一种基于声波的近场通信系统设计方法
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2系统架构
该系统由ห้องสมุดไป่ตู้送和接收两个大的模块组成。 发送模块处于前端进行原始数据的数据编码、RS
《电气卄美〉(2019. No.4)
编码⑷、OFDM调制、调用ALSA音频库生成PCM格 式的音频信息，最后驱动扬声器播放音频信号。系统 架构如图1所示。
图1系统架构
数据编码根据BASE64编码规则将原始数据编码 成二进制基带信号。
JNI编程方式结合OFDM调制方式，再辅以一个特定的正弦波生成函数，设计出了一款可以运行在Android智能
手机平台上的声波近场通信系统。实验结果表明，系统在收发双方的距离不超过50 cm时，误码率为零。由此可
见，系统在近距离通信时的准确率是可以得到保证的，而且不会受到外界电磁环境的干扰。
关键词：通信；声波;RS码;调制
Key words: communication sound wave ； reed-Solomon codes modulation
1引言
当今社会随着通信技术的快速发展和智能手机的 广泛普及，即时通讯技术早已经根深在了人们的生活 和工作中,许多即时通讯技术都是以电磁波作为载体 依赖网络进行通信的，如微信和QQ,但是有些地域是 没有网络普及的,还有些特殊的工作场合如核电站是 不能、不允许使用网络的。以声波为载体的近场通信 技术可以应用在没有网络的地域和场合。近场通信技 术早已经应用在了许多领域中。而今典型的近场通 信技术有红外线传输技术⑴、蓝牙技术⑵、射频识别 技术⑶、近距离无线通讯技术(NFC)⑷。这些通信技 术中蓝牙传输技术和NFC技术都需要有相应的硬件
基金项目：福建省科技厅项目(2017H0017)
支持，另外蓝牙传输技术在进行通信时还需要事先建 立好连接，这一过程降低了通信时的效率。
基于声波的近场通信技术是一种以声波作为载体 可以分别进行点对点和点对多两种通信模式的技术。 声波近场通信技术相比于其他几种近场通信技术具有 成本低、安全性好、不需要特定硬件支持的优势。目前 该通信技术在电子商务和移动支付等领域已经得到了 应用。此系统运用JNI编程方式，结合Java语言和C 语言两者的优点,在特定的正弦波生成函数的基础上 结合OFDM调制方式⑸，设计出了一款具有良好的通 信速率和较好的抗衰减性能的声波近场通信系统。
接收端进行的工作与发送端的工作正好相反，当 监听到开始信号时,先调用ALSA音频库转换信息，然 后进行FFT解调.QPSK解调、RS纠错、最后解码恢复 出原始信号。
3频率选择及编码设计
3. 1频率选择 根据“奈奎斯特定理”⑻，当采样频率高于信号本
身所用的频率的两倍时,采样后得到的数字信号就能 够完整保留下原始信号中所携带的信息。为了设计出 一款能够正常使用在日常生活和工作中的近场通信系 统，必须考虑到通信时噪声干扰的问题。为了提高系 统通信的可靠性,减少噪声对通信的干扰,应使系统通 信时所选用的频率和周边大多数声源发岀的频率错 开，避免这些声源干扰正常通信。
14 文章编号：1004 - 289X(2019)04 - 0014 - 05
《电气卄矣〉(2019. No. 4)
一种基于声波的近场通信系统设计方法
竟振明，黄世震,李宏意
(福州大学 物理与信息工程学院，福建 福州350108)
摘 要：为了避开复杂的电磁环境干扰，降低通信的成本,使用声波作为载体进行通信是一种很好的选择 。运用
Abstract: In order to avoid the complex electromagnetic environment interference and reduce the cost of communica・
tion, it is a good choice to use acoustic wave as carrier for communication. A sound wave near field communication system running on the Android smart phone platform is designed by using Java Native Interface programming method combined with Orthogonal Frequency Division Multiplexing modulation method and a specific sound wave generation function. The experimental results show that the Bit Error Rate of the system is zero when the distance between the transmitter and the receiver is not more than 50 cm. It can be seen that the accuracy rate of the system for near field communication can be guaranteed, and the communication will not be disturbed by external electromagnetic environment.
中图分类号:TN92
文献标识码：B
A Method of Near Field Communication System Based on Acoustic Wave
JING Zhen-ining, HUANG Shi-zhen, LI Hong-yi (College of Physics and Information Engineering, Fuzhou University 1 , Fuzhou 350108 , China )
为了防止通信时可能出现随机错误和突发错误, 在对基带信号进行调制前，要先进行信道的编码和交 织。当然,这一步并不能保证数据在传输过程中一定 不会出现错误，为了提高系统的可靠性,减少通信时的 误码率，还需要进行RS编码,RS码又称里所码，在数 据传输出过程中出现错时能够进行差错控制。
OFDM调制过程中先用QPSK调制⑺将基带信号 映射成复调制信号.QPSK调制是两种主流的相位调 制方式之一，可以进一步降低系统的误码率,映射完成 后,再用IFFT进行进一步的调制。
该系统由ห้องสมุดไป่ตู้送和接收两个大的模块组成。 发送模块处于前端进行原始数据的数据编码、RS
《电气卄美〉(2019. No.4)
编码⑷、OFDM调制、调用ALSA音频库生成PCM格 式的音频信息，最后驱动扬声器播放音频信号。系统 架构如图1所示。
图1系统架构
数据编码根据BASE64编码规则将原始数据编码 成二进制基带信号。
JNI编程方式结合OFDM调制方式，再辅以一个特定的正弦波生成函数，设计出了一款可以运行在Android智能
手机平台上的声波近场通信系统。实验结果表明，系统在收发双方的距离不超过50 cm时，误码率为零。由此可
见，系统在近距离通信时的准确率是可以得到保证的，而且不会受到外界电磁环境的干扰。
关键词：通信；声波;RS码;调制
Key words: communication sound wave ； reed-Solomon codes modulation
1引言
当今社会随着通信技术的快速发展和智能手机的 广泛普及，即时通讯技术早已经根深在了人们的生活 和工作中,许多即时通讯技术都是以电磁波作为载体 依赖网络进行通信的，如微信和QQ,但是有些地域是 没有网络普及的,还有些特殊的工作场合如核电站是 不能、不允许使用网络的。以声波为载体的近场通信 技术可以应用在没有网络的地域和场合。近场通信技 术早已经应用在了许多领域中。而今典型的近场通 信技术有红外线传输技术⑴、蓝牙技术⑵、射频识别 技术⑶、近距离无线通讯技术(NFC)⑷。这些通信技 术中蓝牙传输技术和NFC技术都需要有相应的硬件
基金项目：福建省科技厅项目(2017H0017)
支持，另外蓝牙传输技术在进行通信时还需要事先建 立好连接，这一过程降低了通信时的效率。
基于声波的近场通信技术是一种以声波作为载体 可以分别进行点对点和点对多两种通信模式的技术。 声波近场通信技术相比于其他几种近场通信技术具有 成本低、安全性好、不需要特定硬件支持的优势。目前 该通信技术在电子商务和移动支付等领域已经得到了 应用。此系统运用JNI编程方式，结合Java语言和C 语言两者的优点,在特定的正弦波生成函数的基础上 结合OFDM调制方式⑸，设计出了一款具有良好的通 信速率和较好的抗衰减性能的声波近场通信系统。
接收端进行的工作与发送端的工作正好相反，当 监听到开始信号时,先调用ALSA音频库转换信息，然 后进行FFT解调.QPSK解调、RS纠错、最后解码恢复 出原始信号。
3频率选择及编码设计
3. 1频率选择 根据“奈奎斯特定理”⑻，当采样频率高于信号本
身所用的频率的两倍时,采样后得到的数字信号就能 够完整保留下原始信号中所携带的信息。为了设计出 一款能够正常使用在日常生活和工作中的近场通信系 统，必须考虑到通信时噪声干扰的问题。为了提高系 统通信的可靠性,减少噪声对通信的干扰,应使系统通 信时所选用的频率和周边大多数声源发岀的频率错 开，避免这些声源干扰正常通信。
14 文章编号：1004 - 289X(2019)04 - 0014 - 05
《电气卄矣〉(2019. No. 4)
一种基于声波的近场通信系统设计方法
竟振明，黄世震,李宏意
(福州大学 物理与信息工程学院，福建 福州350108)
摘 要：为了避开复杂的电磁环境干扰，降低通信的成本,使用声波作为载体进行通信是一种很好的选择 。运用
Abstract: In order to avoid the complex electromagnetic environment interference and reduce the cost of communica・
tion, it is a good choice to use acoustic wave as carrier for communication. A sound wave near field communication system running on the Android smart phone platform is designed by using Java Native Interface programming method combined with Orthogonal Frequency Division Multiplexing modulation method and a specific sound wave generation function. The experimental results show that the Bit Error Rate of the system is zero when the distance between the transmitter and the receiver is not more than 50 cm. It can be seen that the accuracy rate of the system for near field communication can be guaranteed, and the communication will not be disturbed by external electromagnetic environment.
中图分类号:TN92
文献标识码：B
A Method of Near Field Communication System Based on Acoustic Wave
JING Zhen-ining, HUANG Shi-zhen, LI Hong-yi (College of Physics and Information Engineering, Fuzhou University 1 , Fuzhou 350108 , China )
为了防止通信时可能出现随机错误和突发错误, 在对基带信号进行调制前，要先进行信道的编码和交 织。当然,这一步并不能保证数据在传输过程中一定 不会出现错误，为了提高系统的可靠性,减少通信时的 误码率，还需要进行RS编码,RS码又称里所码，在数 据传输出过程中出现错时能够进行差错控制。
OFDM调制过程中先用QPSK调制⑺将基带信号 映射成复调制信号.QPSK调制是两种主流的相位调 制方式之一，可以进一步降低系统的误码率,映射完成 后,再用IFFT进行进一步的调制。