一种远距离超声通信方法及消费电子设备技术

本申请提供了一种远距离超声通信方法及消费电子设备，方法包括：发射端采用扫频信号作为脉冲信号，将二进制数据加载到脉冲信号中，生成基带信号并调制为超声信号；接收端通过麦克风采集信号，进行解调和匹配滤波，经过双通道信道均衡、相位补偿和码元判断，最后将码元转换为二进制数据。本方法使用扫频信号作为码元函数，利用扫频信号的自相关特性，可以在极低信噪比的条件下完成通信传输。优选使用双麦克风阵列完成超声信号采样，并使用双通道CMA均衡器完成信道均衡，能够消除房间混响引起的码间干扰。此外还可使用相位估计算法补偿传输过程中发生的相位偏移。通过将上述技术手段结合可实现5米距离以上的稳定超声信号传输。输。输。

【技术实现步骤摘要】
一种远距离超声通信方法及消费电子设备


[0001]本专利技术涉及超声通信技术，尤其涉及一种远距离超声通信方法及消费电子设备。

技术介绍

[0002]消费电子设备之间的通信传输通常使用无线通信和WIFI技术。WIFI和蓝牙技术都需要消费电子设备先打开WIFI和蓝牙设备并开始建立连接，此过程需要用户等待数秒时间。另外WIFI信号具有很强的穿透性，能够被室外的设备探测到，存在用户数据泄露的风险。而使用超声波进行通信传输，喇叭和麦克风的开启时间在1ms以下，用户无需等待便可以完成信号的发射或者接收，同时由于超声波的穿透能力弱，超声信号仅仅能被室内的设备探测到，极大的提高了通信数据的安全性。基于超声通信的低延迟和数据的安全性，近年来市场对基于消费电子设备超声通信传输的需求越来越强烈。
[0003]由于超声波在空气中传播的衰减很强，再加上消费电子喇叭本身发射的超声波功率普遍较弱，在经过空气传播之后，超声波信号的能量急剧衰减，当到达五米以上的传输距离后，超声波通信信号将会被设备底噪及环境噪音淹没，通信信号的信噪比极度恶化。除了信噪比恶化之外，随着通信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种远距离超声通信方法，由发射设备执行，其特征在于，包括：步骤101、将需要传输的二进制数据调制为码元序列o(k)；步骤102、采用扫频信号g(t)作为脉冲信号，其中，T表示码元时间长度，f1表示扫频信号的频谱宽度的一半，t表示时间，j表示虚数符号；步骤103、将码元序列上采样至与扫频信号采样点数相同，随后与脉冲信号进行卷积，将码元信号加载到脉冲信号中，得到基带信号，基带信号的表达式如下：其中，k表示码元编号；步骤104、对基带信号进行频率调制，得到最终用于传输的超声通信信号；步骤105、将超声通信信号以音频格式存储，使用消费电子设备自带的扬声器播放超声通信信号。2.根据权利要求1所述的远距离超声通信方法，其特征在于，所述步骤101包括：将需要传输的长度为N的二进制数据以两位为基本单元，拆解为N/2个基本单元，基本单元有(00，01，10，11)四类，将这四类基本单元用正交相移键控表示，分别编码为(1+1j，
‑
1+1j，
‑1‑
1j，1
‑
1j)四类复数信号，得到一个长度为N/2的复数码元序列o(k)。3.根据权利要求2所述的远距离超声通信方法，其特征在于，所述步骤104包括：取基带信号s(t)的实部和虚部，得到实部信号a(t)和虚部信号b(t)；将实部信号a(t)与cos(2πf
c
t)相乘，虚部信号b(t)与sin(2πf
c
t)相乘，其中f
c
为调制频率；将两路信号相加得到最终用于传输的超声通信信号u(t)，上述过程的数学表达式如下：u(t)＝real(s(t))
×
cos(2πf
c
t)+imag(s(t))
×
sin(2πf
c
t)其中real()和imag()分别表示取实部和取虚部操作。4.一种远距离超声通信方法，由接收设备执行，其特征在于，包括：步骤201、通过麦克风对超声通信信号进行采集，得到接收信号v
c
(t)；步骤202、对v
c
(t)进行I/Q两路解调，得到a
′
c
(t)，b
′
c
(t)；步骤203、采用扫频信号g(t)的共轭逆序列g
*
(
‑
t)作为匹配滤波器，对解调后的I/Q两路信号a
′
c
(t)，b
′
c
(t)进行卷积，得到信号a
″
c
(t)，b
″
c
(t)，其中，步骤204、对信号a
″
c
(t)，b
″
c
(t)进行串并转换，得到信号r
...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐浩元，王欢良，王佳珺，李霄，李志，
申请(专利权)人：苏州奇梦者科技有限公司，
类型：发明
国别省市：