專利名稱：調(diào)制裝置、解調(diào)裝置及聲信號(hào)傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在聲信號(hào)上疊加數(shù)據(jù)信號(hào)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)的調(diào)制裝置、解調(diào)裝置及聲信號(hào)傳輸方法。
背景技術(shù)：
在聲信號(hào)上疊加數(shù)據(jù)信號(hào)并傳輸?shù)膫鬏斚到y(tǒng)，利用包括像專利文獻(xiàn)
1記載的那樣將傳輸信號(hào)擴(kuò)散疊加在聲信號(hào)上的技術(shù)、像專利文獻(xiàn)2記載
的那樣利用聲信號(hào)的某個(gè)頻帶來(lái)傳輸數(shù)據(jù)的技術(shù)。這種在聲信號(hào)上疊加數(shù)據(jù)信號(hào)的技術(shù)大多應(yīng)用于著作權(quán)保護(hù)和用于防止非法復(fù)制的聲電子水印上，也被用作通過(guò)聲波從揚(yáng)聲器向麥克風(fēng)傳輸信息的信息通信技術(shù)。
專利文獻(xiàn)1:國(guó)際公幵WO02/45286號(hào)小冊(cè)子專利文獻(xiàn)2:日本特開2001 — 148670號(hào)公報(bào)
在把上述專利文獻(xiàn)采用的能夠在聲信號(hào)上疊加數(shù)據(jù)信號(hào)的技術(shù)用于從揚(yáng)聲器向麥克風(fēng)的信息傳輸時(shí)，當(dāng)在傳輸目的地解調(diào)傳輸信號(hào)時(shí)，有時(shí)需要用于獲取碼元同步的信號(hào)。并且，在傳輸信號(hào)的載波頻率可變時(shí)，需要在接收側(cè)檢測(cè)載波頻率。例如，根據(jù)聲信號(hào)的頻率的不同，有時(shí)導(dǎo)致音質(zhì)產(chǎn)生差異，為此希望在發(fā)送側(cè)(調(diào)制側(cè))從聲信號(hào)中的幾個(gè)載波頻率中選擇一個(gè)載波頻率。該情況時(shí)，需要在接收側(cè)(解調(diào)側(cè))識(shí)別載波頻率。
但是，在采用用于識(shí)別傳輸這些數(shù)據(jù)信號(hào)的頻率的通知用的載波頻率時(shí)，存在頻率利用效率相應(yīng)下降的問(wèn)題。尤其在通過(guò)可聽頻帶的聲波來(lái)傳輸信息時(shí)，由于能夠利用的頻帶比較小(例如20Hz—20kHz)，所以需要確保在可聽頻帶的頻率檢測(cè)用的頻帶，這成為使傳輸系統(tǒng)的性能大幅惡化的主要原因。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于，提供一種調(diào)制裝置、解調(diào)裝置及聲信號(hào)傳輸方法，其能夠任意選擇數(shù)據(jù)信號(hào)用的載波頻率，而且不使用通知數(shù)據(jù)信號(hào)的載波頻率用的頻率，即可通知該載波頻率。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的聲信號(hào)傳輸方法包括選擇步驟，在傳輸源選擇數(shù)據(jù)信號(hào)的載波頻率和與該載波頻率對(duì)應(yīng)的PN序列；調(diào)制步驟，在傳輸源使用所述數(shù)據(jù)信號(hào)調(diào)制通過(guò)所述選擇步驟選擇的載波頻率；生成步驟，在傳輸源根據(jù)通過(guò)所述選擇步驟選擇的PN序列生成碼元同步信號(hào)；疊加步驟，在傳輸源將通過(guò)所述生成步驟生成的碼元同步信號(hào)和通過(guò)所述調(diào)制步驟調(diào)制后的調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)疊加到所述聲信號(hào)上；接收步驟，在傳輸目的地接收疊加了被調(diào)制后的調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)的聲信號(hào)；運(yùn)算步驟，在傳輸目的地對(duì)通過(guò)所述接收步驟接收的聲信號(hào)進(jìn)行與多個(gè)PN序列之間的相關(guān)計(jì)算；判別步驟，在傳輸目的地根據(jù)通過(guò)所述運(yùn)算步驟運(yùn)
算的結(jié)果，判別所述多個(gè)PN序列中與接收到的聲信號(hào)之間的最大相關(guān)值
為最大的PN序列；同步處理步驟，在傳輸目的地使用通過(guò)所述判別步驟
判別的PN序列確定同步點(diǎn)，同時(shí)根據(jù)該同步點(diǎn)進(jìn)行被疊加在所述聲信號(hào)上的調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)的碼元同步處理；和解調(diào)步驟，在傳輸目的地解調(diào)通過(guò)所述同步處理步驟進(jìn)行同步處理后的調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明，傳輸源根據(jù)聲信號(hào)的載波頻帶選擇與該頻帶對(duì)應(yīng)的碼元同步用信號(hào)的PN序列，發(fā)送被疊加了所選擇的PN序列的聲信號(hào)。在傳輸目的地，接收所發(fā)送的聲信號(hào)，并對(duì)接收到的聲信號(hào)進(jìn)行與多個(gè)PN序列之間的互相關(guān)計(jì)算。并且，判別在多個(gè)PN序列中與聲信號(hào)之間的最大相關(guān)值為最大的PN序列，根據(jù)所判別的PN序列與聲信號(hào)之間的相關(guān)值，檢測(cè)碼元同步點(diǎn)。然后，根據(jù)檢測(cè)到的同步點(diǎn)和所判別的PN序列，確定疊加在聲信號(hào)上的數(shù)據(jù)信號(hào)的載波頻率，并解調(diào)數(shù)據(jù)信號(hào)。由此，當(dāng)在調(diào)制裝置側(cè)任意確定數(shù)據(jù)信號(hào)的載波頻率時(shí)，在解調(diào)裝置側(cè)也能夠識(shí)別該載波頻率，并據(jù)此進(jìn)行解調(diào)。因此，由于不在可聽頻帶確保頻率檢測(cè)用的頻率，所以能夠提高頻率的利用效率，能夠在聲信號(hào)上疊加數(shù)據(jù)信號(hào)，而且不會(huì)降低聲信號(hào)的音質(zhì)。并且，本發(fā)明的調(diào)制裝置對(duì)聲信號(hào)疊加數(shù)據(jù)信號(hào)而進(jìn)行發(fā)送，該調(diào)制裝置具有選擇單元，其選擇數(shù)據(jù)信號(hào)的載波頻率和與該載波頻率對(duì)應(yīng)的PN序列；調(diào)制單元，其使用所述數(shù)據(jù)信號(hào)調(diào)制由所述選擇單元選擇的載波頻率；生成單元，其根據(jù)由所述選擇單元選擇的PN序列生成碼元
;同步信號(hào)；和疊加單元，其將由所述生成單元生成的碼元同步信號(hào)和由
所述調(diào)制單元調(diào)制后的調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)疊加到所述聲信號(hào)上。
根據(jù)本發(fā)明，選擇數(shù)據(jù)信號(hào)的載波頻率和與該載波頻率對(duì)應(yīng)的PN序列，使用數(shù)據(jù)信號(hào)調(diào)制所選擇的載波頻率。并且，根據(jù)所選擇的PN序列生成碼元同步信號(hào)，將所生成的碼元同步信號(hào)和調(diào)制后的調(diào)制數(shù)據(jù)信,號(hào)疊加到所述聲信號(hào)上。由此，無(wú)需確保用于特定載波頻率的頻率，能夠使用碼元同步信號(hào)將數(shù)據(jù)信號(hào)的載波頻率通知解調(diào)裝置側(cè)。因此，能夠適當(dāng)改變數(shù)據(jù)信號(hào)用的載波頻率，同時(shí)無(wú)需使用通知傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的載波頻率用的載波頻率，即可通知數(shù)據(jù)信號(hào)的載波頻率。
并且，優(yōu)選本發(fā)明的調(diào)制裝置具有插入單元，該插入單元在所述調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)碼元的后部插入通過(guò)復(fù)制所述數(shù)據(jù)碼元的前方的預(yù)定部分而生成的保護(hù)時(shí)間塊，由所述插入單元插入了保護(hù)時(shí)間塊的調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)和碼元同步信號(hào)被疊加到聲信號(hào)上。
根據(jù)本發(fā)明，在調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)碼元的后部插入通過(guò)復(fù)制數(shù)據(jù)碼元的前方的預(yù)定部分而生成的保護(hù)時(shí)間塊。并且，被插入了保護(hù)時(shí)間塊的調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)和碼元同步信號(hào)被疊加到聲信號(hào)上。由此，在碼元同步出現(xiàn)偏差時(shí)，也能夠防止碼元間干擾。
并且，本發(fā)明的解調(diào)裝置具有輸入單元，其接收疊加了被調(diào)制后的調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)的聲信號(hào)；運(yùn)算單元，其對(duì)由所述輸入單元接收的聲信號(hào)進(jìn)行與多個(gè)PN序列之間的相關(guān)計(jì)算；判別單元，其根據(jù)由所述運(yùn)算單元運(yùn)算的結(jié)果，判別所述多個(gè)PN序列中與接收到的聲信號(hào)之間的最大相
關(guān)值為最大的PN序列；同步處理單元，其使用由所述判別單元判別的
PN序列確定同步點(diǎn)，同時(shí)根據(jù)該同步點(diǎn)進(jìn)行被疊加在所述聲信號(hào)上的調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)的碼元同步處理；和解調(diào)單元，其解調(diào)由所述同步處理單元進(jìn)行同步處理后的調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明，接收疊加了被調(diào)制后的調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)的聲信號(hào)，對(duì)接 收到的聲信號(hào)進(jìn)行與多個(gè)PN序列之間的相關(guān)計(jì)算，根據(jù)所運(yùn)算的結(jié)果，
判別多個(gè)PN序列中與接收到的聲信號(hào)的最大相關(guān)值為最大的PN序列。 并且，使用所判別的PN序列確定同步點(diǎn)，同時(shí)根據(jù)該同步點(diǎn)進(jìn)行被疊加 在聲信號(hào)上的調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)的碼元同步處理，解調(diào)進(jìn)行了同步處理后的 調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)。由此，無(wú)需使用通知用于傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的載波頻率用的 載波頻率，即可識(shí)別由調(diào)制裝置側(cè)指定的數(shù)據(jù)信號(hào)用的載波頻率。
并且，本發(fā)明的解調(diào)裝置的所述運(yùn)算單元相隔兩個(gè)以上的樣本間隔 計(jì)算接收到的聲信號(hào)與PN序列之間之間的相關(guān)計(jì)算，本發(fā)明的解調(diào)裝置 具有偏移單元，該偏移單元根據(jù)在所述運(yùn)算單元的相關(guān)計(jì)算中相隔的樣 本數(shù)，使從所述運(yùn)算單元的相關(guān)計(jì)算導(dǎo)出的數(shù)據(jù)碼元的同步點(diǎn)前移。
根據(jù)本發(fā)明，相隔兩個(gè)以上的樣本間隔計(jì)算接收到的聲信號(hào)與PN 序列之間的相關(guān)計(jì)算，根據(jù)在相關(guān)計(jì)算中相隔的樣本數(shù)，使從相關(guān)計(jì)算 導(dǎo)出的數(shù)據(jù)碼元的同步點(diǎn)向前移。由此，能夠減輕相關(guān)計(jì)算用的運(yùn)算量， 同時(shí)在產(chǎn)生同步偏差時(shí)也能夠降低碼元間干擾。
根據(jù)本發(fā)明，由于不在可聽頻帶確保頻率檢測(cè)用的頻率，所以能夠 提高頻率的利用效率，能夠在聲信號(hào)上疊加數(shù)據(jù)信號(hào)，而且不會(huì)降低聲 信號(hào)的音質(zhì)。


圖1是表示本實(shí)施方式的聲信號(hào)通信系統(tǒng)的概念的概念圖。 圖2是表示本實(shí)施方式的調(diào)制裝置3的結(jié)構(gòu)的框圖。 圖3是表示復(fù)制OFDM碼元17的一部分來(lái)生成保護(hù)時(shí)間時(shí)的處理 的示意圖。
圖4是表示從揚(yáng)聲器5發(fā)送的發(fā)送聲信號(hào)的示意圖。 圖5是表示頻帶與PN序列之間的關(guān)系的概念圖。 圖6是表示本實(shí)施方式的解調(diào)裝置9的結(jié)構(gòu)的框圖。 圖7是表示本實(shí)施方式的調(diào)制裝置3的動(dòng)作的流程圖。 圖8是表示本實(shí)施方式的解調(diào)裝置9的動(dòng)作的流程圖。圖9是表示計(jì)算接收聲信號(hào)與PN序列之間的相關(guān)時(shí)的相關(guān)值的峰 值的說(shuō)明圖。
標(biāo)號(hào)說(shuō)明
3調(diào)制裝置；5揚(yáng)聲器；7麥克風(fēng)；9解調(diào)裝置；20 S/P轉(zhuǎn)換部；21
載波選擇部；22 0FDM調(diào)制處理部；23保護(hù)時(shí)間信號(hào)生成部；24頻譜 包絡(luò)振幅調(diào)整部；25帶通濾波器；26PN序列選擇部；27碼元同步信號(hào) 生成部；28D/A轉(zhuǎn)換部；29相加部；31A/D轉(zhuǎn)換部；32PN序列相關(guān)計(jì)
算部；33PN序列選擇部；34碼元同步處理部；35載波選擇部；36帶通
濾波器；37保護(hù)時(shí)間去除部；38 0FDM解調(diào)處理部；39P/S轉(zhuǎn)換部；100 聲信號(hào)發(fā)送系統(tǒng)；200聲信號(hào)接收系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明參照一個(gè)實(shí)施方式的附圖并閱讀以下具體敘述，即可容易理 解。下面，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。在可能的情況下對(duì)相同部 分標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，并省略重復(fù)說(shuō)明。
圖1表示在可聽頻帶的某個(gè)頻帶中傳輸OFDM調(diào)制信號(hào)，將OFDM 調(diào)制的碼元同步信號(hào)疊加在低頻帶的聲信號(hào)上傳輸?shù)膶?shí)施方式。圖1是 表示從揚(yáng)聲器5輸出進(jìn)行了本實(shí)施方式的OFDM調(diào)制的聲信號(hào)，由麥克 風(fēng)7輸入所輸出的聲信號(hào)的聲信號(hào)通信系統(tǒng)的概念的概念圖。本實(shí)施方 式的聲信號(hào)通信系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，由聲信號(hào)發(fā)送系統(tǒng)100和 聲信號(hào)接收系統(tǒng)200構(gòu)成。如圖l (a)所示，聲信號(hào)發(fā)送系統(tǒng)100構(gòu)成 為包括調(diào)制裝置3，其將傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)2調(diào)制后疊加在聲信號(hào)1上并轉(zhuǎn) 換為發(fā)送聲信號(hào)4;和把發(fā)送聲信號(hào)4作為聲波6輸出的揚(yáng)聲器5。并且， 如圖1 (b)所示，聲信號(hào)接收系統(tǒng)200構(gòu)成為包括麥克風(fēng)7，其接收 聲波6并生成接收聲信號(hào)8;和解調(diào)裝置9，其解調(diào)接收聲信號(hào)8并提取 傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)2。下面，具體說(shuō)明調(diào)制裝置3和解調(diào)裝置9。
圖2是表示本實(shí)施方式的調(diào)制裝置3的結(jié)構(gòu)的框圖。該調(diào)制裝置3 構(gòu)成為包括S/P轉(zhuǎn)換部20、載波選擇部21 (選擇單元)、OFDM調(diào)制處理部22 (調(diào)制單元)、保護(hù)時(shí)間信號(hào)生成部23 (插入單元)、頻譜包絡(luò)振 幅調(diào)整部24、帶通濾波器25、 PN序列選擇部26 (選擇單元)、碼元同步 信號(hào)生成部27 (生成單元)、D/A轉(zhuǎn)換部28和相加部29 (疊加單元)。 下面說(shuō)明各個(gè)構(gòu)成部分。
S/P轉(zhuǎn)換部20是把單比特流的傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為并行比特流的傳 輸數(shù)據(jù)信號(hào)的部分。
載波選擇部21是選擇OFDM調(diào)制信號(hào)的頻帶，向OFDM調(diào)制處理 部22提供載波頻率的部分。該載波選擇部21從根據(jù)來(lái)自本系統(tǒng)的用戶 的指定或者按照其他指示準(zhǔn)備的多個(gè)載波頻率中，選擇一個(gè)載波頻率。
OFDM調(diào)制處理部22是使用由S/P轉(zhuǎn)換部20轉(zhuǎn)換后的傳輸數(shù)據(jù)信 號(hào)，對(duì)由載波選擇部21選擇的載波頻帶中的載波進(jìn)行OFDM調(diào)制的部 分。OFDM調(diào)制處理部22將調(diào)制后的各個(gè)頻率的載波合成，并形成OFDM 碼元。并且，把所形成的OFDM碼元輸出給保護(hù)時(shí)間信號(hào)生成部23。
另外，OFDM調(diào)制處理部22根據(jù)來(lái)自頻譜包絡(luò)振幅調(diào)整部24的振 幅調(diào)整作用，生成具有與聲信號(hào)的振幅對(duì)應(yīng)的振幅的OFDM調(diào)制信號(hào)。 即，對(duì)于聲信號(hào)的振幅較大的頻帶，調(diào)整OFDM調(diào)制信號(hào)使其成為與該 頻率的振幅對(duì)應(yīng)的振幅，對(duì)于聲信號(hào)的振幅較小的頻帶，調(diào)整OFDM調(diào) 制信號(hào)使其成為與該較小頻帶的振幅對(duì)應(yīng)的振幅。
保護(hù)時(shí)間信號(hào)生成部23是復(fù)制在OFDM調(diào)制處理部22生成的 OFDM調(diào)制信號(hào)即OFDM碼元的一部分，將該一部分附加在OFDM碼 元的前方和后方，并生成OFDM幀的部分。該保護(hù)時(shí)間信號(hào)生成部23 將包括被附加了表示保護(hù)時(shí)間的保護(hù)塊的OFDM幀的OFDM調(diào)制信號(hào)輸 出給相加部29。
在此，使用圖3說(shuō)明保護(hù)時(shí)間的具體附加方法。圖3是表示復(fù)制 OFDM碼元17的一部分來(lái)生成保護(hù)時(shí)間時(shí)的處理的示意圖。如圖3所示， OFDM幀利用OFDM碼元及配置在其前后(或任一方)的保護(hù)時(shí)間構(gòu)成。
如圖3 (a)所示，保護(hù)時(shí)間信號(hào)生成部23將保護(hù)時(shí)間插入到OFDM 調(diào)制信號(hào)中的各個(gè)OFDM碼元17的前方，即復(fù)制OFDM碼元17的后部 的預(yù)定碼元部分，把保護(hù)塊作為保護(hù)時(shí)間附加在OFDM碼元17的前方。并且，如圖3 (b)所示，保護(hù)時(shí)間信號(hào)生成部23也可以將保護(hù)時(shí)間插入 到由OFDM調(diào)制處理部22生成的OFDM調(diào)制信號(hào)中的各個(gè)OFDM碼元 17的后方，即復(fù)制OFDM碼元17的前部的預(yù)定碼元部分，把保護(hù)塊作 為保護(hù)時(shí)間附加在OFDM碼元17的后方。
這樣，在保護(hù)時(shí)間信號(hào)生成部23中，即使接收側(cè)(解調(diào)裝置9)的 碼元同步的點(diǎn)稍有偏差時(shí)，也不會(huì)產(chǎn)生碼元間干擾，如圖3所示在碼元 的前方和后方插入保護(hù)時(shí)間。即，如圖3 (a)所示，在OFDM碼元17 的前方插入保護(hù)時(shí)間18。這是為了在由于反射波等的多路經(jīng)干擾使得前 一個(gè)OFDM碼元延遲到達(dá)時(shí)，也不會(huì)產(chǎn)生碼元間干擾。但是，僅僅依靠 前方的保護(hù)時(shí)間18，在碼元同步點(diǎn)向后方偏離時(shí)，將與后一個(gè)OFDM碼 元產(chǎn)生干擾，所以在本實(shí)施方式中，在后方也插入能夠應(yīng)對(duì)碼元同步點(diǎn) 的微小偏差的保護(hù)時(shí)間。由此，截止到利用所插入的后方保護(hù)時(shí)間19表 示的樣本數(shù)，即使碼元同步向后方偏離時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生碼元間干擾。
頻譜包絡(luò)振幅調(diào)整部24是對(duì)聲信號(hào)進(jìn)行傅立葉轉(zhuǎn)換并計(jì)算頻譜，根 據(jù)頻譜向OFDM調(diào)制處理部22提供載波振幅信息的部分。并且，頻譜 包絡(luò)振幅調(diào)整部24計(jì)算頻率掩蔽閾值，并提供給碼元同步信號(hào)生成部27。
在此，使用圖4說(shuō)明由頻譜包絡(luò)振幅調(diào)整部24調(diào)整的OFDM調(diào)制 信號(hào)。圖4是表示從揚(yáng)聲器5發(fā)送的發(fā)送聲信號(hào)的示意圖。頻譜包絡(luò)振 幅調(diào)整部24根據(jù)聲信號(hào)調(diào)整OFDM調(diào)制信號(hào)12示出的振幅。在圖4中， 虛線部分表示聲信號(hào)的振幅，但OFDM調(diào)制信號(hào)12被調(diào)整為對(duì)應(yīng)于該 虛線表示的部分的振幅。
帶通濾波器25是使聲信號(hào)通過(guò)頻帶去除濾波器來(lái)去除OFDM信號(hào) 頻帶的信號(hào)的部分。具體地講，如圖4所示，帶通濾波器25把對(duì)應(yīng)于由 載波選擇部21選擇的載波頻率的頻帶作為應(yīng)該合成OFDM調(diào)制信號(hào)12 的部分，生成去除了聲信號(hào)后的頻帶去除聲信號(hào)11。該頻帶去除聲信號(hào) 11由帶通濾波器25輸出給相加部29。
PN序列選擇部26是選擇與由載波選擇部21選擇的頻率對(duì)應(yīng)的PN 序列，把所選擇的PN序列提供給碼元同步信號(hào)生成部27的部分。圖5 是表示頻帶與PN序列之間的關(guān)系的概念圖。例如，如圖5 (a)所示，在由載波選擇部21選擇了頻帶A (OFDM頻率6.4 8.0kHz)時(shí)，選擇 PN序列1 (生成多項(xiàng)式x6+x+l)。并且，如圖5 (b)所示，在由載波 選擇部21選擇了頻帶B (OFDM頻率4.0 5.6kHz)時(shí)，選擇PN序列 2 (生成多項(xiàng)式x6+x5+x2+x+l)。
碼元同步信號(hào)生成部27是根據(jù)由PN序列選擇部26選擇的PN序列 生成碼元同步信號(hào)，根據(jù)頻率掩蔽閾值調(diào)節(jié)振幅的部分。例如，碼元同 步信號(hào)生成部27生成小于圖4所示的頻率掩蔽閾值13的碼元同步信號(hào) 14。
D/A轉(zhuǎn)換部28是把由相加部29合成了 OFDM調(diào)制信號(hào)、碼元同步 信號(hào)和頻帶去除聲信號(hào)的信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，并輸出所得到的發(fā)送聲 信號(hào)4的部分。發(fā)送聲信號(hào)4作為聲波6由揚(yáng)聲器5輸出。
下面，說(shuō)明設(shè)于聲信號(hào)接收系統(tǒng)200的解調(diào)裝置9，該聲信號(hào)接收 系統(tǒng)200輸入基于由該調(diào)制裝置3生成的發(fā)送聲信號(hào)4的聲波6。圖6是 表示解調(diào)裝置9的結(jié)構(gòu)的框圖。該解調(diào)裝置9構(gòu)成為包括A/D轉(zhuǎn)換部31 (輸入單元)、PN序列相關(guān)計(jì)算部32 (運(yùn)算單元)、PN序列選擇部33 (判 別單元)、碼元同步處理部34 (同步處理單元、偏移單元)、載波選擇部 35、帶通濾波器36、保護(hù)時(shí)間去除部37、 OFDM解調(diào)處理部38 (解調(diào) 單元)和P/S轉(zhuǎn)換部39。下面說(shuō)明各個(gè)構(gòu)成部分。
A/D轉(zhuǎn)換部31是把由麥克風(fēng)7接收并錄音得到的接收聲信號(hào)8轉(zhuǎn)換 為數(shù)字信號(hào)的部分。
PN序列相關(guān)計(jì)算部32是對(duì)接收聲信號(hào)進(jìn)行與多個(gè)PN序列的各個(gè) PN序列的相關(guān)計(jì)算的部分。
在此，表示在PN序列相關(guān)計(jì)算部32中降低接收聲信號(hào)與PN序列 的相關(guān)計(jì)算的計(jì)算量削減用的相關(guān)計(jì)算頻率的示例。 一般，當(dāng)在PN序列 相關(guān)計(jì)算部32中進(jìn)行相關(guān)計(jì)算時(shí)，將接收聲信號(hào)逐次錯(cuò)開一個(gè)樣本來(lái)計(jì) 算與PN序列之間的相關(guān)值。但是，由于針對(duì)每一個(gè)樣本需要PN序列的 碼長(zhǎng)xPN序列的類型數(shù)的計(jì)算處理，所以計(jì)算量增大。為了削減該計(jì)算 量，認(rèn)為可以相隔兩個(gè)樣本以上的間隔來(lái)進(jìn)行接收聲信號(hào)與PN序列之間 的相關(guān)計(jì)算。在此，通過(guò)相隔n個(gè)樣本來(lái)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，產(chǎn)生碼元同步的點(diǎn)錯(cuò)開 士0 n個(gè)樣本的可能性。在碼元同步點(diǎn)向前方偏離時(shí)，由于存在保護(hù)時(shí)間， 所以在某種程度上能夠避免碼元間干擾，但在碼元同步點(diǎn)向后方偏離時(shí)， 將產(chǎn)生與后方的OFDM幀之間的干擾。
在調(diào)制裝置3中設(shè)有為了應(yīng)對(duì)這種向后方的偏離而插入后方保護(hù)時(shí) 間的單元，作為只通過(guò)解調(diào)裝置9來(lái)應(yīng)對(duì)這種向后方的偏離的單元，碼 元同步處理部34設(shè)置偏移單元，該偏移單元針對(duì)通過(guò)相關(guān)計(jì)算算出的碼 元同步點(diǎn)，使碼元同步點(diǎn)向前方偏移n個(gè)樣本。通過(guò)設(shè)置該偏移單元， 在同步點(diǎn)因相關(guān)計(jì)算頻率降低而偏離了 0 ±n個(gè)樣本時(shí)，同步點(diǎn)也仍向 前方偏離0 2n個(gè)樣本，由此能夠避免與后方的OFDM幀之間的干擾。
PN序列選擇部33是選擇由PN序列相關(guān)計(jì)算部32計(jì)算的相關(guān)值中 成為最大相關(guān)值的PN序列的部分。
碼元同步處理部34是把由PN序列選擇部33選擇的PN序列中相關(guān) 值為最大的點(diǎn)識(shí)別為碼元同步點(diǎn)，并進(jìn)行基于該碼元同步點(diǎn)的同步處理 的部分。
載波選擇部35是選擇與由PN序列選擇部33選擇的PN序列對(duì)應(yīng)的 載波頻率，把所選擇的載波頻率提供給帶通濾波器36和OFDM解調(diào)處 理部38的部分。
帶通濾波器36是使接收聲信號(hào)通過(guò)基于由載波選擇部35選擇的載 波頻率的帶通濾波器，只提取傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)即OFDM調(diào)制信號(hào)的部分。
保護(hù)時(shí)間去除部37是從OFDM幀即OFDM調(diào)制信號(hào)中去除保護(hù)時(shí) 間，只提取OFDM碼元的部分。
OFDM解調(diào)處理部38是進(jìn)行OFDM解調(diào)處理的部分，使用由載波 選擇部35選擇的載波頻率解調(diào)OFDM調(diào)制信號(hào)，得到傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)。
P/S轉(zhuǎn)換部39是把通過(guò)OFDM解調(diào)并提取的并行比特流的傳輸數(shù)據(jù) 信號(hào)轉(zhuǎn)換為單比特流的傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)并輸出的部分。
通過(guò)采用以上構(gòu)成部分，能夠根據(jù)聲信號(hào)中包含的碼元同步信號(hào)進(jìn) 行同步處理，同時(shí)檢測(cè)傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的載波，并提取傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)。
下面，說(shuō)明本實(shí)施方式的調(diào)制裝置3和解調(diào)裝置9的動(dòng)作。圖7是
12表示本實(shí)施方式的調(diào)制裝置3的動(dòng)作的流程圖。
在調(diào)制裝置3中，讀入聲信號(hào)1和傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)2 (SIOI)。并且， 在載波選擇部21和PN序列選擇部26中，選擇傳.輸數(shù)據(jù)信號(hào)的載波頻帶 和與其對(duì)應(yīng)的PN序列(S102)。然后，由頻譜包絡(luò)振幅調(diào)整部24對(duì)聲信 號(hào)l進(jìn)行傅立葉轉(zhuǎn)換，并計(jì)算頻率頻譜(S103)。然后，由帶通濾波器25 從聲信號(hào)1中去除OFDM調(diào)制信號(hào)的頻帶，并生成頻帶去除聲信號(hào)11。
另一方面，由S/P轉(zhuǎn)換部20把傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)2轉(zhuǎn)換為并行比特流， 由頻譜包絡(luò)振幅調(diào)整部24根據(jù)在S103計(jì)算的頻率頻譜的包絡(luò)來(lái)調(diào)節(jié)載 波的振幅，對(duì)調(diào)節(jié)后的各個(gè)載波進(jìn)行調(diào)制并生成OFDM調(diào)制信號(hào)(S104)。 載波頻率采用由載波選擇部21選擇的頻率。由保護(hù)時(shí)間信號(hào)生成部23 對(duì)被調(diào)制后的OFDM調(diào)制信號(hào)的OFDM碼元生成前方及后方保護(hù)時(shí)間并 附加(S105)。
然后，由碼元同步信號(hào)生成部27根據(jù)由PN序列選擇部26選擇的 PN序列生成碼元同步信號(hào)(S106)。另外，在碼元同步信號(hào)生成部27中， 根據(jù)聲信號(hào)1的低頻帶的頻率掩蔽閾值13調(diào)節(jié)碼元同步信號(hào)的振幅。所 生成的OFDM調(diào)制信號(hào)、碼元同步信號(hào)和頻帶去除聲信號(hào)11，在相加部 29中合成，合成后的信號(hào)在D/A轉(zhuǎn)換部28中被轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，并作 為發(fā)送聲信號(hào)4輸出(S107)。
表示包括通過(guò)這種處理從調(diào)制裝置3發(fā)送的OFDM調(diào)制信號(hào)的發(fā)送 聲信號(hào)的具體示例。圖5表示OFDM調(diào)制信號(hào)的頻帶可變時(shí)的示例，包 括兩種OFDM調(diào)制信號(hào)頻帶即頻帶A (6.4 8.0kHz)和頻帶B (4.0 5.6kHz)。在對(duì)OFDM調(diào)制信號(hào)使用頻帶A時(shí)，使用對(duì)應(yīng)于頻帶A的PN 序列l(wèi) (生成多項(xiàng)式x6+x+l)生成碼元同步信號(hào)，在對(duì)OFDM調(diào)制信 號(hào)使用頻帶B時(shí)，使用對(duì)應(yīng)于頻帶B的PN序列2 (生成多項(xiàng)式x6+x5 +x2+x+l)生成碼元同步信號(hào)。
下面說(shuō)明解調(diào)裝置9的動(dòng)作。圖8是表示本實(shí)施方式的解調(diào)裝置9 的動(dòng)作的流程圖。通過(guò)由麥克風(fēng)接收聲波6并錄音，生成接收聲信號(hào)8 (S201)。然后，由A/D轉(zhuǎn)換部31把接收聲信號(hào)8轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，由 PN序列相關(guān)計(jì)算部32將接收聲信號(hào)逐次錯(cuò)開一個(gè)樣本來(lái)計(jì)算與PN序列1(生成多項(xiàng)式x6+x+l)之間的相關(guān)值(S202)。
在OFDM調(diào)制信號(hào)的頻帶不可變時(shí)，只進(jìn)行與PN序列1之間的相 關(guān)計(jì)算，省略PN序列選擇部33中的S203，由碼元同步處理部34根據(jù) 表示最大相關(guān)值的接收信號(hào)的點(diǎn)來(lái)進(jìn)行碼元同步(S204)。在OFDM調(diào) 制信號(hào)的頻帶可變時(shí)，接收聲信號(hào)8與PN序列1 (生成多項(xiàng)式x6+x+1 )、 PN序列2(生成多項(xiàng)式x6+x5+x2+x+l)…PN序列m之間的相關(guān)值， 分別通過(guò)將接收聲信號(hào)逐次錯(cuò)開一個(gè)樣本來(lái)計(jì)算(S202)。另外，為了減 輕處理，也可以逐次錯(cuò)開兩個(gè)樣本以上來(lái)計(jì)算。
然后，由PN序列部33將PN序列1的最大相關(guān)值、PN序列2的最 大相關(guān)值、...PN序列m的最大相關(guān)值進(jìn)行比較，由PN序列部33選擇 具有最大相關(guān)值的PN序列(S203)。圖9是表示計(jì)算接收聲信號(hào)與PN 序列之間的相關(guān)時(shí)的相關(guān)值的峰值的說(shuō)明圖。圖9 (a)是表示對(duì)PN序 列1計(jì)算與碼元同步信號(hào)之間的相關(guān)時(shí)的同步點(diǎn)的圖，圖9 (b)是表示 對(duì)PN序列2計(jì)算與碼元同步信號(hào)之間的相關(guān)值時(shí)的同步點(diǎn)的圖。根據(jù)各 個(gè)圖9 (a) (b)所示可知，在同步點(diǎn)中，相關(guān)值與其他部分相比，其相 關(guān)值極高，得知能夠在該點(diǎn)獲取同步。
碼元同步處理部34根據(jù)表示與由PN序列選擇部33選擇的PN序列 之間的最大相關(guān)值的接收聲信號(hào)的點(diǎn)，進(jìn)行碼元同步處理(S204)。在帶 通濾波器36中，利用帶通濾波器提取對(duì)應(yīng)所選擇的PN序列的OFDM信 號(hào)的頻帶(S205)。在保護(hù)時(shí)間去除部37中，根據(jù)碼元同步去除保護(hù)時(shí) 間信號(hào)(S206)，在對(duì)應(yīng)于所選擇的PN序列的載波中解調(diào)OFDM調(diào)制信 號(hào)，并提取傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)(S207)。并且，該處理一直進(jìn)行到?jīng)]有數(shù)據(jù)為 止。
下面，說(shuō)明本實(shí)施方式的調(diào)制裝置3和解調(diào)裝置9的作用效果。在 調(diào)制裝置3中，載波選擇部21根據(jù)所選擇的數(shù)據(jù)信號(hào)的載波頻率，選擇 對(duì)應(yīng)于該頻率的碼元同步信號(hào)的PN序列，OFDM調(diào)制處理部22使用數(shù) 據(jù)信號(hào)調(diào)制所選擇的載波頻率。并且，碼元同步信號(hào)生成部27根據(jù)由載 波選擇部21選擇的PN序列生成碼元同步信號(hào)。在相加部29中，把所生 成的碼元同步信號(hào)和被調(diào)制后的調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)疊加在聲信號(hào)上，把所得到的發(fā)送聲信號(hào)輸出給揚(yáng)聲器5。揚(yáng)聲器5把該發(fā)送聲信號(hào)作為聲波輸出。
由此，不需確保用于特定載波頻率的頻率，使用碼元同步信號(hào)即可
將數(shù)據(jù)信號(hào)的載波頻率通知給解調(diào)裝置9側(cè)。因此，能夠適當(dāng)改變數(shù)據(jù) 信號(hào)用的載波頻率，而且不需使用通知用于傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的載波頻率用 的載波頻率，即可通知數(shù)據(jù)信號(hào)用的載波頻率。
并且，本實(shí)施方式的調(diào)制裝置3在OFDM調(diào)制處理部22中進(jìn)行調(diào) 制處理并生成OFDM碼元，保護(hù)時(shí)間信號(hào)生成部23把通過(guò)復(fù)制數(shù)據(jù)碼 元的前方的預(yù)定部分而生成的保護(hù)時(shí)間，插入到由OFDM調(diào)制處理部22 生成的OFDM碼元的后部，生成OFDM幀。并且，在相加部29中，OFDM 幀即OFDM調(diào)制信號(hào)和碼元同步信號(hào)被疊加在聲信號(hào)上。因此，在碼元 同步產(chǎn)生偏差時(shí)，也能夠防止碼元間干擾。
并且，在本實(shí)施方式的解調(diào)裝置9中，輸入被疊加了由A/D轉(zhuǎn)換部 31轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的OFDM調(diào)制信號(hào)的聲信號(hào)。并且，PN序列相關(guān)計(jì) 算部32對(duì)所輸入的聲信號(hào)進(jìn)行與多個(gè)PN序列1 m之間的相關(guān)計(jì)算， PN序列選擇部33根據(jù)運(yùn)算的結(jié)果，判別多個(gè)PN序列中與接收到的聲信 號(hào)之間的最大相關(guān)值為最大的PN序列。
碼元同步處理部34使用由PN序列選擇部33判別的PN序列來(lái)識(shí)別 同步點(diǎn)，同時(shí)根據(jù)該同步點(diǎn)進(jìn)行被疊加在聲信號(hào)上的OFDM調(diào)制信號(hào)的 碼元同步處理。并且，在帶通濾波器36和保護(hù)時(shí)間去除部37中，提取 OFDM幀即OFDM調(diào)制信號(hào)，提取通過(guò)去除保護(hù)時(shí)間得到的OFDM碼 元即OFDM調(diào)制信號(hào)。并且，OFDM解調(diào)處理部38解調(diào)OFDM調(diào)制信 號(hào)。由此，無(wú)需使用通知用于傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的載波頻率用的載波頻率， 即可識(shí)別在調(diào)制裝置側(cè)指定的數(shù)據(jù)信號(hào)用的載波頻率。
并且，在本實(shí)施方式的解調(diào)裝置9中，PN序列相關(guān)計(jì)算部32相隔 兩個(gè)以上的樣本進(jìn)行接收到的接收聲信號(hào)與PN序列之間的相關(guān)計(jì)算。并 且，碼元同步處理部34根據(jù)在相關(guān)計(jì)算中相隔的樣本數(shù)，使從相關(guān)計(jì)算 導(dǎo)出的數(shù)據(jù)碼元的同步點(diǎn)向前方偏移。由此，能夠減輕相關(guān)計(jì)算用的運(yùn) 算量，同時(shí)在產(chǎn)生同步偏差時(shí)也能夠降低碼元間干擾。
權(quán)利要求
1.一種聲信號(hào)傳輸方法，其包括選擇步驟，在傳輸源選擇數(shù)據(jù)信號(hào)的載波頻率和與該載波頻率對(duì)應(yīng)的PN序列；調(diào)制步驟，在傳輸源使用所述數(shù)據(jù)信號(hào)調(diào)制通過(guò)所述選擇步驟選擇的載波頻率；生成步驟，在傳輸源根據(jù)通過(guò)所述選擇步驟選擇的PN序列生成碼元同步信號(hào)；疊加步驟，在傳輸源將通過(guò)所述生成步驟生成的碼元同步信號(hào)和通過(guò)所述調(diào)制步驟調(diào)制后的調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)疊加到所述聲信號(hào)上；接收步驟，在傳輸目的地接收疊加了被調(diào)制后的調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)的聲信號(hào)；運(yùn)算步驟，在傳輸目的地對(duì)通過(guò)所述接收步驟接收的聲信號(hào)進(jìn)行與多個(gè)PN序列之間的相關(guān)計(jì)算；判別步驟，在傳輸目的地根據(jù)通過(guò)所述運(yùn)算步驟運(yùn)算的結(jié)果，判別所述多個(gè)PN序列中與接收到的聲信號(hào)之間的最大相關(guān)值為最大的PN序列；同步處理步驟，在傳輸目的地使用通過(guò)所述判別步驟判別的PN序列確定同步點(diǎn)，同時(shí)根據(jù)該同步點(diǎn)進(jìn)行被疊加在所述聲信號(hào)上的調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)的碼元同步處理；和解調(diào)步驟，在傳輸目的地解調(diào)通過(guò)所述同步處理步驟進(jìn)行同步處理后的調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)。
2. —種對(duì)聲信號(hào)疊加數(shù)據(jù)信號(hào)而進(jìn)行發(fā)送的調(diào)制裝置，該調(diào)制裝置 具有選擇單元，其選擇數(shù)據(jù)信號(hào)的載波頻率和與該載波頻率對(duì)應(yīng)的PN 序列；調(diào)制單元，其使用所述數(shù)據(jù)信號(hào)調(diào)制由所述選擇單元選擇的載波頻率；生成單元，其根據(jù)由所述選擇單元選擇的PN序列生成碼元同步信 號(hào)；禾口疊加單元，其將由所述生成單元生成的碼元同步信號(hào)和由所述調(diào)制 單元調(diào)制后的調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)疊加到所述聲信號(hào)上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的調(diào)制裝置，其中，所述調(diào)制裝置還具有插 入單元，該插入單元在所述調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)碼元的后部插入通過(guò)復(fù) 制所述數(shù)據(jù)碼元的前方的預(yù)定部分而生成的保護(hù)時(shí)間塊，由所述插入單元插入了保護(hù)時(shí)間塊的調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)和碼元同步信號(hào) 被疊加到聲信號(hào)上。
4. 一種解調(diào)裝置，其具有輸入單元，其接收疊加了被調(diào)制后的調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)的聲信號(hào)； 運(yùn)算單元，其對(duì)由所述輸入單元接收的聲信號(hào)進(jìn)行與多個(gè)PN序列 之間的相關(guān)計(jì)算；判別單元，其根據(jù)由所述運(yùn)算單元運(yùn)算的結(jié)果，判別所述多個(gè)PN 序列中與接收到的聲信號(hào)之間的最大相關(guān)值為最大的PN序列；同步處理單元，其使用由所述判別單元判別的PN序列確定同步點(diǎn)， 同時(shí)根據(jù)該同步點(diǎn)進(jìn)行被疊加在所述聲信號(hào)上的調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)的碼元同步處理；和解調(diào)單元，其解調(diào)由所述同步處理單元進(jìn)行同步處理后的調(diào)制數(shù)據(jù) 信號(hào)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的解調(diào)裝置，其中，所述運(yùn)算單元相隔兩個(gè)以上的樣本來(lái)計(jì)算接收到的聲信號(hào)與PN序 列之間之間的相關(guān)計(jì)算，所述解調(diào)裝置具有偏移單元，該偏移單元根據(jù)在所述運(yùn)算單元的相 關(guān)計(jì)算中相隔的樣本數(shù)，使從所述運(yùn)算單元的相關(guān)計(jì)算導(dǎo)出的數(shù)據(jù)碼元 的同步點(diǎn)前移。
全文摘要
本發(fā)明提供一種調(diào)制裝置、解調(diào)裝置及聲信號(hào)傳輸方法，不使用同步信號(hào)用的載波頻率，即可進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)的同步處理。在調(diào)制裝置(3)中，發(fā)送被疊加了根據(jù)載波頻率設(shè)定的PN序列和數(shù)據(jù)信號(hào)的聲信號(hào)。在解調(diào)裝置(9)中，接收該聲信號(hào)，并判別在多個(gè)PN序列中與聲信號(hào)之間的最大相關(guān)值為最大的PN序列，根據(jù)所判別的PN序列與聲信號(hào)之間的相關(guān)值，檢測(cè)碼元同步點(diǎn)并進(jìn)行同步處理。然后，OFDM解調(diào)處理部(38)根據(jù)檢測(cè)到的同步點(diǎn)和所判別的PN序列，確定疊加在聲信號(hào)上的數(shù)據(jù)信號(hào)的載波頻帶并解調(diào)數(shù)據(jù)信號(hào)。
文檔編號(hào)H04J11/00GK101641891SQ200880009818
公開日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2008年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月7日
發(fā)明者吉村健, 松岡保靜, 河原敏朗 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Ntt都科摩