CN109302239B - 一种抗噪声及失真的近距离声波通信方法 - Google Patents

Abstract

一种抗噪声及失真的近距离声波通信方法，本发明将待传输数据根据通信协议，利用状态表进行编码，编码后的状态流对多频信号进行调制，生成传输信号，通过发送端音频设备进行播放；接收端音频设备采集声学信号，经过时频转换，在频域进行幅度检测，检测得到相应的频率组合，进行有效的状态判决，判决的有效状态根据通信协议进行状态解码，最后解码出有效数据。本发明方法能有效的在语音终端之间进行通信，不易受到外界环境噪声的干扰，在较大的环境噪声干扰或者非常大的冲击噪声的干扰下，只要干扰信号不是持续的有效频率段，都可以稳定的进行解码，对接收终端增益大小的设置不敏感。

Description

一种抗噪声及失真的近距离声波通信方法

技术领域

本发明涉及一种声波通信方法，特别是一种在抗噪声及失真的近距离声波通信方法。

背景技术

近距离声波通信方法近几年来持续成为热点，在于以下几个方面：任何语音终端都可以成为声波通信的终端；智能手机全面取代功能机，容易在智能手机上开发声波通信应用，声波通信易于实现，且不需要增加成本。但是利用声波作为通信信号的信道载体存在着以下几个方面的问题：声波频率较低，传输带宽非常有限；声波通信极易受到环境噪声的影响，应用场景受限。由于易受环境噪声干扰，声波通信要求很近的距离，此时容易因为信号太大产生谐波失真，这些谐波失真经过采样之后，会折叠到低频段干扰有效频段，造成解码错误。

因此一般近距离声波通信的基本问题是，近距离情况下，在噪声和失真严重干扰的情况下如何有效稳定的传输小量数据。

目前，声波通信已有相应的诸多方案，基本上采用几组(单个或多个)声波频率作为信号的基本状态，通过调制这些状态来编码所需传输的信号。目前市场上有支付宝的声波支付，也有SinVoice声波通信方案，这些方法存在各自的优缺点，如支付宝的声波支付采用18kHz附近的声波频率作为载波，不易受到环境声音的干扰，但是对收发终端电声器件、声学结构设计以及系统音频采样率有很高的要求。SinVoice采用时域过零率检测周期的方法来确认载波的频率，因而极易受到外界噪声的干扰。还有一些方案采用频域检测的方法来确定载波频率，但是对谐波失真的干扰以及噪声干扰没有相应的措施。尽管有一些方案在编解码过程中引入了纠错模块，但只能在极低错误率状态下进行纠错，在持续性大噪声干扰情况下的可行性较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种在抗噪声及失真的近距离声波通信方法。本发明采用多音多频的方式在多组频率中各选取一个频率作为一个基本的信号状态，通过调制这些状态来编码有效信息进行通信。

本发明的工作流程为，待传输数据根据通信协议，利用状态表进行编码，编码后的状态流对多频信号进行调制，生成传输信号，通过发送端音频设备进行播放；接收端音频设备采集声学信号，经过时频转换，在频域进行幅度检测，检测得到相应的频率组合，进行有效的状态判决，判决的有效状态根据通信协议进行状态解码，最后解码出有效数据。

本发明的具体步骤如下：

抗噪声及失真的近距离声波通信方法包括S100编码步骤和S200解码步骤，

S100编码步骤包括：S110生成状态表步骤、S120状态编码步骤、S130校检状态步骤、S140同步步骤、S150多频调制步骤、S160生成信号步骤、S170播放步骤和S180单次通讯的延时间隔步骤，其中，

S110生成状态表步骤包括：

从M组频率中各选取一个频率，组合成一个基本的编码状态，每组频率的频率个数分别为F ₁ ，F ₂ ，……，F _M ，总共有F＝F ₁ ×F ₂ ×…×F _M 种编码状态，这F种编码状态组成系统的状态表，的M组频率，频率相互不重叠，频率值单调递增，第1组频率最低，第M组频率最高，且所有频率均在一个倍频程范围内，单个编码状态用[f ₁ ，f ₂ ，...，f i ，...，f _M ]表示，f _i为选取的第i组的某个频率，F种编码状态用log 2 (F)个比特表示，即单个编码状态可以携带log ₂ (F)比特的信息；状态表中选择某一个编码状态用于信号同步，称为同步状态，其他编码状态用于对待传输数据进行状态编码；

S120状态编码步骤包括：

待传输数据采用状态表中的编码状态进行状态编码，待传输数据形成包含m个状态的状态数据流，m取决于待传输数据长度；

S130校检状态步骤包括：

对m个状态的状态数据进行校验，生成校验状态，校验的方式为奇偶校验、BBC块校验或CRC循环冗余错误校验；

S140同步步骤包括：

采用首同步，或者首同步和尾同步，用L个块信号作为首同步，或者L个块信号分别做为首同步和尾同步；

S150多频调制步骤包括：

编码端和解码端进行信号处理的最小单元为一帧，设帧信号的时间长度为T ms；状态数据流中每个状态对应生成的信号的最小单元为一个块信号，每个块信号包含J+K帧信号；其中，J帧是有效信号，为当前状态对应的各个频率的正弦数字信号的叠加信号，即多频调制信号，另外K帧为静音信号，幅度为0，用于分隔相邻的前后两个状态数据；

S160生成信号步骤包括：

状态数据流经过多频调制后生成数字的多频调制信号，即为一次单向通信的完整信号；

S170播放步骤包括：

信号生成后，通过编码端音频系统的扬声器进行播放，处理流程为数字信号经过DAC转换为模拟信号，模拟信号经过音频功率放大器后输出给扬声器播放；

S180单次通讯的延时间隔步骤包括：

考虑混响的存在，以及编码端扬声器瞬态响应的影响，单次通信完成后，在短时间内仍存在尾音会干扰解码端的解码，单次通信完成S ms后，再开始下一次通信传输任务；

S200解码步骤包括：

S210、解码端音频系统采集到声信号后转换成数字信号，设数字信号的采样率为Fs；

S220、频域检测；

S230、状态判决；

S240、解码端完成单次通信传输任务S ms后，再进行下一次通信传输任务的对齐；

S250、解码端完成通信传输任务后，得到状态流，状态流通过通信协议进行解码，得到有效数据；

S220频域检测步骤包括：

和编码端相同，解码端也对数字信号进行分帧处理，每帧的时间长度也为T ms；单帧信号经过时频转换后，转换成频域信号进行幅度检测，对帧信号，在频域检测最大的P个峰值频率，通过状态表查询这P个峰值频率对应的状态数据；

S230状态判决步骤包括：

S231、确认当前帧对应的状态后，通过状态计数器对相应的状态进行计数，若未查找到对应的有效状态，则对于当前帧信号，状态计数器不计数；

S232、解码端开启采集信号及解码的任务后，开始对齐信号，即持续检测连续的两帧信号的状态是否为同步状态，若是则结束对齐；

S233、信号对齐后，以每J+K帧信号为块信号对状态进行检测，用于对齐的两帧信号计入第一个块信号，状态计数器用于对块信号里的每帧信号判决的状态进行计数，当处理完J+K帧块信号后，状态计数器里最大计数值为c，若c≥C，其中C≤J，则认为块信号对应的有效状态为该最大计数值对应的状态，保存判决的状态，同时计数器清零，处理下一个块信号，否则，认为该块信号为无效块，解码端重新开始对齐；

S234、信号对齐后，若检测连续的L个块信号的状态均为同步状态，则首同步完成，进入数据块处理阶段，否则解码端重新开始对齐；如果选用了首同步和尾同步，则还需要在对数据块进行处理的过程中，启动尾同步，若检测连续的L个块信号的状态均为首状态，则尾同步完成，即该次通信传输任务完成，否则，解码端重新开始对齐；

S235、对编码时生成的校验状态进行校验，如果校验状态和当前解码的校验状态一致，则校验成功，该次通信传输任务完成；否则，校验失败，解码端重新开始对齐。

S180单次通讯的延时间隔步骤中，延时间隔S为0～1000ms。

S233步骤中，C值取值为J/2。

S100编码步骤中，校验方式采用奇偶校验，具体过程为：状态编码过程中对于第M组的所有F _M 个频率进行计数，对状态流中m个状态计数后，得到F _M 个频率各自的计数值，当某频率的计数值为奇数时，用1表示；为偶数时，用0表示，从而得到F _M 个频率计数值的奇偶二进制序列，对该二进制序列采用单个状态进行编码，该状态称为奇偶校检状态，加入奇偶校检状态后，状态数据流扩展为m+1个状态。

S200解码步骤中，根据编码端奇偶校验状态的生成规则，对除奇偶校验块的所有数据块状态的最高频率组，即第M组的各个频率进行计数，得到各个频率的奇偶值，用1/0表示，从而获得相应的二进制序列，再对该序列根据协议采用状态表中的单个状态进行编码，该状态则为有效奇偶校检状态，如果有效奇偶校验状态和当前解码的奇偶校验状态一致，则奇偶校验成功，该次通信传输任务完成；否则，奇偶校验失败，解码端重新开始对齐。

K一般取小于J的值就可以。

本发明采用以下方法解决环境噪声干扰和接收信号明显失真时对正确解码的影响，同时简化解码过程中的计算量，具体体现如下：

调制频率的选择，M个频率组之间互不重叠，所有频率均在一个倍频程内，从信号源上解决有效防止信号链路二次谐波失真对解码的影响。假设解码端数字音频系统的采样率为F s ，在采样率≥16kHz时的情况下，将所有频率控制在[0，Fs/4] 内，可以有效防止信号链路三次谐波失真对解码的影响。将所有频率控制在 [0，Fs/8]内，避免更高次谐波失真对解码的影响。如采样率为32000Hz时，所有频率在[2000，4000]Hz范围内选取，则即使7次谐波成分幅度较大，也不会对 [2000，4000]范围内有效频率的检测产生干扰。

减小计算量：频率选择范围带来的另外一个好处是，降低解码终端的计算量。假定解码终端为16kHz采样，最小处理10ms的帧长度，则一般需要512点的 FFT进行时频转换。如选择频率范围为[2000，4000]kHz，则可以通过滤波+降采样的方式，将FFT的计算长度降低为128，同时不影响[2000，4000]kHz的频域分辨率，如QMF滤波器组就可以实现相应的功能。

同一状态多次发送，解码端进行多数判定：编码终端发送的声波信号被外界环境噪声污染以及经过解码终端音频链路产生明显失真后，解码终端进行状态检测，可能产生三种结果：1.检测正确；2.检测错误；3.未检测出有效状态。本发明采用如下方式将结果2和3的可能性降低。假定最小的帧单元为10ms，将同一种状态发送K+J帧，接收端持续进行判定，在K+J帧内若接收的某种状态大于C次，则认定该状态有效。这样即使因为噪声干扰未解码出或者解错少数帧的状态，该有效状态仍能够正确进行判定，能明显减小外界噪声对通信系统的干扰。

采用一种频率状态作为同步码，而非采用编码后信号作为同步信号。在带噪语音信号中，检测某一种或某几种频率较为简单，如Goertzel变换可以有效确定是否存在该种信号，但是对不同的几组频率进行区分则需要进行FFT变换，因此只针对一种状态进行检测，当连续多帧检测出该频率时，则启动解码任务，进行解码。这种方式比持续进行所有状态的检测更节省系统资源。

设置静音时间：由于房间混响或者扬声器瞬态特性的影响，接收端接收到的信号存在拖尾，容易引起误判。所以本发明申请在单次通信任务完成之后设置了相应的静音时间S ms，在此时间段内编码终端、解码终端均停止发送或接收相应的声波信号。这样避免在此时间段内，因为信号拖尾造成错误解码。

本发明申请提供一种抗噪声和失真的稳定的近距离声波通信方法，可有效的在语音终端之间进行通信，不易受到外界环境噪声的干扰，即使在较大的环境噪声干扰或者非常大的冲击噪声的干扰下，只要没有持续的有效频率段的干扰信号，也可以稳定的进行解码。同时，本方法对接收终端增益大小的设置不敏感，即使设置较大的增益，也可以进行稳定解码。

附图说明

图1为本发明的系统框图；

图2为本发明的状态流示意图；

图3为本发明的信号组成示意图；

图4为本发明的解码信号示意图；

图5为本发明的状态计数示意图。

具体实施方式

本发明的系统与一般通信系统类似，系统框图如图1所示，分为编码端①和解码端②两部分。编码端分为状态编码、多频调制、信号生成和音频播放四个功能模块，解码端分为音频接收、频域检测、状态判决和状态解码四个功能模块。在编码端，待传输数据根据协议，利用状态表进行编码，同时加上校检状态以及首、尾同步状态，生成状态流，对多频信号进行调制，生成传输信号，通过编码端音频链路进行播放；解码端音频设备采集声学信号，经过时频变换后，进行频域幅度检测，得到相应的频率组合，进行有效的状态判决，判决的有效状态流根据通信协议进行状态解码，最后解码出有效数据。

本发明的具体实现方式如下：

I编码端

编码状态定义为M组频率中各选取一个频率组成的频率组合，每组频率的频率个数分别F ₁ ，F ₂ ，……，F _M ，因而总共有F＝F ₁ ×F ₂ ×…×F _M 种状态。各组频率互不重叠，且在一个倍频程范围内，单调递增，单个状态可以表示为 [f ₁ f ₂ …f _i …f _M ]，f i为选取的第i组的某个频率。假设如表1状态表所示，选取2组频率(M＝2)，每组频率中分别有3个不同频率(F ₁ ＝3，F ₂ ＝3)，则有 F＝F ₁ ×F ₂ ＝9种状态，若其中状态(I)用作同步状态，另外8个状态用作数据状态，单个状态则可以携带log₂(8)＝3个bit的有效信息。

表1 状态表示

本发明中，音频信号失真主要来源于两个方面：播放终端和接收中断距离过近导致接收端麦克风采集声信号过大；接收终端麦克风因语音通话的需求，链路增益设置偏大。因而解码端接收的声信号转换成数字信号时，往往会出现明显的失真。因而不恰当的频率选择，会导致失真混叠频率严重干扰正常的状态频率，造成错误的状态判决。本发明中各组频率之间互不重叠，所有频率均在一个倍频程内，从信源上有效防止信号链路二次谐波失真对解码的影响。假设解码端数字音频系统的采样率为F s ，在采样率足够高(≥16kHz时)的情况下，将所有频率控制在[0，Fs/4]内，可以有效防止信号链路三次谐波失真对解码的影响。将所有频率控制在[0，Fs/8]内，可以避免更高次谐波失真对解码的影响。图2中状态表示意图中，所有频率均在[2000，4000]范围内，对于32kHz的采样信号，可以抑制7次以内谐波对解码的影响。

待传输数据根据通信协议通过状态进行编码。通信协议根据相应的应用选择。待传输数据采用状态表进行编码后，形成状态流。状态流的长度m取决于待传输数据长度及编码方式。在所有状态中，选择某个状态用作同步状态，如图2中，可选择状态(1)作为同步状态。同步分为首同步和尾同步；首同步和尾同步信号均为包含L个同步状态。

状态流中包含1个奇偶校检状态。对数据流中所有状态的第M组的F M 个频率进行计数，得到各个频率的奇偶值，用1/0表示，从而获得相应的二进制序列，再对该序列采用状态表中的单个状态进行编码，该状态则为奇偶校检状态。如图 2中，假设对所有的数据状态进行统计后，频率组2中，3200Hz、3500Hz、3800Hz 对应的个数分别为8、7、9，则相应的奇偶二进制序列为011，十进制值为3，可以用状态⑷(状态⑴已用作同步状态)作为奇偶校检状态，加入状态流中。

图2为状态流示意图，包含L个首同步状态③，m个根据带传输数据编码的数据状态和1个奇偶校检状态④，以及L个尾同步状态⑤，总长度为(L+m+1+L)。

编码端和解码端以帧为单位进行处理，帧的时间长度为T ms。每个状态对应生成的信号的最小单元为一块，成为块信号。块信号包含J个信号帧和K个静音帧。信号帧为当前状态对应的各频率的正弦信号的叠加，而静音帧幅度为0，分隔前后两个状态。同步状态、数据状态、校检状态对应的信号块分别称为同步块、数据块和校检块。图3为信号组成示意图，⑦为数据块流，包含所有的块信号，其中⑩和

分别为首同步块和尾同步块。⑥为块信号构成示意图，块信号包含J个信号帧⑧和K个静音帧⑨。

生成的信号，经过编码端音频链路，由扬声器进行播放。

单次通信完成S ms(静音时间)后，才开始下一次通信传输任务，以防止房间混响以及编码端扬声器瞬态响应的影响。

II解码端

数字音频系统中常见的采样率有16000Hz、32000Hz、44100kHz和48000Hz 等，本发明以Fs表示解码端的采样率。解码端麦克风接收声信号后经过ADC转换为数字信号。解码端对转换的数字信号进行处理。解码端麦克风接收的声信号包含外界环境噪声，当外界环境较嘈杂时，会对解码过程产生影响。声波通信一般为近距离通信，编码端播放扬声器距解码端麦克风距离较近，同时如果解码端麦克风链路增益较高，会造成转换的数字信号出现严重的削顶失真，从而产生幅度较大的各次谐波。数字信号中，高次谐波由于混叠效应的存在，会以低频段产生镜像谐波，干扰正常的状态频率，从而极易引起误解码。

解码端对数字信号进行分帧处理。以16000Hz采样率、每帧时间长度为10ms 为例，帧信号的处理过程为：ADC每转换10ms的数据(数据长度为320)，经过补零后，得到512个点的时域数据，时域数据经时频转换(如FFT等)后，转换成频域复数信号，对复数信号取幅度，进行幅度检测。选择幅度最大的M 个频点，在状态表中查找是否为有效状态，若为有效状态，则状态计数器的相应状态计数值加1，否则计数器不计数。

解码端开启采集信号及解码的任务后，首先需要对齐信号，即持续检测连续的两帧信号的状态是否同步状态，若是则结束对齐任务，进入到下一个阶段。图4表示对齐的两个信号帧在整个信号中的位置示意图，

即为两个信号帧。

信号对齐后以块信号为单位检测检测当前块的有效状态，对齐的两帧信号为首个块信号的组成部分(前两帧)。在块信号的处理过程中，采用状态计数器对块信号里每帧信号判决的状态进行计数。当处理完块信号后，状态计数器里最大计数值为c，若c≥C(其中C≤J)，则判决块信号对应的有效状态为该最大计数值对应的状态，保存判决的状态，同时计数器清零，对下一个块信号处理。否则，认为该块信号为无效块，解码端重新开始对齐。由于声波通信一般传输数据量较小，码率低，当块信号无法判决有效状态即当前块判决为无效块时，中止当次通信任务，丢弃之前所有的数据，开启下一次通信任务。

图5所示，

为编码端生成的两帧信号，

为解码端接收到信号后转换成的数字信号，相较编码端生成信号，解码端信号明显混入外界噪声信号，同时出现明显的失真。

和

分别为前后两个块信号，计为第i块和第i+1块。第i块信号由J+K帧信号组成，如图中方框所示。

为状态计数器，对当前块(第 i块)信号各帧判决的状态进行计数。解码端对接收信号各帧检测判决，可能出现：

1.判决正确；2.判决错误；3.未检测状态表中状态，分别为图中

、

、

所示。为检测状态中状态时，状态计数器不计数。检测完所有帧状态后，状态计数器中状态2的计数值c₂最大，且c₂≥C时，判定当前块传输的有效状态为状态2。

声信号传播过程中会混入环境噪声，也会因为系统失真导致明显的谐波失真。同一个状态信号发送多帧，解码端对块信号的各帧信号进行多数判定，选择计数最多的状态，可以有效减少干扰导致其中少数帧出现误判以及未能判决有效状态的情况。

完整的信号首尾分别包含L个同步状态块信号。信号对齐后，若检测连续的 L个块信号的状态均为同步状态，完成首同步，进入数据块处理阶段，否则解码端重新开始对齐。对数据块进行处理过程中，若判决状态为首状态，则启动尾同步。若检测连续的L个块信号的状态均为首状态，则尾同步完成，进入校验阶段。否则，解码端重新开始对齐。

首个尾同步块的前一个数据块为奇偶校验块。根据编码端奇偶校验状态的生成规则，对除奇偶校验块的所有数据块状态的最高频率组(第M组)的各个频率进行计数，得到各个频率的奇偶值，用1/0表示，从而获得相应的二进制序列，再对该序列采用状态表中的单个状态进行编码，该状态则为有效奇偶校检状态，如果有效奇偶校验状态和当前解码的奇偶校验状态一直，则奇偶校验成功，该次通信传输任务完成。否则，奇偶校验失败，解码端重新开始对齐。

如图2中，假设解码数据状态进行统计后，频率组2中，3200Hz、3500Hz、3800Hz对应的个数分别为8、7、9，则相应的奇偶二进制序列为011，十进制值为3，正确的奇偶校验状态为状态⑷(状态⑴用作同步状态)，如果当前奇偶校验状态为⑷，则数据传输正确；如果当前奇偶校验状态为⑸或其他状态，则表示数据传输错误。

单次通信传输任务完成后，设置S ms的静音时间，在这一时间段内，编码端不发送有效信号，解码端不开启解码任务。这样可以避免声场中混响的干扰，也可以避免编码端扬声器瞬态响应较长造成声音拖尾对解码端带来的不利影响。

解码端完成声波通讯任务后，得到状态流，状态流通过通信协议进行解码，得到有效数据。

Claims (5)

1.一种抗噪声及失真的近距离声波通信方法，其特征在于，所述抗噪声及失真的近距离声波通信方法包括S100编码步骤和S200解码步骤，

所述S100编码步骤包括：S110生成状态表步骤、S120状态编码步骤、S130校检状态步骤、S140同步步骤、S150多频调制步骤、S160生成信号步骤、S170播放步骤和S180单次通讯的延时间隔步骤，其中，

所述S110生成状态表步骤包括：

从M组频率中各选取一个频率，组合成一个基本的编码状态，每组频率的频率个数分别为F ₁ ，F ₂ ，……，F _M ，总共有F＝F ₁ ×F ₂ ×…×F _M 种编码状态，这F种编码状态组成系统的状态表，所述的M组频率，频率相互不重叠，频率值单调递增，第1组频率最低，第M组频率最高，且所有频率均在一个倍频程范围内，单个编码状态用[f ₁ ，f ₂ ，...，f i ，...，f _M ]表示，f _i为选取的第i组的某个频率，F种编码状态用log 2 (F)个比特表示，即单个编码状态可以携带log ₂ (F)比特的信息；状态表中选择某一个编码状态用于信号同步，称为同步状态，其他编码状态用于对待传输数据进行状态编码；

所述S120状态编码步骤包括：

待传输数据采用状态表中的编码状态进行状态编码，待传输数据形成包含m个状态的状态数据流，m取决于待传输数据长度；

所述S130校检状态步骤包括：

对m个状态的状态数据进行校验，生成校验状态，校验的方式为奇偶校验、BBC块校验或CRC循环冗余错误校验；

所述S140同步步骤包括：

采用首同步，或者首同步和尾同步，用L个块信号作为首同步，或者L个块信号分别做为首同步和尾同步；

所述S150多频调制步骤包括：

编码端和解码端进行信号处理的最小单元为一帧，设帧信号的时间长度为T ms；状态数据流中每个状态对应生成的信号的最小单元为一个块信号，每个块信号包含J+K帧信号；其中，J帧是有效信号，为当前状态对应的各个频率的正弦数字信号的叠加信号，即多频调制信号，另外K帧为静音信号，幅度为0，用于分隔相邻的前后两个状态数据；

所述S160生成信号步骤包括：

状态数据流经过多频调制后生成数字的多频调制信号，即为一次单向通信的完整信号；

所述S170播放步骤包括：

信号生成后，通过编码端音频系统的扬声器进行播放，处理流程为数字信号经过DAC转换为模拟信号，模拟信号经过音频功率放大器后输出给扬声器播放；

所述S180单次通讯的延时间隔步骤包括：

考虑混响的存在，以及编码端扬声器瞬态响应的影响，单次通信完成后，在短时间内仍存在尾音会干扰解码端的解码，单次通信完成S ms后，再开始下一次通信传输任务；

所述S200解码步骤包括：

S210、解码端音频系统采集到声信号后转换成数字信号，设数字信号的采样率为Fs；

S220、频域检测；

S230、状态判决；

S240、解码端完成单次通信传输任务S ms后，再进行下一次通信传输任务的对齐；

S250、解码端完成通信传输任务后，得到状态流，状态流通过通信协议进行解码，得到有效数据；

所述S220频域检测步骤包括：

和编码端相同，解码端也对数字信号进行分帧处理，每帧的时间长度也为T ms；单帧信号经过时频转换后，转换成频域信号进行幅度检测，对帧信号，在频域检测最大的P个峰值频率，通过状态表查询这P个峰值频率对应的状态数据；

所述S230状态判决步骤包括：

S231、确认当前帧对应的状态后，通过状态计数器对相应的状态进行计数，若未查找到对应的有效状态，则对于当前帧信号，状态计数器不计数；

S232、解码端开启采集信号及解码的任务后，开始对齐信号，即持续检测连续的两帧信号的状态是否为同步状态，若是则结束对齐；

S233、信号对齐后，以每J+K帧信号为块信号对状态进行检测，用于对齐的两帧信号计入第一个块信号，状态计数器用于对块信号里的每帧信号判决的状态进行计数，当处理完J+K帧块信号后，状态计数器里最大计数值为c，若c≥C，其中C≤J，则认为块信号对应的有效状态为该最大计数值对应的状态，保存判决的状态，同时计数器清零，处理下一个块信号，否则，认为该块信号为无效块，解码端重新开始对齐；

S234、信号对齐后，若检测连续的L个块信号的状态均为同步状态，则首同步完成，进入数据块处理阶段，否则解码端重新开始对齐；如果选用了首同步和尾同步，则还需要在对数据块进行处理的过程中，启动尾同步，若检测连续的L个块信号的状态均为首状态，则尾同步完成，即该次通信传输任务完成，否则，解码端重新开始对齐；

S235、对编码时生成的校验状态进行校验，如果校验状态和当前解码的校验状态一致，则校验成功，该次通信传输任务完成；否则，校验失败，解码端重新开始对齐。

2.如权利要求1所述的抗噪声及失真的近距离声波通信方法，其特征在于：所述S180单次通讯的延时间隔步骤中，延时间隔S为0～1000ms。

3.如权利要求1所述的抗噪声及失真的近距离声波通信方法，其特征在于：所述S233步骤中，C的取值为J/2。

4.如权利要求1所述的抗噪声及失真的近距离声波通信方法，其特征在于：所述S100编码步骤中，校验方式采用奇偶校验，具体过程为：状态编码过程中对于第M组的所有F _M 个频率进行计数，对状态流中m个状态计数后，得到F _M 个频率各自的计数值，当某频率的计数值为奇数时，用1表示；为偶数时，用0表示，从而得到F _M 个频率计数值的奇偶二进制序列，对该二进制序列采用单个状态进行编码，该状态称为奇偶校检状态，加入奇偶校检状态后，状态数据流扩展为m+1个状态。

5.如权利要求4所述的抗噪声及失真的近距离声波通信方法，其特征在于：所述S200解码步骤中，根据编码端奇偶校验状态的生成规则，对除奇偶校验块的所有数据块状态的最高频率组，即第M组的各个频率进行计数，得到各个频率的奇偶值，用1/0表示，从而获得相应的二进制序列，再对该序列根据协议采用状态表中的单个状态进行编码，该状态则为有效奇偶校检状态，如果有效奇偶校验状态和当前解码的奇偶校验状态一致，则奇偶校验成功，该次通信传输任务完成；否则，奇偶校验失败，解码端重新开始对齐。

Images