用于音频频段中的数据接收和发送的系统和方法

申请号 CN200980131370.6 申请日 2009-07-08 公开(公告)号 CN102124514A 公开(公告)日 2011-07-13
申请人 SK电信有限公司; 发明人 崔根焕; 金文基; 朴命顺; 金玟锡; 金南秀; 尹焕植; 曺基豪;
摘要 本 发明 公开了一种用于在音频频段中进行数据接收和发送的系统和方法。本发明的用于在音频频段中进行数据接收和发送的系统包括:数据输入部,其用来将关于声音通信目标的数据输入到音频 信号 中;发送部,其用来在音频频段中发送包含数据的 音频信号 ;以及接收部,其接收包含数据的音频信号,并基于匹配滤波来执行同步,并根据已设置的数据提取处理来提取数据。因此,本发明使得能够将关于声音通信目标的数据加载至音频频段中的音频信号,并且通过将该数据添加和输入到音频信号上并经由音频频段发送该音频信号来有效地传送到接收侧。
权利要求

1.一种用来在音频频段中收发数据的系统,该系统包括:
数据输入单元,其用来将用于声音通信的数据输入到音频信号中;
发送单元,其用来在音频频段中发送包含所述数据的所述音频信号;以及接收单元,其接收包含所述数据的所述音频信号,并通过匹配滤波对所述音频信号执行同步,根据预定的提取处理来提取所述数据。
2.根据权利要求1所述的系统,其中,所述发送单元通过通信网络接收包含所述数据的所述音频信号以向所述接收单元发送所述音频信号,或者通过存储介质接收包含所述数据的所述音频信号以向所述接收单元发送所述音频信号。
3.一种数据输入装置,该数据输入装置包括:
频率轴变换部,其用来将音频信号的时间轴信号变换为所述音频信号的频率轴信号;
频率转换部,其基于所述频率轴信号来选择频段以输入用于声音通信的数据,并根据所述数据的格式来对与用来输入所述数据的所述频段相对应的主题频率进行转换;以及时间轴逆变换部,其用来将所述频率轴信号逆变换为所述时间轴信号,以生成包含所述数据的所述音频信号。
4.根据权利要求3所述的数据输入装置,该数据输入装置还包括:
发送部,其用来在音频频段发送包含所述数据的所述音频信号。
5.根据权利要求3所述的数据输入装置,其中,所述频率转换单元通过根据所述数据的格式重新输入与所述主题频率的变换系数的平和相位相对应的值来进行数据输入。
6.根据权利要求5所述的数据输入装置,其中,所述频率转换部基于由主题频率的功率密度限定的频率信号边界来重新调整所述主题频率的所述变换系数的水平,以将所述音频信号的失真减小为低于预定水平。
7.根据权利要求6所述的数据输入装置,其中,所述频率转换部基于掩蔽阈值来重新调整所述主题频率的所述变换系数的水平,其中基于心理声学模型预先设置所述掩蔽阈值。
8.根据权利要求3所述的数据输入装置,其中,所述频率转换部还输入用于同步的数据以便于数据检测。
9.根据权利要求3所述的数据输入装置,其中,所述频率轴变换部将所述时间轴信号的第一部分变换为频率轴信号,将与所述第一部分交叠预定水平的第二部分变换为频率轴信号,接着将与所述第二部分交叠预定水平的第N部分变换为频率轴信号。
10.根据权利要求9所述的数据输入装置,其中,所述频率转换部基于与所述第一部分相对应的频率轴信号来输入所述数据,基于与所述第二部分相对应的频率轴信号来输入所述数据,并接着基于与所述第N部分相对应的频率轴信号来输入所述数据。
11.根据权利要求10所述的数据输入装置,其中,所述时间轴逆变换部将与所述第一部分相对应的频率轴信号逆变换为时间轴信号,将与所述第二部分相对应的频率轴信号逆变换为时间轴信号,并接着将与所述第N部分相对应的频率轴信号逆变换为时间轴信号,以使得所述信号的这些部分彼此交叠,从而生成包含所述数据的所述音频信号。
12.一种用于声音通信的数据发送装置,该数据发送装置包括:
频率轴变换部,其用于将音频信号的时间轴信号变换为频率轴信号;
频段选择部,其基于所述频率轴信号确定具有预定频率范围的组部分,并根据包含所述组部分的功率密度的水平的频段选择基准来选择用来输入用于声音通信的数据的频段;
频率转换部,如果选择了用于输入所述数据的频段,则该频率转换部根据所述数据的格式来对与所述频段相对应的主题频率进行转换;以及
时间轴逆变换部,其将所述频率轴信号逆变换为所述时间轴信号,以生成包含所述数据的所述音频信号。
13.根据权利要求12所述的数据发送装置,该数据发送装置还包括:信号输出部,其用于在所述音频频段发送包含所述数据的所述音频信号。
14.根据权利要求12所述的数据发送装置,该数据发送装置还包括时间部分选择部,当没有选择用来输入所述数据的部分时,该时间部分选择部相对于所述音频信号的所述时间轴信号来选择用来输入所述数据的部分,其中在经过预定时间之后输入所述音频信号的所述时间轴信号。
15.根据权利要求12所述的数据发送装置,其中,所述组部分包括至少一个频率组,该至少一个频率组包括具有连续或非连续频率系数的多个频率。
16.根据权利要求15所述的数据发送装置,其中,对包含所述非连续频率系数的频率组进行滤波,以使该频率组具有预定水平的预定频率分量。
17.根据权利要求15所述的数据发送装置,其中,所述频段选择部主要从所述频率组中选择最高频率组,以确定所述最高频率组是否满足所述频段选择基准,或者所述频段选择部检测各个频率组是否满足所述频段选择基准。
18.根据权利要求12所述的数据发送装置,其中,所述频段选择部计算各个频率组的总功率密度,并基于计算结果来确定满足所述频段选择基准的频率组,以选择用来输入所述数据的频段。
19.根据权利要求12所述的数据发送装置,其中,所述频段选择部计算所述频率组的各个频率的功率密度,并基于计算结果来确定满足所述频段选择基准的至少一个频率,以将所述至少一个频率设置为用来输入所述数据的频段。
20.一种用于声音通信的数据接收装置,所述数据接收装置包括:
同步部,其接收包含数据的音频信号以通过匹配滤波来执行同步;
时间部分选择部,其从经过同步的音频信号的多个时间部分中选择包含所述数据的时间部分;
频率轴变换部,其将包含所述数据的所述时间部分的时间轴信号变换为频率轴信号;
以及
数据提取部,其基于所述频率轴信号选择用于数据提取的频段,并通过预定的数据提取处理来提取所述数据。
21.根据权利要求20所述的数据接收装置,该数据接收装置还包括:程序执行部,其用于执行与所述数据相对应的应用程序。
22.根据权利要求20所述的数据接收装置,其中,所述时间部分选择部通过从包含所述数据的所述音频信号中提取同步数据并检测所述同步数据的插入位置来选择包含所述数据的所述时间部分。
23.根据权利要求22所述的数据接收装置,其中,所述同步数据位于包含所述数据的所述时间部分的开始或者与至少两个经分组的开始帧相对应地设置。
24.根据权利要求20所述的数据接收装置,其中,所述时间部分选择部独立地接收包含所述数据的所述时间部分的指南信息来确定包含所述数据的所述时间部分。
25.根据权利要求24所述的数据接收装置,其中,所述时间部分选择部通过用来接收包含所述数据的所述音频信号的通信信道来接收所述指南信息,或者通过与用来接收包含所述数据的所述音频信号的所述通信信道不同的另一通信信道来接收所述指南信息。
26.根据权利要求20所述的数据接收装置,其中,所述数据提取部通过从包含所述数据的所述音频信号中提取同步数据并检测所述同步数据的插入位置来选择用于数据提取的频段。
27.根据权利要求20所述的数据接收装置,其中,所述数据提取部独立地接收用于数据提取的指南信息,以确定包含所述数据的频段。
28.根据权利要求20所述的数据接收装置,其中,所述数据提取部确定组成所述频率轴信号的多个主题频率的相位,并选择具有与预先设置的相位相对应的相位的主题频率作为用于数据提取的频段。
29.一种收发用于声音通信的数据的方法,该方法包括如下步骤:
将用于声音通信的数据输入到音频信号中;
在音频频段发送包含所述数据的所述音频信号;
接收包含所述数据的所述音频信号,以通过匹配滤波来执行同步;以及根据预定的数据提取处理来提取所述数据。
30.根据权利要求29所述的方法,该方法还包括如下步骤:执行与所述数据相对应的应用程序。
31.根据权利要求29所述的方法,其中,所述数据输入步骤包括如下步骤:
将所述音频信号的时间轴信号变换为频率轴信号;
基于所述频率轴信号选择用来输入所述数据的频段;
根据所述数据的格式对与用来输入所述数据的所述频段相对应的主题频率进行转换;
以及
将所述频率轴信号逆变换为所述时间轴信号,以生成包含所述数据的所述音频信号。
32.一种发送用于声音通信的数据的方法,该方法包括如下步骤:
将音频信号的时间轴信号变换为频率轴信号;
基于所述频率轴信号确定具有预定频率范围的组部分,并根据包含所述组部分的功率密度的水平的频段选择基准来选择用来输入用于声音通信的数据的频段;
如果选择了用于输入所述数据的所述频段,则根据所述数据的格式对与所述频段相对应的主题频率进行转换;以及
将所述频率轴信号逆变换为所述时间轴信号,以生成包含所述数据的所述音频信号。
33.根据权利要求32所述的方法,该方法还包括如下步骤:在音频频段中发送包含所述数据的所述音频信号。
34.根据权利要求32所述的方法,该方法还包括如下步骤:当没有选择用来输入所述数据的部分时,相对于所述音频信号的所述时间轴信号来选择用来输入所述数据的部分,其中在经过预定时间之后输入所述音频信号的所述时间轴信号。
35.一种接收用于声音通信的数据的方法,该方法包括如下步骤:
接收包含数据的音频信号以通过匹配滤波来执行同步;
从经过同步的音频信号的多个时间部分中选择包含所述数据的时间部分;
将包含所述数据的所述时间部分的时间轴信号变换为频率轴信号;以及基于所述频率轴信号选择用于数据提取的频段,并通过预定的数据提取处理来提取所述数据。
36.根据权利要求35所述的方法,该方法还包括如下步骤:执行与所述数据相对应的应用程序。

说明书全文

用于音频频段中的数据接收和发送的系统和方法

技术领域

[0001] 本发明涉及用于在音频频段中收发数据的技术。更具体地说,本发明涉及用于在音频频段中收发数据的系统和方法,其中,将要发送的数据添加至音频信号,并且在音频频段中发送音频信号,从而实现音频频段中的声音通信。

背景技术

[0002] 模拟型音频信号发送方案主要用于发送音频信号。根据该模拟型音频信号发送方案,通过利用模拟音频信号对红外线的频率进行调制来生成发送信号,并以空间方式发送该发送信号。例如,这种模拟型音频信号发送方案可以用来在CD播放器和扬声器之间发送音频信号。
[0003] 然而,由于该模拟型音频信号发送方案要求利用模拟音频信号对红外线的频率进行调制,所以在信号发送期间声音质量可能劣化。
[0004] 此外,根据该模拟型音频信号发送方案,可能难以向发送信号添加数字型控制信号,该数字型控制信号用于在模拟型音频信号和音频设备之间调整声音质量,因此必须与音频信号分离地发送控制信号。
[0005] 为了解决上述问题,已经开发了一种音频信号发送装置来以光学方式发送数字型音频信号,这些数字型音频信号在发送路径中很少劣化,并且已经进行了积极的研究以在音频信号的声音质量不劣化的情况下有效地发送音频信号。
[0006] 此外,还进行了研究以通过将特定数据添加至音频信号来向接收方发送音频信号。然而,所存在的各种问题在于,由于数据被添加至音频信号,所以音频信号可能失真,并且可能难以有效地将数据添加至该音频信号并在接收方检测所添加的数据,因此这种数据添加方案代表了在音频频段实现声音通信方面的限制。因此,需要能够解决以上问题的技术。

发明内容

[0007] 技术问题
[0008] 本发明致于解决现有技术中出现的以上问题,本发明的目的是提供一种用来在音频频段收发数据的系统和方法,该系统和方法能够通过将要发送的数据添加至音频信号并在音频频段发送该音频信号来在音频频段实现声音通信。
[0009] 本发明的另一目的是提供一种用来在音频频段收发数据的系统和方法,该系统和方法能够使音频信号的失真最小,使得人不能识别在音频频段中进行的声音通信。
[0010] 本发明的另一目的是提供一种用来在音频频段收发数据的系统和方法,该系统和方法能够通过考虑音频频段并使得接收方能够容易地从包含用于声音通信的数据的音频信号中检测用于声音通信的数据来有效地将用于声音通信的数据添加至音频信号。
[0011] 技术方案
[0012] 为了实现以上目的,根据本发明的一个方面,提供了一种用来在音频频段中收发数据的系统。该系统包括:数据输入单元,其用来将用于声音通信的数据输入到音频信号中;发送单元,其用来在音频频段中发送包含所述数据的音频信号;以及接收单元,其接收包含所述数据的所述音频信号,并通过匹配滤波来对所述音频信号执行同步,并且根据预定的提取处理来提取所述数据。
[0013] 根据本发明的示例性实施方式,所述发送单元通过通信网络接收包含所述数据的所述音频信号以向所述接收单元发送所述音频信号,或者通过存储介质接收包含所述数据的所述音频信号以向所述接收单元发送所述音频信号。
[0014] 根据本发明的另一方面,提供了一种数据输入装置,该数据输入装置包括:频率轴变换部,其用来将音频信号的时间轴信号变换为所述音频信号的频率轴信号;频率转换部,其基于所述频率轴信号来选择频段以输入用于声音通信的数据,并根据所述数据的格式来对与所述频段相对应的主题频率(subject frequency)进行转换以输入所述数据;以及时间轴逆变换部,其将所述频率轴信号逆变换为所述时间轴信号,以生成包含所述数据的所述音频信号。
[0015] 根据本发明的示例性实施方式,所述数据输入装置还包括:发送部,其用来在所述音频频段发送包含所述数据的所述音频信号。
[0016] 所述频率转换单元通过根据所述数据的格式重新输入与所述主题频率的变换系数的平(level)和相位相对应的值来进行数据输入。
[0017] 所述频率转换部基于由主题频率的功率密度(power intensity)限定的频率信号边界来重新调整所述主题频率的变换系数的水平,以将所述音频信号的失真减小为低于预定水平。
[0018] 所述频率转换部基于掩蔽(masking)阈值来重新调整所述主题频率的变换系数的水平,其中基于心理声学模型预先设置所述掩蔽阈值。
[0019] 所述频率转换部还输入用于同步的数据以便于数据检测。
[0020] 所述频率轴变换部将所述时间轴信号的第一部分变换为所述频率轴信号,将与所述第一部分交叠预定水平的第二部分变换为所述频率轴信号,接着将与所述第二部分交叠预定水平的第N部分变换为所述频率轴信号。
[0021] 所述频率转换部基于与所述第一部分相对应的所述频率轴信号来输入所述数据,基于与所述第二部分相对应的所述频率轴信号来输入所述数据,并接着基于与所述第N部分相对应的所述频率轴信号来输入所述数据。
[0022] 所述时间轴逆变换部将与所述第一部分相对应的所述频率轴信号逆变换为所述时间轴信号,将与所述第二部分相对应的所述频率轴信号逆变换为所述时间轴信号,将与所述第N部分相对应的所述频率轴信号逆变换为所述时间轴信号,以使得所述信号的这些部分彼此交叠,从而生成包含所述数据的所述音频信号。
[0023] 根据本发明的另一方面,提供了一种用于声音通信的数据发送装置。该数据发送装置包括:频率轴变换部,其用于将音频信号的时间轴信号变换为频率轴信号;频段选择部,其基于所述频率轴信号确定具有预定频率范围的组部分,并根据包含所述组部分的功率密度的水平的频段选择基准来选择用来输入用于声音通信的数据的频段;频率转换部,如果选择了用于输入所述数据的所述频段,则该频率转换部根据所述数据的格式来对与所述频段相对应的主题频率进行转换;以及时间轴逆变换部,其将所述频率轴信号逆变换为所述时间轴信号,以生成包含所述数据的所述音频信号。
[0024] 根据本发明的示例性实施方式,所述数据发送装置还包括:信号输出部,其用于在所述音频频段发送包含所述数据的所述音频信号。
[0025] 根据本发明的示例性实施方式,所述数据发送装置还包括:时间部分选择部,当没有选择用来输入所述数据的部分时,该时间部分选择部相对于所述音频信号的所述时间轴信号来选择用来输入所述数据的部分,其中在经过预定时间之后输入所述音频信号的所述时间轴信号。
[0026] 所述组部分包括至少一个频率组,该至少一个频率组包括具有连续或非连续频率系数的多个频率。
[0027] 对包含所述非连续频率系数的频率组进行滤波,以使其具有预定水平的预定频率分量。
[0028] 所述频段选择部主要从所述频率组中选择最高频率组,以确定所述最高频率组是否满足所述频段选择基准,或者所述频段选择部检测各个频率组是否满足所述频段选择基准。
[0029] 所述频段选择部计算各个频率组的总功率密度,并基于计算结果来确定满足所述频段选择基准的频率组,以选择用来输入所述数据的频段。
[0030] 所述频段选择部计算所述频率组的各个频率的功率密度,并基于计算结果来确定满足所述频段选择基准的至少一个频率,以将所述至少一个频率设置为用来输入所述数据的频段。
[0031] 根据本发明的另一方面,提供了一种用于声音通信的数据接收装置。所述数据接收装置包括:同步部,其接收包含数据的音频信号以通过匹配滤波来执行同步;时间部分选择部,其从经过同步的音频信号的多个时间部分中选择包含所述数据的时间部分;频率轴变换部,其将包含所述数据的所述时间部分的时间轴信号变换为频率轴信号;以及数据提取部,其基于所述频率轴信号选择用于数据提取的频段,并通过预定的数据提取处理来提取所述数据。
[0032] 根据本发明的示例性实施方式,所述数据接收装置还包括:程序执行部,其用于执行与所述数据相对应的应用程序。
[0033] 所述时间部分选择部通过从包含所述数据的所述音频信号中提取同步数据并检测所述同步数据的插入位置来选择包含所述数据的所述时间部分。
[0034] 所述同步数据位于包含所述数据的所述时间部分的开始或者与至少两个经分组的开始帧相对应地设置。
[0035] 所述时间部分选择部独立地接收包含所述数据的所述时间部分的指南信息来确定包含所述数据的所述时间部分。
[0036] 所述时间部分选择部通过用来接收包含所述数据的所述音频信号的通信信道来接收所述指南信息,或者通过与用来接收包含所述数据的所述音频信号的所述通信信道不同的另一通信信道来接收所述指南信息。
[0037] 所述数据提取部通过从包含所述数据的所述音频信号中提取同步数据并检测所述同步数据的插入位置来选择用于所述数据提取的频段。
[0038] 所述数据提取部独立地接收用于所述数据提取的指南信息,以确定包含所述数据的频段。
[0039] 所述数据提取部确定组成所述频率轴信号的多个主题频率的相位,并选择具有与预先设置的相位相对应的相位的主题频率作为用于所述数据提取的频段。
[0040] 根据本发明的另一方面,提供了一种收发用于声音通信的数据的方法。该方法包括如下步骤:将用于声音通信的数据输入到音频信号中;在音频频段发送包含所述数据的所述音频信号;接收包含所述数据的所述音频信号,以通过匹配滤波来执行同步;以及根据预定的数据提取处理来提取所述数据。
[0041] 根据本发明的示例性实施方式,该方法还包括如下步骤:执行与所述数据相对应的应用程序。
[0042] 所述数据输入步骤包括如下步骤:将所述音频信号的时间轴信号变换为频率轴信号;基于所述频率轴信号选择用来输入所述数据的频段;根据所述数据的格式来对与所述频段相对应的主题频率进行转换以输入所述数据;以及将所述频率轴信号逆变换为所述时间轴信号,以生成包含所述数据的所述音频信号。
[0043] 根据本发明的另一方面,提供了一种发送用于声音通信的数据的方法。该方法包括如下步骤:将音频信号的时间轴信号变换为频率轴信号;基于所述频率轴信号确定具有预定频率范围的组部分,并根据包含所述组部分的功率密度的水平的频段选择基准来选择用来输入用于声音通信的数据的频段;如果选择了用于输入所述数据的所述频段,则根据所述数据的格式来对与所述频段相对应的主题频率进行转换;以及将所述频率轴信号逆变换为所述时间轴信号,以生成包含所述数据的所述音频信号。
[0044] 根据本发明的示例性实施方式,该方法还包括如下步骤:在所述音频频段中发送包含所述数据的所述音频信号。
[0045] 根据本发明的示例性实施方式,该方法还包括如下步骤:当没有选择用来输入所述数据的部分时,相对于所述音频信号的所述时间轴信号来选择用来输入所述数据的部分,其中在经过预定时间之后输入所述音频信号的所述时间轴信号。
[0046] 根据本发明的另一方面,提供了一种接收用于声音通信的数据的方法。该方法包括如下步骤:接收包含数据的音频信号以通过匹配滤波来执行同步;从经过同步的音频信号的多个时间部分中选择包含所述数据的时间部分;将包含所述数据的所述时间部分的时间轴信号变换为频率轴信号;以及基于所述频率轴信号选择用于数据提取的频段,并通过预定的数据提取处理来提取所述数据。
[0047] 根据本发明的示例性实施方式,该方法还包括如下步骤:执行与所述数据相对应的应用程序。
[0048] 有益效果
[0049] 根据本发明,在已经将要发送的数据添加至音频信号之后在所述音频频段中发送所述音频信号,使得能够在所述音频频段中向所述接收方有效地发送用于声音通信的数据。
[0050] 此外,根据本发明,通过考虑音频频段来将数据添加至音频信号,使得在将数据添加至音频信号时生成的噪声最小化为人不能识别该噪声的程度,并且在将数据输入到音频信号中或者从音频信号检测数据时,可以减小误差。
[0051] 此外,可以增强用于将数据输入音频信号的发送机的功能或者用于从音频信号检测数据的接收方的功能,使得可以扩展针对声音通信调整的音频信号的范围,导致声音通信的发展。附图说明
[0052] 图1是示出根据本发明一个实施方式的在音频频段中的数据收发系统的框图
[0053] 图2是示出图1所示的数据输入单元的执行过程的框图;
[0054] 图3是示出由图1所示的数据输入单元在音频信号的特定部分中执行的频率轴变换或时间轴逆变换的示意图;
[0055] 图4是示出图1所示的接收单元的执行过程的图示;
[0056] 图5是示出图1所示的在音频频段中的数据收发系统的操作过程的流程图
[0057] 图6是示出根据本发明一个实施方式的用于声音通信的数据发送装置的结构的框图;
[0058] 图7是示出图6所示的用于声音通信的数据发送装置的操作过程的流程图;
[0059] 图8是示出根据本发明一个实施方式的用于声音通信的数据接收装置的结构的框图;
[0060] 图9是示出图8所示的用于声音通信的数据接收装置的操作过程的流程图。

具体实施方式

[0061] 下文中,将参照附图详细说明根据本发明示例性实施方式的数据收发系统。
[0062] 图1是示出根据本发明的一个实施方式的音频频段中的数据收发系统的框图。如图1所示,音频频段中的数据收发系统包括:数据输入单元100,其用来将用于声音通信的数据输入到音频信号的多个部分中;发送单元200,其用来在音频频段中发送包含所述数据的音频信号;以及接收单元300,其接收包含所述数据的所述音频信号,并通过利用匹配滤波器执行匹配滤波来对所述音频信号执行同步,以根据预定的提取处理来从数据输入部分提取所述数据,其中通过同步来选择这些数据输入部分。
[0063] 数据输入单元100可以与发送单元200一体地形成或者与发送单元200分离。如果数据输入单元100与发送单元200一体地形成,则适于通过无线电广播发送包含数据的音频信号。如果数据输入单元100与发送单元200分离,则适于通过车辆中安装的音频系统再现(reproduce)存储了包含数据的音频信号的存储介质。
[0064] 图2是示出图1所示的数据输入单元100的执行过程的框图。如图2所示,该数据输入单元100包括:频率轴变换部110,其用来利用诸如MCLT(modified complex lapped transdorm:复数调制重叠变换)的变换工具将音频信号的时间轴信号变换为所述音频信号的频率轴信号;频率转换部120,其基于所述频率轴信号来选择频段以输入用于声音通信的数据,并在相对于与用来输入数据的频段相对应的主题频率重新输入与通过MCLT得到的变换系数的水平和相位相对应的值时,输入所述数据;以及时间轴逆变换部130,其用于将所述频率轴信号逆变换为所述时间轴信号,以生成包含所述数据的所述音频信号。
[0065] 通过发送单元200在音频频段中发送包含数据的音频信号。
[0066] 优选地,频率转换部120还可以输入用于同步的数据,使得接收单元300可以容易地检测音频信号中包含的数据。
[0067] 频率转换部120通过转换用于主题频率的变换系数的水平和相位来输入数据。可以采用M进制PSK(M-ary PSK)方法来转换变换系数(在MCLT的情况下为MCLT变换系数),并且还可以采用现有技术中公知的各种方法。
[0068] 例如,二进制PSK将相位转换为0以发送0,并将相位转换为π以发送1,从而对数据进行分类。
[0069] 优选地,数据输入单元100选择原始音频信号的多个频率部分来输入数据(例如,可以利用适于发送数据的功率密度来选择频率部分),并基于由所选择的频率部分中的主题频率的功率密度限定的频率信号边界来重新调整要输入的数据的OFDM信号的变换系数的水平,从而将音频信号的失真减小到低于预定的水平。
[0070] 可以基于掩蔽阈值来调整变换系数的水平,其中基于心理声学模型将掩蔽阈值预先确定为限制值。如果信号的水平低于该掩蔽阈值,则该信号不能被人听到。因此,如果变换系数的水平低于该掩蔽阈值,则信号的强度被放大至掩蔽阈值的程度,使得噪声不能被人听到,并且可以提高声音通信的性能。
[0071] 图3是示出由图1所示的数据输入单元100对音频信号的特定部分执行的频率轴变换或时间轴逆变换的示意图。如图3所示,数据输入单元100通过将音频信号划分为多个部分来接收音频信号,并顺序地对音频信号的多个部分进行变换。例如,数据输入单元100对长度为2M的主输入信号进行变换,然后对次输入信号进行变换,该次输入信号的长度为2M,并相比主输入信号超前(proceed)1M的长度,使得主输入信号与次输入信号交叠,从而降低对信号进行变换时的误差。
[0072] 更详细地,数据输入单元100的频率轴变换部110将时间轴信号的第一部分变换为频率轴信号,将与该第一部分交叠预定水平的第二部分变换为频率轴信号,然后将与该第二部分交叠预定水平的第N部分变换为频率轴信号。
[0073] 此后,频率转换部120基于与第一部分相对应的频率轴信号来输入数据,基于与第二部分相对应的频率轴信号来输入数据,并接着基于与第N部分相对应的所述频率轴信号来输入数据。
[0074] 接着,所述时间轴逆变换部130将与第一部分相对应的频率轴信号逆变换为时间轴信号,将与第二部分相对应的频率轴信号逆变换为时间轴信号,并接着将与第N部分相对应的频率轴信号逆变换为时间轴信号,以使得信号的这些部分彼此交叠,从而生成包含数据的音频信号。
[0075] 图4是示出图1所示的接收单元300的执行过程的图示。如图4所示,执行声音通信的接收单元300包括:同步部310,其用于通过从发送单元200接收包含数据的音频信号、通过匹配滤波来执行同步;频率轴变换部320,其用于将包含数据的音频信号的时间轴信号变换为该音频信号的频率轴信号;以及数据提取部330,其基于同步结果选择用于数据提取的频段,并通过预先确定的数据提取处理来提取数据(在MCLT的情况下为通过确定MCLT变换系数的相位所检查的数据)。
[0076] 优选地,接收单元300还包括用来执行与该数据相对应的应用程序的程序执行部。
[0077] 图5是示出图1所示的音频频段中的数据收发系统的操作过程的流程图。如图5所示,用于在音频频段收发数据的方法包括如下步骤:通过接收音频信号并选择用来输入用于声音通信的数据的频段来将时间轴信号转换为频率轴信号(S1和S3)。
[0078] 接着,根据数据的格式来转换与用来输入数据的频段相对应的主题频率的变换系数的水平和相位,接着执行数据输入(S5)。
[0079] 通过步骤S5所形成的包含数据的音频信号被发送至发送单元200,以通过发送单元200在音频频段中发送该音频信号(S7和S9)。
[0080] 接收单元300利用麦克接收包含音频频段的数据的音频信号,并执行同步(S11和S13)。
[0081] 此后,基于同步结果来确定包含该数据的多个部分,并通过检测相位来从这些部分中提取数据(S15)。
[0082] 接着,执行应用程序来使用所提取的数据。
[0083] 下文中,将详细说明根据本发明另一实施方式的音频频段中的数据收发系统。
[0084] 根据本发明另一实施方式的音频频段中的数据收发系统包括:数据输入单元,其用来将用于声音通信的数据输入到音频信号的多个部分中;发送单元,其用于在音频频段中发送包含所述数据的所述音频信号;以及接收单元,其接收包含所述数据的所述音频信号,并通过利用匹配滤波器执行匹配滤波来执行所述音频信号的同步,以根据预定的提取处理从数据输入部分提取所述数据,其中通过同步来选择这些数据输入部分。
[0085] 数据输入单元可以与发送单元一体地形成或者与发送单元分离。如果数据输入单元与发送单元一体地形成,则适于通过无线电广播发送包含数据的音频信号。如果数据输入单元与发送单元分离,则适于通过车辆中安装的音频系统再现存储了包含数据的音频信号的存储介质。
[0086] 图6是示出根据本发明一个实施方式的用于声音通信的数据发送装置的结构的框图。如图6所示,用于声音通信的数据发送装置包括:频率轴变换部420,其用于通过利用诸如MCLT、DFT和DCT的各种变换工具将音频信号的时间轴信号变换为频率轴信号;频段选择部430,其基于所述频率轴信号来确定具有预定频率范围的组部分,并根据频段选择基准(例如,组部分的功率密度的水平)来选择用来输入用于声音通信的数据的频段;频率转换部440,如果存在满足频段选择基准的频段,则根据数据的格式来转换主题频率;以及时间轴逆变换部450,其用来将频率轴信号逆变换为时间轴信号,以生成包含数据的音频信号。
[0087] 优选地,用于声音通信的数据发送装置还包括信号输出部460,其用于在音频频段向接收单元发送包含数据的音频信号。
[0088] 此外,用于声音通信的数据发送装置还可以包括时间部分选择部410,其用来基于音频信号的时间轴信号的各个部分的功率密度来确定具有适于输入数据的水平的时间部分。
[0089] 优选地,时间部分选择部410在由频率轴变换部420将音频信号的时间轴信号变换为频率轴信号之前选择用来输入时间的时间部分。如果频段选择部430确定不存在适于频段选择基准的频段,则时间部分选择部410相对于在经过预定的时间之后新输入的时间轴信号来重新选择用来输入数据的时间部分。
[0090] 如果由于不存在适于频段选择基准的频段,时间部分选择部410重新选择用来输入数据的时间部分,则还执行频率轴转换和频段的选择。
[0091] 术语“组部分”表示包括具有连续或非连续的频率系数的频率的至少一个频率组。
[0092] 具有非连续的频率系数的频率可以具有超过预定水平的频率分量。
[0093] 因为如果在高频率条件下执行数据插入,则声音质量劣化较少,所以如果组部分包括第一频率组、第二频率组和第N频率组,则频段选择部430通过主要从第一频率组、第二频率组和第N频率组中选择最高的频率组来确定是否满足频段选择基准。
[0094] 此外,频段选择部430计算第一频率组、第二频率组或第N频率组的总功率密度,并基于该计算结果确定是否满足频段选择基准,以确定用来输入数据的频段。此外,频段选择部430计算第一频率组、第二频率组和第N频率组的各个频率的功率密度,以基于该计算结果来确定满足频段选择基准的至少一个频率。在这种情况下,所确定的至少一个频率被选择为用来分布式地(distributively)输入数据的频段。
[0095] 频率转换部440基于由所选择的频率部分中的主题频率的功率密度限定的频率信号边界来重新调整变换系数的水平,以将音频信号的失真减小到低于预定的水平。
[0096] 可以基于掩蔽阈值来调整变换系数的水平,其中基于心理声学模型将掩蔽阈值确定为限制值。如果变换系数的水平低于掩蔽阈值,则将信号的强度放大至掩蔽阈值的程度,使得噪声不能被人听到,并且可以提高声音通信的性能。
[0097] 图7是示出图6所示的用于声音通信的数据发送装置的操作过程的流程图。如图7所示,发送用于声音通信的数据的方法包括如下步骤:将音频信号的时间轴信号变换为频率轴信号(S501至S503)。
[0098] 此外,该方法包括如下步骤:基于频率轴信号来确定具有预定频率范围的组部分;以及通过检查功率密度是否高于预定水平来选择满足频段选择基准的频段,以输入用于声音通信的数据(S505和S507)。
[0099] 在步骤507中,如果组部分中不存在满足频段选择基准的频率组,则输入音频信号的下一个时间轴信号,并确定音频信号的下一个时间轴信号是否满足频段选择基准(S509)。
[0100] 在步骤507中,如果组部分中存在满足频段选择基准的频率组,则选择这些频率组作为用来输入数据的频段,并且根据数据的格式来转换与用来输入数据的频段相对应的主题频率(S511和S513)。
[0101] 此后,将频率轴信号逆变换为时间轴信号,以生成包含数据的音频信号,并且在音频频段中发送所述音频信号(S515和S517)。
[0102] 图8是示出根据本发明一个实施方式的用于声音通信的数据接收装置的结构的框图。如图8所示,数据接收装置包括:同步部610,其从发送装置接收包含数据的音频信号以通过匹配滤波来执行同步;时间部分选择部620,其从经过同步的音频信号的多个时间部分中选择包含数据的时间部分;频率轴变换部630,其将包含数据的时间部分的时间轴信号变换为频率轴信号;数据提取部640,其从频率轴信号选择用于提取数据的频段,以根据预定的数据提取处理来提取数据;以及程序执行部650,其用于执行与该数据相对应的应用程序。
[0103] 时间部分选择部620基于同步数据的插入位置来选择包括数据的时间部分,或者接收包含数据的时间部分的指南信息,以区分包含数据的时间部分。
[0104] 此外,所述数据提取处理检测组成频率轴信号的主题频率的相位,并且如果主题频率的相位是预定的相位,则选择用于数据提取的频段(例如,当使用BPSK时,如果所检测的相位是0或π,则存在数据的概率高,而如果所检测的相位不是0或π,则存在数据的概率低)。
[0105] 图9是示出图8所示的用于声音通信的数据接收装置的操作过程的流程图。如图9所示,接收用于声音通信的数据的方法包括如下步骤:接收包含数据的音频信号;以及通过匹配滤波来执行同步(S710和S713)。
[0106] 接着,从经同步的音频信号的时间部分中选择具有最高的数据概率的时间部分(S715),并相对于所选择的时间部分执行频率轴变换(S717)。
[0107] 接着,基于频率轴信号选择用于提取数据的频段(S719),并通过检测相位来提取数据(S721)。
[0108] 此后,驱动与所提取的数据相对应的应用程序,以输出数据(S723)。
[0109] 尽管已经说明了本发明的示例性实施方式,但是可以理解,本发明不限于这些示例性实施方式,在如下文中所要求保护的本发明的精神和范围之内,本领域技术人员可以对本发明进行各种改变和修改
[0111] 根据本发明,将要发送的数据添加至音频信号,并在音频频段发送该音频信号,从而在音频频段中实现声音通信。因而,本发明在各个领域具有很高程度的工业实用性。
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