声波通信协议在电视互动中的应用研究

发布时间：2020-06-13 23:10

【摘要】：随着国民经济的快速增长,人们的消费水平得到大大提升,智能设备已经成为人们日常生活中的必需品。智能设备的普及,让近场通讯技术得到了合适的应用场景。在目前多种近场通信技术中,声波通信技术具有使用便捷,硬件要求低的特点,使其适用于设备配对、信息跳转、小数据传输等场景中。现在电视互动的方式偏少,可以用声波的方式传递电视互动的信息,因此声波通信协议在电视互动场景下的应用具有一定的研究前景。本文主要研究一种以高频声波作为媒介的面向电视互动的声波通信协议,并实现基于该声波通信协议的电视互动系统。论文的主要工作如下:(1)提出了一种面向电视互动的声波通信协议。本文首先对声波在空气中的传输特性和计算机扬声器和手机麦克风的音频特性进行了测试,研究了人耳的听觉特性以及数字通信系统中的信道编码原理和信号调制解调技术。在此基础上,对比分析了信道编码中RS码和卷积码的编译码特性以及纠错能力,选用RS码作为信道编码方案。选用8FSK调制技术调制载波信号,确定了声波通信频点,通过映射组合的方式扩充了协议编码范围,解调方案选用了时间复杂度低于FFT频谱算法的Goetzel算法。设计了通信协议中数据包的结构。通过对声波通信协议进行实验仿真,测试了其在不同通信距离和通信速率条件下的实验误码率,验证了声波通信协议的可行性。(2)实现了基于声波通信协议的电视互动系统。在声波通信协议实验仿真具有良好结果的基础上,对基于声波通信协议的电视互动系统用面向对象的思想进行了软件架构和接口的设计,成功的将系统发送端实现在Windows平台,系统解码端实现在IOS平台。最后,对电视互动系统的进行了操作演示,同时对系统的性能进行了测试,测试结果准确有效,达到了电视互动的要求,具有一定的应用价值。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN92

【图文】：

示意图,原理,示意图,数据层

２．３．１声波通信系统模型逡逑根据数字通信系统的划分、声波通信原理以及自身的特性，本文参考计算机逡逑网络结构模型设计了声波通信的系统模型｜３４］，，如图２．３所示。逡逑ｒ逦＾邋ｒ逦＾逡逑应用层逦应用层逡逑▲逡逑逦ｉ逦逦逦逦逡逑控制层逦控制层逡逑数据层邋逦逦？数据层逡逑Ｖ逦夕邋ｆ邋＾逦）逡逑发送端逦接收端逡逑图２．３声波通信系统模型逡逑应用层主要针对声波通信应用进程间的交互来完成声波通信的特定应用，其逡逑定义的格式是应用进程间进行通信和交互的规则。逡逑控制层的功能主要是对待发送数据进行封包处理以及对传输数据的进行差错逡逑控制等功能，其根据声波通信自身的特点将计算机网络结构中传输层和网络层对逡逑应的功能整合在一起，位于该层进行工作。逡逑数据层就是将传输的就是０或１比特，其将收到的比特流传送至声卡通过扬逡逑声器进行播放，或者是接收端通过麦克对音频信息进行采集，通过声卡处理后再逡逑将相应的比特信息传送至数据层进行相应处理。逡逑９逡逑

示意图,应用进程,应用层,系统模型

逦硬件逡逑＝逦扬声器和蚩化风逡逑图２．邋２声波通信原理示意图逡逑视互动。高频声波通信主要涉及了声波在空气中传输特性、人耳的听觉特性以及逡逑设备扬声器和麦克风的频响特性等方面。同时这些特性也决定了电视互动中声波逡逑通信实现成功与否以及效果。逡逑２．３．１声波通信系统模型逡逑根据数字通信系统的划分、声波通信原理以及自身的特性，本文参考计算机逡逑网络结构模型设计了声波通信的系统模型｜３４］，如图２．３所示。逡逑ｒ逦＾邋ｒ逦＾逡逑应用层逦应用层逡逑▲逡逑逦ｉ逦逦逦逦逡逑控制层逦控制层逡逑数据层邋逦逦？数据层逡逑Ｖ逦夕邋ｆ邋＾逦）逡逑发送端逦接收端逡逑图２．３声波通信系统模型逡逑应用层主要针对声波通信应用进程间的交互来完成声波通信的特定应用，其逡逑定义的格式是应用进程间进行通信和交互的规则。逡逑控制层的功能主要是对待发送数据进行封包处理以及对传输数据的进行差错逡逑控制等功能，其根据声波通信自身的特点将计算机网络结构中传输层和网络层对逡逑应的功能整合在一起，位于该层进行工作。逡逑数据层就是将传输的就是０或１比特，其将收到的比特流传送至声卡通过扬逡逑声器进行播放，或者是接收端通过麦克对音频信息进行采集，通过声

【参考文献】