TWI682387B - 多音調通訊系統、多音調訊號解調變裝置及其方法 - Google Patents

多音調通訊系統、多音調訊號解調變裝置及其方法 Download PDF

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Abstract

本發明提出一多音調通訊系統、多音調訊號解調變裝置及其方法。多音調通訊系統包含一調變裝置以及一解調變裝置。調變裝置係對應一控制指令產生並播放一多音調音訊訊號。解調變裝置包含一收音模組、一資料處理器以及一控制器。收音模組接收多音調音訊訊號。資料處理器處理該多音調音訊訊號以取得該多音調音訊訊號上的該至少兩個音調資料，並判斷該至少兩個音調資料的頻率偏移是否一致，若是，則該資料處理器係解碼該至少兩個音調資料以產生一執行指令。控制器執行該執行指令。

Description

多音調通訊系統、多音調訊號解調變裝置及其方法
本發明係有關於一種多音調通訊技術，特別是有關於一種可降低硬體成本且可解決頻率偏移影響的多音調通訊系統、多音調訊號解調變裝置及其方法。
多音調通訊技術已經廣泛地應用在許多應用。然而，當使用環境吵雜時，多音調解調變裝置容易受到雜音的影響，使得解調變準確度下降；此外，在許多應用領域，為達較佳的信號傳遞準確度而使用紅外線或藍芽模組，但將增加硬體成本。
例如，當多音調通訊技術應用於警報系統時，使用者操作手機產生多音調音訊訊號，而警報系統的多音調解調變裝置設置在天花板，並使用電池做為電源。當警報系統發出警報時，整個環境相當吵雜，多音調解調變裝置容易受到雜音的影響，使得解調變準確度下降；此外，為了降低成本，警報系統的多音調解調變裝置不使用晶體振盪器，而是使用電阻電容振盪電路，也會影響解調變準確度。
為解決上述問題，本發明提出一多音調通訊系統、多音調訊號解調變裝置、以及一多音調解調變方法。
根據本發明之一實施例，本發明提出多音調通訊系統，其包含調變裝置以及解調變裝置。調變裝置包含人機介面模組、資料處理器以及揚聲器模組。人機介面模組接收控制指令。資料處理器儲存至少三個音調資料以及第一對應表，資料處理器包含運算單元，運算單元用以根據第一對應表從至少三個音調資料中選擇至少兩個，並用所選的至少兩個音調資料產生對應控制指令的多音調音訊訊號。揚聲器模組用以播放多音調音訊訊號。解調變裝置包含收音模組、資料處理器以及控制器。收音模組接收多音調音訊訊號。資料處理器處理多音調音訊訊號以取得多音調音訊訊號上的至少兩個音調資料，並判斷至少兩個音調資料的頻率偏移是否一致，若是，則資料處理器係解碼至少兩個音調資料以產生執行指令。控制器執行執行指令。第一對應表係紀錄至少三個音調資料與多個控制指令的對應關係。
根據本發明之一實施例，調變裝置係設置在移動裝置中，而揚聲器模組係為移動裝置的喇叭，而至少三個音調資料的頻率上限為喇叭發聲之最高頻率。
根據本發明之一實施例，解調變裝置可設置在警報系統中，收音模組係為警報系統的麥克風，控制器係執行執行指令以控制警報系統。
根據本發明之一實施例，該解調變裝置的該資料處理器包含至少三個音調頻率偏移偵測模組、音調判斷模組以及指令解碼模組，至少三個音調頻率偏移偵測模組係對多音調音訊訊號進行能量計算以及頻率偏移偵測，以 分別產生複數個音調能量值以及複數個音調偏移值，音調判斷模組係根據複數個音調能量值以及複數個音調偏移值判斷多音調音訊訊號是否由至少兩個音調資料調變而成，而指令解碼模組包含第二對應表，當音調判斷模組判斷多音調音訊訊號係由至少兩個音調資料調變而成，指令解碼模組係根據第二對應表解碼音調判斷模組的判斷結果，以產生執行指令，其中第二對應表係紀錄多個音調資料與多個執行指令的對應關係。
根據本發明之一實施例，至少三個音調頻率偏移偵測模組中的每一個係包含複數個濾波器單元以及選擇單元，複數個濾波器單元分別有不同的取樣頻率，每一複數個濾波器單元係對多音調音訊訊號進行能量計算，以產生能量數值，選擇單元係從複數個濾波器單元所計算出的複數個能量數值中選擇最大能量數值並輸出作為音調能量值，且選擇單元係輸出計算出最大能量數值的濾波器單元的代碼作為音調偏移值。
根據本發明之一實施例，複數個濾波器單元中的每一個係包含複數個弦波資料表、複數個相關運算單元以及加總單元，複數個相關運算單元係分別根據複數個弦波資料表對多音調音訊訊號進行相關運算，以產生複數個相關性數值，而加總單元係加總複數個相關性數值，以產生能量數值。
根據本發明之一實施例，本發明提供一種多音調訊號解調變裝置，其包含收音模組、資料處理器以及控制器。收音模組接收多音調音訊訊號，資料處理器處理多音調音訊訊號以取得多音調音訊訊號上的至少兩個音調資料，並判斷至少兩個音調資料的頻率偏移是否一致，若是，則資料處理器係解碼至少兩個音調資料以產生執行指令。控制器執行該執行指令。
根據本發明之一實施例，該解調變裝置的該資料處理器包含至少三個音調頻率偏移偵測模組以分別對多音調音訊訊號進行計算，以產生複數個音調能量值以及複數個音調偏移值，至少三個音調頻率偏移偵測模組中的每 一個係包含複數個濾波器單元以及選擇單元，複數個濾波器單元分別有不同的取樣頻率，每一複數個濾波器單元係對多音調音訊訊號進行能量計算，以產生能量數值，選擇單元係從複數個濾波器單元所計算出的複數個能量數值中選擇最大能量數值並輸出作為音調能量值，且選擇單元係輸出計算出最大能量數值的濾波器單元的代碼作為音調偏移值。
根據本發明之一實施例，當該解調變裝置的該資料處理器判斷至少兩個音調資料的頻率偏移不一致，則資料處理器不解碼該至少兩個音調資料。
根據本發明之一實施例，本發明提出一種多音調訊號解調變方法，包含下列步驟：接收多音調音訊訊號；處理多音調音訊訊號以取得至少兩個音調資料；計算至少兩個音調資料的頻率偏移；判斷至少兩個音調資料的頻率偏移是否一致；以及當判斷至少兩個音調資料的頻率偏移一致，解碼至少兩個音調資料以產生執行指令。
10‧‧‧解調變裝置
20‧‧‧收音模組
30‧‧‧揚聲器模組
40‧‧‧資料處理器
41‧‧‧第一音調頻率偏移偵測模組
411‧‧‧第一濾波器單元
81‧‧‧第一弦波資料表
82‧‧‧第二弦波資料表
83‧‧‧第三弦波資料表
84‧‧‧第一相關運算單元
841‧‧‧第一相關性數值
85‧‧‧第二相關運算單元
851‧‧‧第二相關性數值
86‧‧‧第三相關運算單元
861‧‧‧第三相關性數值
87‧‧‧加總單元
412‧‧‧第二濾波器單元
413‧‧‧第三濾波器單元
414‧‧‧第四濾波器單元
415‧‧‧第五濾波器單元
416‧‧‧第一音調能量值
417‧‧‧第一音調偏移值
418‧‧‧選擇單元
4110、4120、4130、4140、4150‧‧‧音調能量值
42‧‧‧第二音調頻率偏移偵測模組
426‧‧‧第二音調能量值
427‧‧‧第二音調偏移值
43‧‧‧第三音調頻率偏移偵測模組
436‧‧‧第三音調能量值
437‧‧‧第三音調偏移值
44‧‧‧音調判斷模組
45‧‧‧指令解碼模組
450‧‧‧第二對應表
451‧‧‧執行指令
50‧‧‧控制器
501‧‧‧揚聲器控制訊號
11‧‧‧調變裝置
60‧‧‧揚聲器模組
70‧‧‧資料處理器
701‧‧‧第一音調資料
702‧‧‧第二音調資料
703‧‧‧第三音調資料
704‧‧‧運算單元
705‧‧‧多音調音訊訊號
706‧‧‧第一對應表
80‧‧‧人機介面模組
801‧‧‧控制指令
S31~S37‧‧‧步驟
第1圖係繪示本發明之多音調通訊系統之方塊圖。
第2圖係繪示本發明之多音調通訊系統之資料處理器之一實施例之方塊圖。
第3圖係繪示本發明之資料處理器之一音調頻率偏移偵測模組之一實施例之方塊圖。
第4圖係繪示本發明之音調頻率偏移偵測模組之處理流程圖。
第5圖係繪示本發明之音調頻率偏移偵測模組之濾波器單元之一實施例之方塊圖。
第6圖係繪示本發明之弦波資料表之一實施例之示意圖。
以下將配合圖式及實施例來詳細說明本發明之實施方式，藉此對本發明如何應用技術手段來解決技術問題並達成技術功效的實現過程能充分理解並據以實施。
請參閱第1圖，其係繪示本發明之多音調通訊系統之方塊圖。圖中，多音調通訊系統包含調變裝置11以及解調變裝置10。調變裝置11係包含人機介面模組80、資料處理器70以及揚聲器模組30。人機介面模組80係接收控制指令801。
資料處理器70係儲存至少三個音調資料701、702與703、以及第一對應表706，而資料處理器70亦包含運算單元704，其用以根據第一對應表706從至少三個音調資料中701、702與703選擇其中至少兩個，並用所選的至少兩個音調資料產生對應控制指令801的多音調音訊訊號705。揚聲器模組30係用以播放多音調音訊訊號705。在實際應用中，多音調音訊訊號705可為數位資料，而揚聲器模組30可將多音調音訊訊號705轉換成音波而對外播放。應注意的是，多音調調變技術為此領域之技術者所熟知，而本發明之主要技術特徵在於如何解決在解調變裝置上頻率漂移的問題，故在此不再贅述多音調調變技術的細節。
解調變裝置10可包含收音模組20、資料處理器40、控制器50。收音模組20接收多音調音訊訊號705，而資料處理器40可處理多音調音訊訊號705，以取得多音調音訊訊號705上的至少兩個音調資料，並判斷至少兩個音調資料的頻率偏移是否一致，若是，則資料處理器40係解碼至少兩個音調資料以產生執行指令451。控制器50係執行此執行指令451。
在實際應用中，調變裝置11可為一手機，而解調變裝置10可設置在一警報系統中，且解調變裝置10更包含揚聲器模組30。人機介面模組80可包含手機的觸控螢幕或是按鍵，使用者可操作觸控螢幕或是按鍵產生該控制指令801。例如，當警報系統正在發出警報聲音時，如果警告事項已經解除或是危險事故已經排除，則使用者可透過手機的觸控螢幕或是按鍵發出控制指令801，例如是解除警報的指令，透過多音調音訊訊號705傳送到解調變裝置10，由控制器50執行此解除警報的指令，停止警報聲響。
第一對應表706係紀錄多個音調資料701~703與多個控制指令801的對應關係，例如解除警報之控制指令對應的多音調音訊訊號705是由第一音調資料701以及第二音調資料702調變而成。啟動警報之控制指令係對應的多音調音訊訊號705是由第一音調資料701以及第三音調資料調變而成。設定警報條件之控制指令801對應的多音調音訊訊號705是由第二音調資料702以及第三音調資料調變而成。
揚聲器模組30可為手機的喇叭，而多個音調資料701~703的頻率較佳為14KHz~20KHz，例如，為了避免使用者清楚聽到多音調音訊訊號705而感到不適，則音調資料701~703的頻率下限值可設定在人耳可聽到的頻率上限範圍，本實施例所舉的例子為14KHz。而音調資料701~703的頻率上限值可設定在手機的喇叭能發出的最高頻率，例如，在本實施例，音調資料701~703的頻率上限值為20KHz。
收音模組20可為警報系統的麥克風，由於警報系統發出警報時，現場環境非常吵，所以收音模組20收到音訊訊號容易受到干擾，因此資料處理器40必須進一步處理多音調音訊訊號705以確認是否收到相關的執行指令。另外，為了降低裝置的硬體成本，本發明之解調變裝置10不使用晶體振盪器，而是使用電阻電容振盪電路，但是電阻電容振盪電路的缺點是震盪頻率容易受到 溫度、製程或是其他環境因素影響而變化，進而產生到解調變裝置10的濾波器的取樣頻率偏移的問題。
資料處理器40係判斷所接收到的音訊訊號中是否存在至少兩個高能量的音調，若有，則表示所接收到的可能是帶有指令的多音調音訊訊號705。若判斷所接收到的音訊訊號是多音調音訊訊號705，資料處理器40會接著判斷多音調音訊訊號705中的多個音調的頻率偏移是否一致，若是，資料處理器40才會解碼多音調音訊訊號705，以產生執行指令451。應注意的是，執行指令451與控制指令801為相同指令，只是為了方便描述本發明之多音調通訊系統之操作過程，在調變裝置11中的指令以控制指令801描述，而在解調變裝置10中的指令以執行指令451描述。
在此實施例中，資料處理器40包含三個音調頻率偏移偵測模組41~43、音調判斷模組44以及指令解碼模組45。三個音調頻率偏移偵測模組41~43係分別對多音調音訊訊號705進行能量計算以及頻率偏移偵測，以分別產生音調能量值416~436以及音調偏移值417~437。
音調判斷模組44可根據此些音調能量值416~436以及音調偏移值417~437，判斷多音調音訊訊號705是否由至少兩個音調資料調變而成。資料處理器40可包含第二對應表450，當音調判斷模組44判斷多音調音訊訊號705是由兩個音調資料調變而成，則資料處理器40可根據第二對應表450解碼音調判斷模組44的判斷結果，以產生執行指令451。
請參閱第2與3圖，其繪示本發明之多音調通訊系統之資料處理器之一實施例之方塊圖以及本發明之資料處理器之一音調頻率偏移偵測模組之一實施例之方塊圖。如第2圖所示，資料處理器40包含第一音調頻率偏移偵測模組41、第二音調頻率偏移偵測模組42以及第三音調頻率偏移偵測模組43，其分別用以根據音調頻率f1、音調頻率f2、與音調頻率f3對多音調音訊訊號705進行 能量計算以及頻率偏移偵測，以分別產生第一音調能量值416與第一音調偏移值417、第二音調能量值426與第二音調偏移值427、以及第三音調能量值436與第三音調偏移值437。應注意的是，在此實施例中，多音調音訊訊號705係從三個音調資料中選擇其中兩個進行調變，所以資料處理器40包含三個音調頻率偏移偵測模組，但本發明不以此為限制；在其他實施例中，如果多音調音訊訊號705係從四個音調資料中選擇其中兩個進行調變，則資料處理器40可包含四個音調頻率偏移偵測模組，如果多音調音訊訊號705係從五個音調資料中選擇其中兩個進行調變，則資料處理器40可包含五個音調頻率偏移偵測模組，以此類推。
請參閱第3圖，在一實施例中，第一音調頻率偏移偵測模組41可包含第一濾波器單元411、第二濾波器單元412、第三濾波器單元413、第四濾波器單元414、第五濾波器單元415、以及選擇單元418。第一濾波器單元411、第二濾波器單元412、第三濾波器單元413、第四濾波器單元414、第五濾波器單元415分別有不同的取樣頻率，在第3圖所繪示的實施例中，第一濾波器單元411的取樣頻率為頻率f1-2x△f，第二濾波器單元412的取樣頻率為頻率f1-△f，第三濾波器單元413的取樣頻率為頻率f1，第四濾波器單元414的取樣頻率為頻率f1+△f，第五濾波器單元415的取樣頻率為頻率f1+2x△f，換句話說，第一音調頻率偏移偵測模組41包含的多個濾波器單元的取樣頻率是以第一音調頻率偏移偵測模組41之預設音調頻率f1為中心，再分別以△f為單位增減，得到五個頻率分別做為第一濾波器單元411、第二濾波器單元412、第三濾波器單元413、第四濾波器單元414以及第五濾波器單元415的取樣頻率。△f的設定是為了便於判斷多音調音訊訊號705的音調偏移值。同樣地，第二音調頻率偏移偵測模組42之預設音調頻率為f2，而其第一濾波器單元411、第二濾波器單元412、第三濾波器單元413、第四濾波器單元414以及第五濾波器單元415的取樣頻率分別為f2-2x△f、f2-△f、f2、f2+△f、f2+2x△f。第三音調頻率偏移偵測模組43之預設音調頻率為f3， 而其第一濾波器單元411、第二濾波器單元412、第三濾波器單元413、第四濾波器單元414以及第五濾波器單元415的取樣頻率分別為f3-2x△f、f3-△f、f3、f3+△f、f3+2x△f。
應注意的是，第三圖所示的音調頻率偏移偵測模組之濾波器單元的數量僅為舉例，而本發明不受其限制。例如，在一實施例，每一音調頻率偏移偵測模組可包含三個濾波器單元，其取樣頻率可分別為f-△f、f、f+△f；或者，在另一實施例，每一音調頻率偏移偵測模組可包含七個濾波器單元，其取樣頻率可分別為f-3x△f、f-2x△f、f-△f、f、f+△f、f+2x△f、f+3x△f。視需要，濾波器單元的數量亦可為偶數。此外，此實施例中，每一濾波器單元中沒有設置晶體震盪器而是使用電阻電容震盪電路，所以有發生頻率偏移的可能。
在第一音調頻率偏移偵測模組41中，濾波器單元411~415可分別根據其取樣頻率計算多音調音訊訊號705的音調能量值4110~4150，再由選擇單元418選出五個音調能量值4110~4150中最大值的音調能量值，並輸出此最大值的音調能量值作為一第一音調能量值416，以及輸出計算出第一音調能量值416的濾波器單元的代碼作為一第一音調偏移值417。理論上，如果多音調音訊訊號705具有其中一濾波器單元之取樣頻率的成分，則濾波器單元便可計算出一個較高的音調能量值，反之，如果多音調音訊訊號705不具有濾波器單元之取樣頻率的成分，則此濾波器單元便可計算出一個幾乎為0的音調能量值。在實際應用時，收音模組20也有可能接收到環境雜訊，所以第一濾波器單元411、第二濾波器單元412、第三濾波器單元413、第四濾波器單元414以及第五濾波器單元415皆會計算出音調能量值。
由於每一濾波器單元中沒有設置晶體震盪器而是使用電阻電容震盪電路，所以濾波器單元的取樣頻率可能會漂移，例如，第一音調頻率偏移偵測模組41之第三濾波器單元413的預設取樣頻率為f1，因為發生頻率漂移，導 致第三濾波器單元413的實際上運作的取樣頻率為f1-△f，同樣地，第一音調頻率偏移偵測模組41之第一濾波器單元411、第二濾波器單元412、第四濾波器單元414以及第五濾波器單元415的取樣頻率分別為f1-3x△f、f1-2x△f、f1-△f、f1、f1+△f。因此，在此例子中，如果多音調音訊訊號705載有頻率f1的音調，則第一音調頻率偏移偵測模組41之第四濾波器單元414計算出的音調能量值會大於其他四個濾波器單元，而且第一音調頻率偏移偵測模組41之選擇單元418會輸出代碼4作為第一音調偏移值417。
同樣地，如果發生頻率漂移使得第三濾波器單元413的實際上運作的取樣頻率為f1+2x△f，則第一音調頻率偏移偵測模組41之第一濾波器單元411、第二濾波器單元412、第四濾波器單元414以及第五濾波器單元415實際運作的取樣頻率分別為f1、f1+△f、f1+2x△f、f1+3x△f、f1+4x△f，所以在此例子中，如果多音調音訊訊號705載有頻率f1的音調，則第一音調頻率偏移偵測模組41之第一濾波器單元411計算出的音調能量值會大於其他四個濾波器單元，而且第一音調頻率偏移偵測模組41之選擇單元418會輸出代碼”1”作為第一音調偏移值417。
音調判斷模組44接收音調能量值416~436以及音調偏移值417~437後，執行一判斷操作以確認多音調音訊訊號705是否由預設的音調資料調變而成。請續參閱第4圖。在此實施例中，音調判斷模組44可執行步驟S31至步驟S37，判斷該多音調音訊訊號705是否由至少兩個音調資料調變而成。
在步驟S31，音調判斷模組44從所接收到的多個音調能量值416~436中選出前三大的音調能量值。應注意的是，此實施例的多音調音訊訊號705係由兩個音調資料調變而成，所以在步驟S31才選出前三大的音調能量值；如果在其他實施例中，如果多音調音訊訊號705係由三個音調資料調變而成，則在步驟S31則應選出前四大的音調能量值，以此類推。
在步驟S32，音調判斷模組44判斷前兩大的音調能量值與第三大的音調能量值之間的差距是否夠大，若是，則執行步驟S33，若否，則執行步驟S37，結束此流程，等待下一個多音調音訊訊號。在一實施例中，音調判斷模組44可包含第一預設比例值，再判斷最大音調能量值與第三大的音調能量值的比例是否大於第一預設比例值，以及判斷第二大音調能量值與第三大的音調能量值的比例是否大於第一預設比例值，若是，則判斷前兩大的音調能量值與第三大的音調能量值之間的差距夠大。
在實際應用時，為了避免多個音調彼此干擾而影響解調變的效率，第一音調資料701、第二音調資料702以及第三音調資料703的使用頻率會盡可能有效的分隔，且每一個音調頻率偏移偵測模組的預設取樣頻率都會對應一個音調資料的頻率，所以音調頻率偏移偵測模組對於未包含其取樣頻率成分的多音調音訊訊號705所計算出的音調能量值，會低於對於包含其取樣頻率成分的多音調音訊訊號705所計算出的音調能量值。所以，在步驟S32，音調判斷模組44可判斷前兩大的音調能量值是否是明顯的兩個峰值。在其他實施例中，如果多音調音訊訊號705係由三個音調資料調變而成，則在步驟S32，音調判斷模組44可判斷前三大的音調能量值是否是明顯的三個峰值。
在步驟S33，音調判斷模組44可判斷前兩大的音調能量值之間的差距是否夠小，若是，則執行步驟S34，若否，則執行步驟S37。在一實施例中，音調判斷模組44可包含一第二預設比例值，並判斷最大音調能量值與第二大的音調能量值之間的比例是否小於第二預設比例值，若是，則判斷前兩大的音調能量值之間的差距是夠小。在此實施例中，因為調變裝置11係使用兩個音調來產生多音調音訊訊號705，所以最大音調能量值與第二大的音調能量值應該會很接近，否則第二大的音調能量值有可能是環境雜訊造成，而非經過調變的多音調音訊訊號705。在其他實施例中，如果多音調音訊訊號705係由三個音調資料 調變而成，則在步驟S33，音調判斷模組44可判斷前三大的音調能量值是否差距夠小。
在步驟S34，音調判斷模組44可判斷前兩大的音調能量值是否大於一預設能量值，若是，則執行步驟S35，若否，則執行步驟S37。在此實施例中，因為調變裝置11係使用兩個音調來產生多音調音訊訊號705，所以最大音調能量值與第二大的音調能量值必須夠大，否則有可能是環境雜訊造成，而非經過調變的多音調音訊訊號705。
在步驟S35，音調判斷模組44可判斷產生前兩大的音調能量值的音調頻率偏移偵測模組所輸出的音調偏移值是否一致，若是，則執行步驟S36，若否，則執行步驟S37。例如，前兩大的音調能量值的音調頻率偏移偵測模組所輸出的音調偏移值皆為1，或是皆為4，則音調判斷模組44可判斷音調偏移值一致，則執行步驟S36；反之，前兩大的音調能量值的音調頻率偏移偵測模組所輸出的音調偏移值一個為1，而另一個為4，則音調判斷模組44可判斷音調偏移值不一致，則執行步驟S37。
如果解調變裝置10發生頻率偏移，則所有音調頻率偏移偵測模組的濾波器單元受到的影響應該是一致的，因此，當前兩大的音調能量值的音調頻率偏移偵測模組所輸出的音調偏移值一致，表示此影響是頻率偏移造成的；反之，當前兩大的音調能量值的音調頻率偏移偵測模組所輸出的音調偏移值不一致，表示至少一音調能量值是雜訊造成，所以不應該對此前兩大的音調能量值的音調資料進行解碼，否則會產生錯誤的指令。
在步驟36，音調判斷模組44輸出前兩大的音調能量值的兩個音調資料給指令解碼模組45，以產生執行指令451。在步驟37，音調判斷模組44結束判斷流程，等待下一組音調能量值以及音調偏移值。
請參閱第5圖以及第6圖，其繪示本發明之音調頻率偏移偵測模組之濾波器單元之一實施例之方塊圖，以及本發明之弦波資料表之一實施例之示意圖。如第5圖所示，第一濾波器單元411可包含第一弦波資料表81、第二弦波資料表82、第三弦波資料表83、第一相關運算單元84、第二相關運算單元85以及第三相關運算單元86，第一相關運算單元84係根據第一弦波資料表81對多音調音訊訊號705進行相關運算，以產生第一相關性數值841。
弦波資料表81~83係分別紀錄不同相位之弦波的取樣點資料，如第6圖以及以下方程式(1)~(3)所示。
第一弦波資料表81紀錄的取樣點資料：SX0i=Sin(2πFX．i．TS)............(1)
第二弦波資料表82紀錄的取樣點資料：SX120i=Sin(2πFX．i．TS+120°)....(2)
第三弦波資料表83紀錄的取樣點資料：SX240i=Sin(2πFX．i．TS+240°)....(3)
其中，第二弦波資料表82紀錄的弦波與第三弦波資料表83紀錄的弦波的相位分別與第一弦波資料表81紀錄的弦波差120°以及240°，如第6圖所示。
第一相關運算單元84係將多音調音訊訊號705的複數個取樣點資料Pi與第一弦波資料表81紀錄的複數個取樣點資料SX0i相乘後相加，得到一加總值，再計算加總值的平方值，以計算出第一相關性數值841，即第一相關性數值841=(ΣPi．SX0i)2。
同樣地，第二相關運算單元85係根據第二弦波資料表82對多音調音訊訊號705進行相關運算，以產生第二相關性數值851，而第三相關運算單元86係根據第三弦波資料表83對多音調音訊訊號705進行相關運算，以產生第三相關性數值861。加總單元87係加總第一相關性數值841、第二相關性數值851以及第三相關性數值861，以產生能量值4110。
上述第一濾波器單元411的結構也適用於第二濾波器單元412、第三濾波器單元413、第四濾波器單元414以及第五濾波器單元415，故在此不再贅述。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧解調變裝置
20‧‧‧收音模組
30‧‧‧揚聲器模組
40‧‧‧資料處理器
451‧‧‧執行指令
50‧‧‧控制器
501‧‧‧揚聲器控制訊號
11‧‧‧調變裝置
60‧‧‧揚聲器模組
70‧‧‧資料處理器
701‧‧‧第一音調資料
702‧‧‧第二音調資料
703‧‧‧第三音調資料
704‧‧‧運算單元
705‧‧‧多音調音訊訊號
706‧‧‧第一對應表
80‧‧‧人機介面模組
801‧‧‧控制指令

Claims (10)

  1. 一種多音調通訊系統，包含：一調變裝置，包含：一人機介面模組，係接收一控制指令；一資料處理器，係儲存至少三個音調資料以及一第一對應表，該資料處理器包含一運算單元，該運算單元用以根據該第一對應表從該至少三個音調資料中選擇至少兩個，並用所選的至少兩個音調資料產生對應該控制指令的一多音調音訊訊號；以及一揚聲器模組，用以播放該多音調音訊訊號；以及一解調變裝置，包含：一收音模組，係接收該多音調音訊訊號；一資料處理器，係處理該多音調音訊訊號以取得該多音調音訊訊號上的該至少兩個音調資料，並判斷該至少兩個音調資料的頻率偏移是否一致，若是，則該資料處理器係解碼該至少兩個音調資料以產生一執行指令；以及一控制器，係執行該執行指令；其中該第一對應表係紀錄該至少三個音調資料與多個控制指令的對應關係。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之多音調通訊系統，其中該調變裝置係設置在一移動裝置中，而該揚聲器模組係為該移動裝置的一喇叭，而該至少三個音調資料的頻率上限為該喇叭發聲之最高頻率。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之多音調通訊系統，其中該解調變裝置可設置在一警報系統中，該收音模組係為一警報系統的麥克風，該控制器係執行該執行指令以控制該警報系統。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之多音調通訊系統，其中該解調變裝置的該資料處理器包含至少三個音調頻率偏移偵測模組、一音調判斷模組以及一指令解碼模組，該至少三個音調頻率偏移偵測模組係對該多音調音訊訊號進行能量計算以及頻率偏移偵測，以分別產生複數個音調能量值以及複數個音調偏移值，該音調判斷模組係根據該複數個音調能量值以及該複數個音調偏移值判斷該多音調音訊訊號是否由該至少兩個音調資料調變而成，而該指令解碼模組包含一第二對應表，當該音調判斷模組判斷該多音調音訊訊號係由該至少兩個音調資料調變而成，該指令解碼模組係根據該第二對應表解碼該音調判斷模組的一判斷結果，以產生該執行指令，其中該第二對應表係紀錄多個音調資料與多個執行指令的對應關係。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之多音調通訊系統，其中該至少三個音調頻率偏移偵測模組中的每一個係包含複數個濾波器單元以及一選擇單元，該複數個濾波器單元分別有不同的取樣頻率，每一該複數個濾波器單元係對該多音調音訊訊號進行能量計算，以產生一能量數值，該選擇單元係從該複數個濾波器單元所計算出的該複數個能量數值中選擇一最大能量數值並輸出作為該音調能量值，且該選擇單元係輸出計算出該最大能量數值的濾波器單元的代碼作為該音調偏移值。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之多音調通訊系統，其中該複數個濾波器單元中的每一個係包含複數個弦波資料表、複數個相關運算單元以及一加總單元，該複數個相關運算單元係分別根據該複數個 弦波資料表對該多音調音訊訊號進行相關運算，以產生複數個相關性數值，而該加總單元係加總該複數個相關性數值，以產生該能量數值。
  7. 一種多音調訊號解調變裝置，包含：一收音模組，係接收一多音調音訊訊號；一資料處理器，係處理該多音調音訊訊號以取得該多音調音訊訊號上的至少兩個音調資料，並判斷該至少兩個音調資料的頻率偏移是否一致，若是，則該資料處理器係解碼該至少兩個音調資料以產生一執行指令；以及一控制器，係執行該執行指令。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之多音調訊號解調變裝置，其中該資料處理器包含至少三個音調頻率偏移偵測模組以分別對該多音調音訊訊號進行計算，以產生複數個音調能量值以及複數個音調偏移值，該至少三個音調頻率偏移偵測模組中的每一個係包含複數個濾波器單元以及一選擇單元，該複數個濾波器單元分別有不同的取樣頻率，每一該複數個濾波器單元係對該多音調音訊訊號進行能量計算，以產生一能量數值，該選擇單元係從該複數個濾波器單元所計算出的該複數個能量數值中選擇一最大能量數值並輸出作為該音調能量值，且該選擇單元係輸出計算出該最大能量數值的該濾波器單元的代碼作為該音調偏移值。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之多音調訊號解調變裝置，其中當該資料處理器判斷該至少兩個音調資料的頻率偏移不一致，則該資料處理器不解碼該至少兩個音調資料。
  10. 一種多音調訊號解調變方法，包含： 接收一多音調音訊訊號；處理該多音調音訊訊號以取得至少兩個音調資料；計算該至少兩個音調資料的頻率偏移；判斷該至少兩個音調資料的頻率偏移是否一致；以及當判斷該至少兩個音調資料的頻率偏移一致，解碼該至少兩個音調資料以產生一執行指令。
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