Yamaha InfoSound y ShopKick aplicación el uso de tecnologías que permiten la transferencia de datos mediante ultrasonido. Que es jugar una señal inaudible (>18kHz) que pueden ser recogidos por los modernos teléfonos móviles (iOS, Android).
¿Cuál es el enfoque utilizado en estas tecnologías? ¿Qué tipo de modulación que utiliza?
Pasando de datos digitales a través de ultrasonido, es mucho más complicado de lo que se podría pensar a primera vista. Estamos haciendo esto en un producto actualmente en ensayos de campo, pero cuando comenzamos a diseñar había muy poca información acerca de lo que hay.
La mayoría de los problemas vienen por el hecho de sonido se propaga lentamente (alrededor de 3ms por metro), y puede reflejar y eco alrededor de una habitación por un tiempo. Hicimos algunos experimentos y, aproximadamente, la que usted necesita para asumir cualquier sonido emitido rebote de alrededor de 10 m de la pena de propagación o 30ms. Esto significa que el protocolo ha de permitir que el receptor recoger las copias duplicadas de la señal emitida y fuera de la orden de las señales de 30ms. Dicho de otra manera, imaginar cualquier cosa que usted envíe ser re-ordenada o duplicado de forma impredecible dentro de un 30ms de la ventana.
Otro problema es que los transductores de ultrasonido son bastante altas P. toman un par de ciclos para empezar, y luego continuar con el zumbido de unos pocos ciclos después no hay más de entrada. Tenga en cuenta que los nuevos y viejos de datos dentro de la 30ms período también puede interferir constructivamente o destructivamente ciclo por ciclo. Esto, junto con la propagación lío hará que la velocidad de datos muy baja. Cosas como la codificación manchester es el adecuado, ya que el transportista puede aparecer de ir y venir a causa de la interferencia, si nada se emitió en la anterior 30ms.
Para lidiar con estos problemas, hemos creado nuestro propio esquema de codificación en nuestro sistema. Según lo que pudimos saber, nadie había hecho esto antes. No estoy seguro, pero nuestros clientes pueden tener una patente en la técnica. Todos los datos se codifican en la diferencia de tiempo entre los bordes de ráfagas cortas. Creo que enviamos aproximadamente de 8 a 10 ciclos en 40kHz para cada ráfaga. 10 ciclos es sólo 250us, y es de 80-85 mm de largo de multiplicación a través del aire. El receptor busca los bordes de estas ráfagas y los registros de su tiempo. Después de recibir una ráfaga de que el receptor se apaga un poco menos de 30ms ya que nada de lo recibido en el período que acaba de ser echos. Los datos se codifican en el tiempo entre las sucesivas ráfagas. En nuestro sistema la diferencia de tiempo es en el 30-50ms gama. Se utilizó un curso bastante tiempo quanta resolución de unos 2ms debido a otras razones, en el interior de los receptores no voy a entrar. Mediante este método, se puede enviar a uno de 9 caracteres entre dos ráfagas. Tenemos un carácter especial para el inicio de mensaje y, a continuación, los valores de 0-7. En otras palabras, debemos enviar 3 bits de información por explosión durante un mensaje. En nuestro sistema sólo tenemos que enviar 10 bits de datos en un momento. Enviamos a 6 caracteres por mensaje, el SOM y 5 caracteres de los datos para un total de 15 bits. Utilizamos el adicional de 5 bits para una suma de comprobación CRC.
Nuestro tiempo quanta de alrededor de 2ms es más largo de lo que debería ser si usted está buscando puramente en la ecografía problemas. El límite inferior viene de la incertidumbre de levantar el borde de una explosión en el receptor y el espesor de capa cambios debido al movimiento. Usted probablemente podría utilizar un tiempo quanty abajo para 500us si usted está realmente cuidado, aunque no tratamos de que.
Puedo decirles que la transmisión de datos a través del sonido es posible, aunque es muy difícil de lograr mayores velocidades de transferencia o largas distancias debido a echo, multipath, y atenuaciones. He creado un protocolo de transmisión con el fin de transmitir los bits de información entre un altavoz de PC y un smartphone, o entre los 2 smartphones. He implementado un QFSK y 8fsk no demodulación coherente de los sistemas que utiliza 4/8 y frecuencias de 3 kHz de ancho de banda (espaciado de frecuencia varía acordingly). Debido al hecho de que los altavoces, micrófonos y aire introducir a los no-linearities en el portador de la amplitud de la onda, yo no lo uso amplitud o modulaciones de fase. Estoy trabajando en la baja frecuencia de ultrasonido de la región de entre 18 y 22 kHz. Desde un altavoz de PC (Creative T6300 sistema de Audio 5.1) he llegado a 300 bps de libre de errores de carga de bits de 1 metro de distancia de detectar el sonido con varios tipos de smartphone micrófonos. Estoy usando el CIISB de corrección de error esquema con 1/3 de la redundancia añadido (bloque de códigos de mostrar su más alto código de ganancia cuando la redundancia entre 1/2 a 1/3). No puedo utilizar frecuencias más altas, debido a que todos los teléfonos inteligentes que se podría trabajar, sólo se admite 48 khz como máximo samplig frecuencia. No puedo utilizar el 22-24 kHz de frecuencia de la región porque los teléfonos inteligentes micrófonos tienen un filtro anti-aliasing que atenuates las frecuencias de más de 22 kHz. No todos los smartphones trabajado. Encontré allí donde smartphones' micrófonos que fueron diseñadas exclusivamente para la grabación de la voz humana espectro, por lo que mostró una enorme señal de atenuation más de 10 kHz (alcalde componentes de la voz humana son en esta banda). Tuve que crear un algoritmo de calibración para distinguir entre el bien y el mal smartphones' micrófonos
El planteamiento suena muy simple, y es, probablemente, basada libremente alrededor de la misma tecnología que se utiliza para ser utilizado en equipos antiguos como Espectros, etc para almacenar datos en cinta de audio magnética en una frecuencia más alta.
Es probablemente la frecuencia modulada binario, con algunos de codificación subyacente como la Codificación Manchester, o 4B5B de codificación. Al menos, eso es lo que yo haría si me iban a.
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