专利名称：使用人体通信的单一声音传送设备的制作方法
技术领域：
本发明的一方面涉及一种声音传送设备，且更具体地，涉及一种使用人体通信的 单一声音传送设备，其使得用户能够通过与单一声音传送设备进行接触、经由人体通信来 收听声音。此工作得到了MIC/IITA 的 IT R&D 计划[2006-S-072-03，Controller SoCfor Human Body Communication (用于人体通信的控制器SoC)]的支持。
背景技术：
人体通信是一种以下技术，其基于电流动通过人体的原理，从电子仪器中去除电 缆，并使用人体、而不是电缆而通过电能上的改变来传输信号。在使用人体作为传输介质的传统声音传送系统中，在传送设备和接收设备两者都 与人体直接接触的状况中完成声音传送。传送设备传送声音信号，而接收设备接收从传送 设备传送的信号，并将所接收的信号转换为能够被人们感测的频段的信号。即，在传统的声音传送系统中，当传送设备将要传输的声音信号调制为能够通过 人体传送的信号、并其后通过人体传送所调制的信号时，被置于与人的耳朵区域(或者耳 朵的附近)接触的接收设备接收从传送设备输出并且通过人体传送的信号，并且通过对所 接收的信号进行解调来将所接收的信号转换为音频波段的声音信号，因而以提供可听得见 的信号。然而，这种传统的声音传送系统单独地包括传送设备和接收设备，并且使得只有 当接收设备与人体接触或邻近于人体时、用户才能够收听到声音。
发明内容
技术问题本发明的一方面提供了一种使用人体通信的单一声音传送设备，其使得用户能够 通过简单接触、而无需使用附加的接收设备来收听到声音。本发明的另一方面提供了一种使用人体通信的单一声音传送设备，其使得用户能 够仅仅利用一个单一声音传送设备来收听到声音。技术方案根据本发明的一方面，提供了一种使用人体通信的单一声音传送设备，包括声音 信号发生器，用于生成音频波段的声音信号；高频信号发生器，用于生成具有比该音频波段 更高频率的高频信号；信号组合器，用于通过将该声音信号与该高频信号进行组合来生成 组合信号；以及信号传送器，用于变更在从该信号组合器输出的组合信号与从该高频信号 发生器输出的高频信号之间的相位差，并且将该组合信号和该高频信号一起输出到人体， 以便通过该组合信号的高频信号的破坏性干扰(destructive interference)来仅仅留下 该声音信号，其中该破坏性干扰在人体的耳朵区域中生成。该信号传送器可以包括第一信号传送器，用于变更从该信号组合器输出的组合信号的相位，并且向人体输出所变更的信号；以及第二信号传送器，用于变更从该高频信号 发生器输出的高频信号的相位，并且向人体输出所变更的信号。该第一信号传送器可以包括第一相移单元，用于变更从该信号组合器输出的组 合信号的相位；以及第一输出单元，用于向人体输出从该第一相移单元输出的组合信号。当 必要时，该第一信号传送器还可以包括以下单元中的至少一个第一放大单元，用于执行放 大，以用于增加组合信号对噪声的抵抗性，以及第一校准单元，用于基于从人体到声音传送 设备的距离和人体的阻抗来执行该组合信号的校准。该第二信号传送器可以包括第二相移单元，用于变更从该高频信号发生器输出 的高频信号的相位；以及第二输出单元，用于向人体输出从该第二相移单元输出的高频信 号。当必要时，该第二信号传送器还可以包括以下单元中的至少一个第二放大单元，用于 执行放大，以用于增加高频信号对噪声的抵抗性，以及第二校准单元，用于基于从人体到声 音传送设备的距离和人体的阻抗来执行该高频信号的校准。该使用人体通信的单一声音传送设备还可以包括控制器，用于考虑到人体的耳朵 位置和身体条件、以及单一声音传送设备与人体之间的阻抗匹配状况，来控制该声音信号 的频率、该高频信号的频率、和该组合信号与该高频信号之间的相位差。有益效果根据本发明示范实施例的使用人体通信的单一声音传送设备使得即使没有附加 的接收设备、用户也能够通过仅仅与一个信号声音传送设备进行接触来收听到声音。而且，根据本发明示范实施例的使用人体通信的单一声音传送设备使得仅仅通信 用户能够接收到正在传送的声音、并获得立体声效果，并且也不需要附加的接收设备，由此 促进了该设备的充分使用和用户行动的便宜性。
通过结合附图进行的以下详细说明，将更加清楚地理解本发明的上面和其它方 面、特征和其他优点，其中图1图示了根据本发明示范实施例的使用人体通信的单一声音传送系统；图2是根据本发明示范实施例的单一声音传送系统的单一声音传送设备的框图； 以及图3到图6是用于描述根据本发明示范实施例的单一声音传送设备的操作方法的 波形图。
具体实施例方式现在，将参考附图来对本发明的示范实施例进行详细描述。提供这些示范实施例 以使得此公开将彻底且完整，并且这些示范实施例将向本领域技术人员更全面地传达本发 明的构思。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应该被理解为限于在这里提出 的示范实施例。在附图中，为了清楚起见，将省略与本发明的描述无关的部分。贯穿本描述中，相 同和实质上一致的部件具有相同的附图标记或其连续的附图标记。另外，还将理解，除非相反地进行定义，否则当在本说明书中使用时，术语“包括(comprises) ”和/或“包括(comprising) ”指明存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件、 和/或组件，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件、和/或其组的存 在或添加。图1图示了根据本发明示范实施例的使用人体通信的单一声音传送系统。参考图1，声音传送系统包括单一声音传送设备100、和人体200，该人体200与该 单一声音传送设备100接触(或邻近于该单一声音传送设备100)。声音传送设备100同时地生成声音信号与高频信号的组合信号、以及用于与在该 组合信号中包括的该高频信号进行破坏性干扰的另一高频信号，并其后，向与声音传送设 备100接触的人体200输出所生成的信号。在将从声音传送设备100输出的组合信号和高频信号传输通过用作通信信道的 人体200的中间，通过人体200(具体地，耳朵区域)中的破坏性干扰来将该组合信号和该 高频信号恢复为声音信号，并且向耳朵区域传输所恢复的声音信号。因此，即使没有使用附加的接收设备，与声音传送设备100接触的人(即，声音传 送设备100的用户)也可以听见在他的耳朵区域中恢复的声音。从声音传送设备100输出的组合信号和高频信号不但破坏性地彼此干扰，而且通 过人体200中信号的叠加来构造性地彼此干扰。然而，由于由构造性干扰(constructive interference)生成的信号是超出用户可以收听到的音频波段的信号，所以用户不能感测 到由构造性干扰生成的信号。相应地，在本发明的示范实施例中，如下，将仅仅描述由破坏性干扰生成的信号， 而不考虑由构造性干扰生成的信号。在下文中，下面将参考图2来更详细地描述根据本发明示范实施例的声音传送设 备的配置。图2是根据本发明示范实施例的单一声音传送系统的单一声音传送设备的框图。参考图2，根据本发明示范实施例的声音传送设备100包括控制器110、声音信号 发生器120、高频信号发生器130、信号组合器140、第一信号传送器150、和第二信号传送器 160。第一信号传送器150包括第一相移单元151、第一放大单元152、第一校准单元153、和 第一输出单元154。第二信号传送器160包括第二相移单元161、第二放大单元162、第二校 准单元163、和第二输出单元164。如图1所示，声音传送设备100通过与它自己接触的人体200来输出并传输信号， 并且可以以手持类型来实现。在下文中，下面将描述单一声音传送设备100的相应元件的功能。控制器110整体地控制单一声音传送设备100的所有元件，使得可以一起输出两 个信号(即，声音信号“音频(Audio)”和高频信号HFl的组合信号Audio_HF、以及另一高 频信号HF2)，但是在组合信号AudioJlF中包括的高频信号HFl可以与高频信号HF2进行破 坏性地干扰，并且在人体200的耳朵区域处衰弱。为此目的，控制器110获得单一声音传送设备100的操作条件，并且基于所获得的 操作条件来计算组合信号AudioJlF和高频信号HF2之间的相位差，使得可以在人体200的 耳朵区域处引起破坏性干扰。并且，控制器110根据计算结果来控制声音信号发生器120 的频率生成波段、高频发生器130的频率生成波段、第一相移单元151的相移量和第二相移单元161的相移量。在这里，单一声音传送设备100的操作条件包括人体200的身体条件和耳朵位置、 以及在单一声音传送设备100和人体200之间的阻抗匹配状况等。因此，所述操作条件可 以根据单一声音传送设备100的频繁改变的操作环境而频繁地变化。而且，控制器110可以控制组合信号AudioJlF和高频信号HF2的信号输出速度。 这是为了通过控制在人体200中生成的破坏性干扰的位置和破坏性干扰的生成时间来提 供立体声效果。控制器110提取在声音传送设备100的内部存储器(未示出)中存储的声音传送 设备100的时钟信息和人体200的阻抗信息，以由此向校准单元153和163提供所提取的 信息，并因而，使得校准单元153和163能够根据频繁改变的操作环境来对信号执行校准操作。声音信号发生器120在控制器110的控制下从存储器提取包括要通过人体200传 送的信息的数据，并且将所提取的数据转换为音频波段的声音信号“音频”。而且，当必要 时，声音信号发生器120可以从外部通信设备接收数据，以生成声音信号。高频信号发生器130生成具有比人的音频波段(从20Hz到20KHz)更高频率的高 频信号HFl和HF2 (或超声信号)。在此情况下，高频信号HFl和HF2的频率可以根据人体 200的阻抗和要传输的声音信号“音频”的频率来改变。输入到信号组合器140的高频信号 HFl和输入到第二信号传送器160的高频信号HF2具有相同的频率和相位。信号组合器140将声音信号“音频”与高频信号HFl进行组合，以生成组合信号 Audio_HF。这样，信号组合器140将声音信号“音频”与高频信号HFl进行组合的原因在 于，使在将信号传送通过人体200的中间由人体200的内部阻抗特性导致的声波的衰减最 小化。第一和第二相移单元151和161在控制器110的控制下对组合信号AudioJlF和 高频信号HF2的相位进行调整。在此情况下，组合信号AudioJlF和高频信号HF2之间的相 位差根据单一声音传送设备100的操作条件而频繁变化。这是为了在人体200的耳朵区域 中生成信号的破坏性干扰，而不考虑频繁改变的操作条件。根据本发明示范实施例的相移单元151和161的相移方法可以包括以电或机械方 式来改变信号的通常方法。第一和第二放大单元152和162对组合信号AudioJlF和高频信号HF2进行放大， 以由此增加输出电平。这是为了使当信号传送通过人体200时由注入到该信号中的噪声导 致的该信号的衰减最小化。在此情况下，控制器110控制放大单元152和162的放大率，并 因而，可以根据与声音传送设备100接触的人体200的皮肤状况和健康状况来更灵活地应 对通信信道环境中的改变。第一和第二校准单元153和163执行信号的校准，并因而，解决了与以下难题相关 联的问题，所述难题即由于人体200的阻抗特性所导致的信号失真而难以控制音质。即，由 于作为通信信道的人体200的阻抗可以通过各种因素(诸如，人体200的用于接触声音传 送设备100的部分的改变和健康状况的改变)来频繁地改变，所以必须考虑到人体200的 阻抗特性来执行校准。第一和第二输出单元IM和164通过分别与人体200进行接触来向人体200输出组合信号AudioJlF和高频信号HF2。在此情况下，输出单元154和164在声学上将声音传送设备100与人体200进行 耦接。即，作为一类变换器的输出单元巧4和164可以将要传送的信号变换为可传送且可 恢复类型的振荡信号，并且向人体200输出所变换的信号。已经描述了根据本发明示范实施例的声音传送设备100包括置于第一和第二放 大单元152和163后部的第一和第二校准单元153和163，并且通过对由信号组合器140组 合的信号执行校正来校正频率特性和输入/输出特性。然而，声音传送设备100可以配置 为在信号组合器140的前部对在组合之前保持原样的输入信号进行校正，接着是经历随后 的信号处理。此外，根据本发明示范实施例的声音传送设备100还可以包括用于执行感测 功能的元件，并且可以允许所述元件测量从与声音传送设备100接触的人体200的各部分 到左耳和右耳的距离。图3到图6是用于描述根据本发明示范实施例的单一声音传送设备的操作方法的 波形图。图3图示了声音信号“音频”以及高频信号HFl和HF2。图4图示了声音信号“音 频”和高频信号HFl的组合信号Audio_HF。图5图示了相移后的组合信号AudioJlF和相 移后的高频信号HF2。图6图示了通过组合信号AudioJlF和高频信号HF2的破坏性干扰而 恢复的声音信号“音频”。如图3所示，声音传送设备100通过声音信号发生器120来生成音频波段的声音 信号“音频”，并且通过高频信号发生器130来生成具有比声音信号“音频”的频率更高频率 的高频信号HFl和HF2。如图4所示，声音传送设备100通过信号组合器140来组合声音信号“音频”和高 频信号HF1，以生成组合信号Audio_HF。随后，如图5所示，声音传送设备100通过相移单 元151和161来改变声音信号“音频”和高频信号HF2之间的相位差。为了促进相移后的组合信号AudioJlF和相移后的高频信号HF2通过人体200的 传输，声音传送设备100通过放大单元152和162以及校准单元153和163来对相移后的 组合信号AudioJlF和相移后的高频信号HF2进行放大和校准，并且将所校准的信号输出到 人体200。然后，组合信号AudioJlF和高频信号HF2在传输通过人体200的中间，在人体200 的耳朵区域中进行彼此碰撞并破坏性地干扰。因此，如图6所示，在组合信号AudioJlF中 包括的高频信号HFl借助于高频信号HF2而渐弱，而仅仅声音信号“音频”剩余。结果，与声音传送设备100接触的人体200(即，声音传送设备100的用户)仅仅 通过与声音传送设备100进行接触来识别出该声音信号“音频”，以由此收听到声音。在本发明的上述示范实施例中，通过控制组合信号和高频信号之间的相位差，组 合信号和高频信号在耳朵区域中彼此破坏性地干扰。然而，可以通过根据条件而控制声音 信号的频率和高频信号的频率来生成上述破坏性干扰。例如，在要传送的声音信号具有频率f0的情况下，声音信号发生器120可以输出 具有频率fO/2的声音信号，高频信号发生器130可以输出具有频率f 1的高频信号，并且信 号组合器140可以输出具有频率“fO/2+fl”的信号和具有频率“fO/2-fl”的信号。然后， 在耳朵区域中对所述信号进行组合，以生成具有频率f0的组合信号，并然后将组合信号传 输到人体。
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如上所述，在其中可以通过从与人体直接接触的声音传送设备100输出的信号的 组合而组合具有期望频率的声音信号的状况中，在这里可以使用任何的频率组合。尽管已经结合示范实施例而示出并描述了本发明，但是将对本领域技术人员明显 的是，可以做出修改和变化，而不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围。产业适用性根据本发明示范实施例的使用人体通信的单一声音传送设备使得仅仅通信用户 能够接收到正在传送的声音、并获得立体声效果，并且也不需要附加的接收设备，由此促进 了该设备的充分使用和用户行动的便宜性。
权利要求
1.一种使用人体通信的单一声音传送设备，包括 声音信号发生器，用于生成音频波段的声音信号；高频信号发生器，用于生成具有比该音频波段更高频率的高频信号； 信号组合器，用于通过将该声音信号与该高频信号进行组合来生成组合信号；以及 信号传送器，用于变更从该信号组合器输出的组合信号与从该高频信号发生器输出的 高频信号之间的相位差，并且将该组合信号和该高频信号一起输出到人体，以便通过该组 合信号的高频信号的破坏性干扰来仅仅留下声音信号，其中该破坏性干扰在人体的耳朵区 域中生成。
2.根据权利要求1的设备，其中该声音传送器包括第一信号传送器，用于变更从该信号组合器输出的组合信号的相位，并且向人体输出 所变更的信号；以及第二信号传送器，用于变更从该高频信号发生器输出的高频信号的相位，并且向人体 输出所变更的信号。
3.根据权利要求2的设备，其中该第一信号传送器包括第一相移单元，用于变更从该信号组合器输出的组合信号的相位；以及 第一输出单元，用于向人体输出从该第一相移单元输出的组合信号。
4.根据权利要求3的设备，其中该第一信号传送器还包括以下单元中的至少一个 第一放大单元，用于执行放大，以增加组合信号对噪声的抵抗性，以及第一校准单元，用于基于从人体到声音传送设备的距离和人体的阻抗来执行该组合信 号的校准。
5.根据权利要求2的设备，其中该第二信号传送器包括第二相移单元，用于变更从该高频信号发生器输出的高频信号的相位；以及 第二输出单元，用于向人体输出从该第二相移单元输出的高频信号。
6.根据权利要求5的设备，其中该第二信号传送器还包括以下单元中的至少一个 第二放大单元，用于执行放大，以增加高频信号对噪声的抵抗性，以及第二校准单元，用于基于从人体到声音传送设备的距离和人体的阻抗来执行该高频信 号的校准。
7.根据权利要求1的设备，还包括控制器，用于根据单一声音传送设备的操作条件来 确定声音信号的频率、高频信号的频率、和组合信号与高频信号之间的相位差。
8.根据权利要求7的设备，其中该单一声音传送设备的操作条件包括人体的耳朵位置 和身体条件、以及单一声音传送设备与人体之间的阻抗匹配状况。
9.根据权利要求7的设备，其中该控制器通过控制该组合信号的输出速度和该高频信 号的输出速度来提供立体声效果。
全文摘要
提供了一种使用人体通信的单一声音传送设备。该单一声音传送设备包括声音信号发生器，用于生成音频波段的声音信号；高频信号发生器，用于生成具有比该音频波段更高频率的高频信号；信号组合器，用于通过将该声音信号与该高频信号进行组合来生成组合信号；以及信号传送器，用于变更从该信号组合器输出的组合信号与从该高频信号发生器输出的高频信号之间的相位差，并且将该组合信号和该高频信号一起输出到人体，以便通过该组合信号的高频信号的破坏性干扰来仅仅留下该声音信号，其中该破坏性干扰在人体的耳朵区域中生成。
文档编号H04B13/00GK102113248SQ200880130573
公开日2011年6月29日 申请日期2008年12月22日 优先权日2008年7月30日
发明者姜泰旭, 姜盛元, 明惠珍, 朴炯一, 林寅基, 邢昌熙, 金圣恩, 金整范, 金景洙, 金真庆, 黄正焕 申请人:韩国电子通信研究院