數據通信的改進的製作方法

2023-07-31 15:38:21

專利名稱：數據通信的改進的製作方法
技術領域：
本發明涉及彼此相對移動的物體，例如移動的發射機和固定接收機之間
的數據傳輸。本發明特別但不唯一適用於在空氣中以超聲頻率(40千赫茲 (KHz)數量級的頻率)進行的聲學數據通信。
背景技術：
WO 03/087871公開了一種基於超聲波通信的定位系統，該系統能夠確 定若干超聲波發射機標籤中的每一個位於哪個房間中。各個標籤發射特異的 標識信號，該標識信號由每個房間中所提供的接收機之一來拾取。
申請人發現，諸如此類的當前超聲波定位系統使用數據速率嚴格受限的 聲學數據鏈路。這限制了更新速率和/或可以跟蹤的物體/人的數目，並且特
別限制了對進出房間的很多人/物體的快速移動進行精確跟隨的精確程度。
申請人所知道的聲學通信系統中最先進的聲學通信系統是在水下聲學 中得到的系統。第一代數字數據機基於頻移鍵控(FSK),因為FSK在 時間和信道的頻率展開上具有魯棒性。但是，FSK在其利用帶寬的方式上效 率低下，因此近年來，在開發以例如各種形式的相移鍵控(PSK)為基礎的、 通常結合自適應均衡的更高效的相干系統方面，花費了極大的精力，其中各 種形式的相移鍵控如在例如D B Kilfoyle和A. Baggeroer發表於IEEE Trans. Ocean. Eng.(電氣和電子工程師協會海洋工程電子期刊)，OE-25, 1-1111 (2000 )上的The state of the art in underwater acoustic telemetry (水下聲學 遙測的技術發展水平)中所述的。儘管如此，在實際應用中，非相干FSK 和MFSK(多FSK)系統在提供可靠通信方面還是發揮了重大作用。這種系 統通常是非自適應的，並設計有充足的帶寬以適應所預期的最苛刻的環境。
這意味著，在普通的更為有利的條件下，針對帶寬和功率而言，該系統運行 效率低下。這種低效率可以很明顯。導致這種低帶寬效率的設計約束之一是 由於都卜勒效應而存在的頻率偏移。
無論發射機和接收機以朝向彼此或是遠離彼此而移動，由於各個波陣面 必定在兩者之間傳播不同的距離，因此接收機所感知的信號頻率與發射機所 發射的信號頻率不同。這既是已知的都卜勒效應。
聲音速度的相對較低值導致即使低速移動也能產生相對較高的頻率偏
移。v的相對移動，其中正的v表示從源向接收機的移動，將頻率偏移到 /=/(l + Wc) (1)
其中/為初始頻率，c為聲速(例如，在空氣中大約為340米/秒(m/s), 在水中大約為1500m/s)。
作為示例，以25kHz的中心頻率運行、並以10海裡/小時的速度在AUV 上(自主式水下航行器)使用的水下聲學通信系統會產生86赫茲(Hz)或 中心頻率10%的典型相對帶寬(即2500Hz)的3.4%的都卜勒頻移。以40kHz 從以6千米/小時(km/h)的速度(快速步行)移動的發射機進行發射的機 載超聲通信系統會經歷196Hz或10%的典型相對帶寬(即4000Hz)的4.9% 的更大都卜勒頻移。
都卜勒頻移會基於相對運動而產生升頻或降頻。MFSK同時使用多個頻 率，並且可以被視為並行工作的多個FSK系統。這些頻率之間的唯一關係 是它們決不被允許有所重疊。在MFSK系統中，理論上可能並且期望如脈衝 長度的倒數B二1/T一樣接近地間隔這些頻率。然而，都卜勒頻移/o =/'-/可 以很容易就遠遠超出這個間隔，即|/ |>>5,這樣就實際上限制了寸以使用
的頻率數量，並且因此還限制了比特率。
適應都卜勒頻移的標準方式是根據最大都卜勒頻移加上一特定保護帶 人來間隔頻率
formula see original document page 6 (2)A/與B的比率可以很大。由於變頻器具有有限的帶寬，因此A/與B的比率
很大表示可以根據該方案達到的有效數據速率存在損失。

發明內容
目前描述的調製方案是在無線電通信中運轉良好的自適應方法。然而， 本發明的目的在於提供一種更適合於聲學環境的方案。
當從本發明的第一方面考慮時，提供一種包括發射工具的數據通信系統。
當從本發明的第二方面考慮時，提供一種數據傳輸方法，該數據傳輸方
法包括將數據編碼為包括頻率對的多個信號，發射所述頻率對，接收各對 頻率，確定所述頻率的比率，以及根據所述比率來解碼數據。
本發明還擴展到適於將按照頻率對的比率來發射數據的發射機。本發明 還擴展到適於4企測頻率對、確定 一 對頻率之間的比率的接收機。
因此可以看出，與諸如FSK的已知數據傳輸方法相比，根據本發明， 數據比特由 一對載波信號之間的頻率比率來表示，而不是將數據編碼在載波 信號的頻率值中。
發明人所認知的將數據編碼在兩個頻率的比率中的主要優勢在於，在由 發射機和接收機之間的相對移動所引起的都卜勒頻移的影響下，該比率不 變。在下文中就這一點進行解釋
如上所示，作為都卜勒效應的結果，各發射頻率,、/2會經歷以下等式
所給出的頻移
formula see original document page 7
然而，如果根據本發明，將數據編碼在信號對的頻率比率中，而不是編
碼在所發射的信號的絕對頻率中，則所接收的信號如下
formula see original document page 7
因此，原始比率在都卜勒頻移的影響下得到了精確的保護。這意味著， 不需要額外的帶寬來適應至少由於發射機與接收機之間的恆定移動速度而 導致的都卜勒頻移，這對於對移動具有魯棒性的通信系統是有利的。因此可
用帶寬可以明顯更有效地用於數據傳輸。例如，不再需要傳統FSK系統中 所需要的大保護帶。
在過度簡化的實施中，可以通過僅具有兩個可能的比率值，將數據編碼 在獨立的單個比特中。這會需要很低的帶寬，因為構成該比率的音調可以以 非常接近的方式被隔開。然而，優選地提供至少三個可能的比率，從而對於 給定的帶寬，可以達到提高的數據速率。在優選實施例中，例如可用比率的 數目為2的冪，使得一次可以發射多個比特。例如，如果有64個可能的比 率值，則在每個時隙可以發射六比特的數據。由於比率值不會受到以上所闡 述的標準都卜勒頻移的影響，因此在給定帶寬中可以具有相當大數目的比率 值。優選地，可能比率的範圍被優選地劃分為相等的增量，各增量對應於一 可能的數據值。
可以通過改變一個或兩個載波的絕對值，來改變用於連續時隙的比率。 雖然本發明可以應用於使用電磁波的數據通信中，但通常，以普通地面 速度行進的發射機所受到的都卜勒頻移較小，可與1/T相比。因此，本發明 的優選應用在於聲波通信，最優選的是超聲波通信。通過聲波意p木著流體介 質中的壓縮波；並不意在得出描述波的頻率或其它參數的任何推論。通過超 聲波通信意味著高於正常聽力範圍的頻率的波。按照慣例，這被認為意思是 高於20kHz的頻率。
根據本發明，數據被編碼為兩個頻率處的一對信號之間的比率。根據某 些實施例，信號可以被同時發射。然而，兩個頻率並不一定要同時發射。例 如，在其它實施例中，兩個頻率可以相繼地發射。這樣做的優勢在於，當在 任何給定時間只需產生一個頻率時，可以採用單個振蕩器。雖然與同時傳輸 相比，這種方案因為各比特需要花費兩倍長的時間來發射，因此不可避免地 會降低數據速率，但是仍然通過避免對大保護帶的需求而實現了對已知方案
的顯著改進。
在不同時發射信號對的情況下，信號對可以被其它信號所分離，例如根 據交織方案而分離。然而，優選相繼地即一個接一個地發射信號對。在某些 優選的此類實施例中，充分快速地相繼發射信號對使得信號對能夠像它們被 同時發射一樣被檢測到。在這些實施例中，接收機被優選地配置為像同時檢 測到一樣地檢測這種相繼發射。例如，接收機可以在對信號進行解碼時，採
用快速傅立葉變換(FFT) ， FFT幀的大小被設置為使得兩個信號落入同一 FFT幀中。在示例性實施例中，信號對中的第一個信號被發射的持續時間為 l毫秒，在小於l毫秒的間隙之後，繼之以第二個信號，第二個信號被發射 的持續時間也為1毫秒。
在某些實施例中，信號對的發射可以重複一次、兩次、三次或更多次。 這樣可以促使發射誤差的降低。
可以代替將數據編碼為僅僅兩個頻率之間的比率，而使用更多的頻率。
基頻以及多個較高和較低的頻率；數據被編碼在各頻率與基頻之間的比率 中。申請人已經進一步認識到，這種方案可以通過另外確定一些或所有較高 /較低的頻率之間的比率來允許對接收機所接收的數據進行驗證。
上述方案可能與多進位頻移鍵控(MFSK)系統具有某些相似性，但是 關鍵性的差異在於數據被編碼在頻率的比率中，而不是頻率的絕對值中，因 此與傳統的MFSK理論所規定的相比，頻率可以以更接近的方式進行間隔。
本發明的一個優選應用是用於將多個人或物體定位到具體房間的超聲 波系統。由於超聲波不能穿透牆壁，並且在門口被分散等，因此它具有將信 號有效局限於一個房間的特徵，所以特別適合於這種應用。與例如很容易淹 沒於日光的紅外線通信相比，超聲波還更加不易於受到環境幹擾。
然而，還具有這樣的應用，申請人設想本發明使用超聲波通信來改進可 達到的數據速率的原理在該應用中是有益的。第一個例子是利用諸如進/出 AUV(自主式水下航行器)的移動平臺來進行的水下數據通信。雖然由於在
水中聲音的速度相對更快，使得都卜勒頻移問題在水中被減弱，但是發射機 和接收機之間的相對速度趨向於更大。
另一個例子是用於遠程控制應用中，特別是在工業環境中。而且超聲波 具有不需要直線瞄準線(這在例如紅外傳輸中是需要的)的優勢，另一方面
不存在意外控制相鄰房間中的機器的危險(在射頻通信中可能存在這種危 險)，而意外控制相鄰房間中的機器在涉及工業機器人的地方是個重大的冒 險。當然，根據本發明可以達到比目前所能達到的更高的數據速率。
有益應用的第三個例子也使用超聲波信號被局限在房間的特點，該例子 是在諸如無線計算機鍵盤之類的設備之間的無線通信中的應用。這種情形 下，在有效防止竊收上非常有益。
另 一個潛在的重要應用是在從諸如心臟監視器之類的監視設備到基站 的患者數據無線通信中的應用。這在不需要患者保持在固定位置的情況下， 允許了從患者到基站的數據的實時更新。在以上提到的私密透視的這類應用 中，以及超聲波在避免無線電發射機接近人體組織或諸如心房脈衝產生器的 設備方面被認為具有優勢，因此超聲波的使用是有益的。
申請人已經認識到，由於現在需要接收機針對各數據字來正確地糹全測兩 個音調，而不是一個音調，因此在給定範圍、發射功率、噪聲級等時的總計 檢測概率中存在容限的降低。換言之，對於給定的最小總計檢測概率(比方 說99%),必需提高用於各個獨立音調的檢測概率。實際上這意味著或者必 須接受略低的範圍或者使用略高的發射機功率。不過相信根據本發明的至少 某些實施例，數據速率得到非常顯著的提高，因此上述問題是相對次要的考 慮因素。


現在將參見對本發明的範圍沒有限制性的附圖，使用具體的例子及其實 施例來進一步解釋本發明。在附圖中，
圖1是用於簡化的MFSK方案的頻率-時間圖2是類似的根據本發明示例性方案的圖； 圖3是體現本發明的系統方框圖；以及 圖4是體現本發明的定位系統的示意圖。
具體實施例方式
圖1示出簡單的多進位頻移鍵控(MFSK)系統。該系統具有以中頻fc
為中心的可用帶寬w。因此，可以使用的最小頻率為/_=_/;,^72,最大頻
率為./^=./:+『/2。
該帶寬被劃分為五個頻率對分別對應於0和1的乂,。和./;,,。為了發射 如圖1所示的數位訊號1001000,通過發射頻率為人,的音調來發射第一比特
i,頻率入,是這五個頻率對中最低的'r比特頻率。使用第二頻率對來發射
下一個比特'0，，這樣就是以頻率人。來發射該比特。使用第三頻率對即以 頻率人。來發射下一個'0，比特。以人,來發射第四比特'1，。使用最後一
對即人。來發射第五比特'o，。再次使用初始對即/;,。來發射第六比特，等等。
為了最大化重新使用頻率時頻率之間的時間間隔GI，從而避免由於反
射導致的早先信號和後期信號之間的串擾，因此採用類似於此的遍及頻率對 的循環。重新使用頻率之間的最小時間已知為保護間隔。保護間隔的需要無 疑對可以達到的最大數據速率給予了限制。
為了使說明清楚，描述了遍及頻率對的循環，但是MSFK方案也可以
同時發射多個音調。
可以看出在整個帶寬上頻率乂，。和乂,被隔開。需要相鄰頻率FS之間的間 隔來防止在這些頻率發生都卜勒頻移時信號之間的串擾。這限制了在必須再 循環之前可以使用的頻率對的數目，並且因此還限制了最大數據速率。最小
現在將描述根據本發明的編碼方案。
有三個帶寬參數起作用可用帶寬W;中心頻率X.;及用於同步多頻率
系統的絕對最小間隔，其為所使用的脈衝長度t的倒數，5 = 1/7\在異步系 統中，必須使用更大的間隔作為處理幀之間的重疊量，並且脈衝長度將決定
有效脈衝帶寬。例如，間隔可能會加倍，即為2B。
還有三個重要的時域參數t,脈衝長度；々，反射時間或頻率可以被
重新使用之前的時間(等同於圖1的保護間隔GI);及最大預期加速度a,。 這裡略述的編碼方法只應用於將要發送短的消息(突發)且兩個頻率之 間的比率中的每 一 個只使用 一 次的情況。可以設計更加精細的方案來進行持 續發射。在一給定的應用中，處理器可以用來執行搜索算法，以使用儘可能 少地重新使用頻率和頻率比率的準則來找出將頻率隔開的最佳方式。
以下為一種針對數據突發的編碼算法的建議。重複一遍，最大可用頻率 為/則=義-《72,最小可用頻率為/_=/; +『/2。根據給出的參數，針對單個 脈衝由加速度所引起的最大頻移可以確定為
雖然不是必須的，但是在這個例子中，在設置發射頻率之間的最小間隔 時，將該針對單個脈衝由加速度所引起的最大頻移考慮在內。在將由加速度
所引起的都卜勒頻移考慮在內的情況下，最小的頻率距離為 △/>2S + /。
如果將其與上面的等式2進行比較，並設置/。=0,即在恆定速度之下，.
則不需要考慮都卜勒頻移，因此這裡可以以更接近的方式對頻率進行間隔。 由於信息被編碼為兩個頻率之間的比率，因此上式可以轉化為 △r = A///min， Ar是兩個頻率比率之間的最小可能的差值。所需的頻率間隔 將最小比率設置為
in in — , 。 V inin
對應的最大比率；x可以與/,循 一樣大，即使用所有的可用帶寬。
然而，這樣在放置兩個頻率./;和/2時，就沒有給出自由度。為了在,和/2的
實際值中既允許較大頻率比率又允許某些自由度，優選地對最大比率進行限 制。在該例子中，將最大比率限制為使用2/3的可用帶寬，但是可以使用其
它限制。
formula see original document page 13
實際的編碼是通過將比率rmin到rraax的範圍劃分為均等的線性增量，並將 數據字或符號分配給各線性增量來執行。可用的符號的數目由以下等式給 出
formula see original document page 13
在圖2所示的例子中，有64個符號。
由此得出結論是，Llog^，」個比特可以被編碼在一個符號中，即在先前 的例子中有6個比特可以被編碼在一個符號中。由於符號速率為1/丁，因此 比特率可以由以下等式給出
formula see original document page 13
前述計算假設用在符號中的未使用頻率總是可用的，這對於短的消息而 言是合理的假設。對於較長的發射而言，可能需要這樣的機制在反射時間 f,.過後釋放頻率用於重新使用。
以上分析的例子現在將用於發射機由步行的人攜帶的情況下的應用。採 用 35kHz的中心頻率/;和W=5kHz的帶寬給出從/min = 32.5kHz到
厶収-37.5kHz的頻率範圍。假設最大都卜勒頻移由快速步行的速度，即 6km/h或6/3.6=1.67m/s給出。假設a， = 0.5m/s2的最大加速度，且系統被設 計為在各音調上的反射可能持續高達0.2s的房間中工作。
脈衝長度必須遠大於最大反射時間，以便在發送下一個脈沖之前，大部 分能量已經消逝。因此，採用T=0.05秒(sec)的脈衝長度會給出B=l/T=20Hz
的脈沖帶寬。
為了比較，計算採用MFSK的傳統通信系統的數據速率。在這種系統 中最大都卜勒頻移可能為+/-v/c*fe =+/-(1.67/340)*35000 = +/-172Hz。將脈 衝長度帶寬2SB:40Hz以及由加速度引起的頻率拖尾加到該最大都卜勒頻率 上。加速度給出的頻率拖尾或頻移為
formula see original document page 14當這些都加到 一 起時，給出的單個音調的偏差範圍為 Af = +/ - (172 + 40 +10) = + /- 222Hz 。
這暗示人們可以在可用帶寬中使用總共為5kHz/(2*222)Hz=11.3個可能 的頻率。實際上這是5個頻率對或10個不同的頻率。由於反射，人們不能 在單個頻率上發射超過每秒鐘l/0.2s=5次，因此，單個頻率對的數據速率為 5*5=25比特/秒。
現在返回根據本發明的示例編碼方案，兩個頻率之間的最小比率由這兩 個頻率在不至於難以區分的情況下的接近程度來確定。由於脈沖的寬度和加 速度，使得該接近程度為Af = 2*20 + 10Hz = 50Hz。這給出的最小頻率比率為
formula see original document page 14
且最大頻率比率為
formula see original document page 14這給出了每個頻率對總共^^二64-2S個可能的不同消息，或者每
個發射的頻率對有6比特消息的編碼，而不是如MFSK中的每對1比特。因 此，在該例子中達到的數據速率為150比特/秒(b/s),或者與傳統的方案 相比具有6倍的提高。
圖2中示出根據以上例子運行的系統的頻率-時間圖。
在該方案中，由同時發射的兩個音調之間的比率來表示6比特數據字， 而不是單個音調表示單個比特。考慮到圖2的圖中的第 一時隙，分別以fmin和
fmm +Af來發射兩個音調。fmin為將保護帶考慮在內以保證帶寬不會被超過的
帶寬最小頻率。差Af表示基於脈沖長度帶寬和加速度都卜勒頻移的最小頻 率增量。該間隔明顯小於圖1的MFSK系統的頻率間隔，因為即使由於相對 (恆定速度)移動而引起都卜勒頻移，兩個音調之間的比率也保持恆定。
在第一時隙中，發射最小音調比率r,，，因此其對應於零數據字000000。 在第二時隙中，發射最大音調r^。較低音調是f^-(2/3)W。該比例的較高 的音調是f,^,即將保護帶考慮在內時帶寬中的最高頻率。因此，第二時隙 發射最大數據字111111或十進位的63。在第三時隙中，發射中間音調比率， 更切確地說是最大比率的36/64的比率。因此，該比率對應於100100 (與圖 1的整個序列中所發射的碼相同)。
因此可以看出，對於相同的帶寬，根據本發明的該例子可以達到比使用 FSK高六倍的數據速率。
在該例子中，仍然使用保護間隔，其中在與保護間隔相等的時段內，沒 有音調或音調比率被重新使用。對於短的消息而言，這是個很好的假設。然 而，對於較長的消息而言，必需對音調或比率的重新使用進行管理，所描述 的方案也可能是有利的。這是從rmax僅覆蓋了帶寬三分之二的事實中得出的 結論，因此可以使用在帶寬內選擇頻率組合來達到所需的音調比率。由於對 於使用帶寬的哪個部分來說具有靈活性，特別是對於較小的比率，因此該選 擇可以由發射機以自適應方式進行管理，從而對重新使用進行最小化。
現在將描述根據本發明的通信方案的一種可能應用。
圖3示出體現本發明的系統的簡化示意圖。圖的左手側是發射機模塊 100。最左邊的塊表示待發射的原始數字數據2。該數字數據可能是根據具 體應用從模擬數據轉換而來。然後該數據被處理器4進行處理，該處理器4 將數據轉換為合適的結構，例如添加頭、校驗比特等並且在需要時對該數據
進行加密。然後將準備好發射的數據傳遞到編碼器6。編碼器6將該數據劃 分為字，例如在先前描述的例子中是被劃分為6比特的字，然後計算各個字 的頻率比率。然後該編碼器基於例如在最後幾個時隙中使用的頻率，精確地 確定使用哪個頻率來給出計算得到的比率。然後該編碼器控制合適的信號發
生器8產生與所需音調對應的電信號，該電信號由放大器10放大並由超聲 波變頻器12發射。
在接收機模塊200處，合適的超聲波傳感器變頻器將壓力波轉換為電信 號，該電信號在模塊16處被放大並被濾波，然後由解碼器18通過確定所接 收的兩個頻率之間的比率來對該信號進行解碼以恢復數據20。即使發射機 變頻器12和接收機變頻器14彼此相對移動使得發射信號經受都卜勒頻移， 它們的比率也保持恆定，因此可以準確地恢復數據。
查看圖4，可以看出根據本發明的定位系統的示意圖。在該圖的右手側 為多個房間22。各房間包含超聲波接收機模塊200。接收機模塊200均連接 到包括中央伺服器36和一個以上客戶端38的數據網絡。
在該系統中，有大量超聲發射機標籤100。在標籤僅用來將人或裝置定 位到房間22之一的最簡單實施例中，各發射機100可以被預編程為發射特 異的識別碼。在更複雜的實施例中，發射機可以發射額外的信息。這些發射 機可以被設置為以固定的間隔或響應於有事件發生而進行發射，例如基於檢 測到標籤在移動或基於接收到輪詢信號。
當標籤100發射其數據時，超聲信號被限制在它所處的房間22中。該 信號將由該房間中的接收機20(H企測並進行解碼。通過將發射機100和接收 機200兩者的標識信息均傳遞到網絡34,中央伺服器36可以確定各發射機 位於哪個房間中。根據本發明可達到的改進的數據速率意味著該系統可以包 括大量發射機標籤IOO,這些發射機標籤100可以到處移動，但是仍然能夠 將它們都準確地定位到相應的房間22。當然，定位信息可以被任意客戶終 端39看到並進行處理。
本領域技術人員會認知到，以上所陳述的例子和應用決不可能是窮盡的，而是可以在本發明的範圍內作出多種變動和修改。例如，並不一定同時 發射兩個音調；兩個音調可以被順序發射，或甚至是以相互延遲來發射，雖 然通常期望最小化該延遲以降低發射機和接收機的相對速度在音調之間略 有改變的風險。
也不必僅在兩個音調之間計算比率，而是可以使用三個以上音調來計算比率。
示出的實施例採用單向通信，但是，當然該原理可以等同地使用在使用 雙向通信的情況下。
權利要求
1、一種數據通信裝置，包括發射工具，該發射工具適於按照頻率對的比率來發射數據。
2、 根據權利要求1所述的裝置，其中所述比率具有至少三個可能值。
3、 根據權利要求2所述的裝置，其中所述比率的可能值的數目為2的整數次冪。
4、 根據權利要求2或3所述的裝置，包括用於對該數據進行編碼的編碼工 具，所述編碼工具被布置為將待發射的數據轉換為所述可能值之一 。
5、 根據權利要求2、 3或4所述的裝置，其中所述可能值表示最小比率與 最大比率之間的等分。
6、 根據前述權利要求中任一項所述的裝置，該裝置被布置為發射聲波信號。
7、 根據權利要求6所述的裝置，其中所述信號具有大於20千赫茲的頻率。
8、 根據前述權利要求中任一項所述的裝置，該裝置被布置為同時發射該頻 率對。
9、 根據權利要求1至7中任一項所述的裝置，該裝置被布置為相繼地發射該頻率對。
10、 根據權利要求1至7中任一項所述的裝置，進一步包括接收工具，且 其中所述發射工具被布置為相繼地發射該頻率對，該相繼發射快至使得該接收 工具同時4全測到該頻率對的兩個頻率。
11、 根據權利要求IO所述的裝置，其中所述接收工具被布置為執行快速傅 立葉變換，所述發射工具被布置為在該接收機的單個快速傅立葉變換幀期間發 射該頻率對。
12、 根據前述權利要求中任一項所述的裝置，包括多個發射工具，該多個 發射工具各自被布置為發射特異的識別碼。
13、 一種數據傳輸方法，包括將數據編碼為包括頻率對的多個信號，發射 所述頻率對，接收各對頻率，確定所述頻率的比率，以及根據所述比率來解碼數據。
14、 根據權利要求13所述的方法，其中所述比率具有至少三個可能值。
15、 根據權利要求14所述的方法，其中所述比率的可能值的數目為2的整數次冪。
16、 根據權利要求14或15所述的方法，包括將待發射的數據轉換為所述 可能值之一。
17、 根據權利要求14、 15或16所述的方法，包括將所述可能值定義為最 小比率與最大比率之間的多個等分。
18、 根據權利要求13至17中任一項所述的方法，包括發射聲波信號。
19、 根據權利要求18所述的方法，包括以大於20千赫茲的頻率發射信號。
20、 根據權利要求13至19中任一項所述的方法，包括同時發射該頻率對。
21、 根據權利要求13至19中任一項所述的方法，包括相繼地發射該頻率對。
22、 根據權利要求13至19中任一項所述的方法，包括相繼發射該頻率對， 該相繼發射快至使得該頻率對的兩個頻率同時被接收。
23、 根據權利要求22所述的方法，包括對所接收的信號執行快速傅立葉變 換，該頻率對在單個快速傅立葉變換幀中被發射。
24、 根據權利要求13至23中任一項所述的方法，包括多個發射工具各自發射特異的識別碼。
25、 一種發射機，適於按照頻率對的比率來發射數據。
26、 根據權利要求25所述的發射機，其中所述比率具有至少三個可能值。
27、 根據權利要求26所述的發射機，其中所述比率的可能值的數目為2的整數次冪。
28、 根據權利要求26或27所述的發射機，包括用於對該數據進行編碼的 編碼工具，所述編碼工具被布置為將待發射的數據轉換為所述可能值之一。
29、 根據權利要求26、 27或28所述的發射機，其中所述可能值表示最小 比率與最大比率之間的等分。
30、 根據權利要求25至29中任一項所述的發射機，該發射機被布置為發 射聲波信號。
31、 根據權利要求30所述的發射機，其中所述信號具有大於20千赫茲的頻率。
32、 根據權利要求25至31中任一項所述的裝置，被布置為同時發射該頻率對。
33、 根據權利要求25至31所述的裝置，被布置為相繼地發射該頻率對。
34、 一種接收機，適於檢測頻率對、確定一對頻率之間的比率、並#^居所 述比率來解碼數據。
35、 根據權利要求34所述的接收機，該接收機適於對所接收的信號執行快 速j專立葉變換。
全文摘要
一種數據通信裝置，包括發射工具，該發射工具適於在彼此相對移動的物體之間按照頻率對的比率來發射數據。該裝置特別適用於在空氣中以超聲頻率進行的聲學數據通信。
文檔編號H04B13/00GK101356751SQ200680046428
公開日2009年1月28日 申請日期2006年12月11日 優先權日2005年12月9日
發明者斯韋勒·霍爾姆, 魯內·霍爾姆 申請人:索尼特技術公司