，校验方法与发送系统设置的校验编码方法相 对应； 还原二进制序列得到原始信息。 进一步地，所述的声波通信方法中，步骤"将所述数据单元按预设编码规则调制到 Μ个载波上"具体包括： 将数据单元按预设转换规则转换为一组复数序列，并按预设选取规则从该复数序 列中选取Μ个复数，并将该Μ个复数与（Ν-Μ)个0以预设组成规则组成一长度为Ν的数据 组，并对该数据组做Ν点傅里叶逆变换；其中Ν>Μ且N = 21，i为正整数； 连接所有傅里叶逆变换结果信号得到调制结果信号。 进一步地，所述的声波通信方法中，接收端接收声音信号的数据流大小为一预设 值，当接收的数据流大小达到所述预设值时开始模数转换及后续处理直至得到原始信息， 而后将内存中的该声音信号数据流删除。 进一步地，所述的声波通信方法中，所述下变频处理具体包括： 将本地载波的同相分量与数字序列进行乘法运算并进行低通滤波，得到数字序列 的同相分量； 将本地载波的正交分量与数字序列进行乘法运算并进行低通滤波，得到数字序列 的正交分量； 其中本地载波的频率与发送系统采用的载波频率相对应；所述同相分量和正交分 量构成一复数序列。 进一步地，所述的声波通信方法中，所述同步处理具体包括第一同步处理和第二 同步处理； 所述第一同步处理包括：对所述复数序列每隔预设符号长度进行一次互相关运 算，当得到的互相关值连续N次超过一预设阈值时判定为满足第一同步条件； 所述第二同步处理包括：从第一同步处理中互相关值第一次超过所述预设阈值 的互相关值开始的若干个互相关值中确定最大值，并以最大值位置判定为实际数据起始位 置。 进一步地，所述的声波通信方法中，在快速傅里叶变换运算前还包括步骤： 对同步处理所得数据流按预设大小单位分解为若干数据单元，对每一数据单元进 行串并转换并去除循环数据； 在快速傅里叶变换运算后还包括步骤： 从每一数据单元的运算结果中去除发送系统加入的冗余数据后进行并串转换。 专利技术人还提供了一种声波通信系统，包括发送端和接收端； 所述发送端包括校验设置模块、调制模块、同步码模块、循环前缀模块、声音生成 模块和声音发送模块；其中： 所述校验模块用于对待发送的一数据单元设置校验编码； 所述调制模块用于将所述数据单元按预设编码规则调制到Μ个载波上，Μ为大于 或等于2的正整数，所述Μ个载波满足两两正交的关系，且Μ个载波中任意两个载波的频率 差值的绝对值小于或等于22kHz ;所述编码规则包括相位参数或幅度参数； 所述同步码模块用于加入同步码； 所述循环前缀模块用于加入循环前缀； 所述声音生成模块用于生成声音信号； 所述声音发送模块用于发送声音生成模块生成的声音信号； 所述接收端包括声音接收模块、模数转换模块、下变频模块、同步模块、变换模块、 还原模块、相位解调模块和校验模块；其中： 所述声音接收模块用于接收声音信号； 所述模数转换模块用于对接收的声音信号进行模数转换，获取数字序列； 所述下变频模块用于对所述数字序列进行下变频处理； 所述同步模块用于对下变频得到的复数序列进行同步处理； 所述变换模块用于对同步处理所得数据作快速傅里叶变换得到时域信号； 所述还原模块用于对时域信号进行还原处理，所述还原处理包括信道估计和信道 补偿； 所述相位解调模块用于对经还原的信号进行相位解调处理，解调方法与发送系统 采用的调制方法相对应； 所述校验模块用于对经相位解调的信号进行校验处理，校验方法与发送系统设置 的校验编码方法相对应。 进一步地，所述的声波通信系统中，调制模块将所述数据单元按预设编码规则调 制到Μ个载波上具体包括： 将数据单元按预设转换规则转换为一组复数序列，并按预设选取规则从该复数序 列中选取Μ个复数，并将该Μ个复数与（Ν-Μ)个0以预设组成规则组成一长度为Ν的数据 组，并对该数据组做Ν点傅里叶逆变换；其中Ν>Μ且N = 21，i为正整数； 连接所有傅里叶逆变换结果信号得到调制结果信号。 进一步地，所述的声波通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种声波通信方法，包括步骤：发送端对待发送数据中的一数据单元作如下处理：设置校验编码；将所述数据单元按预设编码规则调制到M个载波上，M为大于或等于2的正整数，所述M个载波满足两两正交的关系，且M个载波中任意两个载波的频率差值的绝对值小于或等于22kHz；所述编码规则包括相位参数或幅度参数；加入同步码；加入循环前缀；生成声音信号并发送；接收端接收所述声音信号，并作如下处理：对接收的声音信号进行模数转换，获取数字序列；对所述数字序列进行下变频处理；对下变频得到的复数序列进行同步处理；对同步处理所得数据作快速傅里叶变换得到时域信号；对时域信号进行还原处理，所述还原处理包括信道估计和信道补偿；对经还原的信号进行相位解调处理，解调方法与发送系统采用的调制方法相对应；对经相位解调的信号进行校验处理，校验方法与发送系统设置的校验编码方法相对应；还原二进制序列得到原始信息。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：关胤，齐昕，吴拥民，陈宏展，刘德建，
申请(专利权)人：福建天晴数码有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35