[发明专利]多通道声波通信系统及方法

说明书

技术领域

    本发明涉及通讯技术领域，具体涉及基于声波实现多路设备之间信息发送、信息接收还原、多通道共存防止载波冲突的系统和方法。

背景技术

随着GSM数字移动通讯技术的商用，以手机为代表的移动终端设备成为人们生活必备工具，并且在完成基本通话功能基础上，近年来又增加了蓝牙、NFC近场通讯等技术实现室内精准定位以及手机支付等诸多功能。这些基本功能都是基于电磁波为基本传输媒介而实现的，需要专用的硬件和设备，实现代价高昂。

有别于电磁波的信息传递，传统的声光电构成了人类最基础的信息发布和传递的方式，而作为手机基本通话功能，麦克风和扬声器是每部手机必备的基础硬件。由扬声器和麦克风组成的音频信息发送接收系统，成为一种廉价的通信方式。尤其是在人耳可辨的理论声波频率上限20KHz附近的类超声波频率是一种有效的载波频率，有如下优点：1.人耳无法识别不会带来噪声；2.可以被手机麦克风有效接收；3.远离通常使用的声波频率，正常的声波信号对其干扰少。

这些优点可以使移动终端利用超声波或者类超声波作为通信载波或者定位信号使用。在申请日2011年5月4日发明专利CN102202258.A中，单纯利用超声波频率特征，无法传递有效信息，而且发生频点少；申请日在2007年2月15日的发明专利CN101247183A中，使用振幅调制传递信息，存在误码率高，没有公开载波防冲撞的有效机制。总之，现有解决方法的实用性不足。

发明内容

针对以上技术的缺陷，本发明的第一个目的在于提出一种声波或者类超声波载波防冲撞的多通道通信方法和系统，能够实现多个声波或者类超声波发生器共存而不会相互干扰。这种方法对类超声波作为室内定位格点实现移动设备精准定位非常必要。

本发明的第二个目的是公开一种高效的多通道FSK解调处理方法，大大减少了传统多通道信道解调的运算量，提高了接收效率的同时，降低了接收设备的硬件实现成本和功耗。

为了实现上述目的，本发明提供了一套声波信道规划方法、声波信息发送部分以及声波信息接收部分，发送和接收部分可以单独工作，也可以在同一部移动终端，比如手机中实现。

本发明解决技术问题所采取的技术方案：

多通道声波通信系统，包括声波信息发生器和声波信息接收器。

所述的声波信息发生器包括第一麦克风、第一模拟数字转换模块、信道选择模块、DDS载波发生模块、FSK调制模块、码元信息存储模块、编码模块、第一时钟模块、数字模拟转换模块、模拟滤波模块、放大器模块和扬声器。

第一麦克风的输出端与第一模拟数字转换模块的输入端信号连接，第一模拟数字转换模块的输出端与信道选择模块的输入端信号连接，信道选择模块的输出端与FSK调制模块的一个输入端信号连接。

码元信息存储模块的输出端与编码模块的输入端信号连接，编码模块的输出端与FSK调制模块的另一个输入端信号连接。

DDS载波发生模块的输出端与FSK调制模块的再一个输入端信号连接。

FSK调制模块的输出端与数字模拟转换模块的输入端信号连接，数字模拟转换模块的输出端与模拟滤波模块的输入端信号连接，模拟滤波模块的输出端与放大器模块的输入端信号连接，放大器模块的输出端与扬声器信号连接。

第一时钟模块提供两种时钟信号，其中一种时钟信号提供给第一模拟数字转换模块、DDS载波发生模块和数字模拟转换模块；另一种时钟信号提供给信道选择模块、FSK调制模块、码元信息存储模块和编码模块。

所述的声波信息接收器包括第二麦克风、第二模拟数字转换模块、数字下变频器模块、数字滤波器模块、降采样模块、自动增益控制模块、同步判决模块和第二时钟管理模块。所述的同步判决模块可进一步包括快速傅里叶变换模块、数控迟早门载波同步模块和码元同步模块。所述的数控迟早门载波同步模块包括误差提取模块和积分器模块；所述码元同步模块包括比较判决模块、信息码元同步模块和解码校验模块。

第二麦克风的输出端与第二模拟数字转换模块的输入端信号连接，第二模拟数字转换模块的输出端与数字下变频器模块的输入端信号连接，数字下变频器模块的输出端与数字滤波器模块的输入端信号连接，数字滤波器模块的输出端与降采样模块的输入端信号连接，降采样模块的输出端与自动增益控制模块的输入端信号连接，自动增益控制模块带有多个输出端，每个输出端都与一个信道的同步判决模块的输入端信号连接。