[發明專利]調制設備、解調設備、音頻傳輸系統和解調方法

有效

• 申請號: 201480000472.5
• 申請日: 2014-02-13
• 公開（公告）號: CN104126279B
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 森口翔太
• 申請（專利權）人: 雅馬哈株式會社
• 主分類號: H04J1/00
• 分類號: H04J1/00;H04B11/00;H04L27/28;H04L27/30
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司11112
• 代理人: 陳源,李銘

技術領域

本發明涉及使用聲音(聲波)作為傳輸介質來傳輸數據的技術。

背景技術

作為使用音頻信號或聲音(聲波)作為傳輸介質來傳輸數據的技術，已知了專利文獻1和2中所描述的技術。在專利文獻1中所描述的技術中，在發聲側的調制設備利用數據碼對擴頻碼進行調制，對調制后的擴頻碼進行差分編碼，乘以載波信號，進行頻移并且輸出差分碼作為調制信號。在聲音采集側的解調設備對關于一段差分碼具有一定延遲時間的輸入調制信號施加延遲檢測，檢測延遲檢測信號波形與擴頻碼之間的同步，并且基于所檢測到的同步點的峰極性(peak polarity)來對數據碼進行解調。在專利文獻2中所描述的技術中，借助于振幅調制將電子水印嵌入音頻信號中，并且基于振幅波動的時間特征和強度特征來從音頻信號中提取電子水印。

引用列表

專利文獻

專利文獻1：JP-A-2010-288246

專利文獻2：JP-A-2006-251676

發明內容

技術問題

另一方面，當使用聲音來傳輸數據時，已知一種將數據疊加在特定頻帶內的聲音上的系統。在該系統中，考慮了以下問題。例如，當數據傳輸的環境是具有大量混響聲(反射聲)的空間時或者當作為發聲裝置的揚聲器和作為接收裝置的麥克風沒有直接面向彼此時，反射聲的影響(所謂的多徑衰落)發生，用于數據傳輸的頻帶內的聲音減少或者音量級降低，并且可能無法提取疊加數據。此外，當從外部混合了具有符合用于數據傳輸的頻帶的頻率的噪聲(例如，車輛的剎車聲、設備的噪聲等)時，可能無法提取疊加數據。在將數據疊加在屬于特定頻帶的聲音上的系統中，會發生諸如多徑衰落或噪聲混合之類的現象，并且可能無法從聲音中提取數據。

因此，本發明的目的在于增加在使用聲音作為傳輸介質來傳輸數據的系統中從聲音中提取數據的可能性。

解決問題的方案

為了解決如上所述的問題，根據本發明的一方面的調制設備包括：延遲單元，其被配置為將與一個單位傳輸數據對應的幀的傳輸開始定時延遲預定時間段；以及調制信號生成單元，其被配置為通過使用傳輸開始定時經延遲單元延遲的幀來對取決于傳輸開始定時而不同的頻帶內的載波進行調制，從而生成調制信號。

調制設備可通過進一步包括聲音發出單元來構成，該聲音發出單元被配置為根據調制信號生成單元生成的調制信號來發出聲音。

此外，根據本發明的一方面的解調設備包括：分離單元，其被配置為使用與一個單位傳輸數據對應且具有延遲了預定時間段的傳輸開始時間的幀來將根據調制信號所發出的聲音的音頻信號分離成屬于各個頻帶的信號分量，其中該調制信號是通過對取決于傳輸開始定時而不同的頻帶內的載波進行調制而生成的；以及幀生成單元，其被配置為基于分離單元所分離的每個信號分量來對每個預定時間段內與幀的一部分對應的塊進行解調，并且對根據指定的選擇方法從所解調的塊組中選擇的塊進行連接以生成幀。

該解調設備可被配置成使得由調制信號生成單元調制的載波的頻帶是n個頻帶，其中n表示正整數，并且幀生成單元針對將一幀疊加在n個頻帶中的任一個中的時間段的每個1/n的時間段來基于每個信號分量對塊進行解調。

該解調設備可被配置成使得每個頻帶均包括帶寬窄于對應的頻帶的多個窄帶頻率，調制信號生成單元通過使得屬于與幀對應的兩個窄帶頻率的信號的輸出根據幀的每位的值在信號之間反轉，分離單元將音頻信號分離為屬于在每個頻帶內所包括的兩個窄帶頻率的信號，并且幀生成單元將屬于兩個窄帶頻率的信號之差與閾值進行比較并且對所述位的每個值進行解碼以對塊進行解調。

該解調設備可被配置成使得幀生成單元計算由分離單元分離的每個信號分量的上包絡和下包絡，并且使用所算出的上包絡和下包絡之間的時變值作為閾值。