[发明专利]调制装置、调制方法、解调装置及解调方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用声波来传递信息的声波信息通信技术。

背景技术

在利用声波传递信息的通信技术中，有利用超声波的技术和利用可闻声波的技术。利用这两种声波中的可闻声波，存在以下优点。首先，可以利用现在市场上销售的扬声器和麦克风等来进行通信。此外，由于介质的粘性，在声波的传输中产生吸收衰减，因此该吸收衰减与频率成正比地增大。由此，可闻声波比超声波的衰减小，可闻声波的通信距离可以比超声波更长。

但是，在利用可闻声波进行通信的情况下，人能听到传送信号的声音，因此将产生给人带来不快的噪声。于是，存在一种对传送信号进行频谱扩展并将其叠加在语音或音乐上的技术(参照下述的专利文献1)。在该专利文献1记载的技术中，使用心理音响模型来计算频率掩蔽阈值，对传送信号乘以扩展码序列，并以使得扩展到全频带的扩展信号在掩蔽阈值以下的方式进行叠加。

专利文献1：国际公开第02/45286号公报

在上述专利文献1记载的方法中，为了从语音/音乐中提取传送信号，需要将扩展码的扩展增益设定得较高。但是，将扩展增益设定得较高，可传送的信息量就会变少。实际上如果将传送信号的电平抑制到人的听觉无法察觉的级别，则上述专利文献1记载的方法在1秒之内只能传送几比特左右的信息。

发明内容

本发明正是为了消除上述问题点而完成的，其课题在于，利用基于不会给人的听觉带来不快的级别的可闻声波来传送信息，并且提高传送信息的比特速率。

本发明的调制装置的特征在于，该调制装置具有：调制单元，其利用基带信号对可闻音频带的载波进行调制而生成调制信号；掩蔽音生成单元，其生成掩蔽信号，该掩蔽信号作为在与调制信号一同传送时使得调制信号难以听到的掩蔽音而输出；以及音响信号生成单元，其对调制信号附加掩蔽信号而生成音响信号。

本发明的调制方法的特征在于，该调制方法包括以下步骤：调制步骤，调制单元利用基带信号对可闻音频带的载波进行调制而生成调制信号；掩蔽音生成步骤，掩蔽音生成单元生成掩蔽信号，该掩蔽信号作为在与调制信号一同传送时使得调制信号难以听到的掩蔽音而输出；以及音响信号生成步骤，音响信号生成单元对调制信号附加掩蔽信号而生成音响信号。

在本发明的调制装置和调制方法中，调制单元利用基带信号对可闻音频带的载波进行调制而生成调制信号，因此，通过将包含在基带信号中的信息载入到可闻声波，可以成为能够以更高的比特速率进行传送的状态。并且，掩蔽音生成单元生成掩蔽信号，该掩蔽信号作为在与调制信号一同传送时使得调制信号难以听到的掩蔽音而输出，音响信号生成单元对调制信号附加掩蔽信号而生成音响信号，因此，可以在利用掩蔽信号的掩蔽音使得传送信息的可闻声波难以听到的状态下进行传送。即，可以利用基于不会给人的听觉带来不快的级别的可闻声波来传送信息，并且可以提高传送信息的比特速率。

此外，优选掩蔽音生成单元利用正弦波构成插入到调制信号中的各掩蔽信号，并且选择掩蔽信号的频率，以使各掩蔽音中的至少一部分的连续掩蔽音频率成为规定的模式。

由此，可以维持传送信息的比特速率，并且可以选择在音响信号的传送中利用掩蔽音奏出的声音模式。

本发明的调制装置的特征在于，该调制装置具有：调制单元，其使可闻音频带的载波的振幅与音响信号的频谱包络一致，并且利用基带信号对载波进行调制而生成调制信号；以及音响信号生成单元，其生成将音响信号中的载波的频带成分与调制单元生成的调制信号进行了互换的合成音响信号。

本发明的调制方法的特征在于，该调制方法包括以下步骤：调制步骤，调制单元使可闻音频带的载波的振幅与音响信号的频谱包络一致，并且利用基带信号对载波进行调制而生成调制信号；以及音响信号生成步骤，音响信号生成单元生成将音响信号中的载波的频带成分与在调制步骤中生成的调制信号进行了互换的合成音响信号。

在本发明的调制装置和调制方法中，调制单元使可闻音频带的载波的振幅与音响信号的频谱包络一致，并且利用基带信号对载波进行调制而生成调制信号，因此将成为如下状态：可以生成与奏出基于音响信号的声音的可闻声波对应的信号，并且可以通过可闻声波以更高的比特速率来传送包含在基带信号中的信息。并且，音响信号生成单元将载波的频带与调制信号互换而生成合成音响信号，因此，可以奏出基于音响信号的声音，并且可以进一步提高传送信息的比特速率来传送信息。

此外，优选当在音响信号的频谱包络中存在不足基于可闻级别的规定阈值的频率的情况下，调制单元将该频率的频谱的能量放大至阈值。