[发明专利]基于OFDM的声波通信系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于OFDM的声波通信系统，属于无线通信技术领域。

背景技术

声波频率在24kHz以下可以充分利用现有的视频音频播放设备与接收装置，无需对特殊定制的扬声器与麦克风，人耳无法轻易察觉的频率，不会对人们的日常生活产生较多影响，因此，声波通讯得到了广泛应用，但是，传统的声波通讯技术领域，处理过程复杂，误码率比较高，抑制了声波通讯的效率，阻碍了声波通讯的发展。

正交频分复用(OFDM)技术是一种多载波数字调制技术，虽然OFDM的概念已经存在了很长时间，但是直到最近，它才被人们认识到是一种实现高速双向无线数据通信的良好方法，并常见于电通讯中，在声波通讯技术领域还没有涉及，如何将正交频分复用(OFDM)技术应用在声波通讯中，以简化处理过程，减少误码率，提高通讯效率，是当前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服传统的声波通讯，处理过程复杂，误码率比较高，抑制了声波通讯的效率，阻碍了声波通讯的发展的问题。本发明提供的基于OFDM的声波通信系统，简化了处理，误码率低，提高声波通讯的效率和同步性，具有良好的应用前景。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于OFDM的声波通信系统，其特征在于：包括声波发送端和声波接收端，所述声波发送端包括依次连接的信道编码模块、信号调制模块、DA转换模块和扬声器，所述声波接收端包括依次连接的麦克风、AD转换模块、信号解调模块和信号译码模块，所述信道编码模块用于接收原始数据，所述信号译码模块用于输出原始数据，所述扬声器与麦克风之间通过低于24kHz以下通信信道进行数据传输，

所述信道编码模块，包括依次连接的第一BCH编码单元、交织单元、第二BCH编码单元，实现对原始数据，进行扩展，得到扩展后数据；

所述信道译码模块，包括依次连接的第一BCH译码单元、解交织单元、第二BCH译码单元，实现将扩展后数据还原成原始数据；

所述信号调制模块，基于OFDM对扩展后数据的进行调制，将信道分成若干正交子信道，将扩展后数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输，包括依次连接的符合映射单元、IDFT单元和信号扩展单元，所述符合映射单元接收信道编码模块输出的扩展后数据，所述信号扩展单元输出数字音频信号给DA转换模块；

所述信号解调模块，基于OFDM对接收数字音频信号的进行解调，将一个信道分解为若干个正交子信道，将数字音频信号转换为扩展后数据，解调到转换后的信道上进行传输，包括依次连接的DFT单元、同步捕捉单元和符合逆映射单元，所述DFT单元用于接收AD转换模块输出的数字音频信号，所述符合逆映射单元输出扩展后数据为信号译码模块，所述同步捕捉单元若捕捉数据信号失败，则通过滑动单元反馈给DFT单元。

前述的基于OFDM的声波通信系统，其特征在于：所述符合映射单元用于将扩展后数据进行分组，将信道分成若干正交子信道，将每组数据映射为一个OFDM符号，转化过程为，将每组数据的各个比特根据星座图分配到其对应的子信道中，包括数据信号信道，恒定信号信道、零功率信号信道及巴克码信号信道，所述数据信号信道用于将传输的数据分到各个数据信道；所述恒定信号信道用于OFDM符号同步；所述零功率信号信道用于校正频率；所述巴克码信道把星座中特定点的位置作为+1和-1，用于实现帧同步。

前述的基于OFDM的声波通信系统，其特征在于：所述符合逆映射单元，根据同步捕捉单元输出信号的强度和相位画出星座图，根据星座图还原出扩展后数据。

前述的基于OFDM的声波通信系统，其特征在于：所述信号扩展单元用于减少在相邻的两个OFDM符号切换时的能量泄露，需要复制部分原信号延拓作为过渡区域，保证信号的周期性需要复制原信号尾部信号作为前过渡区域与保护间隔，复制原信号头部信号作为后过渡区域，前一个OFDM符号的后过渡区与后一个OFDM符号的前过渡区相叠加，前、后过渡区的渐变窗函数依次为：

前述的基于OFDM的声波通信系统，其特征在于：所述前过渡区与原信号之间设有保护间隔区域，所述保护间隔区为原信号尾部信号的延拓。

前述的基于OFDM的声波通信系统，其特征在于：所述同步捕捉单元设有两种捕捉情况，

(1)DFT窗口的起始位置落在循环前缀内，DFT窗口所包含的抽样值为此OFDM符号内的值，则不存在产生符号间的干扰，正确解调，同步捕捉成功；