[发明专利]一种音频播放中嵌入多载波声波通信的方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，更具体地，涉及一种音频播放中嵌入多载波声波通信的方法。

背景技术

近年来，无线通信技术飞速发展，滤波器组多载波(FBMC，FilterBankMulti-carrier)由于其相对OFDM技术有更高频率利用率，在感知无线电和多接入通信系统中得到广泛研究和应用。

在FBMC声波通信系统中，由于原始数据经过发送端编码调制以后，通过麦克风产生的是一定频率范围内的声波，在人耳听到的是让人难以接受的噪声，容易对周围环境和用户体验造成不良影响。因此，如何掩盖这种噪声成为必须要解决的问题。

发明内容

本发明为解决以上现有技术的缺陷，提供了一种音频播放中嵌入多载波声波通信的方法，用以掩盖FBMC声波通信系统通信过程中产生的噪声。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

一种音频播放中嵌入多载波声波通信的方法，将发送端滤波器组发送各路子载波的方法简化为相乘的IFFT和PPN矩阵；然后提取一段原始音频信号的功率谱包络信息，将原始音频信号的功率谱和经过IFFT后的各路子载波的频谱进行相乘从而对各路子载波的频谱功率进行修改，修改后的各路子载波的频谱与PPN矩阵相乘后再与原始音频信号的功率谱相加，得到一段接近原始音频信号功率谱的声波信号并将该声波信号向接收端滤波器组进行发射；接收端滤波器组接收到声波信号后进行解调，获得原始数据。

上述方案中，本发明提供的方法通过对多载波声波通信的各路子载波的频谱功率进行修改，修改后的各路子载波的频谱与PPN矩阵相乘后再与原始音频信号的功率谱相加，得到一段接近原始音频信号功率谱的声波信号，该声波信号能够掩盖FBMC声波通信系统通信过程中产生的噪声。

优选地，将发送端滤波器组简化为相乘的IFFT和PPN矩阵的具体过程如下：

发送端滤波器组包含的滤波器的频率响应H(f)表示为：其中Z＝e^i2πf，h_i表示脉冲响应系数，L表示脉冲响应系数h_i的长度；根据扩展FFT方法，滤波器频率响应的Z变换H(Z)表示如下：

令滤波器的脉冲响应系数h_i的长度为两个因子的乘积即L＝kM，则Z变换表示为：

H_p(Z^M)包含了频率响应的相位偏移，设发送端滤波器组第一个滤波器频率响应为B₀(f)，那么发送端滤波器组第k个滤波器的频率响应由B₀(f)经过k/M个单位频偏得到，如下所示：

相对应的Z变换为：

用多相结构表示：

令W＝e^-j2π/M，得到如下所示的各路子载波的频谱矩阵：

为各路子载波的频谱矩阵，为IFFT，为多相结构PPN矩阵。

优选地，对音频信号进行线性预测分析从而提取原始音频信号的功率谱，线性预测分析过程为：计算原始音频信号的自相关函数，然后结合计算的自相关函数使用列文森-杜宾算法求得原始音频信号的AR系数a＝[a(1)，……，a(Na)]和增益常数σ²，即可通过下式获取原始音频信号的功率谱：

其中，E(e^jΩ)表示原始音频信号的功率谱，A(e^jΩ)表示AR系数a的频谱，Na为线性预测分析的阶数。

优选地，提取获得一段原始音频信号的功率谱后，使用低通滤波器去除原始音频信号功率谱中的低频部分，修改后的各路子载波的频谱与PPN矩阵相乘后再与去除低频部分的原始音频信号功率谱相加。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的方法通过对多载波声波通信的各路子载波的频谱功率进行修改，修改后的各路子载波的频谱与PPN矩阵相乘后再与原始音频信号的功率谱相加，得到一段接近原始音频信号功率谱的声波信号，该声波信号能够掩盖FBMC声波通信系统通信过程中产生的噪声。

附图说明

图1为IFFT-PPN方法的实施过程示意图。

图2为OQAM调制的示意图。

图3为多载波声波通信方法的实施过程示意图。

图4为子载波功率控制的示意图。

图5为提取音频信号功率谱的原理示意图。

图6为子载波功率控制方法的原理示意图。