CN102739291A - 一种近场通信模块、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种近场通信模块、系统及方法，其中近场通信方法为:通信终端双方在预设的近场范围内,以声音为信息载体建立近场通信连接，再通过声音通道或近场无线通信信道进行数据交换。近场通信系统包括通过无线方式相连的主设备和从设备，主设备和从设备都包含近场通信模块。近场通信系统还可以包括与主设备通过有线方式或无线方式相连的后台。近场通信模块包括控制单元以及分别与该控制单元相连的声音通信发送单元和声音通信接收单元。本发明所提供的近场通信模块、系统及方法，能够在不改变现有智能终端的前提下使得智能终端具备近场通信功能，促进近场通信的推广应用。

Description

一种近场通信模块、系统及方法

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种近场通信模块、系统及方法。

背景技术

随着智能终端的普及，利用智能终端进行近场通信的需求越来越多。目前，广为熟知的应用在智能终端上的近场通信方案主要包括射频SIM（Subscriber Identification Module，用户识别模块）卡方案和NFC（Near Field Communication，近场通信）方案。射频SIM卡方案通过在普通SIM卡上增加射频通信功能使得插有射频SIM卡的智能终端能够与具备射频SIM卡读写功能的终端进行近场通信。NFC方案通过在智能终端上增加近场通信模块来实现智能终端之间的近场通信。

这两种方案虽然实现了智能终端之间的近场通信，但射频SIM卡方案需要更换SIM卡，NFC方案则需要改造智能终端。即射频SIM卡方案和NFC方案都需要更改现有智能终端或智能终端的附属设备方可实现近场通信。目前，市面上的智能终端和SIM卡使用量巨大，无论是更换SIM卡或改造智能终端，无疑都会增加市场推广成本，并给用户带来不便，从而导致近场通信应用推广受阻。

因此，如何在不改变现有智能终端的前提下，使得智能终端具备近场通信功能是当前近场通信领域亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种近场通信模块、系统及方法，能够在不改变现有智能终端的前提下使得智能终端具备近场通信功能，促进近场通信的推广应用。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种近场通信模块,包括控制单元以及分别与该控制单元相连的声音通信发送单元和声音通信接收单元,其中：

所述声音通信发送单元,用于发送所述控制单元调制为声音信号的待发送信息；

所述声音通信接收单元,用于采集声音信号；

所述控制单元,用于将待发送信息调制为声音信号，以及从所述声音通信接收单元采集的声音信号中解调出原始信息。

进一步地，上述近场通信模块还可具有以下特点，所述声音通信发送单元为扬声器。

进一步地，上述近场通信模块还可具有以下特点，所述声音通信接收单元为麦克风。

进一步地，上述近场通信模块还可具有以下特点，还包括与所述控制单元相连的无线通信单元，用于收发设定距离内的无线电波调制信息。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种智能终端，包含上述任一项所述的近场通信模块。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种近场通信系统，包括通过无线方式相连的主设备和从设备，所述主设备和所述从设备都包含上述任一项所述的近场通信模块。

进一步地，上述近场通信系统还可具有以下特点，还包括与所述主设备通过有线方式或无线方式相连的后台。

进一步地，上述近场通信系统还可具有以下特点，所述主设备为手机、笔记本电脑、平板电脑、自助信息机、广播终端、验证终端或POS终端。

进一步地，上述近场通信系统还可具有以下特点，所述从设备为手机、笔记本电脑或平板电脑。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种近场通信方法,通信终端双方在预设的近场范围内,以声音为信息载体建立近场通信连接，再通过声音通道或近场无线通信信道进行数据交换。

    进一步地，上述近场通信方法还可具有以下特点，所述通信终端双方在预设的近场范围内以声音为信息载体建立近场通信连接具体为：

所述通信终端双方任意一方为主动通信方，另一方为被动通信方，所述主动通信方选择声音通信发送功能，将待发送的原始信息用选择的声音频点调制为声音信号后发送出去;

所述被动通信方选择声音通信接收功能，接收并解调所述声音信号，得到所述主动通信方发送的原始信息。

    进一步地，上述近场通信方法还可具有以下特点，所述通信终端双方在预设的近场范围内以声音为信息载体建立近场通信连接具体为：

所述通信终端双方任意一方为主动通信方，另一方为被动通信方，所述主动通信方用第一声音频点发送呼叫信号;

所述被动通信方在所述第一声音频点上接收所述呼叫信号,然后通过第二声音频点发送应答信号;

所述主动通信方在所述第二声音频点上接收所述应答信号。

    进一步地，上述近场通信方法还可具有以下特点，所述通信终端双方在预设的近场范围内以声音为信息载体建立近场通信连接具体为：

所述通信终端双方均为主动通信方，第一主动通信方用第一声音频点发送第一呼叫信号，第二主动通信方用第二声音频点发送第二呼叫信号；

所述第一主动通信方在所述第二声音频点上接收所述第二呼叫信号,然后用所述第一声音频点发送第二应答信号；所述第二主动通信方在所述第一声音频点上接收所述第一呼叫信号,然后用所述第二声音频点发送第一应答信号；

所述第一主动通信方在所述第二声音频点上接收所述第一应答信号, 所述第二主动通信方在所述第一声音频点上接收所述第二应答信号。

    进一步地，上述近场通信方法还可具有以下特点，所述通信终端双方在预设的近场范围内以声音为信息载体建立近场通信连接具体为：

所述通信终端双方均为主动通信方，第一主动通信方用第一声音频点集合中的所有声音频点发送第一呼叫信号，第二主动通信方用第二声音频点集合中的所有声音频点发送第二呼叫信号；

所述第一主动通信方在所述第二声音频点集合的声音频点B上接收所述第二呼叫信号,然后用所述声音频点B发送第二应答信号；所述第二主动通信方在所述第一声音频点集合的声音频点A上接收所述第一呼叫信号,然后用所述声音频点A发送第一应答信号；

所述第一主动通信方在所述声音频点A上接收所述第一应答信号, 所述第二主动通信方在所述声音频点B上接收所述第二应答信号。

本发明所提供的近场通信模块、系统及方法，能够在不改变现有智能终端硬件结构的前提下使得智能终端具备近场通信功能，促进近场通信的推广应用。

附图说明

图1为本发明实施例中近场通信模块的结构图；

图2为本发明实施例中智能终端的结构图；

图3为本发明实施例中近场通信系统的结构图。

具体实施方式

本发明的主要构思是，设计一种软件模块，该软件模块被安装在现有智能终端上，通过控制智能终端已具备的功能模块，使得智能终端之间可以建立近场通信连接并进行数据交换。其中,智能终端都具备的功能模块是指扬声器和麦克风。该软件模块可以控制智能终端将待发送的信息调制成声音信号，并控制现有智能终端的扬声器或者其他声音通信发送装置发出调制后的声音信号，该声音信号承载了发送方欲发送的原始信息。该软件模块还可以控制智能终端的麦克风或者其他声音通信接收装置采集周围的声音信号，并控制智能终端对采集到的声音信号进行解调处理后还原出发送方发送的原始信息。上述的软件模块与智能终端已具备的声音通信发送装置和声音通信接收装置构成了一种新的近场通信模块,该近场通信模块以声音为信息载体建立近场通信连接，再通过声音通道或其他无线通信信道(例如蓝牙无线通信信道、WiFi无线通信信道等)进行数据交换。

在此基础上，本发明还提出了一种近场通信系统，包括主设备和从设备，主设备和从设备中都具有上述的近场通信模块，还可以包括其他无线通信功能模块(蓝牙无线通信模块、WiFi无线通信模块等)。主设备和从设备上安装有所述软件模块。特别地，本发明近场通信系统还可以包括后台，后台可以借助主设备为从设备提供信息服务等。

本发明借助智能终端已具备的声音通信发送装置和声音通信接收装置，再安装上述的软件模块就能够建立以声音为信息载体的近场通信连接和数据交换，不需要更改或更换现有智能终端及应用在智能终端上的任何硬件模块。

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

图1为本发明实施例中近场通信模块的结构图。如图1所示，本实施例中，近场通信模块100包括控制单元101以及分别与该控制单元101相连的声音通信发送单元102和声音通信接收单元103,其中，声音通信发送单元102用于发送控制单元101调制为声音信号的待发送信息，声音通信接收单元103用于采集声音信号，即接收承载有待发送的原始信息的声音信号；控制单元101用于将待发送信息调制为声音信号，以及从声音通信接收单元103采集的声音信号中解调出原始信息。可见，近场通信模块100能够收发声音调制信息，是一种能够以声音为信息载体进行近场通信的信息收发装置。在实际使用中，可以通过调整通信数据的载体——声音的调制方式、发送功率、接收灵敏度等，使得通信距离满足设定的要求。

其中，声音通信发送单元可以为智能终端已具备的扬声器或其他声音通信发送装置，声音通信接收单元可以为智能终端已具备的麦克风或其他声音通信接收装置。声音通信发送单元和声音通信接收单元提供近场通信的声音通信信道。

其中，控制单元具有控制、调制/解调、编码/解码的功能，控制单元可以通过软件编程来实现。调制/解调功能也可以通过现有智能终端上的调制/解调单元实现。控制单元还可以进一步分为软件控制单元和硬件控制单元两部分,其中,硬件控制单元可以采用现有智能终端中某些硬件实体的组合，比如现有智能终端中的CPU、调制/解调器、编码/解码器等硬件实体的组合。实际实施时，由于硬件控制单元为智能终端现有的硬件实体,仍然只需要添加可以通过编程实现的软件控制单元即可实现本发明。

控制单元的程序可以通过智能终端的中央处理器CPU来运行。控制单元可以是操作平台独立的，也可以是基于特定操作平台的。在实际使用中，可以设置在不需要使用近场通信模块时，可以通过关闭控制单元来关闭近场通信模块，需要使用近场通信模块时，可以通过开启控制单元来开启近场通信模块。也就是说，关闭控制单元，近场通信模块停止近场通信的工作，开启控制单元时近场通信模块才能进行建立近场通信连接及数据传输的工作。需要说明的是，当智能终端包含有近场通信模块时，由于近场通信模块中的声音通信发送单元和声音通信接收单元都是智能终端本身已有的装置，因此当关闭控制单元时，声音通信发送单元和声音通信接收单元仍然可以执行他们在智能终端中本来的功能。

在本发明的其他实施例中，近场通信模块还可以包括无线通信单元，该无线通信单元与控制单元相连，用于收发设定距离内的无线电波调制信息。其中，无线通信单元可以为蓝牙无线通信模块或WiFi无线通信模块等等支持快速或高速数据通信的无线通信单元。在本发明的近场通信模块中，无线通信单元提供近场无线通信信道，用于辅助通信，尤其是大数据量通信。

由上可见，本发明的近场通信模块借助智能终端已具备的声音通信发送装置和声音通信接收装置，再安装可以用程序实现的控制单元，就能够建立以声音为信息载体的近场通信连接和数据交换，不需要更改或更换现有智能终端及应用在智能终端上的任何硬件模块，有利于促进近场通信的推广应用。

本发明还提出了一种智能终端。

图2为本发明实施例中智能终端的结构图。如图2所示，本实施例中，智能终端200内包含有近场通信模块100。其中，智能终端可以为手机、笔记本电脑、平板电脑、自助信息机、广播终端、验证终端或POS终端等。近场通信模块100在前面已有详细描述，此处不再赘述。

将近场通信模块100安装进智能终端200内实际上仅需要安装近场通信模块100的控制单元（控制单元可以用程序实现），因为近场通信模块100的声音通信发送单元和声音通信接收单元都是智能终端内现已具备的装置，因此不需要更改或更换现有智能终端及应用在智能终端上的任何硬件模块。

可见，本发明的智能终端能够建立以声音为信息载体的近场通信连接和数据交换，且不需要更改或更换现有智能终端及应用在智能终端上的任何硬件模块，有利于促进近场通信的推广应用。

本发明还提出了一种近场通信系统。

图3为本发明实施例中近场通信系统的结构图。如图3所示，本实施例中，近场通信系统10包括主设备300、从设备400和后台500，主设备300和从设备400通过无线方式相连，主设备300和后台500通过有线方式相连，其中，主设备300和从设备400都包含近场通信模块100。近场通信模块100在前面已有详细描述，此处不再赘述。

其中，主设备可以为手机、笔记本电脑、平板电脑、自助信息机、广播终端、验证终端或POS终端等智能终端。

其中，从设备可以为手机、笔记本电脑或平板电脑等智能终端。

在本发明的其他实施例中，近场通信系统中的主设备300和后台500也可以通过无线方式相连。主设备300和后台500通过有线方式相连时，主设备300和后台500中都包含有线通信单元，主设备300和后台500通过无线方式相连时，主设备300和后台500中都包含无线通信单元。后台500可以通过主设备300为从设备400提供信息服务。

在本发明的其他实施例中，近场通信系统中也可以不包括后台500。

本实施例中，不包含后台的近场通信系统的工作过程是：

步骤一，启动安装在主设备和从设备上的近场通信模块100；

可以通过如下的方式启动近场通信模块100：

方式1：

手动启动安装在主设备和从设备上的近场通信模块100。

例如，当主设备和从设备为手机时，手机的屏幕上可以设置近场通信模块100的图标，当点击该图标时，近场通信模块100启动，主从双方的手机通过各自的扬声器和麦克风进行声音数据信息发送和接收。

方式2：

主设备与从设备发生有意触碰，从而启动近场通信模块100。这种方式的前提是在主设备与从设备中都设置有通过碰撞触发近场通信模块100启动的功能模块。

例如，当主设备和从设备为手机，且主从双方的手机中都设置有通过碰撞触发近场通信模块100启动的功能模块时，手机之间发生有意碰撞，从而启动近场通信模块100，主从双方的手机通过自带的扬声器和麦克风进行声音数据信息发送和接收。

步骤二，主设备与从设备通过近场通信模块100以声音为信息载体建立近场通信连接；

可以将声音载体的频带限定在主、从设备的近场通信模块的声音通信发送单元可以播放出来的音频段，设为该频带为                                                ，且将此频带总共分为

个子频段，则每个子频段带宽为

，取每个子频带中间的频点作为声音频点，则频点可表示为

。则以声音为信息载体建立近场通信连接可以是下列几种方式之一，但不限于下列几种方式：

（1）主从直接连接方式

主设备和从设备都开启声音通信功能，任意一方为主动通信方，另一方为被动通信方。主动通信方选择发送功能，并随机或定向选择一个声音频点

作为载体，将自身想要交互的信息用

调制，并发送出去，发送信息为：，而被动通信方选择接收功能，接收到声音信号，在控制单元中解调出

信号，并解码出主动通信方发出的信息。

（2）主从应答连接方式：

主设备和从设备都开启声音通信功能，任意一方为主动通信方，另一方为被动通信方。主动通信方选择发送功能，且其前导码设为固定值

，表示“需要通信”，并随机或定向选择一个声音频点

作为载体，将前导码

用选择好的频点调制，形成信号

，然后通过自身的扬声器向周围环境不停广播，当被动通信方通过自身麦克风收集到外部声音信号，并在控制单元中解调出

信号，并解码出主动通信方发出的信息，得到相应的前导码

，此时被动通信方会以同样的方式选择另一个相异的声音频点

作为载体，向外发送“可以通信”的信号

。当主动通信方接收并解调出被动通信方的

信号，则通信双方已经建立起了通信链路，对于主动通信方

频带是其发送通路，

频带是其接收通路，对于被动通信方则相反，

频带是其发送通路， 频带是其接收通路。

（3）主主单频点连接方式

主设备和从设备设备都开启声音通信功能，且都是主动通信方，并分别随机或定向选择声音频点

、

作为载体，各自将前导码

用选择好的频点调制，分别形成信号

和

，然后通过各自的声音通信发送单元向周围环境不停广播，当通信的双方通过各自的声音通信接收单元接收到外部的声音信号，并在各自的控制单元中解调出

和

，也解码出相应的前导码

，停止向外发送前导码，然后通信双方继续用自己的声音发送频点

、

分别向外发送一个信号，当通信双方分别接收到

信号，则通信双方已经建立起了通信链路：发送频率为

的通信方，

频带是其发送通路，

频带是其接收通路；发送频率为

的通信方，

频带是其发送通路， 

频带是其接收通路。 

4）  主主多频点连接方式

主设备和从设备都开启声音通信功能，且都是主动通信方，通信方甲选择自身发送频点集，将前导码

在所选的频点上都进行调制，形成信号向外发送，同理通信方乙也选择发送频点集，形成信号

向外发送。当通信双方接收与自己发送频点集相异的频道时，根据信道好坏保留或随机选择一个最佳信道，如通信方甲得到最佳信道

，通信方乙得到最佳信道

,此后通信方甲、B乙分别将

和

作为发送信道，再次分别发送调制后的前导信号

，当通信双方都接收到

信号，则通信双方已经建立起了通信链路：发送频率为

的通信方，频带是其发送通路，

频带是其接收通路；发送频率为的通信方，

频带是其发送通路， 

频带是其接收通路。

步骤三，主设备与从设备进行近场数据交换；

本步骤中，近场数据交换的通道可以是近场通信模块提供的声音通信信道，也可以是近场通信模块提供的近场无线通信信道，例如蓝牙、WiFi等快速无线通信信道。

步骤四，主设备与从设备断开近场通信连接。

本实施例中，包含后台的近场通信系统的工作过程与不包含后台的近场通信系统的工作过程相比，仅增加了一个步骤五：

步骤五，主设备与后台建立通信连接并进行数据交换。

该步骤五的位置可以在上述的步骤二之后、步骤三之前。

本发明的近场通信系统能够建立以声音为信息载体的近场通信连接和数据交换，且不需要更改或更换现有智能终端及应用在智能终端上的任何硬件模块，有利于促进近场通信的推广应用。

本发明还提出了一种近场通信方法,通信终端双方在预设的近场范围内,以声音为信息载体建立近场通信连接，再通过声音通道或近场无线通信信道进行数据交换。

其中，通信终端双方在预设的近场范围内以声音为信息载体建立近场通信连接的具体方式可以采用前述的四种方式（主从直接连接方式、主从应答连接方式、主主单频点连接方式、主主多频点连接方式）之一，但不限于该四种方式。

本发明的近场通信方法能够建立以声音为信息载体的近场通信连接和数据交换，可以不需要更改或更换现有智能终端及应用在智能终端上的任何硬件模块，有利于促进近场通信的推广应用。

本发明的有益效果有：

第一，本发明尤其应用在近场通信领域时，无需更改现有智能终端及其附属的独立硬件模块。例如应用在手机上时，无需更换或改造手机，也无需更换或改造SIM卡。

第二，本发明应用在智能终端之间的通信时，能够在不更换现有智能终端的前提下，仅通过安装一个软件模块（指近场通信模块中的控制单元，下同）使得智能终端（手机等）之间可以快速建立连接并进行数据交换。对于少量数据，如交换名片信息、电话簿、网址等，可直接通过智能终端自身具备的声音功能模块（麦克风和扬声器）进行数据交换；对于大量数据，如视频文件、音乐文件等，则可以通过自身具备的声音功能模块（麦克风和扬声器）建立通信连接，再借助自身具备的蓝牙、WiFi等快速无线通信功能模块进行数据交换。

第三，本发明应用在智能终端与具备后台连接功能的自助终端设备通信时，智能终端仅需安装一个软件模块，便可与具备声音通信功能的终端设备之间建立快速连接并进行数据交换，同时终端设备可通过无线或有线方式与后台进行通信，从而使得后台可方便地通过终端设备为智能终端设备提供信息服务等。如在手机中安装该软件模块后，则手机可与具备声音通信功能的自助信息机、广播终端、验证终端、POS终端等进行声音通信，实现电子优惠券、电子票等信息的下载、验证、使用等，甚至还可以用来进行电子支付。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种近场通信模块,其特征在于,包括控制单元以及分别与该控制单元相连的声音通信发送单元和声音通信接收单元,其中: 

所述声音通信发送单元,用于发送所述控制单元调制为声音信号的待发送信息；

所述声音通信接收单元,用于采集声音信号；

所述控制单元,用于将待发送信息调制为声音信号，以及从所述声音通信接收单元采集的声音信号中解调出原始信息。

2.根据权利要求1所述的近场通信模块,其特征在于, 所述声音通信发送单元为扬声器。

3.根据权利要求1所述的近场通信模块,其特征在于,所述声音通信接收单元为麦克风。

4.根据权利要求1所述的近场通信模块,其特征在于, 还包括与所述控制单元相连的无线通信单元，用于收发设定距离内的无线电波调制信息。

5.一种智能终端，其特征在于，包含权利要求1至4任一项所述的近场通信模块。

6.一种近场通信系统，其特征在于，包括通过无线方式相连的主设备和从设备，所述主设备和所述从设备都包含权利要求1至4任一项所述的近场通信模块。

7.根据权利要求6所述的近场通信系统,其特征在于,还包括与所述主设备通过有线方式或无线方式相连的后台。

8.根据权利要求6所述的近场通信系统,其特征在于,所述主设备为手机、笔记本电脑、平板电脑、自助信息机、广播终端、验证终端或POS终端。

9.根据权利要求6所述的近场通信系统,其特征在于,所述从设备为手机、笔记本电脑或平板电脑。

10.一种近场通信方法,其特征在于,通信终端双方在预设的近场范围内,以声音为信息载体建立近场通信连接，再通过声音通道或近场无线通信信道进行数据交换。

11.根据权利要求10所述的近场通信方法,其特征在于,所述通信终端双方在预设的近场范围内以声音为信息载体建立近场通信连接具体为：

所述通信终端双方任意一方为主动通信方，另一方为被动通信方，所述主动通信方选择声音通信发送功能，将待发送的原始信息用选择的声音频点调制为声音信号后发送出去;

所述被动通信方选择声音通信接收功能，接收并解调所述声音信号，得到所述主动通信方发送的原始信息。

12.根据权利要求10所述的近场通信方法,其特征在于, 所述通信终端双方在预设的近场范围内以声音为信息载体建立近场通信连接具体为：

所述通信终端双方任意一方为主动通信方，另一方为被动通信方，所述主动通信方用第一声音频点发送呼叫信号;

所述被动通信方在所述第一声音频点上接收所述呼叫信号,然后通过第二声音频点发送应答信号;

所述主动通信方在所述第二声音频点上接收所述应答信号。

13.根据权利要求10所述的近场通信方法,其特征在于, 所述通信终端双方在预设的近场范围内以声音为信息载体建立近场通信连接具体为：

所述通信终端双方均为主动通信方，第一主动通信方用第一声音频点发送第一呼叫信号，第二主动通信方用第二声音频点发送第二呼叫信号；

所述第一主动通信方在所述第二声音频点上接收所述第二呼叫信号,然后用所述第一声音频点发送第二应答信号；所述第二主动通信方在所述第一声音频点上接收所述第一呼叫信号,然后用所述第二声音频点发送第一应答信号；

所述第一主动通信方在所述第二声音频点上接收所述第一应答信号, 所述第二主动通信方在所述第一声音频点上接收所述第二应答信号。

14.根据权利要求10所述的近场通信方法,其特征在于, 所述通信终端双方在预设的近场范围内以声音为信息载体建立近场通信连接具体为：

所述通信终端双方均为主动通信方，第一主动通信方用第一声音频点集合中的所有声音频点发送第一呼叫信号，第二主动通信方用第二声音频点集合中的所有声音频点发送第二呼叫信号；

所述第一主动通信方在所述第二声音频点集合的声音频点B上接收所述第二呼叫信号,然后用所述声音频点B发送第二应答信号；所述第二主动通信方在所述第一声音频点集合的声音频点A上接收所述第一呼叫信号,然后用所述声音频点A发送第一应答信号；

所述第一主动通信方在所述声音频点A上接收所述第一应答信号, 所述第二主动通信方在所述声音频点B上接收所述第二应答信号。

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