使用基于时变频率的符号来发送和接收声波的方法以及使用所述方法的设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本公开设及一种使用基于时变频率的符号来发送和接收声波的方法W及使用所 述方法的设备。
【背景技术】
[0002] 近年来，正在研究使用声波来提供信息的技术。
[0003] 例如，公开号为2013-0064014的韩国专利申请(2013年6月17日）（标题为"用于使 用声波通信来提供基于位置的服务的系统、服务器、方法和记录介质"）公开了一种用于使 用声波通信来提供基于位置的服务的系统。
[0004] 在另一示例中，公开号为2012-0045613的韩国专利申请(2012年5月9日）（标题为 "用于使用声波通信在可听频带中收发数据的系统和方法W及应用所述方法的设备"）公开 了一种用于在可听频带中收发数据的方法和设备。
【发明内容】
[0005] 技术问题
[0006] 示例性实施例的一个或更多个方面提供了一种用于使用基于时变频率的符号来 发送和接收声波的方法W及使用所述方法的设备和应用，其中，所述方法具有优异的自相 关性和互相关性，因此在传输距离/同步方面有益。
[0007] 示例性实施例的一个或更多个方面还提供了一种用于使用基于时变频率的符号 来发送和接收声波的方法W及使用所述方法的设备和应用，其中，通过所述方法，发送设备 和接收设备能够被容易地实现。
[000引示例性实施例的一个或更多个方面还提供了一种用于使用基于时变频率的符号 来发送和接收声波的方法W及使用所述方法的设备和应用，其中，所述方法甚至能够在扬 声器和麦克风的频率特性随着频率增加而恶化的环境中执行声波通信。
[0009] 示例性实施例的一个或更多个方面还提供了一种用于使用基于时变频率的符号 来发送和接收声波的方法W及使用所述方法的设备和应用，其中，所述方法甚至能够在扬 声器、麦克风和放大器的频率响应不规则的时候有效执行声波通信，运是因为用于发送和 接收声波的所述方法不依赖于具体频率。
[0010] 示例性实施例的一个或更多个方面还提供了一种用于使用基于时变频率的符号 来发送和接收声波的方法W及使用所述方法的设备和应用，其中，所述方法能够执行声波 通信并且还能够容易地测量距离。
[0011] 示例性实施例的一个或更多个方面还提供了一种使用声波的应用，其中，所述应 用能够独立于操作系统(OS)控制扬声器和麦克风。
[0012]技术方案
[0013]根据示例性实施例的一方面，提供了一种用于使用基于时变频率的符号来发送声 波的方法，所述方法包括:将数字波形数据转换为模拟信号;通过放大器对所述模拟信号进 行放大;通过扬声器将放大器放大的所述模拟信号输出为20化至24kHz的声波频带内的声 波，其中，数字波形数据包括第一数字码和第二数字码，其中，在考虑扬声器和放大器的频 率响应特性W及用于接收从扬声器输出的声波的麦克风的频率响应特性的情况下，第一数 字码的频率随时间线性或非线性地增加或降低，并且其中，第二数字码是在考虑在20化至 24曲Z的声波频带内的自相关性W及与第一数字码的互相关性的情况下而被构造的。
[0014] 根据另一示例性实施例的一方面，提供了一种使用基于时变频率的符号来发送声 波的设备，所述设备包括:D/A转换器，被配置为将数字波形数据转换为模拟信号;输出器， 包括放器和扬声器，其中，放大器被配置为对所述模拟信号进行放大，扬声器被配置为将放 大器放大的所述模拟信号输出为20化至24kHz的声波频带内的声波，其中，数字波形数据包 括第一数字码和第二数字码，其中，在考虑扬声器和放大器的频率响应特性W及用于接收 从扬声器输出的声波的麦克风的频率响应特性的情况下，第一数字码的频率随时间线性或 非线性地增加或降低，并且其中，第二数字码是在考虑在20化至24曲Z的声波频带内的自相 关性W及与第一数字码的互相关性的情况下而被构造的。
[0015] 根据另一示例性实施例的一方面，提供了一种用于从由"r和"0"形成的数字比特 数据产生数字波形数据的方法，所述方法包括:将由"r和"0"形成的数字比特数据调制为 具有下述特性的符号:所述符号的频率在声波频带内随时间改变;将训练序列添加到经过 调制的数据，其中，通过调制并添加训练序列而产生的数字波形数据被转换为模拟信号，被 放大器放大，并随后通过扬声器被输出为20化至24kHz的声波频带内的声波，其中，所述符 号包括第一数字码和第二数字码，其中，在考虑扬声器和放大器的频率响应特性W及用于 接收从扬声器输出的声波的麦克风的频率响应特性的情况下，第一数字码的频率随时间线 性或非线性地增加或降低，并且其中，第二数字码是在考虑在20化至24kHz的声波频带内的 自相关性W及与第一数字码的互相关性的情况下而被构造的。
[0016] 根据另一示例性实施例的一方面，提供了一种接收声波的方法，所述方法包括：由 麦克风接收已被放大器放大并被扬声器输出的20化至24kHz的声波频带内的声波，并将所 述声波输出为模拟信号;将麦克风输出的所述模拟信号转换为数字波形数据，其中，数字波 形数据包括至少一个上时变信号和至少一个下时变信号，其中，所述至少一个上时变信号 的频率随时间线性增加或非线性增加，所述至少一个下时变信号的频率随时间线性降低或 非线性降低，其中，上时变信号被构造为使得在考虑扬声器和放大器的频率响应特性W及 麦克风的频率响应特性的情况下，频率随时间线性增加或非线性增加，其中，下时变信号被 构造为使得在考虑在20化至24kHz的声波频带内的自相关性W及与上时变信号的互相关性 的情况下，频率随时间线性降低或非线性降低。
[0017] 根据另一示例性实施例的一方面，提供了一种记录用于执行W下操作的应用的计 算机可读介质：在计算机中包括麦克风和A/D转换器，其中，麦克风用于接收已被放大器放 大并被扬声器输出的20化至24曲Z的声波频带内的声波并将所述声波转换为电信号，A/D转 换器用于将麦克风所转换的所述电信号转换为数字波形数据;从数字波形数据检测信息部 分(在下文中，包数据）；将检测到的包数据解调为数字比特数据，其中，数据波形数据包括 第一数字码和第二数字码，其中，第一数字码被构造为使得在考虑扬声器和放大器的频率 响应特性W及用于接收声波的麦克风的频率响应特性的情况下，第一数字码的频率随时间 线性增加或非线性增加，并且其中，第二数字码被构造为使得在考虑在20化至24k化的声波 频带内的自相关性W及与第一数字码的互相关性的情况下，第二数字码的频率随时间线性 降低或非线性降低，其中，当进行解调时，所述应用使用频率随时间改变的时变符号，其中， 解调操作中的时变符号是上时变信号和下时变信号，其中，上时变信号的频率随时间线性 增加或非线性增加，下时变信号的频率随时间线性降低或非线性降低，其中，当检测包数据 时，所述应用使用时变符号。
[0018]根据另一示例性实施例的一方面，提供了一种用于使用基于时变频率的符号来接 收声波的设备，所述设备包括:麦克风，被配置为接收已被放大器放大并被扬声器输出的 20化至24kHz的声波频带内的声波，并将所述声波转换为电信号;A/D转换器，被配置为将麦 克风所转换的所述电信号转换为数字波形数据;包检测器，被配置为从由A/D转换器转换得 到数字波形数据检测信息部分(在下文中，数据包）；数据解调器，被配置为将包检测器检测 到的数据包解调为数字比特数据，其中，数字波形数据的频率随时间改变，其中，数据波形 数据包括第一数字码和第二数字码，其中，第一数字码被构造为使得在考虑扬声器和放大 器的频率响应特性W及麦克风的频率响应特性的情况下，第一数字码的频率随时间线性增 加或非线性增加，并且其中，第二数字码被构造为使得在考虑在20化至24k化的声波频带内 的自相关性W及与第一数字码的互相关性的情况下，第二数字码的频率线性降低或非线性 降低。
[0019]有益效果
[0020] 根据一个或更多个示例性实施例，自相关性和互相关性优异，因此可容易地执行 对传输距离的测量/同步。
[0021] 根据一个或更多个示例性实施例，发送设备和接收设备能够被容易地实现。具体 地讲，与相移键控(PSK)相比，由于不需要精确且连续的相位同步，因此所述设备和方法不 需要锁相环(PLL)。
[0022] 根据一个或更多个示例性实施例，所述方法和设备甚至能够在扬声器和麦克风的 频率特性随着频率增加而恶化的环境中执行声波通信。
[0023] 根据一个或更多个示例性实施例，当频移键控(FSK)使用高频时，能够在多个频带 之间根据扬声器和麦克风的特性在不降低由接收信号的失真引起的性能恶化的情况下发 送和接收信号。
[0024] 根据一个或更多个示例性实施例，由于根据实施例的方法不依赖于具体频率，因 此甚至能够在扬声器、麦克风和放大器的频率响应不规则的时候有效地执行声波通信。
[0025] 根据一个或更多个示例性实施例，能够容易地执行距离测量W及声波通信。
[0026] 根据一个或更多个示例性实施例，由于所述方法能够被实现为可独立于操作系统 (OS)来控制扬声器和麦克风的应用，因此所述方法能够在对操作系统没有限制的情况下被 应用。
【附图说明】
[0027] 图1是用于解释根据本公开的示例性实施例的使用基于时变频率的符号来发送声 波的方法的示图；
[0028] 图2(a)和图2(b)是用于解释根据本公开的示例性实施例的数字形式的波形数据 的示图；
[0029] 图3是用于解释包括训练序列的数字形式的波形数据的示图；
[0030] 图4是用于解释根据本公开的示例性实施例的用于产生数字形式的波形数据的方 法的示图；
[0031 ]图5是用于解释根据本公开的示例性实施例的用于接收声波的方法的示图；
[0032] 图6是用于解释在根据本公开的示例性实施例中使用的零填充的示图；
[0033] 图7是用于解释根据本公开的示例性实施例的应用的示图；
[0034] 图8是用于解释根据本公开的示例性实施例的用于使用基于时变频率的符号来发 送声波的设备的示图；
[0035] 图9至图11是用于解释根据本公开的示例性实施例的用于接收声波的设备的示 图；
[0036] 图12是用于解释根据本公开的示例性实施例的时变信号的相关性特性的示图；
[0037] 图13至图16是用于解释根据本公开的示例性实施例的符号的示图；
[0038] 图17是用于解释根据本公开的示例性实施例的重复发送和接收的示图；
[0039] 图18是用于解释根据本公开的示例性实施例的接收两个或更多个复制声波的声 波接收设备的示图；
[0040] 图19是用于解释当符号被放置为在时间轴上彼此重叠或者被放置为在时间轴上 彼此不重叠时进行的接收的示图；
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