CN103888194A - 音频通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种音频通信系统，包括音频发送装置和音频接收装置，其中，音频发送装置用于产生音频信号并耦合到人体中；由人体作为音频信号的传输介质，当音频信号传输到人的耳朵附近时，设置于人的耳朵附近的音频接收装置从人体中接收并播放所述音频信号。本发明提出的音频通信系统，将人体作为音频信号的传输介质，达到了无线传输的目的；并且，与传统的无线通信技术相比，由于人体通信过程中信号经过人体传输，因而电磁噪声对其影响很小，具有低功耗、高保密性以及更低的人体损害等优点，而且不存在多人通信时效率降低的问题。

Description

音频通信系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种音频通信系统。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，人们对私有空间的要求越来越高，无线耳机必将成为未来音频领域发展的趋势。相对于有线耳机而言，无线耳机最大的特点就是“无线”，通过无线载波方式与音源相连，使用起来更加便捷，使用者不必拘泥于线材的束缚，在一定的范围内可以自由活动；甚至，一些无线耳机还内置了麦克风，即便是在做家务的时候也可以进行语音聊天，其适用范围和使用的便捷程度绝非有线耳机可以比拟。

目前市场上的无线音频通信主要有以下3类：（1）蓝牙无线传输；（2）红外线无线传输；（3）2.4G无线传输。这3类无线传输都有各自的不足：（1）蓝牙技术致命的缺点就是它的传输数据量小，仅能达到每秒1M左右；（2）红外无线传输技术对指向性要求很高；其次，红外无线传输对于发射功率要求较高，如果用电池来驱动的红外无线耳机实际意义不大；（3）2.4G技术的缺点就是成本较高，并且在短时间内难以普及。

人体通信是近年来兴起的一门新兴通信技术，主要用以解决人体互联局域网的通信问题。人体通信利用人体作为电信号的传输介质，实现体表、体内及周围医疗保健设备的信息交互。

发明内容

基于现有技术存在的问题，本发明提供了一种音频通信系统，包括：

音频发送装置，产生音频信号并耦合到人体中；

音频接收装置，从人体中接收并播放所述音频信号。

其中，所述音频发送装置包括第一电极，所述音频信号通过所述第一电极耦合到人体中；所述音频接收装置包括第二电极，所述音频接收装置通过所述第二电极从人体中接收所述音频信号。

其中，所述音频发送装置还包括：

存储设备，用于存储音频文件；

第一微控制器，读取所述音频文件并发送给第一FPGA；

第一FPGA，用于将所述音频文件处理形成数字信号；

第一射频收发器，包括第一发送器和第一接收器，所述第一发送器用于将第一FPGA输出的数字信号转换为射频信号，所述射频信号通过所述第一电极耦合到人体中；所述第一接收器用于将接收到的射频信号转换成数字信号传输到所述第一FPGA中进行处理。

其中，所述音频接收装置还包括：

第二射频收发器，包括第二发送器和第二接收器，所述第二发送器用于将第二FPGA输出的数字信号转换为射频信号，所述射频信号通过所述第二电极耦合到人体中；所述第二接收器用于将所述第二电极从人体中接收到的射频信号转换成数字信号传输到第二FPGA中进行处理；

第二FPGA，用于对第二接收器输出的数字信号进行处理；

第二微控制器，读取所述第二FPGA处理后的数据并发送给音频解码器；

音频解码器，对第二微控制器发送的音频数据进行解码并输出给音频播放器；

音频播放器，播放音频解码器输出的音频信号。

其中，所述音频播放器为耳机。

其中，所述音频信号的频率范围是0.1～100MHz。

与现有技术相比，本发明提出的音频通信系统，将人体作为音频信号的传输介质，达到了无线传输的目的；并且，与传统的无线通信技术相比，由于人体通信过程中信号经过人体传输，因而电磁噪声对其影响很小，具有低功耗、高保密性以及更低的人体损害等优点，而且不存在多人通信时效率降低的问题。

附图说明

图1是本发明一实施例中的音频通信系统的示意性框图。

图2是本发明一实施例中的音频发送装置的示意性框图。

图3是本发明一实施例中的音频接收装置的示意性框图。

具体实施方式

如前所述，本发明的目的是提供一种音频通信系统，将人体作为音频信号的传输介质，达到了无线传输的目的。

下面将结合附图用实施例对本发明做进一步说明。

如图1所示，本实施例提供的音频通信系统，包括音频发送装置1和音频接收装置2，其中，音频发送装置1用于产生音频信号并耦合到人体3中；由人体3作为音频信号的传输介质，当音频信号传输到人的耳朵附近时，设置于人的耳朵附近的音频接收装置2从人体中接收并播放所述音频信号。

具体地，如图2所示，音频发送装置1包括存储设备101、第一微控制器102、第一FPGA103（Field－ProgrammableGateArray，现场可编程门阵列）、第一射频收发器104以及第一电极105。其中，存储设备101用于存储音频文件；第一微控制器102用于读取音频文件并发送给第一FPGA103；第一FPGA103用于将所述音频文件处理形成数字信号；第一射频收发器104，包括第一发送器1041和第一接收器1042，第一发送器1041用于将第一FPGA103输出的数字信号转换为射频信号，所述射频信号通过第一电极105耦合到人体3中；第一接收器1042用于将接收到的射频信号转换成数字信号传输到所述第一FPGA103中进行处理。

具体地，如图3所示，音频接收装置2包括第二电极201、第二射频收发器202、第二FPGA203、第二微控制器204、音频解码器205以及音频播放器206。其中，第二射频收发器202包括第二发送器2021和第二接收器2022，第二发送器2021用于将第二FPGA203输出的数字信号转换为射频信号，所述射频信号通过所述第二电极201耦合到人体3中；所述第二接收器2022用于将所述第二电极201从人体3中接收到的射频信号转换成数字信号传输到第二FPGA203中进行处理；第二FPGA203用于对第二接收器2022输出的数字信号进行处理，包括对音频数据进行解码、解调以及纠错等；第二微控制器204用于读取所述第二FPGA203处理后的数据并发送给音频解码器205；音频解码器205用于对第二微控制器204发送的音频数据进行解码并输出给音频播放器206；音频播放器206用于播放音频解码器205输出的音频信号。本实施例中，音频播放器206为耳机。

其中，音频发送装置1的主要工作过程可以概括如下：

（1）系统接通电源初始化：其中第一FPGA103通电之后处于等待发送数据模式。

（2）第一微控制器102从存储设备101里面读取音频文件，并查询第一FPGA103是否处于发送数据忙状态：如果第一FPGA103正在发送数据忙状态，则继续查询直至第一FPGA103发送数据完毕，然后通过将数据包（比如说32字节）发送给第一FPGA103。

（3）第一FPGA103成功收到第一微控制器102发送的数据包（比如说32字节）后，进行数据包处理：包括添加帧头和帧尾（其中帧头用于接收端检测新的数据包，帧尾用于接收端对收到的数据进行校验以判断收到的数据包是否正确），进行编码（让信号更好地通过人体传输），添加额外的纠错码用于接收端对收到的错误数据包进行自动纠错等；当第一FPGA103成功发送完数据包之后就变为接收模式准备接收反馈信号。

（4）第一射频收发器104中的第一发送器1041将第一FPGA103输出的基带信号进行调制，然后通过第一电极105耦合到人体3上传输给音频接收装置2。

（5）第一射频收发器104中的第一接收器1042将从人体3传输通过第一电极105耦合过来的反馈信息进行解调并输出到第一FPGA103。

（6）第一FPGA103对第一接收器1042输入的串行数据流进行数据恢复，并检测帧头：当成功检测到帧头后，对接下来的串行数据流进行解码，串并转换，校验及纠错（如果有必要），并存入第一FPGA103内部的存储器中；当成功接收到反馈信息之后，第一FPGA103设置成功接收反馈信息标志通知第一微控制器102读取反馈信号。

（7）第一微控制器102检测到第一FPGA103成功接收反馈信号标志位后通过读取第一FPGA103接收的反馈信号：如果反馈信号表示接收端接收数据成功，则继续发送下一数据包，否则重新发送之前发送的数据包，直至接收端接收数据成功。

其中，音频接收装置2的主要工作过程可以概括如下：

（1）系统接通电源初始化：其中第二FPGA203通电之后处于接收数据模式。

（2）第二射频收发器202中的第二接收器2022将在人体3传输的音频信号通过第二电极201耦合接收，进行解调并输出到第二FPGA203。

（3）第二FPGA203对第二接收器2022输入的串行数据流进行数据恢复，并检测帧头：当成功检测到帧头后，对接下来的串行数据流进行解码，串并转换，校验及纠错（如果有必要）：如果接收数据包错误，则发送接收错误反馈信号；否则如果接收数据包正确，则发送接收正确反馈信号，并将数据包存入第二FPGA203内部的存储器中，设置成功接收数据包标志通知第二微控制器204读取数据。

（4）第二微控制器204检测到第二FPGA203成功接收数据包标志位后读取第二FPGA203接收到的数据，并输出音频解码器205；音频解码器205解码数据信号之后并输出给音频播放器206播放。

（5））第二射频收发器202中的第二发送器2021将第二FPGA203输出的反馈信号进行调制，然后通过第二电极201耦合到人体3上传输给音频发送装置1。

在本实施例中，所传输的音频信号的频率范围是0.1～100MHz。音频发送装置1和音频接收装置2的电极105、201与人体3之间是通过电容耦合的方式实现信号交互的，因此，电极105、201可以设置为与人体3直接接触，也可以设置为不与人体3直接接触。在设置为不直接接触时，音频发送装置1可以是佩戴在手上、腰带上，也可以是放在衣服的口袋中，方便携带。

与现有技术相比，本发明提出的音频通信系统，将人体作为音频信号的传输介质，达到了无线传输的目的；并且，与传统的无线通信技术相比，由于人体通信过程中信号经过人体传输，因而电磁噪声对其影响很小，具有低功耗、高保密性以及更低的人体损害等优点，而且不存在多人通信时效率降低的问题。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (6)

1.一种音频通信系统，其特征在于，包括：

音频发送装置（1），产生音频信号并耦合到人体（3）中；

音频接收装置（2），从人体（3）中接收并播放所述音频信号。

2.根据权利要求1所述的音频通信系统，其特征在于，所述音频发送装置（1）包括第一电极（105），所述音频信号通过所述第一电极（105）耦合到人体（3）中；所述音频接收装置（2）包括第二电极（201），所述音频接收装置（2）通过所述第二电极（201）从人体（3）中接收所述音频信号。

3.根据权利要求2所述的音频通信系统，其特征在于，所述音频发送装置（1）还包括：

存储设备（101），用于存储音频文件；

第一微控制器（102），读取所述音频文件并发送给第一FPGA（103）；

第一FPGA（103），用于将所述音频文件处理形成数字信号；

第一射频收发器（104），包括第一发送器（1041）和第一接收器（1042），所述第一发送器（1041）用于将第一FPGA（103）输出的数字信号转换为射频信号，所述射频信号通过所述第一电极（105）耦合到人体（3）中；所述第一接收器（1042）用于将接收到的射频信号转换成数字信号传输到所述第一FPGA（103）中进行处理。

4.根据权利要求2所述的音频通信系统，其特征在于，所述音频接收装置（2）还包括：

第二射频收发器（202），包括第二发送器（2021）和第二接收器（2022），所述第二发送器（2021）用于将第二FPGA（203）输出的数字信号转换为射频信号，所述射频信号通过所述第二电极（201）耦合到人体（3）中；所述第二接收器（2022）用于将所述第二电极（201）从人体（3）中接收到的射频信号转换成数字信号传输到第二FPGA（203）中进行处理；

第二FPGA（203），用于对第二接收器（2022）输出的数字信号进行处理；

第二微控制器（204），读取所述第二FPGA（203）处理后的数据并发送给音频解码器（205）；

音频解码器（205），对第二微控制器（204）发送的音频数据进行解码并输出给音频播放器（206）；

音频播放器（206），播放音频解码器输出的音频信号。

5.根据权利要求4所述的音频通信系统，其特征在于，所述音频播放器（206）为耳机。

6.根据权利要求1-5所述的音频通信系统，其特征在于，所述音频信号的频率范围是0.1～100MHz。

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