[發明專利]超聲波通信系統

有效

• 申請號: 201380068466.9
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN104919732A
• 公開（公告）日: 2015-09-16
• 發明（設計）人: 柴田陽;高橋三德;佐藤雄紀
• 申請（專利權）人: 樂天株式會社
• 主分類號: H04B11/00
• 分類號: H04B11/00;H04M1/00;H04M11/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 胡金瓏

技術領域

本發明涉及利用信標(Beacon)和手機終端的超聲波通信系統。詳細涉及利用了發出超聲波的信標和智能手機、手機等手機終端并具有簡略以及優異的通信性能的超聲波通信系統、用于超聲波通信系統的信標、用于超聲波通信系統的手機終端用程序以及提供手機終端用程序的服務器。

背景技術

近年來，伴隨智能手機、手機等手機終端向一般用戶的普及，被提案有以下一種系統：在店鋪內設置超聲波信標，通過超聲波進行與用戶的手機終端的通信，來實現提高用戶訪問和商品購買等的便利性、店鋪向用戶的信息提供、提供回饋點數等各種服務，從而提高服務性。

這里，對在使用智能手機、手機等手機終端的話筒時應考慮的技術性、原理性制約進行考慮時，存在以下幾點制約：(制約一)至(制約六)

(制約一)話筒具有的頻率特性

手機終端具有各種機種，且每天都有新機種被投入市場。因此，對所有的手機終端的機種每次都進行試驗會產生很大的費用負擔，通過不依賴于手機終端機種的固有情況的程序來避免費用負擔是極其重要的。

特別是在面向智能手機的應用程序中，提供應用程序的場所(Apple?Store(注冊商標)、Google?Play(注冊商標)等)并沒有按照手機終端的機種不同進行區分，一種程序需要對應多種機種的手機終端(包括將要進行銷售的新機種的手機終端)。

這里，安裝在手機終端上的話筒具有頻率特性(各個頻率的敏感度)，特別是根據手機終端不同可聽范圍外的高音范圍(大概18kHz以上)的頻率特性上存在較大的差異。并且，在不了解手機終端的話筒的頻率特性的狀態下，難以測定音量(聲壓級的意思。以下相同)。

因此，因各手機終端的機種不同而存在的話筒的頻率特性上的差異使得不問手機終端的機種便能使用的一種程序在同一基準下難以測定音量。

即，即使從信標以恒定的音量輸出某一頻率的聲音，如果測定的手機終端的機種不同(由于安裝的話筒的頻率特性不同)，被測定的音量不同。

同樣，因為頻率特性的差異，即使用相同的音量輸出分開一定程度(數百Hz)以上的兩個音，在手機終端一側能夠測定的這兩個音的音量可能不同。

由此，在不了解手機終端的頻率特性的狀態下，難以將頻率高度在一定程度不同的兩個音的音量的差用于通信的參數中。

(制約二)環境雜音、背景噪聲

在店鋪周邊存在驅鼠、驅蟑螂、防止青年人閑逛的蚊式噪聲、數字標牌(Digital?Signage)或電子器械等發出的雜音等各種高頻雜音。幾乎所有這些雜音是在特定的高度(特定的頻率)上以一定的音量發出。

事先對該店鋪周圍具有怎樣的雜音進行測定會產生很大的費用負擔。而且，由于其環境時刻在發生變化，不管具有怎樣的頻率帶域的雜音，均需要一種不易受影響的通信方式。

(制約三)多普勒效應

由于用戶在聲音信號接收中也可能是在移動的，需要一種考慮了多普勒效應的通信方式。

即，因為多普勒效應，即使從信標輸出某一頻率高度的聲音(頻率A)，在手機終端一方測定的頻率可能與頻率A有偏差。由于該偏差取決于用戶的移動速度和移動方向，不可能事先對其進行預測。

根據發明者們的觀察結果，因用戶通過一般的使用方法使用手機時的多普勒效應產生的頻率變化最大相差正負200Hz。

(制約四)可利用的帶寬(bandwidth)

人類的能聽范圍的上限雖然根據個人差異以及年齡差異會有所不同，一般在18kHz、19kHz或20kHz，低于該數值時，則會被人類聽到(下限)。

而另一方面，手機終端在處理語音文件、語音輸入輸出時的典型的采樣率(sampling?rate)是44,100Hz。能夠被檢測的頻率在理論上的上限值是22、050Hz(奈奎斯特頻率(Nyquist?frequency)：采樣率的二分之一)(上限)。

實際上，因為制約一中提及的話筒特性、用于保證質量的濾波處理(低通濾波處理)等，能夠檢測的上限是21kHz附近的手機終端較多。因此，作為信標和手機終端之間的通信頻率，需要使用下述受限的頻率帶寬：下限設定成18kHz、19kHz或20kHz，上限設定成21kHz或22.05kHz。

(制約五)可利用的調制方式(modulation?method)

作為將CDMA等數字數據轉換成模擬的波形信號時常用的方式是相位調制。