基于音频近场通信的无线局域网通信方法、装置及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于音频近场通信的无线局域网通信方法、装置及系统，其中该方法包括设备B靠近设备A；设备A将一数字码组调制成音频片段，以音频方式发送出去；设备B接收设备A发送的音频信号，解调得到设备A发送的数字码组；设备B将解码得到的数字码组发回给设备A。设备A接收设备B发送的数字码组并与自身发送的数字码组进行比较，满足一致性判断要求后建立无线局域网通信。从而实现有序且自动建立无线局域网设备间的通信，实现信息的可控传输。
【专利说明】
基于音频近场通信的无线局域网通信方法、装置及系统所属
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线局域网通信系统中两个设备间通信的建立方法，特别是利用音频近场通信来实现无线局域网中通信设备的有序确认，进而建立无线局域网设备间的高速通信，实现信息的可控传输。
【背景技术】
[0002]目前，无线局域网通信技术被广泛使用，如基于IEEE 802.11系列标准的WLAN (Wireless Local Area Networks)和基于IEEE 802.15系列标准的蓝牙被普遍配置在各种移动终端上，其通信范围一般为几米或一百米，其通信速率可以IMb/s，几十Mb/s，甚至更高。为了方便使用，多数无线局域网通信技术提供了自动发现周围可通信设备的机制，同时为了防止与周围多个设备间信息传输不可控，在信息传输前，通信设备或用户需要确认只与特定的设备之间进行信息传输。比如多数基于蓝牙进行信息传输的手机在建立通信信道时会显示对方设备的名称信息，并需要用户的确认是否与之通信；基于IEEE 802.11WLAN进行信息传输的终端上都需要设定相同的服务集标识SSID (Service Set Identifier)和加密密码。整个设备发现过程耗时较长，确认对端设备或设定一致的信息经常人工实施，且很难实现一个设备有序地与多个设备进行通信。有序且自动识别对端设备并利用无线局域网通信技术进行信息传输将给一些应用场合提供极大方便，比如，在展会、医院、银行等场合经常需要有序的给众多相关人员提供信息，现在一般采用人工有序发放资料卡，人工有序发放挂号条，或人工排队从取号机取号条等方式，如果能利用无线局域网通信技术有序且自动地发送信息到相关人员的移动终端上将大大增加信息量，可以提供更多功能，节约人力和纸张资源。
[0003]近场通信NFC(Near Field Communicat1n)是指距离很近的两个设备间的通信，如采用射频识别RFID (Rad1 Frequency Identificat1n)技术的IC卡与读卡器间的通信距离小于10厘米。因为传输距离很短，只涉及2个设备，只要两个设备足够靠近就说明愿意相互通信，可不需要用户确认或做特定设置来选择通信对象，因此近场通信传输信道创建速度较快。但是目前近场通信只适合少量信息的快速交互，如支付，门禁等，同时，近场通信的通信距离短，速率也低于无线局域网通信技术。
[0004]因此，利用近场通信的优势来自动建立无线局域网内两个设备间的高速通信链路就具有很大的实用价值。一些新推出的移动终端设备，如手机，为此特意配置了 NFC芯片，以便实现快捷的少量信息交互，或利用NFC芯片间的通信来建立无线局域网设备间的通信链路，但是特意配置NFC芯片增加了设备的复杂性，同时大量现有移动终端设备并没有配置NFC芯片。
【发明内容】
[0005]为了利用近场通信的优势来自动建立无线局域网内两个设备间的通信链路，又不增加新的电路，本发明提出一种基于音频近场通信的无线局域网通信方法，其利用音频近场通信来识别唯一的对端设备，进而有序且自动建立无线局域网内设备间的通信，实现信息的可控传输。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0007]—种基于音频近场通信的无线局域网通信方法，无线局域网内包含一个设备A和一个或多个设备B，一个设备B与一个设备A通信建立过程为如下步骤:
[0008](I)设备B靠近设备A ；
[0009](2)设备A将一数字码组调制成音频片段，以音频方式发送出去；
[0010](3)设备B接收设备A发送的音频信号，解调得到设备A发送的数字码组；
[0011](4)设备B将解调得到的数字码组发回给设备A ;
[0012](5)设备A接收设备B发送的数字码组并与自身发送的数字码组进行比较，满足一致性判断要求后进入步骤(6)，否则重复步骤(2)至(5)；
[0013](6)设备A与该设备B进行无线局域网通信。
[0014]设备B通过无线局域网通信技术将解码得到的数字码组发回给设备A。
[0015]设备A进行所述一致性判断时，从设备B接收的数字码组与设备A自身发送的数字码组一致性大于设定比例即判定为一致。
[0016]设备B解调设备A发送的数字码组时记录音频片段的音量大小参数，并将此音量大小参数与解调得到的数字码组一起发送给设备A，设备A根据音量大小参数和数字码组的一致性比例确定是否与该设备B进行通信。
[0017]设备A设置为一个固定通信地址，设备B上的程序预先保存了设备A的通信地址。
[0018]或者，设备A的通信地址设置为地址池中的一个地址，设备A通过音频方式对外发送数字码组同时发送本设备采用地址池中哪个地址，设备B上的程序预先保存了该地址池。
[0019]设备A判别是否有一个设备B靠近了，有一个设备B靠近时设备A发送所述的数字码组调制的音频信号。
[0020]设备A得到满足一致性判断要求后，记录设备B的通信地址和靠近它的顺序号，给出提不，设备B尚开设备A。
[0021]一种具有音频发送功能的无线局域网通信装置，其包含微处理器单元、物体靠近探测单元、无线局域网通信单元和音频发送单元；微处理器运行程序；物体靠近探测单元在微处理器程序的控制下判别另一个设备靠近了它；无线局域网通信单元在微处理器程序的控制下接收和发送数据帧；微处理器运行程序实现数字码的生成，并将数字码组调制为音频信号，通过音频发送单元发送出去，微处理器的程序根据包含在无线局域网通信单元接收到数据帧中的音频解调结果和它刚发送的数字码进行一致性判断，如果满足一致性判断，控制物体靠近探测单元给出已经可以建立无线局域网通信的指示信号，否则微处理器的程序重复发送数字码组调制的音频信号。
[0022]一种具有音频接收功能的无线局域网通信装置，其包含微处理器单元、无线局域网通信单元和音频接收单元；微处理器运行程序；无线局域网通信单元在微处理器程序的控制下接收和发送数据帧；用户将该设备靠近上述具有音频发送功能的无线局域网通信装置；音频接收单元在微处理器程序的控制下采样周围的音频信号，并将采样结果送给微处理器；微处理器的程序解调得到包含在音频信号内的数字码；微处理器的程序通过无线局域网通信单元发送包含音频解调结果和本设备通信地址的数据帧给上述具有音频发送功能的无线局域网通信装置。
[0023]一种基于音频近场通信的无线局域网通信系统，该系统包含一个或多个设备A和一个或多个设备B ;设备A为上述具有音频发送功能的无线局域网通信装置；设备B为上述具有音频接收功能的无线局域网通信装置；每个设备B有序地与其中一个设备A按照上述的无线局域网通信方法建立通信。
[0024]本发明的有益效果是，可以直接利用移动终端普遍配置的音频发送和接收功能实现基于音频近场通信来识别无线局域网的对端通信设备，从而有序且自动建立高速无线局域网通信，实现信息的可控传输。结构简单，可被普遍使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0026]图1是基于音频近场通信建立无线局域网设备间通信的过程。
[0027]图2是设备A组成示意图。
[0028]图3是设备B组成示意图。
[0029]图4是3个设备B有序地与I个设备A建立通信示意图。
【具体实施方式】
[0030]在图1中描述了基于音频近场通信建立无线局域网设备间通信的过程。此无线局域网包含一个设备A和一个或多个设备B，一个设备B与一个设备A通信建立过程为如下步骤:
[0031](I)设备B靠近设备A ；
[0032](2)设备A将一数字码组调制成音频片段，通过扬声器以音频方式发送出去；
[0033](3)设备B通过话筒接收周围的声音，解调得到设备A发送的数字码组；
[0034](4)设备B将解调得到的数字码组发回给设备A ；
[0035](5)设备A接收设备B发送的数字码组并与自身发送的数字码组进行比较，满足一致性判断要求后进入步骤步骤(6)，否则重复步骤(2)至(5)；
[0036](6)设备A与该设备B进行无线局域网通信。
[0037]其中一个优选实施例，设备B通过无线局域网通信技术将解码得到的数字码组发回给设备A。当然也可以采用其它方式，比如设备B也采用将数字码组调制成音频片段，通过扬声器以音频方式发送出去，设备A进行音频接收和解调。
[0038]设备A进行所述一致性判断时，从设备B接收的数字码组与设备A自身发送的数字码组一致性大于设定比例即判定为一致，比如5个数字构成的数字码组中3个一致，即可判断为满足一致性。
[0039]设备B解调设备A发送的数字码组时记录音频片段的音量大小参数，并将此音量参数与解调得到的数字码组一起发送给设备A，设备A根据音量大小参数和数字码组的一致性比例选择与某个设备B进行通信。在音频近场通信中，可能被多于I个设备B解调到，因此设备A可能收到多于I个的设备B的解调结果，但是接收音量随设备B与设备A距离的增大而明显衰减，设备B解调的正确率也会减低，因此结合音量大小参数和数字码组的一致性比例可以选择出与设备A最近的一个设备B。
[0040]设备A设置为一个固定通信地址，设备B上的程序预先保存了设备A的通信地址。设备B通过无线局域网通信技术将解码得到的数字码组发回给设备A时，除了广播外，一般采用设备A的通信地址作为目的地址，优选地，设备B上的程序预先保存了设备A的通信地址。当然设备A可以通过音频调制方式告诉设备B它的具体通信地址。进一步推广，当无线局域网内有多个设备A时，为了避免多个设备A使用同一个地址，可以建立一个地址池，每个设备A使用地址中的不同地址，同时每个设备A通过音频调制方式告诉与其靠近的设备B它使用地址池中哪个地址。
[0041]设备A判别是否有一个设备B靠近了，有设备B靠近时设备A发送所述的数字码调制的音频片段。判断设备B靠近有多种方法，比如采用微动开关，光敏感应，冲击震动感应等。当采用微动开关时，设备B靠近设备A时，设备B触动了微动开关，微动开关的闭合状态就发生了变化；当采用光敏感应时，设备A的发光器件持续发射光线给设备A的光敏感应器件，设备B靠近设备A时，设备B将光线传输路径阻断了，设备A的光敏感应器件的输出状态就发生了变化，当然光敏感应也可采用反射光线方式，不在此详述；当采用冲击震动感应时，设备B靠近设备A时，轻轻地撞击了设备A，设备A上的冲击震动感应器件就能捕获这个撞击动作。
[0042]设备A得到满足一致性判断要求后，给出提示，设备B离开设备A。多个设备B按顺序逐个靠近设备A，每个设备B通过前文描述的音频近场通信方式与设备A建立无线局域网通信时，设备A就记录了每个设备B靠近它的先后顺序和通信地址，此后采用的无线局域网通信就不需要保持音频近场通信要求的非常短距离，无线局域网通信可以在几米或一百米内进行，因此设备A在确认可以设备B建立无线局域网通信时给出提示，如声音提示或指示灯提示。设备A可以根据它记录的每个设备B靠近它的先后顺序和通信地址给每个设备发送特定信息内容了。
[0043]为了减少冲突和更加安全，设备A发送的所述有序数字码组每次随机生成，且数字码包含多个数字，因此只有与它靠近的设备B才能正确解调设备A通过调制音频发送的数字码组。
[0044]音频调制解调技术在音频调制解调器(MODEM)中有广泛应用，可以用在本发明中，实现设备A中将一数字码组调制成音频片段以及设备B从音频中解调得到数字码组。其中一个例子为频移键控FSK (Frequency-Shift Keying)，其利用载波的频率变化来传递数字信息，如V.21调制解调器采用两种通道，中心频率分别为fl = 1080Hz和f2 = 1750Hz,Π+ΙΟΟΗζ或f2+100Hz表示二进制‘0’，f1-1OOHz或f2_100Hz表示二进制‘I’。双音多频DTMF(Dual Tone Multi Frequency)是另一种音频调制解调技术,也可以被本发明应用。双音多频由高频群和低频群组成，高低频群各包含4个频率，一个高频信号和一个低频信号叠加组成一个组合信号，代表一个数字，DTMF信号有16个编码。
[0045]在图2中给出了设备A组成示意图。其包含微处理器单元，无线局域网通信单元，音频发送单元，物体靠近探测单元。微处理器运行程序，并与无线局域网通信单元，音频发送单元以及物体靠近探测单元共同完成设备A的功能。此处以设备A与一个设备B建立无线局域网通信过程为例来介绍各个组成单元的功能:物体靠近探测单元在微处理器程序的控制下判别设备B靠近了它；微处理器运行程序实现数字码的随机生成，并将数字码组调制为音频信号，通过音频发送单元发送出去，以便靠近它的设备B接收；无线局域网通信单元接收包含设备B回送的音频解调结果和设备B通信地址的数据帧，提交给微处理器；微处理器的程序根据设备B回送的音频解调结果和它刚发送的随机数字码进行一致性判断，如果满足一致性判断，微处理器的程序记录此设备B通信地址，控制物体靠近探测单元给出已经可以建立无线局域网通信的指示信号，否则微处理器的程序重复发送数字码组调制音频信号，并重复上述过程；设备A微处理器的程序通过无线局域网通信单元和设备B在无线局域网内进行后续通信。如前文所述，物体靠近探测单元有多种实现方法，比如采用微动开关，光敏感应，冲击震动感应等。
[0046]在图3中给出了设备B组成示意图。其包含微处理器，无线局域网通信单元，音频接收单元。微处理器运行程序，并与无线局域网通信单元和音频接收单元共同完成设备B的功能。此处以设备B与设备A建立无线局域网通信过程为例来介绍各个组成单元的功能:用户将设备B靠近设备A ;设备B的音频接收单元采样设备A发出音频信号，并将采样结果送给微处理器；微处理器的程序解码得到设备A发送的数字码；微处理器的程序通过无线局域网通信单元发送包含音频解调结果和设备B通信地址的数据帧给设备A ;用户见到设备A给出无线局域网通信建立的指示信号后，可以不再靠近设备A，否则设备B的音频接收单元继续采样设备A重复发出的音频信号，重复上述过程；设备B微处理器的程序通过无线局域网通信单元和设备A在无线局域网内进行后续通信。
[0047]为了更好的说明本发明的通信方法和通信装置，在图4中给出I个设备A有序给3个设备B发送信息的实施例。设备A基本功能组成如示意图2所示，3个设备B分别称为B[1]、B[2]、B[3]，这3个设备B的功能相同，基本功能组成如示意图3所示。假设B[l]，B [2]和B [3]按顺序靠近A ;其通信建立过程如下:B[1]用户将B [I]靠近A，设备A检测到有设备靠近它了 ；A将一随机数字码组调制成音频片段，通过扬声器以音频方式发送出去；B[l]通过话筒接收周围的声音，解调得到设备A发送的数字码组；B[l]将解码得到的数字码组发回给设备A 4接收设备B[l]发送的数字码组并与自身发送的数字码组进行比较，满足一致性判断要求给出声音提示或指示灯提示，否则设备A继续重复发送数字码调制的音频，B [I]也重复上述过程，直到满足一致性判断，设备A给出指示信号；见到满足一致性判断指示信号后B [I]的用户将B [I]移开，B [I]和设备A依靠无线局域网继续通信。B [2]用户将设备B[2]靠近设备A，B[2]与A通信建立过程与B[l] —样。依次，B[3]在B[2]之后与A建立通信。在同一个局域网内各个设备通信地址不同，方法之一，A为一个固定通信地址，B[1]、B[2]或B[3]将解码得到的数字码组发回给设备A时，除了采用广播地址外，优选的，直接使用A的通信地址，同时在无线局域网数据帧中带有B[1]、B[2]或B[3]自身的通信地址，设备A判断满足一致性时依次记录B[1]、B[2]或B[3]的通信地址和靠近顺序(1、
2、3)。设备A后续可以根据它记录的每个设备B靠近它的先后顺序和通信地址给每个设备发送特定信息内容了，如按顺序发送各种服务顺序号，以及预计被服务的具体时间等。设备A给B[l]发送数字码调制音频时，也可能被附近的B[2]或甚至B[3]的听到，因此设备A可能不止接收到设备B[l]的回送信息，B[2]或其它设备B也可能给A回送信息。因为音频信号强度随传输距离的增加而减弱，音频解调的错误率也会距离增加而增加，因此，优选地，设备A可以在一致性判断时选择一致性比例最高的设备作为通信对象，辅助地，每个设备B解调设备A发送的音频片段时记录音频片段的音量大小参数，并将此音量参数与解调得到的数字码组一起发送给设备A，设备A根据音量大小参数和数字码组的一致性比例选择与某个设备B进行通信。
[0048]进一步推广，有些场合，仅有一个设备A无法满足快速给众多设备B发送信息，此时需要多个设备A，此时每个设备A的通信地址设置为一个地址池中的不同地址，且每个设备A通过数字码调制音频对外发送随机数字码组同时发送本设备采用地址池中哪个地址。比如图4的实施例中设备A采用包含32个地址的地址池中第4个地址，因此B [I]、B [2]或B[3]将解码得到的数字码组发回给设备A时可以采用已知地址池中第4个地址作为目的地址。
[0049]一般移动终端有耳机孔，可实现音频的输出和话筒输入，因此除了通过扬声器发送音频和话筒接收音频外，可选地，设备A可以通过耳机线将调制后的音频信号直接传输给设备B的话筒录音电路。
[0050]以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于音频近场通信的无线局域网通信方法，其特征是:一个设备A和一个或多个设备B，一个设备B与一个设备A通信建立过程为如下步骤: (1)设备B靠近设备A; (2)设备A将一数字码组调制成音频片段，以音频方式发送出去； (3)设备B接收设备A发送的音频信号，解调得到设备A发送的数字码组； (4)设备B将解码得到的数字码组发回给设备A。 (5)设备A接收设备B发送的数字码组并与自身发送的数字码组进行比较，满足一致性判断要求后进入步骤(6)，否则重复步骤(2)至(5)； (6)设备A与该设备B进行无线局域网通信。
2.根据权利要求1所述的无线局域网通信方法，其特征是:设备B通过无线局域网通信技术将解码得到的数字码组发回给设备A。
3.根据权利要求1至2任一所述的无线局域网通信方法，其特征是:设备A进行所述一致性判断时，从设备B接收的数字码组与设备A自身发送的数字码组一致性大于设定比例即判定为一致。
4.根据权利要求1至3任一所述的无线局域网通信方法，其特征是:设备B解调设备A发送的数字码组时记录音频片段的音量大小参数，并将此音量大小参数与解调得到的数字码组一起发送给设备A，设备A根据音量大小参数和数字码组的一致性比例确定是否与该设备B进行通信。
5.根据权利要求1至4任一所述的无线局域网通信方法，其特征是:设备A设置为一个固定通信地址，设备B上的程序预先保存了设备A的通信地址。
6.根据权利要求1至4任一所述的无线局域网通信方法，其特征是:设备A的通信地址设置为地址池中的一个地址，设备A通过音频方式对外发送数字码组同时发送本设备采用地址池中哪个地址，设备B上的程序预先保存了该地址池。
7.根据权利要求1至6任一所述的无线局域网通信方法，其特征是:设备A判别是否有一个设备B靠近了，有一个设备B靠近时设备A发送所述的数字码组调制的音频信号，设备A得到满足一致性判断要求后，记录设备B的通信地址和靠近它的顺序号，给出提示，设备B离开设备A。
8.一种具有音频发送功能的无线局域网通信装置，其特征是:其包含微处理器单元、物体靠近探测单元、无线局域网通信单元和音频发送单元；微处理器运行程序；物体靠近探测单元在微处理器程序的控制下判别另一个设备靠近了它；无线局域网通信单元在微处理器程序的控制下接收和发送数据帧；微处理器运行程序实现数字码的生成，并将数字码组调制为音频信号，通过音频发送单元发送出去，微处理器的程序根据包含在无线局域网通信单元接收到数据帧中的音频解调结果和它刚发送的数字码进行一致性判断，如果满足一致性判断，控制物体靠近探测单元给出已经可以建立无线局域网通信的指示信号，否则微处理器的程序重复发送数字码组调制的音频信号。
9.一种具有音频接收功能的无线局域网通信装置，其特征是:其包含微处理器单元、无线局域网通信单元和音频接收单元；微处理器运行程序；无线局域网通信单元在微处理器程序的控制下接收和发送数据帧；用户将该设备靠近如权利要求8描述的具有音频发送功能的无线局域网通信装置；音频接收单元在微处理器程序的控制下采样周围的音频信号，并将采样结果送给微处理器；微处理器的程序解调得到包含在音频信号内的数字码；微处理器的程序通过无线局域网通信单元发送包含音频解调结果和本设备通信地址的数据帧给如权利要求8描述的具有音频发送功能的无线局域网通信装置。
10.一种基于音频近场通信的无线局域网通信系统，其特征是:该系统包含一个或多个设备A以及一个或多个设备B ;设备A为权利要求8描述的具有音频发送功能的无线局域网通信装置；设备B为权利要求9描述的具有音频接收功能的无线局域网通信装置；每个设备B有序地与其中一个设备A按照权利要求1至7任一所述的无线局域网通信方法建立通信。
【文档编号】H04W84/12GK104185137SQ201410453225
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年9月9日 优先权日:2014年9月9日
【发明者】刘慧丛, 刘鹏 申请人:刘慧丛, 刘鹏