CN105721099B - 终端及近场通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种终端及近场通信方法，该终端包括：获取模块，用于获取叠加有加扰噪声的有用音频信号；提取模块，用于在所述叠加有加扰噪声的有用音频信号中剔除预设加扰噪声，提取出所述有用音频信号。从而该终端直接利用已有的扬声器和麦克风即可实现近场通信功能，不需要额外设置相应的硬件来支持近场通信功能，有效地降低了成本。同时，通过在有用音频信号中叠加加扰噪声，因此可以防止外界窃听端获取到有用音频信号，提高了近场通信的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种终端及近场通信方法。
背景技术
目前，越来越多的智能终端具有近场通信功能，例如，通过在智能终端上增加NFC(Near Field Communication，近场通信)硬件模块或射频模块，而使得智能终端具有近场通信功能。通过在智能终端上设置近场通信功能，可以使得智能终端实现无接触支付、门禁服务等功能，给用户带来了很多便利。然而，现有技术的缺陷在于，终端在实现近场通信功能时，必须在终端上设置相应的硬件进行支持，成本较高。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种终端及近场通信方法，旨在解决在实现近场通信功能时，必须在终端上设置相应的硬件进行支持，成本较高的技术问题。
本发明提供的终端包括：
获取模块，用于获取叠加有加扰噪声的有用音频信号；
提取模块，用于在所述叠加有加扰噪声的有用音频信号中剔除预设加扰噪声，提取出所述有用音频信号。
可选的，所述终端还包括：
第一输出模块，用于在接收到来自发送端的加扰指令时，输出加扰噪声，并将输出的所述加扰噪声设置为所述预设加扰噪声，其中，所述发送端在接收到所述加扰噪声时，输出有用音频信号，以使所述有用音频信号与所述加扰噪声叠加。
可选的，所述第一输出模块包括：
确定单元，用于在接收到来自发送端的加扰指令时，根据所述加扰指令确定有用音频信号功率；
所述确定单元还用于根据所述有用音频信号功率确定加扰噪声功率，其中，所述有用音频信号功率与所述加扰噪声功率之间的比值小于预设信噪比临界值；
输出单元，用于按照确定的所述加扰噪声功率输出加扰噪声。
可选的，所述终端还包括：
接收模块，用于接收来自发送端的加扰噪声，并将接收到的所述加扰噪声设置为所述预设加扰噪声；
其中，接收到的来自发送端的加扰噪声与获取的所述有用音频信号中叠加的所述加扰噪声一致。
此外，本发明进一步提供的终端包括：
确定模块，用于在接收到数据传输指令时，确定与所述数据传输指令对应的有用音频信号；
第二输出模块，用于输出叠加有预设加扰噪声的所述有用音频信号，以供接收端接收到叠加有预设加扰噪声的所述有用音频信号后，在叠加有预设加扰噪声的所述有用音频信号中剔除所述预设加扰信号，提取出所述有用音频信号。
此外，本发明进一步提供的近场通信方法包括：
获取叠加有加扰噪声的有用音频信号；
在所述叠加有加扰噪声的有用音频信号中剔除预设加扰噪声，提取出所述有用音频信号。
可选的，所述获取叠加有加扰噪声的有用音频信号的步骤之前，所述近场通信方法还包括：
在接收到来自发送端的加扰指令时，输出加扰噪声，并将输出的所述加扰噪声设置为所述预设加扰噪声，其中，所述发送端在接收到所述加扰噪声时，输出有用音频信号，以使所述有用音频信号与所述加扰噪声叠加。
可选的，所述在接收到来自发送端的加扰指令时，输出加扰噪声的步骤包括：
在接收到来自发送端的加扰指令时，根据所述加扰指令确定有用音频信号功率；
根据所述有用音频信号功率确定加扰噪声功率，其中，所述有用音频信号功率与所述加扰噪声功率之间的比值小于预设信噪比临界值；
按照确定的所述加扰噪声功率输出加扰噪声。
可选的，所述在所述叠加有加扰噪声的有用音频信号中剔除预设加扰噪声，提取出所述有用音频信号的步骤之前，所述近场通信方法还包括：
接收来自发送端的加扰噪声，并将接收到的所述加扰噪声设置为所述预设加扰噪声；
其中，接收到的来自发送端的加扰噪声与获取的所述有用音频信号中叠加的所述加扰噪声一致。
此外，本发明进一步提供的近场通信方法包括：
在接收到数据传输指令时，确定与所述数据传输指令对应的有用音频信号；
输出叠加有预设加扰噪声的所述有用音频信号，以供接收端接收到叠加有预设加扰噪声的所述有用音频信号后，在叠加有预设加扰噪声的所述有用音频信号中剔除所述预设加扰信号，提取出所述有用音频信号。
本发明提供的终端及近场通信方法，通过获取叠加有加扰噪声的有用音频信号；并在所述叠加有加扰噪声的有用音频信号中剔除预设加扰噪声，提取出所述有用音频信号，从而该终端直接利用已有的扬声器和麦克风即可实现近场通信功能，不需要额外设置相应的硬件来支持近场通信功能，有效地降低了成本。同时，通过在有用音频信号中叠加加扰噪声，因此可以防止外界窃听端获取到有用音频信号，提高了近场通信的安全性。
附图说明
图1为本发明各个实施例涉及的一个可选的系统架构示意图；
图2为本发明各个实施例涉及的一个可选的终端的硬件结构示意图；
图3为本发明终端第一实施例的功能模块示意图；
图4为本发明终端第二实施例的功能模块示意图
图5为用户触发数据传输指令控件的情景示意图；
图6为本发明终端第二实施例中第一输出模块的细化功能模块示意图；
图7为本发明终端第三实施例的功能模块示意图；
图8为本发明终端第五实施例的功能模块示意图；
图9为本发明近场通信方法第一实施例的流程示意图；
图10为本发明近场通信方法第二实施例的流程示意图；
图11为本发明近场通信方法第二实施例中输出加扰噪声步骤的细化流程示意图；
图12为本发明近场通信方法第三实施例的流程示意图；
图13为本发明近场通信方法第五实施例的流程示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
现在将参考附图描述实现本发明各个实施例的服务器。在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。
具体地，如图1所示，本实施例方案涉及的系统架构包括两个终端。终端可以以各种形式来实施。例如，本发明中描述的终端可以包括诸如移动电话、智能电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)、PMP(便携式多媒体播放器)、导航装置等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。以下各个实施例以移动终端为例进行说明。
其中一终端，以下也称为发送端，用于在发送加扰指令后，输出有用音频信号；
其中另一终端，以下也称为接收端，用于在接收到来自发送端的加扰指令时，输出加扰噪声，以使所述有用音频信号与所述加扰噪声叠加；并在接收到叠加有所述加扰噪声的有用音频信号时，在叠加有所述加扰噪声的有用音频信号中剔除所述加扰噪声，提取出所述有用音频信号。
由此，该发送端发送加扰指令，且接收端在接收到加扰指令后，输出加扰噪声；与此同时，发送端发送加扰指令后，输出有用音频信号，使得所述有用音频信号与所述加扰噪声叠加；在接收端接收到叠加有所述加扰噪声的有用音频信号时，在叠加有所述加扰噪声的有用音频信号中剔除所述加扰噪声，提取出所述有用音频信号。
作为一种实现方案，上述移动终端的硬件结构可以如图2所示。
参照图2，该移动终端可以包括音频输入单元110、音频输出单元120、用户输入单元130、存储器140、处理器150和通信总线160等等。图2示出了具有各种组件的移动终端，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件。可以替代地实施更多或更少的组件。以下将详细描述移动终端的各个组件。
音频输入单元110例如可以为麦克风，通过麦克风接收其他移动终端输出的音频信号。
音频输出单元120例如可以为扬声器、蜂鸣器等，通过音频输出单元120输出音频信号或噪声信号。
用户输入单元130可以接收用户输入的数据传输指令，例如，可以接收用户输入的电子支付指令等。
存储器140可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatilememory)，例如磁盘存储器。存储器140可选的还可以是独立于前述处理器150的存储装置。作为一种计算机存储介质的存储器140中可以存储近场通信程序，还可以存储预设的加扰噪声库。
处理器150可以调用存储器140中存储的近场通信程序，并执行以下操作：
在接收到来自发送端的加扰指令时，输出加扰噪声；
在接收到叠加有所述加扰噪声的有用音频信号时，在叠加有所述加扰噪声的有用音频信号中剔除所述加扰噪声，提取出所述有用音频信号。
处理器150还可以调用存储器140中存储的近场通信程序，并执行以下操作：
在接收到来自发送端的加扰指令时，根据所述加扰指令确定有用音频信号功率；
根据所述有用音频信号功率确定加扰噪声功率，其中，所述有用音频信号功率与所述加扰噪声功率之间的比值小于预设信噪比临界值；
按照确定的所述加扰噪声功率输出加扰噪声。
处理器150还可以调用存储器140中存储的近场通信程序，并执行以下操作：
在接收到数据传输指令时，输出加扰指令；
在输出所述加扰指令后，输出与所述数据传输指令对应的有用音频信号，以供所述接收端接收到叠加有所述加扰噪声的有用音频信号后，在叠加有所述加扰噪声的有用音频信号中剔除所述加扰噪声，提取出所述有用音频信号。
处理器150还可以调用存储器140中存储的近场通信程序，并执行以下操作：
在接收到数据传输指令时，确定与所述数据传输指令对应的有用音频信号；
输出叠加有预设加扰噪声的所述有用音频信号。
通信总线160用于实现该移动终端中各组成部件之间的连接通信。
基于上述系统架构以及硬件架构提出本发明近场通信方法的各个实施例。
参照图3，图3为本发明终端第一实施例的功能模块示意图。需要强调的是，对本领域的技术人员来说，图3所示功能模块图仅仅是一个较佳实施例的示例图，本领域的技术人员围绕图3所示的终端的功能模块，可轻易进行新的功能模块的补充；各功能模块的名称是自定义名称，仅用于辅助理解该终端的各个程序功能块，不用于限定本发明的技术方案，本发明技术方案的核心是，各自定义名称的功能模块所要达成的功能。
本实施例提出一种终端，本实施例的终端在近场通信程序中用作接收端。所述终端包括：
获取模块210，用于获取叠加有加扰噪声的有用音频信号；
上述有用音频信号即为发送端实际要发送给接收端的信息。
在本实施例中，可以由发送端直接发送叠加有加扰噪声的有用音频信号，发送端叠加的加扰噪声可以为预设的，此时接收端预设有与发送端相同的加扰噪声；或者，发送端叠加的加扰噪声还可以为发送端在预设加扰噪声库中随机或按照预设规则选取的，在发送端确定了叠加的加扰噪声后，将该加扰噪声发送至接收端，以供接收端保存。还可以由发送端输出有用音频信号，而由接收端或其他终端输出加扰噪声，在由其他终端输出加扰噪声时，其他终端输出的加扰噪声应预先输出至接收端，以供接收端将该加扰噪声保存。
可选的，对于上述发送端和接收端来说，输出的有用音频信号和加扰噪声对应的工作频率可以根据实际需要进行选择。频率选择性主要与两个因素有关：扬声器/麦克风特性和多径效应。大部分手机的声音采样频率为44kHz，最大工作频率为22kHz。扬声器/麦克风组件主要是为人声而设计，故声音频率越高，性能的衰减会越明显。在近场通信下，由于发送端和接收端的距离一般小于10cm，相比于动态的环境(多径效应)，频率选择性比较取决于静态因素(扬声器/麦克风特性)。此外，环境噪声一般在6kHz以下，在6kHz以上时，环境噪声的干扰变的很小。因此，可选的，上述工作频率可以在6kHz以上。可选的，本实施例中，工作频率选取为6kHz-7kHz，带宽为1kHz。
提取模块220，用于在所述叠加有加扰噪声的有用音频信号中剔除预设加扰噪声，提取出所述有用音频信号。
在所述加扰噪声为接收端输出时，接收端直接将其输出的加扰噪声设置为预设加扰噪声。在所述加扰噪声为发送端输出时，即发送端直接输出叠加有加扰噪声的有用音频信号时，发送端和接收端可以预设有相同的加扰噪声，以供接收端提出预设加扰噪声，或者，发送端可以预先将其叠加的加扰噪声发送至接收端，以供接收端将接收到的加扰噪声设置为预设加扰噪声。
为了提高近场通信的安全性，上述加扰噪声应该足够大，使得外界窃听端即使接收到叠加有加扰噪声的有用音频信号，也不能从叠加有加扰噪声的有用音频信号中提取出有用音频信号。
本发明提出的终端，通过获取叠加有加扰噪声的有用音频信号，并在所述叠加有加扰噪声的有用音频信号中剔除预设加扰噪声，提取出所述有用音频信号，从而该终端直接利用已有的扬声器和麦克风即可实现近场通信功能，不需要额外设置相应的硬件来支持近场通信功能，有效地降低了成本。同时，通过在有用音频信号中叠加加扰噪声，因此可以防止外界窃听端获取到有用音频信号，提高了近场通信的安全性。
进一步地，为了提高近场通信的安全性，基于本发明终端的第一实施例，本发明还提出了终端的第二实施例，参照图4，图4为本发明终端第二实施例的功能模块示意图，所述终端还包括：
第一输出模块230，用于在接收到来自发送端的加扰指令时，输出加扰噪声，并将输出的所述加扰噪声设置为所述预设加扰噪声，其中，所述发送端在接收到所述加扰噪声时，输出有用音频信号，以使所述有用音频信号与所述加扰噪声叠加；
发送端可以在接收到数据传输指令时，输出加扰指令。可以由用户向发送端输入数据传输指令，例如，参照图5，图5为用户触发数据传输指令控件的情景示意图；在用户触发发送端对应的电子支付控件或门禁控件时，发送端即可视为接收到了数据传输指令。以电子支付为例进行说明，在用户触发电子支付控件之前，还可以预先输入电子支付对应的支付金额，在用户触发电子支付控件时，则发送端可以根据电子支付的支付金额生成对应的有用音频信号。
上述加扰指令可以为音频信号或其他无线信号，本实施例以加扰指令为加扰音频信号为例进行说明。加扰音频信号可以为预设频率的音频信号，即，在接收端接收到该预设频率的音频信号时，即可视为接收到了加扰音频信号，此时，加扰音频信号的持续时长可以根据实际需要进行设置，可选的，加扰音频信号的持续时长大于加扰音频信号由发送端到接收端的传输时间，从而使得在发送端输出有用音频信号的同时，接收端能够输出加扰噪声，以对发送端发送的有用音频信号进行干扰，防止窃听端窃听到有用音频信号。或者，加扰音频信号还可以携带有信息数据，例如，可以携带有功率信息、有用音频信号的发送时间和持续时长等，以供接收端在接收到加扰音频信号后，按照加扰音频信号携带的功率、发送时间和持续时长等输出加扰噪声。
进一步地，为了进一步提高近场通信的安全性，参照图6，图6为本发明终端第二实施例中第一输出模块的细化功能模块示意图，所述第一输出模块230包括：
确定单元231，用于在接收到来自发送端的加扰指令时，根据所述加扰指令确定有用音频信号功率；
在本实施例中，加扰指令中可以携带有有用音频信号功率信息。例如，发送端即将输出的有用音频信号的功率为P1，则加扰指令中可以携带有功率P1。或者，在加扰指令为加扰音频信号时，发送端输出的加扰音频信号的功率可以与即将输出的有用音频信号的功率相同，因此，在接收端接收到加扰音频信号时，可以直接确定加扰音频信号的功率，并将加扰音频信号的功率确定为有用音频信号功率。
所述确定单元231还用于根据所述有用音频信号功率确定加扰噪声功率，其中，所述有用音频信号功率与所述加扰噪声功率之间的比值小于预设信噪比临界值；
输出单元232，用于按照确定的所述加扰噪声功率输出加扰噪声。
在本实施例中，上述预设信噪比临界值可以根据实际需要进行设置，在此不作限定。设有用音频信号功率为P1dBm，加扰噪声功率为P2dBm，则应保证接收端接收到的叠加有加扰噪声的有用音频信号的信噪比(P1-P2)dBm小于上述预设信噪比临界值，从而使得窃听端即使获取到叠加有加扰噪声的有用音频信号，也不能从中提取到有用音频信号。本实施例提供的近场通信方法，有效地防止了窃听端窃取到有用音频信号，提高了近场通信的安全性。
进一步地，为了提高近场通信的安全性，基于本发明终端的第一实施例，本发明还提出了终端的第三实施例，参照图7，图7为本发明终端第三实施例的功能模块示意图，所述终端还包括：
接收模块240，用于接收来自发送端的加扰噪声，并将接收到的所述加扰噪声设置为所述预设加扰噪声。
其中，接收到的来自发送端的加扰噪声与获取的所述有用音频信号中叠加的所述加扰噪声一致。
在本实施例中，发送端在输出加扰噪声时，不输出有用音频信号，只输出加扰噪声。
在本实施例中，发送端直接输出叠加有加扰噪声的有用音频信号，且叠加的加扰噪声即为发送至接收端的加扰噪声，从而使得接收端接收到发送端输出的叠加有加扰噪声的有用音频信号后，通过在叠加有加扰噪声的有用音频信号中剔除接收到的来自发送端的加扰噪声，即可提取出所述有用音频信号。
进一步地，为了进一步提高近场通信的安全性，基于本发明终端的第一至第三任一实施例，本发明还提出了终端的第四实施例，输出的所述加扰噪声为从预设的加扰噪声库中选取的加扰噪声样本。
在本实施例中，在发送端或接收端中预设有加扰噪声库，该加扰噪声库中预设有若干加扰噪声样本。设加扰噪声库中预设有M个加扰噪声样本。每个加扰噪声样本的长度可以根据实际需要进行设置，在此不作限定。
上述有用音频信号的长度可以根据实际需要进行设置，可以为固定长度，也可以为根据数据传输指令确定的非固定长度。发送端可以在加扰指令中携带有用音频信号的长度。接收端在获取到有用音频信号的长度后，需要确定对应的加扰噪声样本。可以在加扰噪声库中选取一个与有用音频信号长度相同或长度大于有用音频信号的一个加扰噪声样本；也可以在加扰噪声库中选取若干个加扰噪声样本，且选取的各个加扰噪声样本的长度之和大于或等于有用音频信号的长度。且接收端依次输出选取的各个加扰噪声样本。
上述加扰噪声库的大小M可以根据实际需要进行设置，假设M为1000，选取的加扰噪声样本的数量为5，则可能的加扰噪声序列组合有10005种，因此窃听者很难预测出接收端确定的加扰噪声样本。可选的，上述加扰噪声库还可以周期性的更新，从而使得窃听者更加难于预测出接收端确定的加扰噪声样本，进一步提高了近场通信的安全性。
本发明进一步提供一种终端，本实施例的终端在近场通信程序中用作发送端。参照图8，图8为本发明终端第五实施例的功能模块示意图，所述终端包括：
确定模块310，用于在接收到数据传输指令时，确定与所述数据传输指令对应的有用音频信号；
上述有用音频信号即为发送端实际要发送给接收端的信息。
可以由用户向发送端输入数据传输指令，例如，在用户触发发送端对应的电子支付控件或门禁控件时，发送端即可视为接收到了数据传输指令。以电子支付为例进行说明，在用户触发电子支付控件之前，还可以预先输入电子支付对应的支付金额，在用户触发电子支付控件时，则发送端可以根据电子支付的支付金额生成对应的有用音频信号。
第二输出模块320，用于输出叠加有预设加扰噪声的所述有用音频信号，以供接收端接收到叠加有预设加扰噪声的所述有用音频信号后，在叠加有预设加扰噪声的所述有用音频信号中剔除所述预设加扰信号，提取出所述有用音频信号。
在本实施例中，预设加扰噪声可以根据实际需要进行设置。接收端与发送端可以设置相同的预设加扰噪声，从而使得接收端可以根据预设加扰噪声提取有用音频信号。此外，发送端还可以在输出叠加有预设加扰噪声的所述有用音频信号之前，将其要叠加的预设加扰噪声或该预设加扰噪声的标识发送至接收端，以供接收端根据接收到的预设加扰噪声提取有用音频信号，或者接收端在接收到预设加扰噪声对应的标识后，根据该标识在预设加扰噪声库中确定对应的加扰噪声，从而根据确定的加扰噪声提取有用音频信号。预设的加扰噪声库可以参考上述终端的第三实施例，在此不再赘述。
为了提高近场通信的安全性，上述加扰噪声应该足够大，使得外界窃听端即使接收到叠加有加扰噪声的有用音频信号，也不能从叠加有加扰噪声的有用音频信号中提取出有用音频信号。
可选的，对于上述发送端和接收端来说，输出的有用音频信号、加扰噪声和加扰音频信号对应的工作频率可以根据实际需要进行选择。频率选择性主要与两个因素有关：扬声器/麦克风特性和多径效应。大部分手机的声音采样频率为44kHz，最大工作频率为22kHz。扬声器/麦克风组件主要是为人声而设计，故声音频率越高，性能的衰减会越明显。在近场通信下，由于发送端和接收端的距离一般小于10cm，相比于动态的环境(多径效应)，频率选择性比较取决于静态因素(扬声器/麦克风特性)。此外，环境噪声一般在6kHz以下，在6kHz以上时，环境噪声的干扰变的很小。因此，可选的，上述工作频率可以在6kHz以上。可选的，本实施例中，工作频率选取为6kHz-7kHz，带宽为1kHz。
本发明提出的终端，在接收到数据传输指令时，确定与所述数据传输指令对应的有用音频信号，并输出叠加有预设加扰噪声的所述有用音频信号，以供接收端接收到叠加有预设加扰噪声的所述有用音频信号后，在叠加有预设加扰噪声的所述有用音频信号中剔除所述预设加扰信号，提取出所述有用音频信号，从而本发明在近场通信时，直接利用终端已有的扬声器和麦克风即可实现近场通信功能，不需要额外设置相应的硬件来支持近场通信功能，有效地降低了成本。
本发明进一步提供一种近场通信方法，该方法应用于上述接收端中。参照图9，图9为本发明近场通信方法第一实施例的流程示意图，所述近场通信方法包括以下步骤：
步骤S110，获取叠加有加扰噪声的有用音频信号；
上述有用音频信号即为发送端实际要发送给接收端的信息。
在本实施例中，可以由发送端直接发送叠加有加扰噪声的有用音频信号，发送端叠加的加扰噪声可以为预设的，此时接收端预设有与发送端相同的加扰噪声；或者，发送端叠加的加扰噪声还可以为发送端在预设加扰噪声库中随机或按照预设规则选取的，在发送端确定了叠加的加扰噪声后，将该加扰噪声发送至接收端，以供接收端保存。还可以由发送端输出有用音频信号，而由接收端或其他终端输出加扰噪声，在由其他终端输出加扰噪声时，其他终端输出的加扰噪声应预先输出至接收端，以供接收端将该加扰噪声保存。
可选的，对于上述发送端和接收端来说，输出的有用音频信号和加扰噪声对应的工作频率可以根据实际需要进行选择。频率选择性主要与两个因素有关：扬声器/麦克风特性和多径效应。大部分手机的声音采样频率为44kHz，最大工作频率为22kHz。扬声器/麦克风组件主要是为人声而设计，故声音频率越高，性能的衰减会越明显。在近场通信下，由于发送端和接收端的距离一般小于10cm，相比于动态的环境(多径效应)，频率选择性比较取决于静态因素(扬声器/麦克风特性)。此外，环境噪声一般在6kHz以下，在6kHz以上时，环境噪声的干扰变的很小。因此，可选的，上述工作频率可以在6kHz以上。可选的，本实施例中，工作频率选取为6kHz-7kHz，带宽为1kHz。
步骤S120，在所述叠加有加扰噪声的有用音频信号中剔除预设加扰噪声，提取出所述有用音频信号。
在所述加扰噪声为接收端输出时，接收端直接将其输出的加扰噪声设置为预设加扰噪声。在所述加扰噪声为发送端输出时，即发送端直接输出叠加有加扰噪声的有用音频信号时，发送端和接收端可以预设有相同的加扰噪声，以供接收端提出预设加扰噪声，或者，发送端可以预先将其叠加的加扰噪声发送至接收端，以供接收端将接收到的加扰噪声设置为预设加扰噪声。
为了提高近场通信的安全性，上述加扰噪声应该足够大，使得外界窃听端即使接收到叠加有加扰噪声的有用音频信号，也不能从叠加有加扰噪声的有用音频信号中提取出有用音频信号。
本发明提出的近场通信方法，通过获取叠加有加扰噪声的有用音频信号，并在所述叠加有加扰噪声的有用音频信号中剔除预设加扰噪声，提取出所述有用音频信号，从而该终端直接利用已有的扬声器和麦克风即可实现近场通信功能，不需要额外设置相应的硬件来支持近场通信功能，有效地降低了成本。同时，通过在有用音频信号中叠加加扰噪声，因此可以防止外界窃听端获取到有用音频信号，提高了近场通信的安全性。
进一步地，为了提高近场通信的安全性，基于本发明近场通信方法的第一实施例，本发明还提出了近场通信方法的第二实施例，参照图10，图10为本发明近场通信方法第二实施例的流程示意图，步骤S110之前，所述近场通信方法还包括：
步骤S130，在接收到来自发送端的加扰指令时，输出加扰噪声，并将输出的所述加扰噪声设置为所述预设加扰噪声，其中，所述发送端在接收到所述加扰噪声时，输出有用音频信号，以使所述有用音频信号与所述加扰噪声叠加；
发送端可以在接收到数据传输指令时，输出加扰指令。可以由用户向发送端输入数据传输指令，例如，参照图5，在用户触发发送端对应的电子支付控件或门禁控件时，发送端即可视为接收到了数据传输指令。以电子支付为例进行说明，在用户触发电子支付控件之前，还可以预先输入电子支付对应的支付金额，在用户触发电子支付控件时，则发送端可以根据电子支付的支付金额生成对应的有用音频信号。
上述加扰指令可以为音频信号或其他无线信号，本实施例以加扰指令为加扰音频信号为例进行说明。加扰音频信号可以为预设频率的音频信号，即，在接收端接收到该预设频率的音频信号时，即可视为接收到了加扰音频信号，此时，加扰音频信号的持续时长可以根据实际需要进行设置，可选的，加扰音频信号的持续时长大于加扰音频信号由发送端到接收端的传输时间，从而使得在发送端输出有用音频信号的同时，接收端能够输出加扰噪声，以对发送端发送的有用音频信号进行干扰，防止窃听端窃听到有用音频信号。或者，加扰音频信号还可以携带有信息数据，例如，可以携带有功率信息、有用音频信号的发送时间和持续时长等，以供接收端在接收到加扰音频信号后，按照加扰音频信号携带的功率、发送时间和持续时长等输出加扰噪声。
进一步地，为了进一步提高近场通信的安全性，参照图11，图11为本发明近场通信方法第二实施例中输出加扰噪声步骤的细化流程示意图，所述在接收到来自发送端的加扰指令时，输出加扰噪声的步骤包括：
步骤S131，在接收到来自发送端的加扰指令时，根据所述加扰指令确定有用音频信号功率；
在本实施例中，加扰指令中可以携带有有用音频信号功率信息。例如，发送端即将输出的有用音频信号的功率为P1，则加扰指令中可以携带有功率P1。或者，在加扰指令为加扰音频信号时，发送端输出的加扰音频信号的功率可以与即将输出的有用音频信号的功率相同，因此，在接收端接收到加扰音频信号时，可以直接确定加扰音频信号的功率，并将加扰音频信号的功率确定为有用音频信号功率。
步骤S132，根据所述有用音频信号功率确定加扰噪声功率，其中，所述有用音频信号功率与所述加扰噪声功率之间的比值小于预设信噪比临界值；
步骤S133，按照确定的所述加扰噪声功率输出加扰噪声。
在本实施例中，上述预设信噪比临界值可以根据实际需要进行设置，在此不作限定。设有用音频信号功率为P1dBm，加扰噪声功率为P2dBm，则应保证接收端接收到的叠加有加扰噪声的有用音频信号的信噪比(P1-P2)dBm小于上述预设信噪比临界值，从而使得窃听端即使获取到叠加有加扰噪声的有用音频信号，也不能从中提取到有用音频信号。本实施例提供的近场通信方法，有效地防止了窃听端窃取到有用音频信号，提高了近场通信的安全性。
进一步地，为了提高近场通信的安全性，基于本发明近场通信方法的第一实施例，本发明还提出了近场通信方法的第三实施例，参照图12，图12为本发明近场通信方法第三实施例的流程示意图，所述步骤S110之前，所述近场通信方法还包括：
步骤S140，接收来自发送端的加扰噪声，并将接收到的所述加扰噪声设置为所述预设加扰噪声；
其中，接收到的来自发送端的加扰噪声与获取的所述有用音频信号中叠加的所述加扰噪声一致。
在本实施例中，发送端在输出加扰噪声时，不输出有用音频信号，只输出加扰噪声。
在本实施例中，发送端直接输出叠加有加扰噪声的有用音频信号，且叠加的加扰噪声即为发送至接收端的加扰噪声，从而使得接收端接收到发送端输出的叠加有加扰噪声的有用音频信号后，通过在叠加有加扰噪声的有用音频信号中剔除接收到的来自发送端的加扰噪声，即可提取出所述有用音频信号。
进一步地，为了提高近场通信的安全性，基于本发明近场通信方法的第一至第三任一实施例，本发明还提出了近场通信方法的第四实施例，输出的所述加扰噪声为从预设的加扰噪声库中选取的加扰噪声样本。
在本实施例中，在发送端或接收端中预设有加扰噪声库，该加扰噪声库中预设有若干加扰噪声样本。设加扰噪声库中预设有M个加扰噪声样本。每个加扰噪声样本的长度可以根据实际需要进行设置，在此不作限定。
上述有用音频信号的长度可以根据实际需要进行设置，可以为固定长度，也可以为根据数据传输指令确定的非固定长度。发送端可以在加扰指令中携带有用音频信号的长度。接收端在获取到有用音频信号的长度后，需要确定对应的加扰噪声样本。可以在加扰噪声库中选取一个与有用音频信号长度相同或长度大于有用音频信号的一个加扰噪声样本；也可以在加扰噪声库中选取若干个加扰噪声样本，且选取的各个加扰噪声样本的长度之和大于或等于有用音频信号的长度。且接收端依次输出选取的各个加扰噪声样本。
上述加扰噪声库的大小M可以根据实际需要进行设置，假设M为1000，选取的加扰噪声样本的数量为5，则可能的加扰噪声序列组合有10005种，因此窃听者很难预测出接收端确定的加扰噪声样本。可选的，上述加扰噪声库还可以周期性的更新，从而使得窃听者更加难于预测出接收端确定的加扰噪声样本，进一步提高了近场通信的安全性。
本发明进一步提供一种近场通信方法，该方法应用于上述发送端中。参照图13，图13为本发明近场通信方法第五实施例的流程示意图，所述近场通信方法包括以下步骤：
步骤S210，在接收到数据传输指令时，确定与所述数据传输指令对应的有用音频信号；
上述有用音频信号即为发送端实际要发送给接收端的信息。
可以由用户向发送端输入数据传输指令，例如，在用户触发发送端对应的电子支付控件或门禁控件时，发送端即可视为接收到了数据传输指令。以电子支付为例进行说明，在用户触发电子支付控件之前，还可以预先输入电子支付对应的支付金额，在用户触发电子支付控件时，则发送端可以根据电子支付的支付金额生成对应的有用音频信号。
步骤S220，输出叠加有预设加扰噪声的所述有用音频信号，以供接收端接收到叠加有预设加扰噪声的所述有用音频信号后，在叠加有预设加扰噪声的所述有用音频信号中剔除所述预设加扰信号，提取出所述有用音频信号。
在本实施例中，预设加扰噪声可以根据实际需要进行设置。接收端与发送端可以设置相同的预设加扰噪声，从而使得接收端可以根据预设加扰噪声提取有用音频信号。此外，发送端还可以在输出叠加有预设加扰噪声的所述有用音频信号之前，将其要叠加的预设加扰噪声或该预设加扰噪声的标识发送至接收端，以供接收端根据接收到的预设加扰噪声提取有用音频信号，或者接收端在接收到预设加扰噪声对应的标识后，根据该标识在预设加扰噪声库中确定对应的加扰噪声，从而根据确定的加扰噪声提取有用音频信号。预设的加扰噪声库可以参考上述终端的第三实施例，在此不再赘述。
为了提高近场通信的安全性，上述加扰噪声应该足够大，使得外界窃听端即使接收到叠加有加扰噪声的有用音频信号，也不能从叠加有加扰噪声的有用音频信号中提取出有用音频信号。
可选的，对于上述发送端和接收端来说，输出的有用音频信号、加扰噪声和加扰音频信号对应的工作频率可以根据实际需要进行选择。频率选择性主要与两个因素有关：扬声器/麦克风特性和多径效应。大部分手机的声音采样频率为44kHz，最大工作频率为22kHz。扬声器/麦克风组件主要是为人声而设计，故声音频率越高，性能的衰减会越明显。在近场通信下，由于发送端和接收端的距离一般小于10cm，相比于动态的环境(多径效应)，频率选择性比较取决于静态因素(扬声器/麦克风特性)。此外，环境噪声一般在6kHz以下，在6kHz以上时，环境噪声的干扰变的很小。因此，可选的，上述工作频率可以在6kHz以上。可选的，本实施例中，工作频率选取为6kHz-7kHz，带宽为1kHz。
本发明提出的近场通信方法，在发送端接收到数据传输指令时，确定与所述数据传输指令对应的有用音频信号，并输出叠加有预设加扰噪声的所述有用音频信号，以供接收端接收到叠加有预设加扰噪声的所述有用音频信号后，在叠加有预设加扰噪声的所述有用音频信号中剔除所述预设加扰信号，提取出所述有用音频信号，从而本发明在近场通信时，直接利用终端已有的扬声器和麦克风即可实现近场通信功能，不需要额外设置相应的硬件来支持近场通信功能，有效地降低了成本。
需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (4)
1.一种终端，其特征在于，所述终端包括：
获取模块，用于获取叠加有加扰噪声的有用音频信号；
提取模块，用于在所述叠加有加扰噪声的有用音频信号中剔除预设加扰噪声，提取出所述有用音频信号；
其中，所述终端还包括：
第一输出模块，用于在接收到来自发送端的加扰指令时，输出加扰噪声，并将输出的所述加扰噪声设置为所述预设加扰噪声，其中，所述发送端在接收到所述加扰噪声时，输出有用音频信号，以使所述有用音频信号与所述加扰噪声叠加；
其中，所述第一输出模块包括：
确定单元，用于在接收到来自发送端的加扰指令时，根据所述加扰指令确定有用音频信号功率；
所述确定单元还用于根据所述有用音频信号功率确定加扰噪声功率，其中，所述有用音频信号功率与所述加扰噪声功率之间的比值小于预设信噪比临界值；
输出单元，用于按照确定的所述加扰噪声功率输出加扰噪声。
2.一种终端，其特征在于，所述终端包括：
确定模块，用于在接收到数据传输指令时，确定与所述数据传输指令对应的有用音频信号；
第二输出模块，用于输出叠加有预设加扰噪声的所述有用音频信号，以供接收端接收到来自发送端的加扰指令时，输出加扰噪声，并将输出的所述加扰噪声设置为所述预设加扰噪声，接收到叠加有预设加扰噪声的所述有用音频信号后，在叠加有预设加扰噪声的所述有用音频信号中剔除所述预设加扰信号，提取出所述有用音频信号，其中，所述发送端在接收到所述加扰噪声时，输出有用音频信号，以使所述有用音频信号与所述加扰噪声叠加；
其中，所述第二输出模块，还用于输出叠加有预设加扰噪声的所述有用音频信号，以供接收端接收到来自发送端的加扰指令时，根据所述加扰指令确定所述有用音频信号功率，根据所述有用音频信号功率确定加扰噪声功率，其中，所述有用音频信号功率与所述加扰噪声功率之间的比值小于预设信噪比临界值，按照确定的所述加扰噪声功率输出加扰噪声。
3.一种近场通信方法，其特征在于，所述近场通信方法包括：
获取叠加有加扰噪声的有用音频信号；
在所述叠加有加扰噪声的有用音频信号中剔除预设加扰噪声，提取出所述有用音频信号；
其中，所述获取叠加有加扰噪声的有用音频信号的步骤之前，所述近场通信方法还包括：
在接收到来自发送端的加扰指令时，输出加扰噪声，并将输出的所述加扰噪声设置为所述预设加扰噪声，其中，所述发送端在接收到所述加扰噪声时，输出有用音频信号，以使所述有用音频信号与所述加扰噪声叠加；
其中，所述在接收到来自发送端的加扰指令时，输出加扰噪声的步骤包括：
在接收到来自发送端的加扰指令时，根据所述加扰指令确定有用音频信号功率；
根据所述有用音频信号功率确定加扰噪声功率，其中，所述有用音频信号功率与所述加扰噪声功率之间的比值小于预设信噪比临界值；
按照确定的所述加扰噪声功率输出加扰噪声。
4.一种近场通信方法，其特征在于，所述近场通信方法包括：
在接收到数据传输指令时，确定与所述数据传输指令对应的有用音频信号；
输出叠加有预设加扰噪声的所述有用音频信号，以供接收端接收到来自发送端的加扰指令时，输出加扰噪声，并将输出的所述加扰噪声设置为所述预设加扰噪声，接收到叠加有预设加扰噪声的所述有用音频信号后，在叠加有预设加扰噪声的所述有用音频信号中剔除所述预设加扰信号，提取出所述有用音频信号，其中，所述发送端在接收到所述加扰噪声时，输出有用音频信号，以使所述有用音频信号与所述加扰噪声叠加；
其中，所述近场通信方法还包括：
输出叠加有预设加扰噪声的所述有用音频信号，以供接收端接收到来自发送端的加扰指令时，根据所述加扰指令确定所述有用音频信号功率，根据所述有用音频信号功率确定加扰噪声功率，其中，所述有用音频信号功率与所述加扰噪声功率之间的比值小于预设信噪比临界值，按照确定的所述加扰噪声功率输出加扰噪声。
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