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1、(10)申请公布号 CN 102611658 A (43)申请公布日 2012.07.25 C N 1 0 2 6 1 1 6 5 8 A *CN102611658A* (21)申请号 201210056270.5 (22)申请日 2012.03.06 H04L 25/03(2006.01) H04L 27/26(2006.01) H04B 11/00(2006.01) (71)申请人杭州锐昂科技有限公司 地址 310013 浙江省杭州市西湖区塘苗路 18号华星时代产业园E座二层E201室 (72)发明人赵良 冉嘉 刘东栋 (74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公 司 33200 代理人杜。
2、军 (54) 发明名称 多通道声波通信系统及方法 (57) 摘要 本发明涉及一种多通道声波通信系统及方 法。单纯利用超声波频率特征，无法传递有效信 息，而且发生频点少。使用振幅调制传递信息，误 码率高。本发明包括声波信息发生器和声波信息 接收器。声波信息发生器包括第一麦克风、第一 模拟数字转换模块、信道选择模块、DDS载波发生 模块、FSK调制模块、码元信息存储模块、编码模 块、第一时钟模块、数字模拟转换模块、模拟滤波 模块、放大器模块和扬声器。声波信息接收器包括 第二麦克风、第二模拟数字转换模块、数字下变频 器模块、数字滤波器模块、降采样模块、自动增益 控制模块、同步判决模块和第二时钟管理模。
3、块。本 发明结构简单，同时避免了传统FSK解调每一路 都要经过大量的数字信号处理运算。 (51)Int.Cl. 权利要求书3页 说明书7页 附图4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 3 页 说明书 7 页 附图 4 页 1/3页 2 1.多通道声波通信系统，包括声波信息发生器和声波信息接收器，其特征在于： 所述的声波信息发生器包括第一麦克风、第一模拟数字转换模块、信道选择模块、DDS 载波发生模块、FSK调制模块、码元信息存储模块、编码模块、第一时钟模块、数字模拟转换 模块、模拟滤波模块、放大器模块和扬声器； 第一麦克风的输出端与第一模拟数字转换模块的输。
4、入端信号连接，第一模拟数字转换 模块的输出端与信道选择模块的输入端信号连接，信道选择模块的输出端与FSK调制模块 的一个输入端信号连接； 码元信息存储模块的输出端与编码模块的输入端信号连接，编码模块的输出端与FSK 调制模块的另一个输入端信号连接； DDS载波发生模块的输出端与FSK调制模块的再一个输入端信号连接； FSK调制模块的输出端与数字模拟转换模块的输入端信号连接，数字模拟转换模块的 输出端与模拟滤波模块的输入端信号连接，模拟滤波模块的输出端与放大器模块的输入端 信号连接，放大器模块的输出端与扬声器信号连接； 第一时钟模块提供两种时钟信号，其中一种时钟信号提供给第一模拟数字转换模块、 。
5、DDS载波发生模块和数字模拟转换模块；另一种时钟信号提供给信道选择模块、FSK调制模 块、码元信息存储模块和编码模块； 所述的声波信息接收器包括第二麦克风、第二模拟数字转换模块、数字下变频器模块、 数字滤波器模块、降采样模块、自动增益控制模块、同步判决模块和第二时钟管理模块； 所述的同步判决模块可进一步包括快速傅里叶变换模块、数控迟早门载波同步模块和 码元同步模块；所述的数控迟早门载波同步模块包括误差提取模块和积分器模块；所述码 元同步模块包括比较判决模块、信息码元同步模块和解码校验模块； 第二麦克风的输出端与第二模拟数字转换模块的输入端信号连接，第二模拟数字转 换模块的输出端与数字下变频器模。
6、块的输入端信号连接，数字下变频器模块的输出端与数 字滤波器模块的输入端信号连接，数字滤波器模块的输出端与降采样模块的输入端信号连 接，降采样模块的输出端与自动增益控制模块的输入端信号连接，自动增益控制模块带有 多个输出端，每个输出端都与一个信道的同步判决模块的输入端信号连接； 同步判决模块内部，快速傅里叶变换模块有两个输入端，一个输入端和自动增益控制 模块的输出端信号连接，快速傅里叶变换模块的一个输出端和误差提取模块的输入端信号 连接，误差提取模块的输出端和积分器模块的输入端信号连接，积分器模块的输出端和快 速傅里叶变换模块的另外一个输入端信号连接；快速傅里叶变换模块的另一个输出端和比 较判决。
7、模块的输入端信号连接，比较判决模块的输出端和信息码元同步模块的输入端信号 连接，信息码元同步模块的输出端和解码校验模块的输入端信号连接； 第二时钟模块提供两种时钟信号，其中一种时钟信号提供给第二模拟数字转换模块， 另一种时钟信号提供给数字下变频器模块、数字滤波器模块、降采样模块、自动增益控制模 块、同步判决模块； 声波信息发生器中的扬声器发出声波信号，该声波信号由声波信息接收器中第二麦克 风接收。 2.多通道声波通信方法，其特征在于该方法包括： 步骤1-1.第一麦克风采集声波信号，将声压能量转换为模拟电信号，送入第一模拟数 权 利 要 求 书CN 102611658 A 2/3页 3 字转换模。
8、块转换为离散的数字信号； 步骤1-2.第一模拟数字转换模块得到的音频数字信号送入到信道选择模块中，信道 选择模块对数字信号做快速傅里叶变换提取出信号的频域特征，根据规划的信道频点，计 算每个信道中信道频点能量是否超过门限阈值，如果超过阈值则认为该信道已经被其他发 生设备所占用；遍历所有的信道，找出未被占用的信道，确定该信道对应的信道频点数据， 并传递给FSK调制模块； 步骤1-3.原始信息保存在码元信息存储模块中，为了保证通信质量，原始信息经过编 码模块后，完成插入前导码和用于校验或者纠错的冗余码元的工作； 步骤1-4.FSK调制模块根据信道选择所确定的载波频率，由DDS载波发生模块生成载 频。
9、离散的采样点，并根据编码模块的结果，选择二进制码元0使用频率为f1的载频，二进制 码元1使用频率f2的载频，每个码元载波为2的N次方个离散采样点，这些离散采样点按 照采样时钟交给数字模拟转换模块； 步骤1-5.数字模拟转换模块将FSK调制后的数字信号转换为模拟信号，为了避免重复 采样导致的低频干扰，模拟信号经过模拟滤波模块后，滤掉了重复采样的低频干扰信号，同 时对载波信号做整形，滤波后的模拟信号送到放大器模块中放大驱动扬声器完成声波信号 的发送； 步骤2-1.声波经过第二麦克风被转换为模拟电平信号； 步骤2-2.模拟电平信号送给第二模拟数字转换模块，转换为离散数字信号； 步骤2-3.经过第二模。
10、拟数字转换模块转换的数字信号经由数字下变频器模块、数字 滤波器模块、降采样模块、自动增益控制模块做数字信号预处理； 步骤2-4.将经过数字信号预处理的信号对应多个通信信道分别送入各自同步判决模 块做载波同步、数据判决、码元同步和校验提取，其步骤可进一步描述为： 步骤2-4-1.在同步判决模块内部，经过数字信号预处理的信号被送入到快速傅里叶 变换模块做FFT运算，FFT运算结果送入到误差提取模块，并根据已知规划信道频点的FFT 模值做误差提取，误差提取的结果送入到积分器模块确定FFT窗口初始值，并反馈到快速 傅里叶变换模块用于FFT运算，完成载波同步调整功能；步骤2-4-1所描述的功能属于数控 。
11、迟早门载波同步模块； 步骤2-4-2. 在同步判决模块内部，经过数字信号预处理的信号被送入到快速傅里叶 变换模块做FFT运算，FFT运算结果被送入到比较判决模块，根据已知规划信道频点的FFT 模值比较，得到接收码元信息； 步骤2-4-3.接收码元信息送入到信息码元同步模块，去掉前导码，得到一组编码后的 码元； 步骤2-4-4.经过信息码元同步模块所得到编码后的码元再经过解码校验模块，做冗 余校验以判断接收码元是否正确，如果冗余校验结果正确，则将接收码元作为最终的原始 信息；如果冗余校验结果不正确，则放弃该接收码元；步骤2-4-2至2-4-4所描述的功能属 于码元同步模块。 3.根据权利要求2所。
12、述的多通道声波通信方法，其特征在于： 步骤1-2中所述的声波信道其规划方法具体为：在类超声波频带内事先规划出多个通 信频点，频点间隔f是声波接收器模拟数字转换模块采样频率除以每个码元的离散采样 权 利 要 求 书CN 102611658 A 3/3页 4 点数的商，而每个码元采样点数是2的N次方；通信频点的中心频率为信道间隔的整数倍， 为了实现类超声波通信，最小的中心频率要大于18KHz。 权 利 要 求 书CN 102611658 A 1/7页 5 多通道声波通信系统及方法 技术领域 0001 本发明涉及通讯技术领域，具体涉及基于声波实现多路设备之间信息发送、 信息接收还原、多通道共存防止载。
13、波冲突的系统和方法。 背景技术 0002 随着GSM数字移动通讯技术的商用，以手机为代表的移动终端设备成为人们生活 必备工具，并且在完成基本通话功能基础上，近年来又增加了蓝牙、NFC近场通讯等技术实 现室内精准定位以及手机支付等诸多功能。这些基本功能都是基于电磁波为基本传输媒介 而实现的，需要专用的硬件和设备，实现代价高昂。 0003 有别于电磁波的信息传递，传统的声光电构成了人类最基础的信息发布和传递的 方式，而作为手机基本通话功能，麦克风和扬声器是每部手机必备的基础硬件。由扬声器和 麦克风组成的音频信息发送接收系统，成为一种廉价的通信方式。尤其是在人耳可辨的理 论声波频率上限20KHz附近。
14、的类超声波频率是一种有效的载波频率，有如下优点：1.人耳 无法识别不会带来噪声；2.可以被手机麦克风有效接收；3.远离通常使用的声波频率，正 常的声波信号对其干扰少。 0004 这些优点可以使移动终端利用超声波或者类超声波作为通信载波或者定位信号 使用。在申请日2011年5月4日发明专利CN102202258.A中，单纯利用超声波频率特征， 无法传递有效信息，而且发生频点少；申请日在2007年2月15日的发明专利CN101247183A 中，使用振幅调制传递信息，存在误码率高，没有公开载波防冲撞的有效机制。总之，现有解 决方法的实用性不足。 发明内容 0005 针对以上技术的缺陷，本发明的第一。
15、个目的在于提出一种声波或者类超声波载波 防冲撞的多通道通信方法和系统，能够实现多个声波或者类超声波发生器共存而不会相互 干扰。这种方法对类超声波作为室内定位格点实现移动设备精准定位非常必要。 0006 本发明的第二个目的是公开一种高效的多通道FSK解调处理方法，大大减少了传 统多通道信道解调的运算量，提高了接收效率的同时，降低了接收设备的硬件实现成本和 功耗。 0007 为了实现上述目的，本发明提供了一套声波信道规划方法、声波信息发送部分以 及声波信息接收部分，发送和接收部分可以单独工作，也可以在同一部移动终端，比如手机 中实现。 0008 本发明解决技术问题所采取的技术方案： 多通道声波通信。
16、系统，包括声波信息发生器和声波信息接收器。 0009 所述的声波信息发生器包括第一麦克风、第一模拟数字转换模块、信道选择模块、 DDS载波发生模块、FSK调制模块、码元信息存储模块、编码模块、第一时钟模块、数字模拟 转换模块、模拟滤波模块、放大器模块和扬声器。 说 明 书CN 102611658 A 2/7页 6 0010 第一麦克风的输出端与第一模拟数字转换模块的输入端信号连接，第一模拟数字 转换模块的输出端与信道选择模块的输入端信号连接，信道选择模块的输出端与FSK调制 模块的一个输入端信号连接。 0011 码元信息存储模块的输出端与编码模块的输入端信号连接，编码模块的输出端与 FSK调制。
17、模块的另一个输入端信号连接。 0012 DDS载波发生模块的输出端与FSK调制模块的再一个输入端信号连接。 0013 FSK调制模块的输出端与数字模拟转换模块的输入端信号连接，数字模拟转换模 块的输出端与模拟滤波模块的输入端信号连接，模拟滤波模块的输出端与放大器模块的输 入端信号连接，放大器模块的输出端与扬声器信号连接。 0014 第一时钟模块提供两种时钟信号，其中一种时钟信号提供给第一模拟数字转换模 块、DDS载波发生模块和数字模拟转换模块；另一种时钟信号提供给信道选择模块、FSK调 制模块、码元信息存储模块和编码模块。 0015 所述的声波信息接收器包括第二麦克风、第二模拟数字转换模块、数。
18、字下变频器 模块、数字滤波器模块、降采样模块、自动增益控制模块、同步判决模块和第二时钟管理模 块。所述的同步判决模块可进一步包括快速傅里叶变换模块、数控迟早门载波同步模块和 码元同步模块。所述的数控迟早门载波同步模块包括误差提取模块和积分器模块；所述码 元同步模块包括比较判决模块、信息码元同步模块和解码校验模块。 0016 第二麦克风的输出端与第二模拟数字转换模块的输入端信号连接，第二模拟数字 转换模块的输出端与数字下变频器模块的输入端信号连接，数字下变频器模块的输出端与 数字滤波器模块的输入端信号连接，数字滤波器模块的输出端与降采样模块的输入端信号 连接，降采样模块的输出端与自动增益控制模块。
19、的输入端信号连接，自动增益控制模块带 有多个输出端，每个输出端都与一个信道的同步判决模块的输入端信号连接。 0017 同步判决模块内部，快速傅里叶变换模块有两个输入端，一个输入端和自动增益 控制模块的输出端信号连接，快速傅里叶变换模块的一个输出端和误差提取模块的输入端 信号连接，误差提取模块的输出端和积分器模块的输入端信号连接，积分器模块的输出端 和快速傅里叶变换模块的另外一个输入端信号连接。快速傅里叶变换模块的另一个输出端 和比较判决模块的输入端信号连接，比较判决模块的输出端和信息码元同步模块的输入端 信号连接，信息码元同步模块的输出端和解码校验模块的输入端信号连接。 0018 第二时钟模块。
20、提供两种时钟信号，其中一种时钟信号提供给第二模拟数字转换模 块，另一种时钟信号提供给数字下变频器模块、数字滤波器模块、降采样模块、自动增益控 制模块、同步判决模块。 0019 声波信息发生器中的扬声器发出声波信号，该声波信号由声波信息接收器中第二 麦克风接收。 0020 利用上述多通道声波通信系统进行通信方法，包括以下步骤： 步骤1-1.第一麦克风采集声波信号，将声压能量转换为模拟电信号，送入第一模拟数 字转换模块转换为离散的数字信号。 0021 步骤1-2.第一模拟数字转换模块得到的音频数字信号送入到信道选择模块中， 信道选择模块对数字信号做快速傅里叶变换提取出信号的频域特征，根据规划的信道。
21、频 点，计算每个信道中信道频点能量是否超过门限阈值，如果超过阈值则认为该信道已经被 说 明 书CN 102611658 A 3/7页 7 其他发生设备所占用；遍历所有的信道，找出未被占用的信道，确定该信道对应的信道频点 数据，并传递给FSK调制模块。 0022 步骤1-3.原始信息保存在码元信息存储模块中，为了保证通信质量，原始信息经 过编码模块后，完成插入前导码和用于校验或者纠错的冗余码元的工作。 0023 步骤1-4.FSK调制模块根据信道选择所确定的载波频率，由DDS载波发生模块生 成载频离散的采样点，并根据编码模块的结果，选择二进制码元0使用频率为f1的载频，二 进制码元1使用频率f2。
22、的载频，每个码元载波为2的N次方个离散采样点，这些离散采样 点按照采样时钟交给数字模拟转换模块。 0024 步骤1-5.数字模拟转换模块将FSK调制后的数字信号转换为模拟信号，为了避免 重复采样导致的低频干扰，模拟信号经过模拟滤波模块后，滤掉了重复采样的低频干扰信 号，同时对载波信号做整形，滤波后的模拟信号送到放大器模块中放大驱动扬声器完成声 波信号的发送。 0025 步骤2-1.声波经过第二麦克风被转换为模拟电平信号。 0026 步骤2-2.模拟电平信号送给第二模拟数字转换模块，转换为离散数字信号。 0027 步骤2-3.经过第二模拟数字转换模块转换的数字信号经由数字下变频器模块、 数字滤波。
23、器模块、降采样模块、自动增益控制模块做数字信号预处理。 0028 步骤2-4.将经过数字信号预处理的信号对应多个通信信道分别送入各自同步判 决模块做载波同步、数据判决、码元同步和校验提取，其步骤可进一步描述为： 步骤2-4-1.在同步判决模块内部，经过数字信号预处理的信号被送入到快速傅里叶 变换模块做FFT运算，FFT运算结果送入到误差提取模块，并根据已知规划信道频点的FFT 模值做误差提取，误差提取的结果送入到积分器模块确定FFT窗口初始值，并反馈到快速 傅里叶变换模块用于FFT运算，完成载波同步调整功能。步骤2-4-1所描述的功能属于数 控迟早门载波同步模块。 0029 步骤2-4-2. 。
24、在同步判决模块内部，经过数字信号预处理的信号被送入到快速傅 里叶变换模块做FFT运算，FFT运算结果被送入到比较判决模块，根据已知规划信道频点的 FFT模值比较，得到接收码元信息。 0030 步骤2-4-3.接收码元信息送入到信息码元同步模块，去掉前导码，得到一组编码 后的码元。 0031 步骤2-4-4.经过信息码元同步模块所得到编码后的码元再经过解码校验模块， 做冗余校验以判断接收码元是否正确，如果冗余校验结果正确，则将接收码元作为最终的 原始信息；如果冗余校验结果不正确，则放弃该接收码元。步骤2-4-2至2-4-4所描述的功 能属于码元同步模块。 0032 更进一步地说，步骤1-2中所述。
25、的声波信道其规划方法具体为：在类超声波频带 内事先规划出多个通信频点，频点间隔f是声波接收器模拟数字转换模块采样频率除以 每个码元的离散采样点数的商，而每个码元采样点数是2的N次方；通信频点的中心频率为 信道间隔的整数倍，为了实现类超声波通信，最小的中心频率要大于18KHz。 0033 本发明的有益效果： 本发明公开了一套不需要手机增加额外元件的基础上低成本的实现手机等移动设备 短距离通信的系统及方法。 说 明 书CN 102611658 A 4/7页 8 0034 本发明所公开的声波信道规划和选择方法，解决了声波通信中的信号相互干扰的 问题，为声波发生器作为定位格点的实用性难题奠定了技术基础。
26、。 0035 本发明构思巧妙，通过事先规划好的频点，使得FFT后的结果方便比较判决，大大 减少了同步判决的实现难度。 0036 本发明结构简单，实现成本低廉，主要工作模块都可以通过软件编程完成，同时避 免了传统FSK解调每一路都要经过的滤波、相关判决等大量的数字信号处理运算，使得本 发明所示系统，即可以由运算能力强大的智能手机实现，又很方便的由一些使用MCU的终 端实现。 0037 总之本发明很好的适应了手机智能化的发展趋势，为手机室内导航定位、手机短 距离通信提供了一种低成本的解决方案。 附图说明 0038 图1为本发明声波通信系统示意图； 图2为本发明声波信道规划示意图； 图3为本发明声波。
27、信息发生器结构示意图； 图4为本发明声波信息发生器编码模块示意图； 图5为本发明声波信息接收器接收示意图； 图6为本发明声波信息接收器同步判决模块示意图。 具体实施方式 0039 为使本发明的目的、技术方案和优点更加明白，结合附图和具体实施实例，对本发 明做进一步详细说明： 本发明的声波通信系统包括声波信息发生器和声波信息接收器，声波信息接收器可以 同时接收四个声波信息发生器所发送的信息，如图1所示。 0040 声波通信系统首先需要对信道做出规划，为了实现类超声波通信，本实施例中规 划利用声波18KHz到22kHz为声波通信频段。44100Hz是移动终端设备中最常使用的音频 采样频率，考虑到设。
28、备兼容性，声波通信系统使用44100Hz作为采样时钟频率。规划每位 码元的采样点数是1024，这样确定信道间隔f=44100/1024=43Hz。确定通信信道频率是 信道间隔的整数倍，最低的信道频率是18001Hz（信道间隔的418倍），最高的信道频率是 21920Hz（信道间隔的509倍），这样可以得到一张信道规划表，如表1和图2： 表1 说 明 书CN 102611658 A 5/7页 9 从图2中可以看到，一些信道频点，如间隔倍数为420的频率为18088Hz的频点没有被 用作FSK调制信道频点，这些频点作为环境噪声参考频点使用。 0041 图3是声波信息发生器结构流程图。声波由第一麦克。
29、风301采集, 将声压能量转 换为模拟电平信号，送入到第一模拟数字转换模块302转换为离散的数字信号。第一模拟 数字转换模块采样时钟频率是44100Hz； 第一模拟数字转换模块302得到的音频数字信号送入到信道选择模块303中，信道选 择模块对数字信号做快速傅里叶变换提取出信号的频域特征，根据规划的信道频点，计算 每个信道中信道频点能量是否超过门限阈值，如果超过阈值则认为该信道已经被其他发生 设备所占用。 0042 在本实施例中，先计算信道1的18001Hz和18044Hz频点FFT模值，然后平均，再除 以环境噪声参考频点18060Hz的FFT模值。如果这个比值大于2，认为该信道已经被其他发 。
30、生器占用，该信道不可用。按照上述方法遍历所有的信道，找出未被占用的信道，确定该信 道对应的信道频点数据，并传递给306 FSK调制模块。比如发现信道2和信道12没有被其 他发生器占用，选择信道2作为本发生器信息调制信道，即对应18130Hz为bit 0，18174Hz 为bit 1。 0043 原始信息存放在码元信息存储模块304中，该数字信号经过编码模块305做编码 处理，编码模块如图4所示，插入一组1010跳变的前导码，编码使用CRC-4校验码，后续插 入4bit校验码位，但编码方式不限于CRC校验码，编码方式可以根据需要选择。 0044 本实施例中原始信息是10位数字信号 1111111。
31、111，编码使用CRC-4校验码，校验 多项式为10011，对原始信息编码得到的CRC-4的校验码为0011，前导码为12位，编码模块 305输出的码元为10101010101011111111110011。 0045 编码后的码元被送到FSK调整模块306做频移键控调制，其信号调制的频率由频 道选择模块303确定，如本实施例所述选择信道2，bit0 是18130 Hz，bit1是18174 Hz，每 个bit做1024次采样，根据DDS载波发生模块307中的正弦波查找表直接生成对应的采样 数据，并交给309数字模拟转换模块转换为模拟信号，DDS载波发生模块和数字模拟转换模 说 明 书CN 1。
32、02611658 A 6/7页 10 块采样频率均为44100Hz。 0046 为了避免重复采样导致的低频干扰，数字模拟转换模块输出的模拟信号经过模拟 滤波模块310后，滤掉了重复采样的低频干扰信号，同时对载波信号做整形，滤波后的模拟 信号送到放大器模块311中放大驱动扬声器完成声波信号的发送。 0047 本实施例中，放大器模块使用D类放大器， D类放大器对音质损失以及所产生的 高频干扰对声波通信没有影响，而且D类放大器效率高，可以简化电源、功耗和散热设计， 便于发生设备小型化，是声波通信系统理想选择。本实施例中扬声器使用带式高音扬声器， 利用带式扬声器高频特征好的特点，在减少类超声波所在高频。
33、段频宽衰减的同时，减少了 发生器体积，但实验证明，普通球顶高音扬声器同样可以应用到声波发生系统中。 0048 声波信息发生器中，时钟管理模块308提供模拟数字转换模块302、DDS载波发生 模块307和数字模拟转换模块 309的采样时钟，即44100Hz，同时提供频道选择模块303、编 码模块305、FSK调制模块306的系统工作时钟，该时钟频率根据运算要求和功耗指标确定。 0049 声波信息发生器中，频道选择模块303、编码模块305、DDS载波发生模块307、FSK 调整模块306都是在数字域内通过数字信号处理用软件实现，对硬件要求非常低，利用普 通MCU就可以实现。 0050 图5是声波。
34、信息接收器示意图。声波信息由第二麦克风501采集转换为电平信号 送到第二模拟数字转换模块 502中转换为离散的数字信号，第二模拟数字转换模块502的 采样频率是44100Hz。 0051 第二模拟数字转换模块 502输出的离散数字信号送入到下变频器 503，做下变频 处理：采集了N个数据，其中第1、3、5等奇数点保持数据不变，2、4、6等偶数点的相位偏移 ，将18KHz到22Khz的频率搬移到低频段。 0052 下变频器 503的输出结果送入到数字滤波器模块504做数字低通滤波，只保留声 波信息的频带，滤除非工作频段的噪声。本实施例使用25阶，截止频率为5.5KHz的FIR滤 波器。 0053。
35、 数字滤波器模块504的输出结果送入到降采样模块505中做4倍降采样，每个bit 的采样点数由1024个采样点减少为256个采样点，这样减少后续FFT的计算量。 0054 降采样处理后的信号，被送入到自动增益控制模块506中，将信号振幅均匀化，避 免后续迟早门同步误差提取由于振幅不均匀导致的错误。 0055 经过自动增益控制处理后的信号送入到多路同步判决模块507中，对每一路信号 做载波同步和码元同步，最终得到原始码元信息。 0056 进一步的说明同步判决模块的工作流程，图6为同步判决模块的结构示意图。同 步判决模块由快速傅里叶变换模块601、码元同步模块602和数控迟早门载波同步模块603 。
36、三部分组成。 0057 经过自动增益控制处理后的信号首先送到快速傅里叶变换模块601做FFT运算， 每一位码元对应256个采样点做FFT运算，得到信号的频域特征。比如我们使用信道2作 为解调信道，表2为规划信道2在接收器不同模块处FFT横坐标位置。 0058 表2 说 明 书CN 102611658 A 10 7/7页 11 从表2可以看到，规划的信道频点在经过降采样处理后FFT横坐标均落在整数格点上， 这样在提高FFT运输速度的前提下，不影响判决比较精度。 0059 在快速傅里叶变换模块601中，取1:256个点做FFT，得到横坐标93点和92点 所对应的模值：r1（93）和r1（92），然。
37、后向后偏移128个点，取129:384再做一次FFT，得 到r2(93)和r2(92)的模值，将这两次FFT的结果送入到数控迟早门载波同步模块603中。 0060 数控迟早门载波同步模块603由误差提取模块603.1和积分器模块603.2两部分 组成。快速傅里叶变换模块601得到的两次FFT结果r1(93)、r1（92）和r2（93）、r2（92） 送入到误差提取模块603.1，提取出同步误差err： Err=（r2（93）- r1(93)）+（r2（92）- r1（92） 同步误差err送入到积分器模块603.2中，确定下一次FFT取值窗口的起始偏移量 offset： Offset= rou。
38、nd(offset+0.2err)/16)16 即以16的倍数作为迟早门偏移量，得到的偏移量反馈到快速傅里叶变换模块601中， 用于确定下一次FFT取值窗口位置，完成数控迟早门载波同步功能。 0061 快速傅里叶变换模块601 FFT运算的结果同时送入到码元同步模块602中。码元 同步模块602由比较判决模块602.1、信息码元同步模块602.2和解码校验模块602.3组 成。 0062 快速傅里叶变换模块601 FFT运算的结果送入到比较判决模块602.1做比较判 决，如表2实施例中对信道2做判决： 如果r（93）大于r（92），判决为bit 0；如果r（93）小于等于r（92），判决为bi。
39、t 1。 这样得到一组编码后的码元信息：001010101010101111111111001110101010101011。 0063 比较判决模块602.1的输出结果送入到信息码元同步模块602.2中做码元同步， 确认前导码位置并提取出原始码元和校验码元，如本实施例，确认101010101010为前导 码，提取出11111111110011为原始码元和校验码元并送入到解码校验模块602.3中，用 CRC-4校验多项式10011作为被除数，结果被整除，确认接收信息正确，最终解析出原始的 信息码元：1111111111。码元同步模块602功能完成。 0064 声波信息接收器的时钟管理模块508。
40、提供模拟数字转换模块 502的采样时钟 44100Hz，同时提供其他数字逻辑运算的系统时钟。 0065 声波信息接收器除了第二麦克风和模拟数字转换模块外，其他模块都是在数字域 通过数字信号处理，以软件方式实现，代价小，移植方便，便于在手机平台推广普及。 0066 综上所述，本发明结构简单，实施成本低廉，实用性良好，便于在手机短距离通信、 精准定位、签到服务及物联网等领域推广。 说 明 书CN 102611658 A 11 1/4页 12 图1 图2 图3 说 明 书 附 图CN 102611658 A 12 2/4页 13 图4 说 明 书 附 图CN 102611658 A 13 3/4页 14 图5 说 明 书 附 图CN 102611658 A 14 4/4页 15 图6 说 明 书 附 图CN 102611658 A 15 。