CN103117836A - 设备关联 - Google Patents

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Abstract

公开了一种将第一设备与第二设备关联的方法。第一设备通过它的扬声器使用音频信号广播关联请求。由第二设备通过它的麦克风来接收广播的音频信号。然后，第一和第二设备协作地验证安全码并且一旦成功验证了安全码，使得第一和第二设备能够相互通信。

Description

设备关联
发明背景
发明领域
本发明的实施例一般涉及关联两个或更多设备。
相关技术描述
典型地，使用蓝牙技术将电子设备配对。术语“配对”意指两个设备交换某些数据从而同意一起工作来提供预定义的功能。例如，支持蓝牙的移动电话可以与蓝牙耳机配对，并且一旦成功配对，耳机将为移动电话提供扬声器和麦克风。
以上记载的配对或关联两个或更多设备的方法存在众多问题。首先，在两端均需要专门的硬件来实施这样的配对。其次，这样的配对基于配置的简档只能被用于预置的(prewired)特定功能。此外，蓝牙信号具有更宽的范围，由此，在没有适当的安全性的情况下，可能发生非预期的配对。蓝牙配对的另一问题是配对后的设备在配对后相互之间必须保持物理上邻近。进一步的，在设备中拥有额外的硬件会给设备电池施加更大的压力。
过去已经采用在无线电传输中使用数字码的方式。例如，过去，国家气象局(National Weather Service)已在以特定区域为目标的每一条关于威胁到生命或财产的气象条件的消息的开始和结束使用数字码。这些数字码的包括产生独特的声音，大多数人容易地将该独特的声音识别为紧急警报声。
摩托罗拉双向无线电设备(radio)还使用两个使用音频频移键控(AFSK)的设备之间的数据传输。这些无线电设备具有允许无线电设备从接收音频中过滤掉数据突发的选项。替代收听AFSK数据，每当数据突发发生时用户从无线电扬声器中听到短的啁啾声。
Hosei Matsuoka，Yusuke Nakashima，Takeshi Yoshimura和Toshiro Kawahara.2008.Acoustic OFDM：embedding high bit-rate data in audio。在第14届多媒体建模进展国际会议(MMM’08)会议录中，Shin′ichi Satoh，Frank Nack和MinoruEtoh(Eds.).Springer-Verlag，Berlin，Heidelberg，498-507(“Acoustic OFDM”)公开了一种空气中声通信的方法，其中在不显著地降低原始声音的质量的情况下，使用OFDM(正交频分复用)来调制数据并将其嵌入到常规的音频材料中。它能够提供几百比特/秒(bps)的数据传输，其远远高于使用其它音频数据隐藏技术可能获得的数据传输。建议的方法以OFDM载波来替代音频信号的高频带，其中根据原始音频信号的频谱包络对OFDM载波中的每一个进行功率控制。所实现的系统使得能够从扬声器到移动手持设备在约3m的距离上进行短文本消息的传输。
以上将话音信号用于通信的使用包括在无线电传输的可听部分上发送编码的信号并在接收机处检测这些编码的信号。
发明概述
在一个实施例中，公开了一种将第一设备与第二设备关联的方法。第一设备通过其扬声器使用音频信号来广播关联请求。第二设备通过其麦克风接收所广播的音频信号。然后，第一和第二设备协作地验证安全码，以及一旦安全码被成功验证，第一和第二设备被使得能够相互通信。
在另一实施例中，一种包含用于关联第一设备和第二设备的编程指令的计算机可读存储媒介，该编程指令包括用于经麦克风接收关联请求的编程指令，该关联请求是从另一设备使用音频信号发送的。该请求包括从另一设备的扬声器中输出的音频信号。还包括用于验证安全码的编程指令和用于使得第一设备与第二设备能够相互通信的编程指令。
在另一实施例中，一种系统，包括第一设备和第二设备。第一设备包括扬声器，且第二设备包括麦克风。该系统进一步包括并入第一设备中的调制器。调制器被耦合到扬声器，其中调制器被配置用来生成音频信号；以及并入第二设备中的解调器。解调器被耦合到麦克风。解调器被配置用来接收音频信号。第一设备被配置用来将数据包括在音频信号中。使用频移键控机制来编码所述数据，以及解调器被配置用来从音频信号中恢复(retrieve)数据，其中该数据包括关联请求。
其它实施例包括而不限于，一种非瞬态计算机可读存储媒介，其包括使得处理单元能够实现所公开的方法的一个或更多方面的指令，以及一种配置成实现所公开的方法的一个或更多方面的系统。
附图简要说明
所以，通过能够具体地理解本发明的以上叙述的特征的方式，可以通过参考实施例来得到以上简要概述的本发明的更具体的描述，其中，在所附附图中举例说明了某些实施例。但是，要注意的是，所附附图仅仅举例说明了这一发明的典型的实施例，因此不能被认为是对其范围的限制，因为本发明可以允许其它同样有效的实施例。
图1举例说明了按照本发明的一个实施例的两个设备的逻辑图。
图2是按照本发明的一个实施例的关联连接到服务器的两个设备的示意图。
图3举例说明了按照本发明的一个实施例的关联两个设备的示例性的过程。
详细描述
在下面的描述中，阐述了大量特定的细节以提供对本发明的更透彻的理解。但是，对本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些特定的细节中的一个或更多的情况下实践本发明。在其它实例中，众所周知的特征没有被描述，以避免模糊本发明。
在整个这一公开文本中，提及“一个实施例”或“实施例”意指结合该实施例所描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。由此，在整个这一说明书的各处出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”并不必然都指相同的实施例。此外，可以在一个或更多实施例中以任意合适的方式组合该特定特征、结构或特性。
频移键控(FSK)是一种对数字信号编码并以模拟信号发送编码的信号的方法。两个二进制状态(即，逻辑0和逻辑1)由不同频率的模拟波形来表示。FSK经常用于在有线和无线链路上发送低速二进制数据。
最小频移键控(MSK)是FSK的高效形式。在MSK中，在较高和较低频率之间的差与比特率的一半相同。所以，用于表示0和1比特的波形正好差半个载波周期。
音频FSK是一种调制技术，通过该技术，数字数据通过频率和音频音调的变化来表示，产生适于经由无线电传输的编码的信号。通常，发送的音频在两个音调之间交替，一个表示二进制的1，另一个表示二进制的0。存在某些基于基本的FSK原理的其它类型的专门的FSK技术。替代FSK技术或与FSK技术结合地，还可以使用双音多频信令(DTMF)调制技术。典型地，DTMF用于电话手机和其它通信设备与交换中心之间的话音频带中的模拟电话线上的电信信令。
存在众多其它可用的调制技术用于将数字信号编码到话音信号中。本领域技术人员将认识到，只要任意其它调制技术提供将编码的数据编码到音频信号中，则能够使用该任意其它调制技术来实现这里所描述的实施例。
典型地，使用蓝牙协议配对两个设备的过程开始于发现过程，其涉及一个设备使用低功率信号传输来广播设备标识。然后，另一设备使用广播的信息来联系第一设备，并且这些设备典型地同步频率和时钟，以及在两个设备之间建立通信信道。随后，典型地，一旦在第二设备中输入第一设备的安全密钥，则确认所述配对。蓝牙标准定义了一定数量的应用简档，从而定义蓝牙设备提供哪些类型的服务。即使一个设备能够支持多个应用，也必须在设备中预置和预配置这些应用。例如，因为设备以特定类型的蓝牙简档来预置，所以，蓝牙无线耳机可能只充当头戴式耳机。
图1举例说明了包括两个设备102、120的系统100的逻辑图。在一个示例中，设备120包括麦克风，设备102包括扬声器。设备102和设备120还可以分别包括扬声器和麦克风。可以注意到扬声器和麦克风是典型的移动通信或计算设备的常用组件。设备102包括应用110，其中，应用110可以嵌入在硬件中、或者可以是运行在操作系统(OS)106中并且可由设备102的处理器104执行的软件应用。为了清楚起见，图1中已经省略了两个设备的其它众所周知的组件(例如，存储器等)。
设备120还包括应用。设备120中的应用可以是设备102的应用110的拷贝。在另一实施例中，设备120中的应用可以是不同的应用。在一个实施例中，设备120中的应用可以是任何应用，只要设备120中的应用符合设备102中的应用110的数据传输协议。数据传输协议可以是基于标准数据传输协议(例如TCP、UDP等)的任意通信协议。设备102使用这一数据传输协议以与设备120通信数据。设备102和设备120可以包括接口层108，例如，以便连接到诸如因特网之类的网络。
在设备102中，将应用110耦合到数字-模拟(D/A)转换器和FM调制器114。可以注意到，可以在硬件中实现D/A转换器和/或FM调制器，或者这些模块还可以是应用110的一部分。可替换地，可以将D/A转换器和/或FM调制器实现为在OS106中运行的软件驱动器和服务。D/A转换器将应用110欲发送的二进制数据转换成模拟信号。FM调制器对数据编码以产生FSK信号。然后，将FSK信号输出到设备102的扬声器。注意，可以使用对于本领域技术人员而言众所周知的其它技术来将应用110产生的二进制数据转换成FSK信号。
在设备120中，将应用110(其可以与设备102的应用110相同，也可以不同)耦合到FM解调器116，FM解调器116进而又耦合到设备120的麦克风。应当注意，设备120还可以包括D/A转换器和/或FM调制器，并且同样地，设备102可以包括FM解调器。
OS 106是通用操作系统，诸如AndroidTM、iOSTM、WindowsTM Mobile、WebOSTM、LinuxTM、WindowsTM等。尽管未示出，OS 106可以包括用于网络接口、声音、以及其它的硬件的必要的驱动器，其它的硬件例如是FM调制器/解调器、以及操作设备102和设备120所必须的其它硬件组件。
如上所述，典型的移动设备或计算设备可能不需要任何额外的硬件(诸如FM调制器、FM解调器、D/A转换器等)来实践这里描述的实施例，因为这样的功能可以通过软件本身来实现。例如，如果设备希望通过这里所描述的方法来与另一设备相关联，可以在该设备上安装应用(例如，应用110)。FM调制器、FM解调器、D/A转换器等的软件或硬件实现在本领域中是众所周知的。因此，省略这样的细节。
在一个实施例中，可以调谐FM调制器和解调器以便在可听频率以上使用。如果使用在可听频率以上(或以下)的频率，因为设备102和设备120可以具有被安装以过滤掉范围外的频率的滤波器，所以，频率的选择可以取决于扬声器和麦克风的配置。进一步，因为RF信号可能不能驱动音频扬声器，所以，可能不能使用RF频率。因为麦克风和扬声器典型地被配置为在可听频率(包括稍微更高的频率，例如，超声波频率)工作，所以，可以一直使用这些可听频率。在另一实施例中，在初始关联期间可以使用一组频率，以及可以将另一组频率用于这些设备之间的后续数据通信。可以注意到，尽管图1示出了两个设备，两个以上的设备可以参与到设备关联的过程中。在一个实施例中，一个设备可以担当主设备，并且所有其它的关联设备将担当辅助或附加设备。
应用110可以包括用户接口(UI)112。设备102的用户可以使用UI 112来指示设备102发起配对或关联过程。在另一实施例中，可以对设备102的一个或更多按钮编程以指示设备102直接地或经由应用110来发起关联过程。在一个实施例中，设备102通过使用FSK/MSK广播设备102的标识来发起关联过程。还可以使用任意其它类型的音频信号，只要广播的信号能够包含设备102的编码的标识并且广播的音频信号可以由设备120的扬声器检测。在一个实施例中，将设备102的IP地址用作标识。在其它实施例中，可以使用设备102的其它属性，只要使用这些属性能够发现设备102并且与设备102通信。连同标识一起，设备102还可以广播随机码。
在附近所有的其它设备的扬声器处接收广播的音频信号。接收设备可以具有“始终活动的”监听器模块以捕获这些广播的音频信号。可替换地，可以如所期望地或者在期望的时候打开或关闭监听器模块。监听器模块(其可以是应用110的FM解调器116模块的一部分)可以包括编程以从其它音频信号中区分出用于设备关联的广播音频信号。例如，广播的信号可以包括标志或代码，以通知接收设备所包含的音频信号与设备关联有关。在一个实施例中，将音频信号的强度配置成具有短的范围。例如，可以将范围限制在典型的办公会议室的大小。
在关联处理期间，设备102可以在设备102的显示器上显示安全码。安全码可以是文本字符串、数字或字母数字代码。在另一实施例中，设备102可以显示安全码的图形表示(例如，QR码、或条形码)。在另一实施例中，设备102可以显示图形，诸如鸭子、房子等。在另一实施例中，脱离公众视野地，可以私下口头地或者经由文本消息或者电子邮件来将安全码提供给设备120的用户。
在另一实施例中，设备120的用户提供专门的安全码给设备102的用户。这一专门的安全码与设备120相关联。然后，将这一安全码输入到设备102中并且接着将这一安全码与关联请求一起发送到设备120。一旦成功验证了安全码，设备120将成功信号发回设备102。可以以与从设备102发送的关联请求相同的方式来发送成功信号。
当设备120接收所发送的音频信号时，设备120的FM解调器/数据提取器提取设备102的标识。在一个实施例中，设备120的用户输入显示在设备102的显示器上的安全码。如果设备102显示编码的图形，设备120可以使用内置的摄像机来扫描编码的图形。如果设备102显示其它类型的图形，诸如鸭子，则设备120的用户可以输入所显示的图形中的对象的名称。应该注意，不同于蓝牙配对机制，这里描述的上述配对机制确实包括蓝牙类型发现机制。
在设备120的用户输入安全码之后，在一个实施例中，设备120在FSK/MSK信号中编码其自身的标识并且与用户输入的安全码一起广播。设备102通过FSK信号接收数据并且检查安全码。如果安全码匹配，则关联过程结束。这两个设备可以交换更多的数据，以确定在它们之间需要分配什么功能。在一个实施例中，可以配置这些设备以跳过安全机制。可替换地，在另一实施例中，安全码可以由设备120生成，并且设备102发送安全码，用于由设备120验证。更进一步，设备102、120都生成需要通过以上记载的机制来验证的安全码(例如，设备102验证设备120的安全码，反之亦然)。
在另一实施例中，替代广播FSK信号，设备120使用设备102的标识来通过两个设备都连接到的网络发送响应消息。因此，在这一实施例中，仅设备102使用FSK信号来广播其标识。设备102和设备120之间的任何后续的通信使用网络(例如，因特网)来发生。
图2描述了关联过程200的另一方面。相应地，设备102广播FSK信号，并且设备120接收广播的信号。将设备102和设备120连接到因特网202。随后，设备120经由因特网202发送包括设备120的标识和设备120的用户输入的安全码的消息到设备102。
在一个实施例中，设备102和设备120包括连接到服务器204的应用。例如，设备102和设备120的应用可以是消息客户端，以及服务器204可以是消息服务器，通过该消息服务器，将消息客户端连接到其它消息客户端。一旦如上所述的初始握手结束，设备102和设备120中的应用可以与服务器204通信以协作地在这两个设备之间分配功能。例如，设备102可以是在与第三设备的活动的通信会话中，并且可能希望将活动的会话转移到设备120。可替换地，设备102可能想要将活动的会话的摄像机功能转移到设备120上，而不是将整个活动的会话转移到设备102上。换句话说，在设备相互关联之后，可以配置应用110和服务器204以提供各种选项给这些设备，而不需要为特定的用途而预置设备。
在一个实施例中，为了减少噪声干扰，广播的信号中的编码的数据进一步包括专门的标志或代码，使得设备120中的应用可以区分来自设备102的用于发起设备关联的音频信号。
图3举例说明了关联两个设备的方法300。在步骤302，第一设备接收来自用户的指令以发起关联过程。可以经由第一设备的用户接口或预配置的按钮来接收指令。在步骤304，第一设备广播其标识。可以使用诸如FSK/CFSK/MSK等的技术来将第一设备的标识编码到音频信号中。通过第一设备的标准扬声器来执行编码的数据的广播。
在步骤306中，第二设备经由第二设备的麦克风接收广播的消息。然后，第二设备解码编码的信号，并且提取第一设备的标识。可选地，第一设备还显示安全码或安全图形。如果显示安全码或安全图形，在提取第一设备的标识之后，第二设备请求其用户在第二设备中输入安全码。然后，第二设备使用第一设备的标识或者通过广播消息来联系第一设备。响应广播消息或经由网络发送到第一设备的消息包括第二设备的标识，并且可选地，包括第一设备的安全码。
在步骤308，第一和第二设备协商期望的功能在它们之间的分配。在设备关联过程之后，用户同样可以参与两个设备中的每一个的期望的功能的选择。在可选的步骤310，可以在两个设备之间建立通信信道。
尽管之前专注于本发明的实施例，但是，可以在不脱离本发明的基本范围的情况下设计出本发明的其它的和进一步的实施例。例如，可以在硬件或软件或硬件和软件的组合中实现本发明的各方面。可以将本发明的一个实施例实现为通过计算机系统使用的程序产品。程序产品的程序定义了实施例(包括这里描述的方法)的功能，并且可以将其包含在各种计算机可读存储媒介中。说明性的计算机可读存储媒介包括但不限于：(i)信息在其上永久存储的不可写存储媒介(例如，计算机中的只读存储器设备，诸如由CD-ROM驱动器可读的CD-ROM盘、闪存、ROM芯片或任意类型的固态非易失性半导体存储器)；及(ii)在其上存储可变信息的可写存储媒介(例如，磁盘驱动器中的软盘、硬盘驱动器或任意类型的固态随机存取半导体存储器)。当携带引导本发明的功能的计算机可读指令时，这样的计算机可读存储媒介为本发明的实施例。

Claims (10)

1.一种关联第一设备与第二设备的方法，所述方法包括：
经由设备的麦克风接收使用音频信号从另一设备发送的关联请求，其中该请求包括另一设备的扬声器输出的音频信号；
验证安全码；以及
一旦验证了安全码，使得第一设备和第二设备能够相互通信。
2.如权利要求1所述的方法，其中音频信号包括第一设备的标识。
3.如权利要求2所述的方法，进一步包括对标识解码，其中该标识是使用频移键控(FSK)方法和DTMF方法之一而被编码在音频信号中。
4.如权利要求1所述的方法，其中验证步骤包括发送第二音频信号到第一设备，其中第二音频信号包括由第一设备先前提供的安全码。
5.如权利要求1所述的方法，其中一旦验证了安全码，使得能够进行第一设备和第二设备之间通过使用可听频率的音频信号的通信。
6.如权利要求1所述的方法，其中第一设备和第二设备被连接到通信网络，并且其中一旦验证了安全码，使得能够进行第一设备和第二设备之间通过通信网络的通信。
7.一种计算机可读存储媒介，包括用于根据权利要求1-6中任意一个的方法来关联第一设备和第二设备的编程指令。
8.一种系统，包括：
第一设备和第二设备，其中第一设备包括扬声器并且第二设备包括麦克风；
并入第一设备中的调制器，该调制器被耦合到扬声器，其中该调制器被配置用来生成音频信号；以及
并入第二设备中的解调器，该解调器被耦合到麦克风，其中该解调器被配置用来接收音频信号，
其中第一设备被配置用来在音频信号中包括数据，该数据是使用频移键控机制编码的，以及该解调器被配置用来从音频信号中恢复数据，
其中所述数据包括关联请求。
9.如权利要求8所述的系统，其中第二设备被进一步配置用来当在第二设备处经由音频信号接收数据时，对数据译码以恢复关联请求，并且其中一旦接收到关联请求，第二设备被配置用来发送与第一设备关联的安全码到第一设备。
10.如权利要求8所述的系统，其中所述数据进一步包括安全码，所述安全码是与第二设备关联的唯一码，其中一旦成功验证了安全码，第二设备发送成功信号到第一设备。
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