CN107592164B - 一种低频段声波通信数据传输抗干扰编码方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种低频段声波通信数据传输抗干扰编码算法，包括确定可用的编码频点：1100HZ，1200HZ，1300HZ，1400HZ，1500HZ，1600HZ，1700HZ，1800HZ，1900HZ，2000HZ，2100HZ，2200HZ，2300HZ，2400HZ，2500HZ，2600HZ，2700HZ，2800HZ，2900HZ共19个频点资源，各编码频点之间间隔100HZ；根据所确定的19个频点资源，采用三个编码频点混合编码，并固定中间编码频点为：1800HZ，1900HZ，2000HZ；编码的三个声波编码频点采用同样的能量分贝值；依据编码规则，得到具体编码组合值，可以大大提高在较为复杂的声音环境下传输可靠性，降低被环境干扰的几率，提高传输正确性进而提高效率，在声音发送和接收设备比较便宜的应用里面，提供一种可靠、实用、低成本的小量数据通信手段。
Description
[技术领域]
本发明涉及编码算法技术领域，尤其涉及一种可靠度高、实用、低成本的低频段声波通信数据传输抗干扰编码算法。
[背景技术]
现有安防监控和各行各业都有应用声波作为数据通信手段，声波主要频道为20HZ-20KHZ，频率太低传输效率低容易受干扰，频率太高的声音在消费性电子产品对用户体验带来负面影响，因此消费性电子主要应用传输频段为1KHZ-10KHZ。在硬件性能受限的应用产品里面，主要使用8KHZ的采样频率，这样的话，传输频率范围就限定在1KHZ-3KHZ区间，1KHZ-3KHZ声波通信最大的挑战是：这个频段是人讲话声音和日常生活声音的主要频段，非常容易受到干扰。常见的应用要么采用更高的硬件配置来提高通信频段到5KHZ-10KHZ，这样就增加了硬件成本和***的资源消耗。
基于此，怎样才能在不过大增加硬件成本和***资源消耗的情况下，保证信号传输的稳定性，本领域的技术人员进行了大量的研发和实验，从具体原理方面入手进行改进和改善，并取得了较好的成绩。
[发明内容]
为克服现有技术所存在的问题，本发明提供一种可靠度高、实用、低成本的低频段声波通信数据传输抗干扰编码算法。
本发明解决技术问题的方案是提供一种低频段声波通信数据传输抗干扰编码算法，包括以下步骤，
S1：确定可用的编码频点：1100HZ，1200HZ，1300HZ，1400HZ，1500HZ，1600HZ，1700HZ，1800HZ，1900HZ，2000HZ，2100HZ，2200HZ，2300HZ，2400HZ，2500HZ， 2600HZ，2700HZ，2800HZ，2900HZ共19个频点资源，各编码频点之间间隔100HZ；
S2：根据步骤S1中所确定的19个频点资源，采用三个编码频点混合编码，并固定中间编码频点为：1800HZ，1900HZ，2000HZ；保证某个特定编码的三个声波编码频点是等差关系，即最低频点、中间频点、最高频点间隔是一样的；且编码的三个声波编码频点采用同样的能量分贝值；
S3：依据步骤S2的编码规则，得到下述具体编码组合值：
0：1100HZ，2000HZ，2900HZ
1：1200HZ，2000HZ，2800HZ
2：1300HZ，2000HZ，2700HZ
3：1400HZ，2000HZ，2600HZ
4：1500HZ，2000HZ，2500HZ
5：1600HZ，2000HZ，2400HZ
6：1100HZ，1900HZ，2700HZ
7：1200HZ，1900HZ，2600HZ
8：1300HZ，1900HZ，2500HZ
9：1400HZ，1900HZ，2400HZ
A：1500HZ，1900HZ，2300HZ
B：1600HZ，1900HZ，2200HZ
C：1100HZ，1800HZ，2500HZ
D：1200HZ，1800HZ，2400HZ
E：1300HZ，1800HZ，2300HZ
F：1400HZ，1800HZ，2200HZ；
S4：编码完毕。
优选地，所述声波通信的采用频率为8HZ，即使用1KHZ-3KHZ频段进行声波通信。
优选地，所述步骤S3中各编码中的声波编码频点依次递增。
与现有技术相比，本发明一种低频段声波通信数据传输抗干扰编码算法通过采用3个频点混合编码，并且加上去干扰的编码算法规则，在硬件条件受限的8K 采样率情况下，能够在低成本消耗的情况下提供误码率更低的声波通信，可以大大提高在较为复杂的声音环境下传输可靠性，降低被环境干扰的几率，提高传输正确性进而提高效率，在声音发送和接收设备比较便宜的应用里面，提供一种可靠、实用、低成本的小量数据通信手段。
[附图说明]
图1是本发明一种低频段声波通信数据传输抗干扰编码算法的流程示意图。
[具体实施方式]
为使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定此发明。
请参阅图1，本发明一种低频段声波通信数据传输抗干扰编码算法1包括以下步骤，
S1：确定可用的编码频点：1100HZ，1200HZ，1300HZ，1400HZ，1500HZ，1600HZ，1700HZ，1800HZ，1900HZ，2000HZ，2100HZ，2200HZ，2300HZ，2400HZ，2500HZ， 2600HZ，2700HZ，2800HZ，2900HZ共19个频点资源，各编码频点之间间隔100HZ；
S2：根据步骤S1中所确定的19个频点资源，采用三个编码频点混合编码，并固定中间编码频点为：1800HZ，1900HZ，2000HZ；保证某个特定编码的三个声波编码频点是等差关系，即最低频点、中间频点、最高频点间隔是一样的；且编码的三个声波编码频点采用同样的能量分贝值；
S3：依据步骤S2的编码规则，得到下述具体编码组合值：
0：1100HZ，2000HZ，2900HZ
1：1200HZ，2000HZ，2800HZ
2：1300HZ，2000HZ，2700HZ
3：1400HZ，2000HZ，2600HZ
4：1500HZ，2000HZ，2500HZ
5：1600HZ，2000HZ，2400HZ
6：1100HZ，1900HZ，2700HZ
7：1200HZ，1900HZ，2600HZ
8：1300HZ，1900HZ，2500HZ
9：1400HZ，1900HZ，2400HZ
A：1500HZ，1900HZ，2300HZ
B：1600HZ，1900HZ，2200HZ
C：1100HZ，1800HZ，2500HZ
D：1200HZ，1800HZ，2400HZ
E：1300HZ，1800HZ，2300HZ
F：1400HZ，1800HZ，2200HZ；
S4：编码完毕。
本申请通过采用3个频点混合编码，并且加上去干扰的编码算法规则，在硬件条件受限的8K采样率情况下，能够在低成本消耗的情况下提供误码率更低的声波通信，可以大大提高在较为复杂的声音环境下传输可靠性，降低被环境干扰的几率，提高传输正确性进而提高效率，在声音发送和接收设备比较便宜的应用里面，提供一种可靠、实用、低成本的小量数据通信手段。
优选地，所述声波通信的采用频率为8HZ，即使用1KHZ-3KHZ频段进行声波通信。
优选地，所述步骤S3中各编码中的声波编码频点依次递增。
本申请的背景概述：基于8K的音频采样率，在可用的声波频道为0HZ-3KHZ 范围内选取较为高效且相对不易被干扰的1KHZ-3KHZ进行数据通信传输编码。
通信应用：发送端需要把ASCII字符通过声波通信传输到接收端，先在发送端编码并通过音频发声设备发送，再在接收端通过音频接收设备接收并解码，即可完成声波数据通信。
功能实现方案：ASCII字符是0x00-0xff之间的字符，只需要用一段声波编码实现0-f的16个字符的一位编码，即可用2位编码来表示一个字符。
编码可用频点资源：在1100HZ-2900HZ频道完成编码，考虑到接收端采用8K 采样率的分辨率较低，那么编码的频点选择需要间隔100HZ比较安全。因此，可用的编码频点有：1100HZ，1200HZ，1300HZ，1400HZ，1500HZ，1600HZ，1700HZ， 1800HZ，1900HZ，2000HZ，2100HZ，2200HZ，2300HZ，2400HZ，2500HZ，2600HZ， 2700HZ，2800HZ，2900HZ。共19个频点资源可作为编码。
本申请的现有技术编码分析：如果按一般编码，有几种方案如下，但这些方案都很容易或比较容易受到干扰：方案一，用单频点编码，一个频点代表一个字符，例如用1100HZ代表0，这种编码只适合在理想的静音环境，而在人们生活场景下一定有其他频点的声波，例如假如同时出现1800HZ这个声波，则无法判断哪个是原始数据，就会出错；方案二，用2个频点混合编码，出现的问题跟第一个一样，但因为2个频点编码有配对的核查，相对能降低错误几率但仍然会有很大几率错误；方案三，采用3个频点混合编码，有机会进一步降低错误几率，但如果没有抗干扰算法，仍然有较高的错误几率，因为频率资源有限以及运算资源有限，采用4个和4个以上频点混合编码会让声波通信变得更加复杂。
与现有技术相比，本发明一种低频段声波通信数据传输抗干扰编码算法1通过采用3个频点混合编码，并且加上去干扰的编码算法规则，在硬件条件受限的 8K采样率情况下，能够在低成本消耗的情况下提供误码率更低的声波通信，可以大大提高在较为复杂的声音环境下传输可靠性，降低被环境干扰的几率，提高传输正确性进而提高效率，在声音发送和接收设备比较便宜的应用里面，提供一种可靠、实用、低成本的小量数据通信手段。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (1)
1.一种低频段声波通信数据传输抗干扰编码方法，其特征在于：包括以下步骤，S1：确定可用的编码频点：1100HZ，1200HZ，1300HZ，1400HZ，1500HZ，1600HZ，1700HZ，1800HZ，1900HZ，2000HZ，2100HZ，2200HZ，2300HZ，2400HZ，2500HZ，2600HZ，2700HZ，2800HZ，2900HZ共19个频点资源，各编码频点之间间隔100HZ；S2：根据步骤S1中所确定的19个频点资源，采用三个编码频点混合编码，并固定中间编码频点为：1800HZ，1900HZ，2000HZ；保证某个特定编码的三个声波编码频点是等差关系，即最低频点、中间频点、最高频点间隔是一样的；且编码的三个声波编码频点采用同样的能量分贝值；S3：依据步骤S2的编码规则，得到下述具体编码组合值：
0：1100HZ，2000HZ，2900HZ
1：1200HZ，2000HZ，2800HZ
2：1300HZ，2000HZ，2700HZ
3：1400HZ，2000HZ，2600HZ
4：1500HZ，2000HZ，2500HZ
5：1600HZ，2000HZ，2400HZ
6：1100HZ，1900HZ，2700HZ
7：1200HZ，1900HZ，2600HZ
8：1300HZ，1900HZ，2500HZ
9：1400HZ，1900HZ，2400HZ
A：1500HZ，1900HZ，2300HZ
B：1600HZ，1900HZ，2200HZ
C：1100HZ，1800HZ，2500HZ
D：1200HZ，1800HZ，2400HZ
E：1300HZ，1800HZ，2300HZ
F：1400HZ，1800HZ，2200HZ；
S4：编码完毕；所述声波通信的采样频率为8KHZ，使用1KHZ-3KHZ频段进行声波通信；所述步骤S3中各编码中的声波编码频点依次递增。
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