音頻通信系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種音頻通信系統，包括音頻發送裝置和音頻接收裝置，其中，音頻發送裝置用于產生音頻信號并耦合到人體中；由人體作為音頻信號的傳輸介質，當音頻信號傳輸到人的耳朵附近時，設置于人的耳朵附近的音頻接收裝置從人體中接收并播放所述音頻信號。本發明提出的音頻通信系統，將人體作為音頻信號的傳輸介質，達到了無線傳輸的目的；并且，與傳統的無線通信技術相比，由于人體通信過程中信號經過人體傳輸，因而電磁噪聲對其影響很小，具有低功耗、高保密性以及更低的人體損害等優點，而且不存在多人通信時效率降低的問題。
【專利說明】音頻通信系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及通信【技術領域】，尤其涉及一種音頻通信系統。
【背景技術】
[0002]隨著人們生活水平的不斷提高，人們對私有空間的要求越來越高，無線耳機必將成為未來音頻領域發展的趨勢。相對于有線耳機而言，無線耳機最大的特點就是“無線”，通過無線載波方式與音源相連，使用起來更加便捷，使用者不必拘泥于線材的束縛，在一定的范圍內可以自由活動；甚至，一些無線耳機還內置了麥克風，即便是在做家務的時候也可以進行語音聊天，其適用范圍和使用的便捷程度絕非有線耳機可以比擬。
[0003]目前市場上的無線音頻通信主要有以下3類:(I)藍牙無線傳輸；(2)紅外線無線傳輸；(3) 2.4G無線傳輸。這3類無線傳輸都有各自的不足:(I)藍牙技術致命的缺點就是它的傳輸數據量小，僅能達到每秒IM左右；(2)紅外無線傳輸技術對指向性要求很高；其次，紅外無線傳輸對于發射功率要求較高，如果用電池來驅動的紅外無線耳機實際意義不大；(3) 2.4G技術的缺點就是成本較高，并且在短時間內難以普及。
[0004]人體通信是近年來興起的一門新興通信技術，主要用以解決人體互聯局域網的通信問題。人體通信利用人體作為電信號的傳輸介質，實現體表、體內及周圍醫療保健設備的信息交互。

【發明內容】

[0005]基于現有技術存在的問題，本發明提供了一種音頻通信系統，包括:
[0006]音頻發送裝置，產生音頻信號并耦合到人體中；
[0007]音頻接收裝置，從人體中接收并播放所述音頻信號。
[0008]其中，所述音頻發送裝置包括第一電極，所述音頻信號通過所述第一電極耦合到人體中；所述音頻接收裝置包括第二電極，所述音頻接收裝置通過所述第二電極從人體中接收所述音頻信號。
[0009]其中，所述音頻發送裝置還包括:
[0010]存儲設備，用于存儲首頻文件；
[0011]第一微控制器，讀取所述音頻文件并發送給第一 FPGA ；
[0012]第一 FPGA，用于將所述音頻文件處理形成數字信號；
[0013]第一射頻收發器，包括第一發送器和第一接收器，所述第一發送器用于將第一FPGA輸出的數字信號轉換為射頻信號，所述射頻信號通過所述第一電極耦合到人體中；所述第一接收器用于將接收到的射頻信號轉換成數字信號傳輸到所述第一 FPGA中進行處理。
[0014]其中，所述音頻接收裝置還包括:
[0015]第二射頻收發器，包括第二發送器和第二接收器，所述第二發送器用于將第二FPGA輸出的數字信號轉換為射頻信號，所述射頻信號通過所述第二電極耦合到人體中；所述第二接收器用于將所述第二電極從人體中接收到的射頻信號轉換成數字信號傳輸到第二 FPGA中進行處理；
[0016]第二 FPGA，用于對第二接收器輸出的數字信號進行處理；
[0017]第二微控制器，讀取所述第二 FPGA處理后的數據并發送給音頻解碼器；
[0018]音頻解碼器，對第二微控制器發送的音頻數據進行解碼并輸出給音頻播放器；
[0019]音頻播放器，播放音頻解碼器輸出的音頻信號。
[0020]其中，所述音頻播放器為耳機。
[0021]其中，所述音頻信號的頻率范圍是0.1?IOOMHz。
[0022]與現有技術相比，本發明提出的音頻通信系統，將人體作為音頻信號的傳輸介質，達到了無線傳輸的目的；并且，與傳統的無線通信技術相比，由于人體通信過程中信號經過人體傳輸，因而電磁噪聲對其影響很小，具有低功耗、高保密性以及更低的人體損害等優點，而且不存在多人通信時效率降低的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發明一實施例中的音頻通信系統的示意性框圖。
[0024]圖2是本發明一實施例中的音頻發送裝置的示意性框圖。
[0025]圖3是本發明一實施例中的音頻接收裝置的示意性框圖。
【具體實施方式】
[0026]如前所述，本發明的目的是提供一種音頻通信系統，將人體作為音頻信號的傳輸介質，達到了無線傳輸的目的。
[0027]下面將結合附圖用實施例對本發明做進一步說明。
[0028]如圖1所示，本實施例提供的音頻通信系統，包括音頻發送裝置I和音頻接收裝置2，其中，音頻發送裝置I用于產生音頻信號并耦合到人體3中；由人體3作為音頻信號的傳輸介質，當音頻信號傳輸到人的耳朵附近時，設置于人的耳朵附近的音頻接收裝置2從人體中接收并播放所述音頻信號。
[0029]具體地，如圖2所示，音頻發送裝置I包括存儲設備101、第一微控制器102、第一FPGA103 (Field — ProgrammableGateArray,現場可編程門陣列)、第一射頻收發器104以及第一電極105。其中，存儲設備101用于存儲音頻文件；第一微控制器102用于讀取音頻文件并發送給第一 FPGA103 ;第一 FPGA103用于將所述音頻文件處理形成數字信號；第一射頻收發器104,包括第一發送器1041和第一接收器1042,第一發送器1041用于將第一FPGA103輸出的數字信號轉換為射頻信號，所述射頻信號通過第一電極105耦合到人體3中；第一接收器1042用于將接收到的射頻信號轉換成數字信號傳輸到所述第一FPGA103中進行處理。
[0030]具體地，如圖3所示，音頻接收裝置2包括第二電極201、第二射頻收發器202、第二 FPGA203、第二微控制器204、音頻解碼器205以及音頻播放器206。其中，第二射頻收發器202包括第二發送器2021和第二接收器2022，第二發送器2021用于將第二 FPGA203輸出的數字信號轉換為射頻信號，所述射頻信號通過所述第二電極201耦合到人體3中；所述第二接收器2022用于將所述第二電極201從人體3中接收到的射頻信號轉換成數字信號傳輸到第二 FPGA203中進行處理；第二 FPGA203用于對第二接收器2022輸出的數字信號進行處理，包括對音頻數據進行解碼、解調以及糾錯等；第二微控制器204用于讀取所述第二FPGA203處理后的數據并發送給音頻解碼器205 ;音頻解碼器205用于對第二微控制器204發送的音頻數據進行解碼并輸出給音頻播放器206 ;音頻播放器206用于播放音頻解碼器205輸出的音頻信號。本實施例中，音頻播放器206為耳機。
[0031]其中，音頻發送裝置I的主要工作過程可以概括如下:
[0032](I)系統接通電源初始化:其中第一 FPGA103通電之后處于等待發送數據模式。
[0033](2)第一微控制器102從存儲設備101里面讀取音頻文件，并查詢第一 FPGA103是否處于發送數據忙狀態:如果第一 FPGA103正在發送數據忙狀態，則繼續查詢直至第一FPGA103發送數據完畢，然后通過將數據包(比如說32字節)發送給第一 FPGA103。
[0034](3)第一 FPGA103成功收到第一微控制器102發送的數據包(比如說32字節)后，進行數據包處理:包括添加幀頭和幀尾(其中幀頭用于接收端檢測新的數據包，幀尾用于接收端對收到的數據進行校驗以判斷收到的數據包是否正確)，進行編碼(讓信號更好地通過人體傳輸)，添加額外的糾錯碼用于接收端對收到的錯誤數據包進行自動糾錯等；當第一FPGA103成功發送完數據包之后就變為接收模式準備接收反饋信號。
[0035](4)第一射頻收發器104中的第一發送器1041將第一 FPGA103輸出的基帶信號進行調制，然后通過第一電極105耦合到人體3上傳輸給音頻接收裝置2。
[0036](5)第一射頻收發器104中的第一接收器1042將從人體3傳輸通過第一電極105耦合過來的反饋信息進行解調并輸出到第一 FPGA103。
[0037](6)第一 FPGA103對第一接收器1042輸入的串行數據流進行數據恢復，并檢測幀頭:當成功檢測到幀頭后，對接下來的串行數據流進行解碼，串并轉換，校驗及糾錯(如果有必要)，并存入第一 FPGA103內部的存儲器中；當成功接收到反饋信息之后，第一 FPGA103設置成功接收反饋信息標志通知第一微控制器102讀取反饋信號。
[0038](7)第一微控制器102檢測到第一 FPGA103成功接收反饋信號標志位后通過讀取第一 FPGA103接收的反饋信號:如果反饋信號表示接收端接收數據成功，則繼續發送下一數據包，否則重新發送之前發送的數據包，直至接收端接收數據成功。
[0039]其中，音頻接收裝置2的主要工作過程可以概括如下:
[0040](I)系統接通電源初始化:其中第二 FPGA203通電之后處于接收數據模式。
[0041](2)第二射頻收發器202中的第二接收器2022將在人體3傳輸的音頻信號通過第二電極201耦合接收，進行解調并輸出到第二 FPGA203。
[0042](3)第二 FPGA203對第二接收器2022輸入的串行數據流進行數據恢復，并檢測幀頭:當成功檢測到幀頭后，對接下來的串行數據流進行解碼，串并轉換，校驗及糾錯(如果有必要):如果接收數據包錯誤，則發送接收錯誤反饋信號；否則如果接收數據包正確，則發送接收正確反饋信號，并將數據包存入第二 FPGA203內部的存儲器中，設置成功接收數據包標志通知第二微控制器204讀取數據。
[0043](4)第二微控制器204檢測到第二 FPGA203成功接收數據包標志位后讀取第二FPGA203接收到的數據，并輸出音頻解碼器205 ;音頻解碼器205解碼數據信號之后并輸出給音頻播放器206播放。
[0044](5))第二射頻收發器202中的第二發送器2021將第二 FPGA203輸出的反饋信號進行調制，然后通過第二電極201耦合到人體3上傳輸給音頻發送裝置I。
[0045]在本實施例中，所傳輸的音頻信號的頻率范圍是0.1~100MHz。音頻發送裝置I和音頻接收裝置2的電極105、201與人體3之間是通過電容耦合的方式實現信號交互的，因此，電極105、201可以設置為與人體3直接接觸，也可以設置為不與人體3直接接觸。在設置為不直接接觸時，音頻發送裝置I可以是佩戴在手上、腰帶上，也可以是放在衣服的口袋中，方便攜帶。
[0046]與現有技術相比，本發明提出的音頻通信系統，將人體作為音頻信號的傳輸介質，達到了無線傳輸的目的；并且，與傳統的無線通信技術相比，由于人體通信過程中信號經過人體傳輸，因而電磁噪聲對其影響很小，具有低功耗、高保密性以及更低的人體損害等優點，而且不存在多人通信時效率降低的問題。
[0047]需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
[0048]以上所述僅是本申請的【具體實施方式】，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本申請 原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本申請的保護范圍。
【權利要求】
1.一種音頻通信系統，其特征在于，包括: 音頻發送裝置(1)，產生音頻信號并耦合到人體(3)中； 音頻接收裝置(2 )，從人體(3 )中接收并播放所述音頻信號。
2.根據權利要求1所述的音頻通信系統，其特征在于，所述音頻發送裝置(I)包括第一電極(105)，所述音頻信號通過所述第一電極(105)耦合到人體(3)中；所述音頻接收裝置(2)包括第二電極(201)，所述音頻接收裝置(2)通過所述第二電極(201)從人體(3)中接收所述音頻信號。
3.根據權利要求2所述的音頻通信系統，其特征在于，所述音頻發送裝置(I)還包括: 存儲設備(101)，用于存儲音頻文件； 第一微控制器(102)，讀取所述音頻文件并發送給第一 FPGA (103)； 第一 FPGA (103)，用于將所述音頻文件處理形成數字信號； 第一射頻收發器(104)，包括第一發送器(1041)和第一接收器(1042)，所述第一發送器(1041)用于將第一 FPGA (103)輸出的數字信號轉換為射頻信號，所述射頻信號通過所述第一電極(105)耦合到人體(3)中；所述第一接收器(1042)用于將接收到的射頻信號轉換成數字信號傳輸到所述第一 FPGA (103)中進行處理。
4.根據權利要求2所述的音頻通信系統，其特征在于，所述音頻接收裝置(2)還包括: 第二射頻收發器(202)，包括第二發送器(2021)和第二接收器(2022)，所述第二發送器(2021)用于將第二 FPGA (203)輸出的數字信號轉換為射頻信號，所述射頻信號通過所述第二電極(201)耦合到人體(3)中；所述第二接收器(2022)用于將所述第二電極(201)從人體(3)中接收到的射頻信號轉換成數字信號傳輸到第二 FPGA (203)中進行處理；第二 FPGA (203)，用于對第二接收器(2022)輸出的數字信號進行處理； 第二微控制器(204)，讀取所述第二 FPGA (203)處理后的數據并發送給音頻解碼器(205)； 音頻解碼器(205)，對第二微控制器(204)發送的音頻數據進行解碼并輸出給音頻播放器(206)； 音頻播放器(206)，播放音頻解碼器輸出的音頻信號。
5.根據權利要求4所述的音頻通信系統，其特征在于，所述音頻播放器(206)為耳機。
6.根據權利要求1-5所述的音頻通信系統，其特征在于，所述音頻信號的頻率范圍是.0.1 ?100MHz。
【文檔編號】H04B13/00GK103888194SQ201410138505
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月8日 優先權日:2014年4月8日
【發明者】段長江, 聶澤東, 杜雷雷, 王曉輝, 劉宇航, 賈利亞, 張南南 申請人:深圳先進技術研究院