声波通信系统及方法技术方案

一种声波通信系统包括一串并变换单元及一载波信号生成器。该串并变换单元用于对一编码信号进行分组处理，以得到若干分组，还用于对每一分组进行串并变换，以得到一分组中对应的高位字与低位字。该载波信号生成器根据分组中低位字、高位字分别对一非线性Chrip调制器及一FSK调制器进行键控制。该载波信号生成器对键控制后生成的一级生成信号及二级生成信号进行级联操作得到一对应已调信号，该已调信号通过一输出装置转换为声波信号。另外，本发明专利技术还提供了一种声波通信方法。本发明专利技术声波通信系统及方法通过非线性Chrip调制器及FSK调制器的级联调制，使得调制信号的瞬时频率在一定范围内上下变动，如此使得信息传输速率亦可提高。

Acoustic communication system and method

The invention relates to an acoustic wave communication system, which comprises a series parallel conversion unit and a carrier signal generator. The serial parallel conversion unit is used for grouping a coded signal in order to obtain a plurality of groups, and is also used to carry out serial and parallel transformation of each packet to obtain the corresponding high and low word in a group. The carrier signal generator controls the key of a nonlinear Chrip modulator and a FSK modulator according to the middle and low level word in the packet. The carrier signal generator generates a signal which is converted to an acoustic signal through an output device by a cascade signal generated by the key control and a two stage generation signal. In addition, the invention also provides an acoustic communication method. The invention of acoustic communication system and method through cascade nonlinear modulation Chrip modulator and FSK modulator, the instantaneous frequency modulated signal fluctuates in a certain range, so that the information transmission rate can be improved.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种通信
，尤其涉及一种声波通信系统及方法。
技术介绍
随着移动互联网时代的到来以及音频用户接口(如麦克风和扬声器)的广泛配备，基于空气信道的声波通信技术正在越来越广泛地被应用。与传统的无线通信技术，如WiFi、蓝牙等相比，利用声波进行数据传输的优势主要是便捷和低成本。然而，现有的声波通信的数据距离较为有限，传输速率较低(只达到16bit/s)，而且在通信距离稍远时，其数据传输的误码率亦会明显增加。
技术实现思路
鉴于以上内容，有必要提供一种可提高传输速率的声波通信系统及方法。一种声波通信系统，包括：一串并变换单元，用于接收一编码信号，该串并变换单元用于对该编码信号进行分组处理，以得到若干分组；该串并变换单元还用于对每一分组进行串并变换，以得到一分组中对应的高位字与低位字；及一载波信号生成器，用于根据一分组中低位字对一非线性Chrip调制器进行键控制，以输出一级生成信号；该载波信号生成器还用于根据该分组中高位字对一FSK调制器进行键控制，以输出二级生成信号；该载波信号生成器对该一级生成信号及二级生成信号进行级联操作得到一对应该分组的已调信号，该已调信号通过一输出装置转换为声波信号。一种声波通信方法，包括：用于接收一编码信号；对该编码信号进行分组处理，以得到若干分组；对每一分组进行串并变换，以得到一分组中对应的高位字与低位字；根据一分组中低位字对一非线性Chrip调制器进行键控制，以输出一级生成信号；根据该分组中高位字对一FSK调制器进行键控制，以输出二级生成信号；及对该一级生成信号及二级生成信号进行级联操作得到一对应该分组的已调信号，其中该已调信号通过一输出装置转换为声波信号。上述声波通信系统及方法通过非线性Chrip调制器及FSK调制器级联调制，使得调制信号的瞬时频率在一定范围内上下变动，如此使得通信距离较同类产品和技术远，系统抗噪声、抗多径、抗多普勒性能强，系统误码率极低，数据传输可靠性高；信息传输速率亦可提高。附图说明图1是本专利技术声波通信系统的较佳实施方式的方框图。图2是图1中第一处理装置与调制装置的较佳实施方式的方框图。图3是图2中调制信号的格式的较佳实施方式的示意图。图4是本专利技术中已调信号的时频特性的示意图。图5是图1中第二处理装置与解调装置的较佳实施方式的方框图。图6是图5中信号解调单元的较佳实施方式的方框图。图7是本专利技术声波通信方法的较佳实施方式的流程图。图8是图7中步骤S732的较佳实施方式的流程图。图9是图7中步骤S740的较佳实施方式的流程图。主要元件符号说明如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式请参阅图1，本专利技术声波通信系统90的较佳实施方式包括一用于输出一声波信号的发射设备30及一用于接收该声波信号的接收设备60。本实施方式中，该发射设备30、接收设备60可为数据处理设备，如智能手机；该发射设备30可通过空气等传输介质与该接收设备60进行通信。本实施方式中，该发射设备30包括一调制装置20、一输出装置40、及一连接于该调制装置20、输出装置40的第一处理装置10。该第一处理装置10用于输出一编码信号至该调制装置20；该调制装置20对该编码信号进行调制操作，以输出对应的调制信号199(见于图3)；该输出装置40接收该调制信号，并将该调制信号转换为对应的声波信号。本实施方式中，该第一处理器10可为具有数据处理能力的芯片，如CPU芯片、DSP芯片或是音频芯片等；该输出装置40可为一扬声器。本实施方式中，该接收设备60包括一解调装置80、一接收装置70、一输出装置40及一连接于该解调装置80、接收装置70的第二处理装置50。该接收装置70用于接收该发射设备30输出的声波信号，并生成对应的处理信号。该解调装置80用于对该处理信号进行解调操作，以得到对应的解调信号。本实施方式中，当该解调信号包含音频内容时，该第二处理装置50控制该输出装置40，以输出该解调信号包含的音频内容。请一并参阅图2与图3，该第一处理装置10包括一信道编码单元100及一同步信号单元102。该信道编码单元100用于将一数字信号(如调制信号199格式中包括一信息码元序列)进行编码处理，以生产该编码信号(如在信息码元序列增加对应的监督码元序列)。本实施方式中，该数字信号可包括一图像信息、音频信息或是其他的信息。该发射设备30用于将该数字信号的内容通过声波通信的方式传输至该接收设备60，以使得该接收设备60输出或显示该数字信号所对应的内容。在其他实施方式中，该数字信号所包含的内容不限于上述内容。本实施方式中，该信道编码单元100可采用RS编码或交织编码对该数字信号进行编码，以进一步降低系统的误码率。该调制装置20包括一串并变换单元203、一非线性Chrip调制器205、一FSK调制器207及一载波信号生成器209。该串并变换单元203用于对该信道编码单元100输出的编码信号进行串并处理。具体地，该串并变换单元203对接收的编码信号以2字(bit)为单位进行分组处理，以得到若干组合，如处理后将得到00、01、10、11四个组合。之后，该串并变换单元203对每一分组进行串并变换，以得到每一分组的高位字与低位字。该载波信号生成器209根据变换后的低位字对该非线性Chrip调制器205进行键控制，还根据变换后的高位字对该FSK调制器207进行键控。即将变换后的低位字、高位字分别作为该非线性Chirp调制器205和FSK调制器207的控制位。本实施方式中，对该非线性Chirp调制器205和FSK调制器207的控制即控制相应的开关选通。本实施方式中，该非线性Chirp调制器205为二进制的非线性Chirp调制器，该FSK调制器207为二进制的FSK调制器。本实施方式中，由于分组后存在4种组合，该载波信号生成器209控制该非线性Chrip调制器205及FSK调制器207进行调制时包括两种非线性Chirp载波信号和两种FSK载波信号。本实施方式采用的方案如下，但方案并不仅限于此唯一：本实施方式中，非线性Chirp载波信号采用SinChirp载波信号，其中SinChirp载波信号表达式：FSK载波信号表达式：cos(2πf1t)(公式3)其中B为SinChirp信号带宽，即扫频范围；T为载波信号持续时长；f0＝B/2，f1和f2为频谱搬移距离，|f1-f2|>＝B；Ω为一控制扫频周期的变量。本实施方式中，基于Chirp扩频BT乘积越大越好的原则以及声波通信应人耳听不到为宜，一个可选的参数设置为：B＝1500Hz(赫兹),T＝20ms(毫秒),f0＝750Hz，f1＝18000Hz，f2＝19500Hz，Ω＝1，N+表示正整数。本实施方式中，选通规则如下：当低位字为1时，适应于公式1；当低位字为0时，适应于公式2。当高位字为1时，适应于公式3；当高位字为0时，适应于公式4。例如：当一分组为01时，由该串并变换单元203确定该分组的高位字为0、低位字为1。如此，根据低位字0对该非线性Chrip调制器205进行调制得到一级生成信号为：根据高位字1对该FSK调制器207进行调制得到二级生成信号为：cos(2πf2t)。之后，该载波信号生成器209对该一级生成信号及二级生成信号进行级联操作得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种声波通信系统，包括：一串并变换单元，用于接收一编码信号，该串并变换单元用于对该编码信号进行分组处理，以得到若干分组；该串并变换单元还用于对每一分组进行串并变换，以得到一分组中对应的高位字与低位字；及一载波信号生成器，用于根据一分组中低位字对一非线性Chrip调制器进行键控制，以输出一级生成信号；该载波信号生成器还用于根据该分组中高位字对一FSK调制器进行键控制，以输出二级生成信号；该载波信号生成器对该一级生成信号及二级生成信号进行级联操作得到一对应该分组的已调信号，该已调信号通过一输出装置转换为声波信号。

【技术特征摘要】
1.一种声波通信系统，包括：一串并变换单元，用于接收一编码信号，该串并变换单元用于对该编码信号进行分组处理，以得到若干分组；该串并变换单元还用于对每一分组进行串并变换，以得到一分组中对应的高位字与低位字；及一载波信号生成器，用于根据一分组中低位字对一非线性Chrip调制器进行键控制，以输出一级生成信号；该载波信号生成器还用于根据该分组中高位字对一FSK调制器进行键控制，以输出二级生成信号；该载波信号生成器对该一级生成信号及二级生成信号进行级联操作得到一对应该分组的已调信号，该已调信号通过一输出装置转换为声波信号。2.如权利要求1所述的声波通信系统，其特征在于：该声波通信系统还包括一信道编码单元及一信号单元，该信道编码单元用于对一数字信号进行编码处理，以输出该编码信号；该信号单元用于在该已调信号中加入同步信号、保护间隔及校验字段，以生成一调制信号，该调制信号通过该输出装置转换为声波信号。3.如权利要求2所述的声波通信系统，其特征在于：该声波通信系统还包括一用于接收一处理信号的信号解调单元，其中该处理信号由该声波信号转换得到，该信号解调单元包括若干用于对该处理信号进行解调的匹配滤波器、对应该匹配滤波器数量的峰值采样模块及一比较判决模块；若干匹配滤波器对该处理信号进行滤波处理，并输出对应的滤波信号；各峰值采样模块用于对对应的滤波信号进行采样处理，并输出对应的采样信号；该比较判决模块根据对应的匹配滤波器的冲激响应来对该处理信号进行解调，并产生对应的解调信号。4.如权利要求3所述的声波通信系统，其特征在于：该声波通信系统还包括一同步判断单元及一检查纠错单元；该同步判断单元用于接收该处理信号，该同步判断单元还用于根据该处理信号中包含的同步信号进行信号同步操作，并判断信号同步操作是否成功，当信号同步操作成功时，该同步判断单元将该处理信号输出至该信号解调单元；当信号同步操作失败时，该同步判断单元继续接收其他处理信号；该检查纠错单元对该解调信号进行纠错处理，以判断该解调信号是否可以纠错；当该解调信号无法纠错时，该同步判断单元重新开始接收处理信号；当该解调信号纠错成功时，该检查纠错单元输出该解调信号。5.如权利要求1或2或3或4所述的声波通信系统，其特征在于：该非线性Chirp调制器为二进制的非线性Chirp调制器，该FSK调制器为二进制的FSK调制器，该串并变换单元对该编码信号分组后产生第一至第四组合；当分组为第一分组时，该已调信号表示为：当分组为第二分组时，该已调信号表示为：当分组为第三分组时，该已调信号表示为：当分组为第四分组时，该已调信号表示为：其中B为SinChirp信号带宽，T为载波...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆志坤，姚彬，
申请(专利权)人：深圳声桥科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44