[發明專利]聲波通信方法和系統

在審

• 申請號: 201410440330.2
• 申請日: 2014-09-01
• 公開（公告）號: CN105376189A
• 公開（公告）日: 2016-03-02
• 發明（設計）人: 關胤;齊昕;吳擁民;陳宏展;劉德建
• 申請（專利權）人: 福建天晴數碼有限公司
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04L27/20;H04L27/38
• 代理公司: 福州市景弘專利代理事務所(普通合伙) 35219
• 代理人: 林祥翔;呂元輝

技術領域

本發明涉及無線通信領域，特別涉及一種聲波通信方法和系統。

背景技術

對于目前常用的局域、近場通信技術，如藍牙和WiFi，在通信前需要通 信雙方進行配對，并且需要外加設備；而NFC/RIFD技術通常也需要專門的 設備，并且往往用于數據的單向傳輸。對于用于數據傳輸的聲波通信領域技 術，常用的是超聲波通信，這也需要額外的裝置才可實現，這都將造成傳輸 成本提高，同時也難以保證技術實施效率。

目前，一般便攜式設備能夠播放和錄音的頻率范圍為0～22KHz。在 0～2KHz頻段干擾較為嚴重(包括人說話的聲音，周圍環境的聲音等)，不適 于數據傳輸。現有技術中存在采用16KHz～22KHz的頻率范圍作為通信頻率 的做法，事實上對于16KHz～18KHz頻段，播放和錄音的時候信號衰減嚴重， 由于手機的麥克風和揚聲器的質量參差不齊，因此這樣的聲音頻段并不能很 好的適配各類型的手機，也不適用于數據傳輸。

一公開專利技術提及采用頻率映射即類似于FSK的方式將數據進行 20Hz～20kHz的聲波頻率調制，然而為保證數據的可靠傳輸，需要將每個傳輸 的頻率保持在50ms；另一公開專利技術中則需保證頻率傳輸持續40ms，并且 還需要發送端與接收端同步。可想而知，當數據量較大的時候，這樣的傳輸 方式需要的傳輸時間是非常大的，所以其效率較低。

OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)即正交頻分復用技術， 實際上OFDM是MCM(MultiCarrierModulation)，多載波調制的一種。OFDM 的主要思想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數據信號轉換成并行的 低速子數據流，調制到在每個子信道上進行傳輸。正交信號可以通過在接收 端采用相關技術來分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾(ICI)。每個子 信道上的信號帶寬小于信道的相關帶寬，因此每個子信道上可以看成平坦性 衰落，從而可以消除碼間串擾，而且由于每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶 寬的一小部分，信道均衡變得相對容易。

OFDM調制技術具有抗干擾、抗頻率衰減等特性，一般應用于高頻、寬 帶傳輸領域，而較少應用于聲波通信領域。

發明內容

基于此，需要提供一種具有良好終端適應性、高傳輸效率、低成本投入 的聲波通信技術方案。

為實現上述目的，發明人提供了一種聲波通信方法，包括步驟：

發送端對待發送數據中的一數據單元作如下處理：

設置校驗編碼；

將所述數據單元按預設編碼規則調制到M個載波上，M為大于或等于2 的正整數，所述M個載波滿足兩兩正交的關系，且M個載波中任意兩個載波 的頻率差值的絕對值小于或等于22kHz；所述編碼規則包括相位參數或幅度 參數；

加入同步碼；

加入循環前綴；

生成聲音信號并發送；

接收端接收所述聲音信號，并作如下處理：

對接收的聲音信號進行模數轉換，獲取數字序列；

對所述數字序列進行下變頻處理；

對下變頻得到的復數序列進行同步處理；

對同步處理所得數據作快速傅里葉變換得到時域信號；

對時域信號進行還原處理，所述還原處理包括信道估計和信道補償；

對經還原的信號進行相位解調處理，解調方法與發送系統采用的調制方 法相對應；

對經相位解調的信號進行校驗處理，校驗方法與發送系統設置的校驗編 碼方法相對應；

還原二進制序列得到原始信息。

進一步地，所述的聲波通信方法中，步驟“將所述數據單元按預設編碼 規則調制到M個載波上”具體包括：

將數據單元按預設轉換規則轉換為一組復數序列，并按預設選取規則從 該復數序列中選取M個復數，并將該M個復數與(N-M)個0以預設組成規 則組成一長度為N的數據組，并對該數據組做N點傅里葉逆變換；其中N>M 且N＝2ⁱ，i為正整數；

連接所有傅里葉逆變換結果信號得到調制結果信號。