[发明专利]基于麦克风阵列的远场声波通信方法与装置

说明书

本公开提供了一种基于麦克风阵列的远场声波通信方法与装置，其方法包括：步骤A：发送端接收音频信号，对音频信号进行音频编码，再进行空间编码后音频信号发送至接收端；步骤B：接收端对接收的音频信号进行解码，得到瞬时波束的权重向量。本公开基于麦克风阵列实现了远场声波通信，具有抗噪、抗干扰，安全性高等优点。

技术领域

本公开涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于麦克风阵列的远场声波通信方法与装置。

背景技术

随着声波通信的使用越来越广泛，声波通信的硬件支持非常广泛，具有极高的通用性。由于声波通信的传输介质为空气，因此设备音量大小、通信距离远近、环境噪音大小都会成为声波通信使用中的影响因素，这也限制了声波通信的应用。

目前声波通信多应用于超近距离音频信号传输的使用场景，仅仅能够传递低速率、微小数据量的控制信息，编码效率较低。另外由于缺少抗噪，致使无法在实际噪声环境下应用，更无法进行较远距离的数据传输，数据传输速率严重受损，难以适应真实应用场景。此外，现有声波通信方法中通常只是简单将字符编码成数字，再转换成对应频率的单频信号，播放这些信号时，接收端再根据频率检测转换回原始数字和字符。编码效率较低，导致传输速率低下，同时缺少抗噪能力和远场音频信息传输能力，同样难以适应真实应用场景。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种基于麦克风阵列的远场声波通信方法与装置，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种基于麦克风阵列的远场声波通信方法，包括：

利用发送端获取音频信号，对音频信号进行音频编码，将音频信号与数字信号相对应，得到数字信号；

对数字信号进行频域上的扩频编码，得到线性编码矩阵；

再进行空间编码，得到空间编码矩阵。

在本公开的一些实施例中，所述利用发送端获取音频信号，对音频信号进行音频编码，将音频信号与数字信号相对应，得到数字信号包括：

将音频信号与数字信号相对应，设函数为数字信号编码s(t)和音频信号编码x(t)的可逆映射关系，即

其中，x为音频信号，s为数字信号。

在本公开的一些实施例中，对数字信号进行频域上的扩频编码，得到线性编码矩阵，包括：

将音频信号进行频域上的扩频编码，得到线性编码矩阵为：

F_s(w，K)＝{f_s，0(w，K)，…，f_s，L-1(w，K)}

其中，L为编码长度，w为子频带频点，K＝{1，2，…}为当前传输数据序列号，f为频带信号。

在本公开的一些实施例中，将音频信号进行频域上的扩频编码，得到线性编码矩阵中还包括：对线性编码矩阵进行频域增广，增广音频为：

其中，为音频编码信号的时域表达，w为子频带频点，K＝{1，2，…}为当前传输数据序列号，l为时序标记，L为编码长度，H表示对该矩阵转置，X为编码信号在各个时频点的数值。

根据本公开的一个方面，提供了一种基于麦克风阵列的远场声波通信方法，包括：

接收端对接收的数字信号进行解码，建立频域信号模型；

得到瞬时波束的权重向量。