CN105554810A - 一种近距离通信系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的近距离通信系统包括音频信号探测单元、音强映射单元、传输率实时调节单元，信号匹配单元、音强解映射单元、以及调节响应单元，基于移动终端现有设备实现，不需要额外的硬件芯片或设备，可以一种易使用、更安全和低成本的方式实现近距离通信，具有广阔的应用前景。

Description

一种近距离通信系统
技术领域
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种近距离通信系统。
背景技术
目前应用较为广泛的近距离数据通信技术除了蓝牙、红外数据传输外，还包括射频识别RFID和近场通信NFC技术等。
RFID是一种非接触式自动识别的通信技术。它通过无线电讯号识别特定的目标，并读写相关的数据；NFC由非接触式射频识别(RFID)及互联互通技术整合演变而来，在单一芯片上结合感应式读卡器、感应式卡片和点对点的功能，能在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换。目前，NFC推广的一大制约因素是目前只有有限的一些手机平台配备有内置NFC芯片，且成本较高。
然而上述通信方式都需要额外的硬件芯片或设备，且具有繁琐的认证过程，因此需要提出一种更易使用、更安全和低成本的近距离通信方式。
发明内容
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
根据本发明的实施方式，提出一种近距离通信系统，所述系统包括：发射端和接收端，所述发射端设置于第一移动通信终端，所述接收端设置于第二移动通信终端，所述发射端包括终端定位单元、参数组合单元、第一终端存储单元、可发射第一频率的高频音频信号的扬声器、第一音频信号探测单元、音强映射单元、以及传输率实时调节单元，所述接收端包括可发射第二频率的高频音频信号的扬声器、第二音频信号探测单元、信号匹配单元、音强解映射单元、第二终端存储单元、以及调节响应单元；
所述终端定位单元依次连接参数组合单元和第一终端存储单元，所述音强映射单元连接第一终端存储单元，所述可发射第一频率的高频音频信号的扬声器连接所述音强映射单元，第一音频信号探测单元依次连接传输率实时调节单元和音强映射单元；
所述第二音频信号探测单元依次连接信号匹配单元、音强解映射单元、第二终端存储单元、调节响应单元以及可发射第二频率的高频音频信号的扬声器。
根据本发明的实施方式，所述终端定位单元用于实时获取第一移动通信终端和第二移动通信终端的位置信息，并根据位置信息实时计算两个终端之间的距离信息，并根据所述距离信息生成距离参数，发送至参数组合单元。
根据本发明的实施方式，所述参数组合单元用于将距离参数信号与待传输数据组合，并进行缓存。
根据本发明的实施方式，所述音强映射单元将从第一终端存储单元接收的待传输组合数据，加入混合纠错码后，映射为音频强度层级序列，每个数据块被映射为一个音频强度层级，相邻数据块被映射的音频强度层级不同。
根据本发明的实施方式，所述可发射第一频率的高频音频信号的扬声器，按照音频强度层级序列，以音频信号形式发送出去；在发送音频强度层级序列前，发送端先发送一个音频导频序列和一个校正序列给接收端。
根据本发明的实施方式，所述第二音频信号探测单元用于对发送端发送的音频强度进行采样，得到音频信号序列。
根据本发明的实施方式，所述信号匹配单元对第二音频信号探测单元采样得到的音频信号进行失真点检测去除，根据校正序列建立线性校正映射表，并利用线性校正映射表对音频信号进行增益调节。
根据本发明的实施方式，所述音强解映射单元用于对信号匹配单元输出的音频信号，采用近距离匹配算法进行解映射，根据音频强度层级、距离参数与数据块之间的对应关系获得待传输数据。
本发明的近距离通信系统包括音频信号探测单元、音强映射单元、传输率实时调节单元，信号匹配单元、音强解映射单元、以及调节响应单元，基于移动终端现有设备实现，不需要额外的硬件芯片或设备，可以一种易使用、更安全和低成本的方式实现近距离通信，具有广阔的应用前景。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
附图1示出了根据本发明实施方式的近距离通信系统结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
根据本发明的实施方式，提出一种近距离通信系统，如附图1所示，所述系统包括：发射端和接收端，所述发射端设置于第一移动通信终端，所述接收端设置于第二移动通信终端，所述发射端包括终端定位单元、参数组合单元、第一终端存储单元、可发射第一频率的高频音频信号的扬声器、第一音频信号探测单元、音强映射单元、以及传输率实时调节单元，所述接收端包括可发射第二频率的高频音频信号的扬声器、第二音频信号探测单元、信号匹配单元、音强解映射单元、第二终端存储单元、以及调节响应单元；
所述终端定位单元依次连接参数组合单元和第一终端存储单元，所述音强映射单元连接第一终端存储单元，所述可发射第一频率的高频音频信号的扬声器连接所述音强映射单元，第一音频信号探测单元依次连接传输率实时调节单元和音强映射单元；
所述第二音频信号探测单元依次连接信号匹配单元、音强解映射单元、第二终端存储单元、调节响应单元以及可发射第二频率的高频音频信号的扬声器。
所述终端定位单元用于实时获取第一移动通信终端和第二移动通信终端的位置信息，并根据位置信息实时计算两个终端之间的距离信息，并根据所述距离信息生成距离参数，发送至参数组合单元；
所述参数组合单元用于将距离参数信号与待传输数据组合，并进行缓存；
所述音强映射单元将从第一终端存储单元接收的待传输组合数据，加入混合纠错(HEC)码后，映射为音频强度层级序列，每个数据块被映射为一个音频强度层级，相邻数据块被映射的音频强度层级不同；
所述可发射第一频率的高频音频信号的扬声器，按照音频强度层级序列，以音频信号形式发送出去；在发送音频强度层级序列前，发送端先发送一个音频导频序列和一个校正序列给接收端；音频导频序列包含映射所用的从低到高的音频强度层级和距离参数信息，用于接收端建立音频强度层级、距离参数与数据块之间的对应关系；校正序列为将映射所用音频强度层级按照特定顺序排列的序列，序列中包括所有不同相邻音频强度层级的变化情况，用于接收端建立实时校正映射表；
所述第二音频信号探测单元用于对发送端发送的音频强度进行采样，得到音频信号序列；
所述信号匹配单元对第二音频信号探测单元采样得到的音频信号进行失真点检测去除，根据校正序列建立线性校正映射表，并利用线性校正映射表对音频信号进行增益调节；设接收端读取的当前帧和前一帧的音频强度值分别为Ln和Ln-1，对应两个音频强度的线性校正映射表的斜率为α，则对当前音频帧增益调节后的音频强度值为： L ‾ n = L n + α × ( L n - L n - 1 ) ;
所述音强解映射单元用于对信号匹配单元输出的音频信号，采用近距离匹配算法进行解映射，根据音频强度层级、距离参数与数据块之间的对应关系获得待传输数据，并判断解映射得到的每个数据包是否能被相应的HEC码纠错，若能，将解映射得到的数据传送给接收端的第二终端存储单元，否则，音强解映射单元将不能被HEC码纠错的数据包的编号发送给调节响应单元；音强解映射单元还统计误码率，并发送给调节响应单元；
所述调节响应单元在接收到音强解映射单元发送来的数据包编号时，通过控制可发射第二频率的高频音频信号的扬声器蜂鸣，发送需重传的数据包编号给发送端，所述第二频率不同于第一频率；所述调节响应单元在接收到音强解映射单元发送来的误码率时，根据误码率判断当前音频强度层级数目是否需要进行调整，当需要调整时，将调整后的映射音频强度层级数，通过控制可发射第二频率的高频音频信号的扬声器蜂鸣，发送给发送端；
所述发送端的第一音频信号探测单元采集接收端的可发射第二频率的高频音频信号的扬声器发送的音频信号，将获取的数据发送给传输率实时调节单元；
所述传输率实时调节单元对从第一音频信号探测单元获取的信号进行滤波和解映射，获取重传数据包编号或者调整后的映射音频强度层级数，并发送重传数据包或调整映射音频强度层级数的控制信号给音强映射单元，音强映射单元根据接收到的控制信号，发送重传数据包对应的音频强度序列给接收端，或者调整映射音频强度层级数，对待传输数据进行重新音频强度映射后传输。
根据本发明的实施方式，所述音强映射单元，在保证相邻音频强度层级间的最小音频强度差值大于信道噪音的情况下，将N个L(2≤L≤4)进制位映射为一个音频强度层级，共使用LN+1个音频强度层级来进行数据映射，其中，使用LN个音频强度层级对不重复的数据块进行映射，使用剩余的一个音频强度层级BM专用于映射连续重复数据块，设某个数据块D被映射为Bi，则连续数据块{D,D}被映射为{Bi,BM}，其中，N,M和i均为正整数，1≤M≤LN+1，1≤i≤LN+1。
根据本发明的实施方式，所述第二音频信号探测单元，包含1个以上的音频信号探测单元。
根据本发明的实施方式，所述N取值为2到4。
根据本发明的实施方式，所述误码率Pb，当映射音频强度层级小于等于9时，通过如下方式计算得到：
P b = L ( M - 1 ) Mlog L M · Q ( 6 log L M · S N R ‾ M 2 - 1 ) ,
其中，M表示当前映射所用的音频强度层级数；Q函数定义为表示M个音频强度层级编解映射时接收信号的平均信噪比。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种近距离通信系统，所述系统包括：发射端和接收端，所述发射端设置于第一移动通信终端，所述接收端设置于第二移动通信终端，所述发射端包括终端定位单元、参数组合单元、第一终端存储单元、可发射第一频率的高频音频信号的扬声器、第一音频信号探测单元、音强映射单元、以及传输率实时调节单元，所述接收端包括可发射第二频率的高频音频信号的扬声器、第二音频信号探测单元、信号匹配单元、音强解映射单元、第二终端存储单元、以及调节响应单元；
所述终端定位单元依次连接参数组合单元和第一终端存储单元，所述音强映射单元连接第一终端存储单元，所述可发射第一频率的高频音频信号的扬声器连接所述音强映射单元，第一音频信号探测单元依次连接传输率实时调节单元和音强映射单元；
所述第二音频信号探测单元依次连接信号匹配单元、音强解映射单元、第二终端存储单元、调节响应单元以及可发射第二频率的高频音频信号的扬声器；
所述终端定位单元用于实时获取第一移动通信终端和第二移动通信终端的位置信息，并根据位置信息实时计算两个终端之间的距离信息，并根据所述距离信息生成距离参数，发送至参数组合单元；
所述参数组合单元用于将距离参数信号与待传输数据组合，并进行缓存；
所述音强映射单元将从第一终端存储单元接收的待传输组合数据，加入混合纠错码后，映射为音频强度层级序列，每个数据块被映射为一个音频强度层级，相邻数据块被映射的音频强度层级不同；
所述可发射第一频率的高频音频信号的扬声器，按照音频强度层级序列，以音频信号形式发送出去；在发送音频强度层级序列前，发送端先发送一个音频导频序列和一个校正序列给接收端；
所述第二音频信号探测单元用于对发送端发送的音频强度进行采样，得到音频信号序列；
所述信号匹配单元对第二音频信号探测单元采样得到的音频信号进行失真点检测去除，根据校正序列建立线性校正映射表，并利用线性校正映射表对音频信号进行增益调节；
所述音强解映射单元用于对信号匹配单元输出的音频信号，采用近距离匹配算法进行解映射，根据音频强度层级、距离参数与数据块之间的对应关系获得待传输数据。
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