[发明专利]调制设备、解调设备、音频传输系统和解调方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用声音(声波)作为传输介质来传输数据的技术。

背景技术

作为使用音频信号或声音(声波)作为传输介质来传输数据的技术，已知了专利文献1和2中所描述的技术。在专利文献1中所描述的技术中，在发声侧的调制设备利用数据码对扩频码进行调制，对调制后的扩频码进行差分编码，乘以载波信号，进行频移并且输出差分码作为调制信号。在声音采集侧的解调设备对关于一段差分码具有一定延迟时间的输入调制信号施加延迟检测，检测延迟检测信号波形与扩频码之间的同步，并且基于所检测到的同步点的峰极性(peak polarity)来对数据码进行解调。在专利文献2中所描述的技术中，借助于振幅调制将电子水印嵌入音频信号中，并且基于振幅波动的时间特征和强度特征来从音频信号中提取电子水印。

引用列表

专利文献

专利文献1：JP-A-2010-288246

专利文献2：JP-A-2006-251676

发明内容

技术问题

另一方面，当使用声音来传输数据时，已知一种将数据叠加在特定频带内的声音上的系统。在该系统中，考虑了以下问题。例如，当数据传输的环境是具有大量混响声(反射声)的空间时或者当作为发声装置的扬声器和作为接收装置的麦克风没有直接面向彼此时，反射声的影响(所谓的多径衰落)发生，用于数据传输的频带内的声音减少或者音量级降低，并且可能无法提取叠加数据。此外，当从外部混合了具有符合用于数据传输的频带的频率的噪声(例如，车辆的刹车声、设备的噪声等)时，可能无法提取叠加数据。在将数据叠加在属于特定频带的声音上的系统中，会发生诸如多径衰落或噪声混合之类的现象，并且可能无法从声音中提取数据。

因此，本发明的目的在于增加在使用声音作为传输介质来传输数据的系统中从声音中提取数据的可能性。

解决问题的方案

为了解决如上所述的问题，根据本发明的一方面的调制设备包括：延迟单元，其被配置为将与一个单位传输数据对应的帧的传输开始定时延迟预定时间段；以及调制信号生成单元，其被配置为通过使用传输开始定时经延迟单元延迟的帧来对取决于传输开始定时而不同的频带内的载波进行调制，从而生成调制信号。

调制设备可通过进一步包括声音发出单元来构成，该声音发出单元被配置为根据调制信号生成单元生成的调制信号来发出声音。

此外，根据本发明的一方面的解调设备包括：分离单元，其被配置为使用与一个单位传输数据对应且具有延迟了预定时间段的传输开始时间的帧来将根据调制信号所发出的声音的音频信号分离成属于各个频带的信号分量，其中该调制信号是通过对取决于传输开始定时而不同的频带内的载波进行调制而生成的；以及帧生成单元，其被配置为基于分离单元所分离的每个信号分量来对每个预定时间段内与帧的一部分对应的块进行解调，并且对根据指定的选择方法从所解调的块组中选择的块进行连接以生成帧。

该解调设备可被配置成使得由调制信号生成单元调制的载波的频带是n个频带，其中n表示正整数，并且帧生成单元针对将一帧叠加在n个频带中的任一个中的时间段的每个1/n的时间段来基于每个信号分量对块进行解调。

该解调设备可被配置成使得每个频带均包括带宽窄于对应的频带的多个窄带频率，调制信号生成单元通过使得属于与帧对应的两个窄带频率的信号的输出根据帧的每位的值在信号之间反转，分离单元将音频信号分离为属于在每个频带内所包括的两个窄带频率的信号，并且帧生成单元将属于两个窄带频率的信号之差与阈值进行比较并且对所述位的每个值进行解码以对块进行解调。

该解调设备可被配置成使得帧生成单元计算由分离单元分离的每个信号分量的上包络和下包络，并且使用所算出的上包络和下包络之间的时变值作为阈值。