專利名稱：用于恢復(fù)嵌入在音頻信號(hào)中的數(shù)據(jù)消息的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于將數(shù)據(jù)嵌入音頻信號(hào)中的系統(tǒng)及其隨后的恢復(fù)，其可用于水印、數(shù)據(jù)通信、聽眾測(cè)量等。本發(fā)明尤其涉及通過(guò)向音頻信號(hào)添加回聲來(lái)在音頻信號(hào)中隱藏?cái)?shù)據(jù)的系統(tǒng)，以及通過(guò)檢測(cè)所添加的回聲來(lái)恢復(fù)隱藏的數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
US 5893067公開了為了與遠(yuǎn)程的接收機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸而將數(shù)據(jù)隱藏在音頻信號(hào)中的技術(shù)。通過(guò)向音頻信號(hào)添加人造回聲并根據(jù)將被隱藏的數(shù)據(jù)改變回聲的幅度和/或延遲來(lái)在音頻信號(hào)中隱藏?cái)?shù)據(jù)。在US 5893067中描述的數(shù)據(jù)隱藏技術(shù)的問(wèn)題在于，在大多數(shù)情況下，自然回聲會(huì)掩蓋人造回聲，使得接收機(jī)難以識(shí)別人造回聲并由此恢復(fù)隱藏的數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可選的數(shù)據(jù)隱藏技術(shù)。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式通過(guò)使用相反極性的回聲來(lái)表示每個(gè)數(shù)據(jù)值至少緩解了上述問(wèn)題。根據(jù)一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種將數(shù)據(jù)值嵌入音頻信號(hào)的方法，該方法包括生成所接收的音頻信號(hào)的至少一部分的回聲；以及通過(guò)將所接收的音頻信號(hào)與所生成的回聲進(jìn)行組合來(lái)將數(shù)據(jù)值嵌入音頻信號(hào)；其中，通過(guò)根據(jù)數(shù)據(jù)值改變與音頻信號(hào)進(jìn)行組合的回聲的極性來(lái)將數(shù)據(jù)值嵌入音頻中。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，使用極性調(diào)制以將數(shù)據(jù)嵌入音頻信號(hào)可以使得在接收機(jī)中更加容易地恢復(fù)所嵌入的數(shù)據(jù)，尤其在存在例如由房間聲學(xué)所引起的自然回聲的情況下。極性調(diào)制可通過(guò)改變所生成的回聲和/或改變回聲與音頻信號(hào)組合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施方式中，生成步驟生成所接收的音頻信號(hào)的至少一部分的第一回聲以及所接收的音頻信號(hào)的至少一部分的第二回聲，第一和第二回聲分別具有第一和第二極性，其中極性根據(jù)數(shù)據(jù)值而改變；其中，嵌入步驟通過(guò)將所接收的音頻信號(hào)與所生成的第一和第二回聲進(jìn)行組合來(lái)將數(shù)據(jù)值嵌入音頻信號(hào)中。每個(gè)回聲可通過(guò)重復(fù)所述音頻信號(hào)的至少一部分來(lái)生成。第一回聲可通過(guò)重復(fù)音頻信號(hào)的第一部分來(lái)生成，第二回聲可通過(guò)重復(fù)音頻信號(hào)的第二部分來(lái)生成?？蛇x地，第一和第二回聲可通過(guò)重復(fù)音頻信號(hào)的基本相同的第一部分來(lái)生成。音頻信號(hào)作為樣本流被接收，該回聲或每個(gè)回聲可通過(guò)使音頻樣本流通過(guò)延遲線來(lái)生成。在一個(gè)實(shí)施方式中，可以生成第三和第四回聲，第三回聲具有與所述第二回聲相同的極性，第四回聲具有與所述第一回聲相同的極性。在這種情況下，可通過(guò)重復(fù)音頻信號(hào)的基本相同的第二部分來(lái)生成第三和第四回聲，該第二部分不同于第一和第二回聲重復(fù)的第一部分。音頻信號(hào)的第二部分可以與第一部分相鄰。生成步驟可通過(guò)在與音頻信號(hào)組合之前反轉(zhuǎn)應(yīng)用于回聲的增益因數(shù)的極性來(lái)生成第三和第四回聲。 第一回聲可以在相對(duì)于音頻信號(hào)的第一部分的第一延遲處與音頻信號(hào)進(jìn)行組合；第二回聲可以在相對(duì)于所述第一回聲的第二延遲處與音頻信號(hào)進(jìn)行組合；第三回聲可以在相對(duì)于音頻信號(hào)的所述第二部分的第三延遲與所述音頻信號(hào)進(jìn)行組合；第四回聲可以在相對(duì)于第三回聲的第四延遲處與音頻信號(hào)進(jìn)行組合。第一延遲可以等于所述第三延遲，和/或第二延遲可以等于所述第四延遲。在一個(gè)實(shí)施方式中，回聲的延遲和幅度與數(shù)據(jù)值無(wú)關(guān)。 優(yōu)選地，第一和第三延遲在O. 5ms與IOOms之間，更優(yōu)選地，在5ms與40ms之間；第二和第四延遲(分別相對(duì)于第一和第三回聲)被延遲O. 125ms至3ms,更優(yōu)選地,在O. 25ms與Ims之間，這些延遲與自然回聲的延遲類似，因此不容易被用戶注意到。在一個(gè)實(shí)施方式中，該回聲或每個(gè)回聲具有小于所述音頻信號(hào)的幅度的幅度。優(yōu)選地，該回聲或每個(gè)回聲漸強(qiáng)和漸弱，以減小聽者對(duì)回聲的注意。 音頻信號(hào)的第一和第二部分應(yīng)該足夠長(zhǎng)，以便接收機(jī)能夠檢測(cè)到回聲的存在，但是不能太長(zhǎng)而過(guò)度地減小可以通信的數(shù)據(jù)速率。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，具有20ms與500ms之間的持續(xù)時(shí)間的回聲提供了合理的數(shù)據(jù)速率，同時(shí)在聲學(xué)鏈路上發(fā)生傳輸時(shí)保持到最小的數(shù)據(jù)傳輸誤差。如果在電鏈路上傳輸，則可以使用較短的回聲。 可通過(guò)向/從音頻信號(hào)添加和/或減去回聲來(lái)將回聲與音頻信號(hào)進(jìn)行組合。因此，可通過(guò)控制回聲與音頻信號(hào)組合的方式來(lái)控制每個(gè)回聲的極性。 本發(fā)明的這個(gè)方面還提供了一種計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令產(chǎn)品，包括用于使可編程計(jì)算機(jī)設(shè)備執(zhí)行上述方法的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。 該方面還提供了一種用于將數(shù)據(jù)值嵌入音頻信號(hào)的裝置，該裝置包括回聲生成器，生成所接收的音頻信號(hào)的至少一部分的回聲；以及組合器，用于將所接收的音頻信號(hào)與所生成的第一和第二回聲進(jìn)行組合，以將數(shù)據(jù)值嵌入音頻信號(hào)；其中，回聲生成器和/或組合器被配置為使得通過(guò)根據(jù)數(shù)據(jù)值改變與音頻信號(hào)進(jìn)行組合的回聲的極性來(lái)將數(shù)據(jù)值嵌入音頻信號(hào)中。 根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供了一種恢復(fù)嵌入在音頻信號(hào)中的數(shù)據(jù)值的方法，該方法包括接收具有音頻信號(hào)和音頻信號(hào)的至少一部分的回聲的輸入信號(hào)，其中回聲的極性取決于所述數(shù)據(jù)值；處理所接收的輸入信號(hào)，以確定回聲的極性；以及根據(jù)所確定的極性恢復(fù)數(shù)據(jù)值。 輸入信號(hào)可包括音頻信號(hào)的至少一部分的第一回聲以及音頻信號(hào)的至少一部分的第二回聲，第一和第二回聲分別具有第一和第二極性，其中極性根據(jù)數(shù)據(jù)值而改變；其中，處理步驟處理輸入信號(hào)，以組合第一和第二回聲，并確定所組合的回聲的極性，其中，恢復(fù)步驟根據(jù)所確定的組合回聲的極性來(lái)恢復(fù)數(shù)據(jù)值。 在一個(gè)實(shí)施方式中，處理步驟處理輸入信號(hào)，以確定取決于第一回聲的第一自相關(guān)測(cè)量值以及取決于第二回聲的第二自相關(guān)測(cè)量值，并通過(guò)對(duì)第一和第二自相關(guān)測(cè)量值進(jìn)行差分來(lái)組合回聲，以及通過(guò)確定差分步驟的結(jié)果的極性來(lái)確定組合回聲的極性。 第一回聲可以是音頻信號(hào)的第一部分，第二回聲可以是音頻信號(hào)的第二部分。可選地，第一和第二回聲可以重復(fù)音頻信號(hào)的基本相同的部分。 在一個(gè)實(shí)施方式中，輸入信號(hào)包括第一、第二、第三和第四回聲，第一和第四回聲具有相同的極性，第二和第三回聲具有相同的與第一和第四回聲的極性相反的極性，其中，處理步驟處理輸入信號(hào)，以組合第一至第四回聲，并確定組合回聲的極性，其中，恢復(fù)步驟根據(jù)所確定的組合回聲的極性來(lái)恢復(fù)數(shù)據(jù)值。在該實(shí)施方式中，處理步驟可以處理輸入信號(hào)，以確定取決于第一回聲的第一自相關(guān)測(cè)量值、取決于第二回聲的第二自相關(guān)測(cè)量值、取決于第三回聲的第三自相關(guān)測(cè)量值和取決于第四回聲的第四自相關(guān)測(cè)量值，并通過(guò)對(duì)這些自相關(guān)測(cè)量值進(jìn)行差分來(lái)組合回聲，以及通過(guò)確定差分步驟的結(jié)果的極性來(lái)確定組合回聲的極性。差分步驟可執(zhí)行第一和第三自相關(guān)測(cè)量值的第一差分、第二和第四自相關(guān)測(cè)量值的第二差分、所述第一差分的結(jié)果和所述第二差分的結(jié)果的第三差分，其中，組合回聲的極性可根據(jù)第三差分的結(jié)果的極性來(lái)確定。第一和第二回聲可以重復(fù)音頻信號(hào)的基本相同的第一部分，第三和第四回聲可以重復(fù)音頻信號(hào)的基本相同的第二部分?？蛇x地，第一和第三回聲可以重復(fù)音頻信號(hào)的基本 相同的第一部分，第二和第四回聲可以重復(fù)音頻信號(hào)的基本相同的第二部分。在一個(gè)實(shí)施方式中，該回聲或每個(gè)回聲漸強(qiáng)和漸弱，以減小聽者對(duì)回聲的注意。在這種情況下，當(dāng)回聲的幅度處于或接近最大值時(shí)，可以確定回聲的極性。第一回聲可以相對(duì)于音頻信號(hào)的所述第一部分被延遲第一延遲；第二回聲可以相對(duì)于第一回聲被延遲第二延遲；第三回聲可以相對(duì)于音頻信號(hào)的第二部分被延遲第三延遲；第四回聲可以相對(duì)于第三回聲被延遲第四延遲。第一延遲可以等于第三延遲，和/或第二延遲可以等于所述第四延遲。根據(jù)該方面，還提供了一種計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令產(chǎn)品，包括用于使可編程計(jì)算機(jī)設(shè)備執(zhí)行上述方法的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。該方面還提供了一種用于恢復(fù)嵌入在音頻信號(hào)中的數(shù)據(jù)值的裝置，該裝置包括輸入端，用于接收具有音頻信號(hào)和音頻信號(hào)的至少一部分的回聲的輸入信號(hào)，其中回聲的極性取決于所述數(shù)據(jù)值；處理器，用于處理輸入信號(hào)，以確定回聲的極性；以及數(shù)據(jù)再生器，用于根據(jù)所確定的極性恢復(fù)數(shù)據(jù)值。


根據(jù)參照以下附圖描述的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的這些和其他方面對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將變得明顯，其中圖I是示出示例性實(shí)施例中所使用的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的主要部件的框圖；圖2a是示出了回聲被添加至音頻信號(hào)以對(duì)二進(jìn)制“I”進(jìn)行編碼的脈沖圖；圖2b是示出了回聲被添加至音頻信號(hào)以對(duì)二進(jìn)制“O”進(jìn)行編碼的脈沖圖； 圖3a是示出了在曼徹斯特編碼之后存在二進(jìn)制“ I”的人工回聲以及示出自然回聲的脈沖圖；圖3b是示出了在曼徹斯特編碼之后存在二進(jìn)制“O”的人工回聲以及示出自然回聲的脈沖圖；圖4是更加詳細(xì)地示出在圖I所示的發(fā)射機(jī)中執(zhí)行的編碼的框圖；圖5是示出了構(gòu)成圖I所示的發(fā)射機(jī)的一部分的回聲生成和成形模塊的主要部件的框圖6a示出了當(dāng)傳輸二進(jìn)制“I”時(shí)在與音頻信號(hào)組合之前應(yīng)用于回聲的成形和調(diào)制函數(shù)；圖6b示出了當(dāng)傳輸二進(jìn)制“O”時(shí)在與音頻信號(hào)組合之前應(yīng)用于回聲的成形和調(diào)制函數(shù)；圖6c示出了當(dāng)傳輸兩個(gè)連續(xù)的二進(jìn)制“I”時(shí)成形和調(diào)制函數(shù)改變的方式；圖6d示出了在二進(jìn)制“I”之后傳輸二進(jìn)制“O”時(shí)應(yīng)用的成形和調(diào)制函數(shù)；圖7示出了在圖I所示接收機(jī)中執(zhí)行的用于從接收的音頻信號(hào)中恢復(fù)隱藏?cái)?shù)據(jù)的處理；圖8a是沒有人工回聲的典型的首頻/[目號(hào)的自相關(guān)圖；
圖Sb是在位符號(hào)的前半周期具有人工回聲的音頻信號(hào)的自相關(guān)圖；圖Sc是在位符號(hào)的后半周期具有人工回聲的音頻信號(hào)的自相關(guān)圖；圖8d是通過(guò)從圖8b所不的自相關(guān)圖中減去圖8c所不的自相關(guān)圖而獲得的圖；圖9是示出了用于接收和恢復(fù)嵌入在音頻信號(hào)中的隱藏?cái)?shù)據(jù)的接收機(jī)的可選形式的框圖；圖10是示出了 FEC誤差計(jì)數(shù)在用于查找輸入信號(hào)內(nèi)的隱藏?cái)?shù)據(jù)消息的同步處理期間發(fā)生變化的方式的示圖；以及圖Ila和圖Ilb示出了一個(gè)實(shí)施方式中分別通過(guò)FEC編碼器和FEC解碼器執(zhí)行的處理。
具體實(shí)施例方式圖I是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)系統(tǒng)的框圖，其中，發(fā)射機(jī)I向遠(yuǎn)程接收機(jī)5傳輸隱藏在聲學(xué)信號(hào)3內(nèi)的數(shù)據(jù)。發(fā)射機(jī)I可以構(gòu)成電視或無(wú)線電分布網(wǎng)絡(luò)的一部分，接收機(jī)可以是諸如蜂窩電話手持機(jī)的便攜式設(shè)備，其能夠檢測(cè)由發(fā)射機(jī)I輸出的聲學(xué)信號(hào)3。發(fā)射機(jī)如圖I所示，發(fā)射機(jī)I包括前向糾錯(cuò)(FEC)編碼模塊7，其接收將被傳輸至遠(yuǎn)程接收機(jī)5的輸入數(shù)據(jù)并對(duì)該輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。然后，從FEC編碼模塊7輸出的經(jīng)編碼的消息數(shù)據(jù)被傳送至回聲生成和成形模塊9，回聲生成和成形模塊9還接收將隱藏編碼消息數(shù)據(jù)的音頻信號(hào)。然后，回聲生成和成形模塊9通過(guò)生成依賴于將被傳輸?shù)南?shù)據(jù)的音頻的回聲來(lái)在音頻中隱藏消息數(shù)據(jù)。然后，在組合器模塊11中，生成的回聲與原始音頻信號(hào)進(jìn)行組合，然后所得到的修改過(guò)的音頻信號(hào)被傳送至增益控制模塊13以進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑鲆婵刂?。然后，通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器15將音頻信號(hào)從數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，并且通過(guò)驅(qū)動(dòng)器模塊17被放大，其中驅(qū)動(dòng)器模塊17用于驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器19,揚(yáng)聲器19生成將數(shù)據(jù)隱藏于其中的聲學(xué)信號(hào)3。如以下更加詳細(xì)描述的，在該實(shí)施方式中，改變回聲的極性(與它們的滯后和/或幅度相反)，以對(duì)將被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行編碼。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，這種極性調(diào)制在音頻信號(hào)中存在自然回聲和周期性的情況下更加健壯(robust)。這尤其適合于每個(gè)數(shù)據(jù)值均由相同的幅度但具有不同的滯后和相反的極性的兩個(gè)回聲表示的情況。表示每個(gè)消息位的回聲的極性被反轉(zhuǎn)，以區(qū)別二進(jìn)制O和二進(jìn)制I。這通過(guò)圖2所示的脈沖圖示出。具體地，圖2a是示出當(dāng)傳輸二進(jìn)制I時(shí)存在的合成信號(hào)的脈沖圖，圖2b是示出當(dāng)傳輸二進(jìn)制O時(shí)存在的合成信號(hào)的脈沖圖。如圖2a所示，合成信號(hào)包括表示原始音頻信號(hào)的初始脈沖21，其后跟隨兩個(gè)較低幅度的脈沖23-1和23-2，其表示添加至音頻信號(hào)的原始信號(hào)分量21的兩個(gè)回聲。通過(guò)比較圖2a和圖2b可以看出，當(dāng)傳輸二進(jìn)制I時(shí)，首先傳輸正回聲23-1，隨后傳輸負(fù)回聲23-2 ;當(dāng)傳輸二進(jìn)制O時(shí)，首先傳輸負(fù)回聲23-1，隨后傳輸正回聲23-2。盡管這可以根據(jù)要求而反轉(zhuǎn)。如圖2所示，在該實(shí)施方式中，第一回聲在滯后大約10毫秒時(shí)添加，第二回聲在第一回聲之后O. 25毫秒時(shí)添加。無(wú)論傳輸二進(jìn)制I還是二進(jìn)制O都是如此。此外，如圖2所示，在該實(shí)施方式中，與原始音頻信號(hào)的幅度相比，添加的回聲具有較低的幅度。具體地，在該實(shí)施方式中，回聲的幅度大約為原始音頻信號(hào)的幅度的1/3。接收機(jī) 圖I還示出了接收機(jī)5的主要部件。如圖所示，接收機(jī)包括麥克風(fēng)31，用于檢測(cè)聲學(xué)信號(hào)3并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，然后通過(guò)濾波和放大電路33對(duì)電信號(hào)進(jìn)行濾波和放大。然后，濾波放大電路33的輸出通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器35進(jìn)行數(shù)字化，然后將數(shù)字樣本傳送至回聲檢測(cè)器37。然后，回聲檢測(cè)器37處理數(shù)字樣本以識(shí)別所接收的信號(hào)中的回聲的極性。然后，該信息被傳送至數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊39，數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊39處理回聲信息以恢復(fù)編碼的消息數(shù)據(jù)。然后，通過(guò)解碼器41對(duì)該消息數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，以恢復(fù)輸入至發(fā)射機(jī)I的FEC編碼模塊的原始數(shù)據(jù)。曼徹斯特編碼如以下更加詳細(xì)解釋的，回聲檢測(cè)器37通過(guò)以特定的延遲計(jì)算接收信號(hào)的自相關(guān)來(lái)檢測(cè)接收信號(hào)中的回聲。然而，除了原始音頻軌跡的周期性外，自然回聲(例如，房間回聲)還將影響由此計(jì)算的自相關(guān)值。為了將表示經(jīng)編碼的數(shù)據(jù)的人工回聲與這些自然回聲區(qū)別開來(lái)，還將對(duì)消息數(shù)據(jù)進(jìn)行曼徹斯特編碼，使得消息數(shù)據(jù)值“ I ”被傳輸為“ I ”，后跟隨“O”(或者相反)，而消息數(shù)據(jù)值“O”被傳輸為“0”，后跟隨“I”。在該實(shí)施方式中，通過(guò)回聲生成和成形模塊9執(zhí)行曼徹斯特編碼。因此，當(dāng)傳輸消息位值“O”時(shí)，對(duì)于所述符號(hào)的前一半，第一回聲23-1為正極性，第二回聲23-2為負(fù)極性，同時(shí)對(duì)于所述符號(hào)的后一半，第一回聲23-1為負(fù)極性，第二回聲23-2為正極性。如下表所總結(jié)的，為了傳輸消息位值“0”，反轉(zhuǎn)所有極性。
符號(hào)的前一半符號(hào)的后一半^數(shù)據(jù)值第一回聲的第二回聲的第一回聲的第二回聲的極性極性極性極性
O正負(fù)負(fù)正
S Ε Ε5曼徹斯特編碼可有助于將人工回聲與自然回聲區(qū)別開來(lái)的原因在于，自然回聲在兩個(gè)一半的整個(gè)符號(hào)周期內(nèi)是穩(wěn)定的。因此，通過(guò)從符號(hào)前一半的自相關(guān)中減去符號(hào)后一半的自相關(guān)(或者相反)，可消除自然回聲和周期性的影響，同時(shí)將積極地增加由人工回聲引起的自相關(guān)峰值。類似地，在每個(gè)半符號(hào)周期中使用兩個(gè)回聲的原因是，將人工回聲與原始軌跡中的周期區(qū)別開來(lái)。典型地，原始軌跡的自相關(guān)在兩個(gè)滯后(即，在IOms與10. 25ms之間)之間將不會(huì)顯著改變。因此，通過(guò)對(duì)兩個(gè)滯后處的自相關(guān)進(jìn)行差分，減小了周期性的影響，并且積極地增加由兩個(gè)回聲所引起的自相關(guān)峰值。圖3a和圖3b是示出分別表示二進(jìn)制“ I”和二進(jìn)制“O”的兩個(gè)一半符號(hào)和添加到每個(gè)半符號(hào)周期內(nèi)的人工回聲23的脈沖圖。圖3a和圖3b還示出了從一個(gè)半周期到下一個(gè)半周期沒有發(fā)生變化的自然回聲25-1和25-2。因此，通過(guò)將一個(gè)半符號(hào)周期中的回聲從另一個(gè)半符號(hào)周期中的相應(yīng)回聲(即，那些具有相同的滯后或延遲的回聲)中減去，將消除自然回聲和周期性的影響，同時(shí)將積極地增加人工回聲，從而使得更加容易檢測(cè)隱藏的數(shù)據(jù)。上面的描述提供了本實(shí)施方式中使用的編碼和解碼技術(shù)的概況?，F(xiàn)在將給出執(zhí)行上述編碼和解碼處理的發(fā)射機(jī)I和接收機(jī)5的主要部件的更加詳細(xì)的描述。

FEC編碼器圖4是示出本實(shí)施方式中使用的FEC編碼器模塊7的主要部件的框圖。如圖所示，第一編碼模塊是Reed-Solomon編碼器模塊51，其使用縮短的(13，6)分組碼來(lái)表示輸入數(shù)據(jù)。然后，從Reed-Solomon編碼器51輸出的數(shù)據(jù)被傳送至卷積編碼器53，其對(duì)數(shù)據(jù)執(zhí)行卷積編碼。然后，從卷積編碼器53輸出的數(shù)據(jù)位通過(guò)數(shù)據(jù)交錯(cuò)模塊55彼此交錯(cuò)，以防止突然發(fā)生錯(cuò)誤。最后，同步數(shù)據(jù)增加模塊57增加同步位的序列，該同步位序列將幫助接收機(jī)5鎖定接收的聲學(xué)信號(hào)3內(nèi)的經(jīng)編碼的數(shù)據(jù)。同步數(shù)據(jù)增加模塊57的輸出表示隨后被傳送至圖I所示的回聲生成和成形模塊9的消息數(shù)據(jù)?；芈暽珊统尚螆D5是圖I所示的回聲生成和成形模塊9以及組合器模塊11的主要部件的框圖。輸入音頻信號(hào)由音頻樣本a (η)的序列表不,音頻樣本a (η)被施加給10毫秒延遲單兀61和加法器63 (對(duì)應(yīng)于圖I所示的組合器11)。10毫秒延遲單元61將輸入樣本a (η)延遲10毫秒，然后其被輸出至O. 25毫秒延遲單元65和減法器67。O. 25毫秒延遲單元65將從10毫秒延遲單元61輸出的音頻樣本進(jìn)一步延遲O. 25毫秒，然后將其輸出至減法器67。減法器67從10毫秒延遲的樣本減去10. 25毫秒延遲的樣本，將結(jié)果輸出至乘法器69。每當(dāng)新的音頻樣本a (η)到達(dá)時(shí)延遲單元和減法器便進(jìn)行操作。在該實(shí)施方式中，音頻樣本的頻率為 8kHz、32kHz、44. IkHz 或 48kHz 中的一個(gè)。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，10毫秒延遲單元61、0. 25毫秒延遲單元65和減法器67將生成圖2所示的兩個(gè)回聲23-1和23-2。然而，在該階段，已經(jīng)生成的回聲不相關(guān)于將被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。如以下將進(jìn)行解釋的，通過(guò)在乘法器69中將回聲與調(diào)制函數(shù)g (η)相乘來(lái)實(shí)現(xiàn)這種相關(guān)性，其中，調(diào)制函數(shù)g (η)由查找表71輸出，該查找表71由查找表地址邏輯73響應(yīng)于當(dāng)前消息數(shù)據(jù)值來(lái)定址。具體地，查找表輸出g (η)根據(jù)消息數(shù)據(jù)改變回聲的極性，使得具有經(jīng)調(diào)制的極性的回聲隨后可通過(guò)加法器63添加回原始音頻信號(hào)，以生成回聲經(jīng)調(diào)制的音頻輸出信號(hào)。查找表輸出g (η)發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，添加的回聲中的突變會(huì)使得回聲更加容易被揚(yáng)聲器19附近的用戶注意到。因此，查找表輸出g (η)逐漸增加和減小，以使回聲被有效地漸強(qiáng)和漸弱。此外，在該實(shí)施方式中，查找表輸出g (η)還執(zhí)行消息數(shù)據(jù)的上述曼徹斯特編碼?，F(xiàn)在將參照?qǐng)D6描述實(shí)現(xiàn)其的方式。具體地，圖6a是示出當(dāng)消息數(shù)據(jù)的位值為二進(jìn)制“I”時(shí)查找表輸出g (η)在整個(gè)一個(gè)符號(hào)周期內(nèi)改變方式的示圖。在該實(shí)施方式中，符號(hào)周期為100ms。如圖所示，在符號(hào)周期的前半周期內(nèi)，函數(shù)g (η)從O增加到最大值，然后在符號(hào)周期的前半周期的末端減小到O。在符號(hào)周期的后半周期內(nèi)，函數(shù)g (η)是負(fù)的，并且幅度增加到最大負(fù)值，然后減小回O。從圖6a可以看出，在該實(shí)施方式中，查找表輸出g (η)的逐漸增加和減小通過(guò)使用正弦函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，在符號(hào)的前半周期內(nèi)，當(dāng)從減法器67輸出的組合回聲在乘法器69中與g (η)相乘時(shí)，將乘以正值，其極性不發(fā)生變化。另一方面，在符號(hào)周期的后半周期內(nèi)，查找表輸出g (η)是負(fù)的，因此，當(dāng)回聲在乘法器69中與g (η)相乘時(shí)，從減法器67輸出的回聲的極性將被反轉(zhuǎn)。如上所述，生成并添加至音頻信號(hào)的人工回聲23具有大約為音頻信號(hào)的幅度的1/3的幅度。在該實(shí)施方式中，通過(guò)查找表g (η)的輸出來(lái)控制回聲的幅度。如圖6a所示，查找表輸出g (η)的峰值幅度為1/3，這意味著添加至音頻信號(hào)的回聲的最大幅度將為原始音頻信號(hào)的幅度的1/3。
如圖6b所示，當(dāng)消息數(shù)據(jù)為二進(jìn)制“O”時(shí)，與消息數(shù)據(jù)具有二進(jìn)制值“I”時(shí)相比，查找表輸出g (η)被反轉(zhuǎn)。因此,在符號(hào)周期的前半周期，當(dāng)在乘法器69中與g (η)相乘時(shí)，從減法器67輸出的回聲的極性將被反轉(zhuǎn)，在符號(hào)周期的后半周期內(nèi)，當(dāng)在乘法器69中與g (η)相乘時(shí),從減法器67輸出的回聲的極性將不被反轉(zhuǎn)。圖6c示出了當(dāng)將傳輸?shù)南?shù)據(jù)為二進(jìn)制“1”，后跟隨另一二進(jìn)制“I”時(shí)在兩個(gè)符號(hào)周期內(nèi)的查找表輸出g (η)。如圖6c所不,在這種情況下,查找表輸出g (η)是圖6a所示的輸出的簡(jiǎn)單重復(fù)。類似地，如果消息數(shù)據(jù)的連續(xù)值為二進(jìn)制“0”，則兩個(gè)符號(hào)周期內(nèi)的查找表輸出g (η)將為圖6c所示的反轉(zhuǎn)。然而，如果消息數(shù)據(jù)從二進(jìn)制“I”轉(zhuǎn)變?yōu)槎M(jìn)制“0”，則使用圖6d所示的函數(shù)，而不使用通過(guò)連接圖6a和圖6b所示的函數(shù)而獲得的查找表輸出函數(shù)。從圖6d可以看出，當(dāng)查找表輸出g (η)在第一符號(hào)周期內(nèi)達(dá)到其負(fù)的峰值時(shí)，在幅度減小到零之前，其保持該值直到在第二符號(hào)周期中出現(xiàn)峰值。類似地，當(dāng)消息數(shù)據(jù)的連續(xù)位從二進(jìn)制“O”轉(zhuǎn)變到二進(jìn)制“I”時(shí)，兩個(gè)符號(hào)周期內(nèi)的查找表輸出g (η)將為圖6d所示的反轉(zhuǎn)。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，以這種方式不返回到零級(jí)減小了所使用回聲調(diào)制方案的引人注意程度。這是因?yàn)槿硕鷮?duì)變化的回聲比恒定的回聲更加敏感。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，查找表地址邏輯73用于分析消息數(shù)據(jù)的連續(xù)位，然后查找查找表71的適當(dāng)部分，使得將適當(dāng)?shù)妮敵龊瘮?shù)g (η)應(yīng)用于乘法器69。回聲檢測(cè)器圖7是示出由回聲檢測(cè)器37執(zhí)行的處理的部分示意圖和部分框圖。具體地，圖7示出了在回聲檢測(cè)器37的輸入端100毫秒的輸入信號(hào)61。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，輸入信號(hào)61被示意性地示出為連續(xù)信號(hào)以方便理解，但是其可以為采樣和數(shù)字化的波形。如窗i和窗j所不，回聲檢測(cè)器37包括兩個(gè)滑動(dòng)窗63-1和63-2,它們提取輸入音頻信號(hào)61-1和61-2的相鄰片段(每一個(gè)的長(zhǎng)度均為50毫秒)。因此，兩個(gè)窗63提取輸入聲學(xué)信號(hào)61對(duì)應(yīng)于上述半個(gè)符號(hào)周期的部分。如圖7所示，輸入聲學(xué)信號(hào)的提取部分61-1被輸入至第一自相關(guān)單元65-1，輸入聲學(xué)信號(hào)的提取部分61-2被輸入至第二自相關(guān)單元65-2。兩個(gè)自相關(guān)單兀65均用于確定輸入聲學(xué)信號(hào)的對(duì)應(yīng)部分61-1或62_2在滯后10毫秒和10. 25毫秒的自相關(guān)。然后，自相關(guān)單元65-1和65-2確定的滯后10. 25毫秒的自相關(guān)值被輸入至減法器67，減法器67使從窗i獲得的自相關(guān)值減去從窗j獲得的自相關(guān)值(反之亦然)。然后，該減法結(jié)果被提供給另一減法器69。類似地，來(lái)自窗i的滯后10毫秒的自相關(guān)值和來(lái)自窗j的滯后10毫秒的自相關(guān)值從自相關(guān)單元65輸出至減法器71，減法器71使從窗i獲得的自相關(guān)值減去從窗j獲得的自相關(guān)值(反之亦然)，并將結(jié)果提供給減法器69。然后，減法器69使來(lái)自減法器71的輸出減去來(lái)自減法器67的輸出(反之亦然)。因此，通過(guò)以下公式表示來(lái)自減法器69的輸出(Ai (10) -Aj (10)) - (Ai (10. 25) -Aj (10. 25))如上所述，將一個(gè)半符號(hào)周期的自相關(guān)值從另一個(gè)半符號(hào)周期的相應(yīng)自相關(guān)值中減去可以減小輸入聲學(xué)信號(hào)61中自然回聲的影響。這是因?yàn)樽匀换芈晱囊粋€(gè)半符號(hào)周期到下一個(gè)半符號(hào)周期不會(huì)發(fā)生變化，所以它們的影響在所計(jì)算的自相關(guān)中是恒定的。因此，執(zhí)行這種減法將去除該公共的影響。類似地，減去從每個(gè)半符號(hào)周期中獲得的自相關(guān)值將減小原始音頻信號(hào)中周期性的影響。這是因?yàn)樵诎敕?hào)周期中第一回聲和第二回聲之間的 O.25ms延遲中，周期性對(duì)自相關(guān)的影響近似恒定，所以這種減法將去除這種公共的影響?，F(xiàn)在將參照?qǐng)D8更加詳細(xì)地進(jìn)行描述。圖8a示出了從不具有任何人工回聲的典型音頻信號(hào)獲得的自相關(guān)圖81。如圖所示，自相關(guān)圖81在零滯后處具有峰值。然而，由于音頻信號(hào)的周期性以及自然回聲，自相關(guān)圖直到初始峰值之后的大約15毫秒才朝向零變小，并在中間顯示出局部峰值和谷底。峰值82示出了這種局部峰值，其可能是由于自然回聲添加至音頻信號(hào)而產(chǎn)生的。圖8b示出了在滯后10毫秒時(shí)添加正回聲以及滯后12毫秒時(shí)添加負(fù)回聲(不是10. 25毫秒，以便可以更加清楚地看到兩個(gè)回聲)之后的相同音頻信號(hào)的自相關(guān)圖83。如圖8b所示，由于人工回聲，自相關(guān)圖83包括10毫秒處的峰值85和12毫秒處的峰值87。然而，峰值85在一定程度上被自然回聲引起的較早峰值82所掩蓋。圖8c不出了在符號(hào)周期的后半周期中添加回聲之后的首頻彳目號(hào)的自相關(guān)圖89。如圖所示，自相關(guān)圖89包括10毫秒處的負(fù)峰值91和12毫秒處的正峰值93。最后，圖8d不出了通過(guò)使圖8b所不的自相關(guān)圖減去圖8c所不的自相關(guān)圖而獲得的自相關(guān)圖。如同可以看到的，已經(jīng)去除了圖8b和圖Sc所示的自相關(guān)中的公共峰值，同時(shí)互補(bǔ)峰值85和91以及87和93分別被加到一起產(chǎn)生組合峰值95和97。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，由此可以更加容易地檢測(cè)峰值95和97，這是因?yàn)樗鼈兊闹当绕渌麥蟮淖韵嚓P(guān)值更大。通過(guò)使10毫秒處的自相關(guān)值減去12毫秒處的自相關(guān)值，可以進(jìn)一步增強(qiáng)這種效果。這將有效地將兩個(gè)峰值95和97加到一起，以提供更大的峰值，然后可以通過(guò)設(shè)定適當(dāng)?shù)拈撝祦?lái)檢測(cè)。然后，可根據(jù)組合峰值的極性確定相應(yīng)數(shù)據(jù)值的值。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，在該實(shí)施方式中，回聲檢測(cè)器37不計(jì)算輸入信號(hào)的所有滯后的自相關(guān)。其僅計(jì)算添加人工回聲的滯后處的自相關(guān)值。圖8所示的示圖示出了從O至15毫秒整個(gè)范圍內(nèi)的滯后的自相關(guān)值。因此，這種示圖有助于解釋音頻信號(hào)中的自然回聲和周期性的影響，其可以掩蓋添加的以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼的人工回聲。同步在該實(shí)施方式中，接收機(jī)5知道每半個(gè)符號(hào)周期的持續(xù)時(shí)間。這限定了回聲檢測(cè)器37中所使用的窗63-1和63-2的長(zhǎng)度。然而，回聲檢測(cè)器37初始將不會(huì)與所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)同步。換句話說(shuō)，回聲檢測(cè)器37不知道每個(gè)符號(hào)周期開始和結(jié)束的地方或者不知道消息開始的地方。因此，在該實(shí)施方式中，回聲檢測(cè)器37在從模數(shù)轉(zhuǎn)換器35接收每個(gè)新樣本時(shí)執(zhí)行上述分析。然后，通過(guò)數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊39分析減法器69的輸出，以確定最可能的符號(hào)邊界。然后，數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊通過(guò)查找由同步數(shù)據(jù)加法器57添加的同步位來(lái)確定消息開始的位置。在這一點(diǎn)處，數(shù)據(jù)恢復(fù)單元39可以根據(jù)從減法器69輸出的自相關(guān)值的極性來(lái)開始恢復(fù)整個(gè)消息。一旦實(shí)現(xiàn)了同步，當(dāng)期待回聲處于其峰值幅度時(shí)，回聲檢測(cè)器37通常將確定每半個(gè)符號(hào)周期的中間的自相關(guān)測(cè)量值，數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊39將根據(jù)減法器69的輸出的極性來(lái)確定位值?；芈暀z測(cè)器37還可以獲取每半個(gè)符號(hào)周期的中間的稍前和稍后的測(cè)量值，以允許數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊39跟蹤(track)同步。然后，被數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊39恢復(fù)的消息數(shù)據(jù)被輸入至FEC解碼模塊41，在FEC解碼模塊41中消息數(shù)據(jù)被解碼(使用FEC編碼器7的反向處理)，以獲得輸入至發(fā)射機(jī)I的編碼器7的原始輸入數(shù)據(jù)。
·
修改和選擇在上述實(shí)施方式中，通過(guò)采用其極性隨將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)值而變化的多個(gè)回聲來(lái)將數(shù)據(jù)隱藏在音頻信號(hào)中。這些回聲在適當(dāng)?shù)难舆t之后被添加至原始音頻信號(hào)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以在原始音頻信號(hào)之前(前回聲)、原始音頻信號(hào)之前和之后或者僅在原始音頻信號(hào)之后添加回聲。在上述實(shí)施方式中，同步位被添加至被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，使得解碼器可以識(shí)別每個(gè)符號(hào)周期的邊界以及每個(gè)消息的開始和結(jié)束。同步位的使用大大增加了被傳輸?shù)目偟南㈤L(zhǎng)度(在一些情況下增加了 25%)。此外，由于每位的解碼都受到噪聲的影響，所以匹配不是很完美，這會(huì)減小成功同步的幾率。然而，發(fā)明人意識(shí)到，同步位不是必不可少的。具體地，發(fā)明人已經(jīng)意識(shí)到，與回聲檢測(cè)器與輸入數(shù)據(jù)同步時(shí)的誤差率相比，當(dāng)回聲檢測(cè)器37不完全與輸入數(shù)據(jù)同步時(shí)，F(xiàn)EC解碼模塊41將具有更高的誤差率。因此，在圖9所示的實(shí)施方式中，由FEC解碼模塊41生成的誤差數(shù)據(jù)被用于控制接收機(jī)與輸入數(shù)據(jù)的同步。更具體地，在該實(shí)施方式中，回聲檢測(cè)器37接收對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)符號(hào)的一組樣本，并確定該組樣本內(nèi)檢測(cè)符號(hào)內(nèi)回聲的最佳時(shí)間。由于曼徹斯特編碼“ I”與具有時(shí)間偏移的曼徹斯特編碼“O”看起來(lái)相同時(shí)，當(dāng)使用曼徹斯特編碼時(shí)，可能需要多個(gè)符號(hào)。因此，為了識(shí)別符號(hào)邊界可能需要考慮多個(gè)符號(hào)。實(shí)際上，該組樣本內(nèi)檢測(cè)回聲的最佳時(shí)間的確定可通過(guò)將這組樣本通過(guò)匹配濾波器(加載有用于一個(gè)符號(hào)周期的預(yù)期的信號(hào)類型)來(lái)確定，并且當(dāng)絕對(duì)輸出(在多個(gè)連續(xù)的符號(hào)上取平均)為最大時(shí)，符號(hào)內(nèi)的時(shí)間被認(rèn)為是對(duì)符號(hào)進(jìn)行采樣的最佳時(shí)間。例如，如果每個(gè)符號(hào)具有N個(gè)樣本，并且該樣本組具有M個(gè)符號(hào)，則計(jì)算以下值average (O) = 1/M* (x (O)+x (N)+x (2N)+· · ·)average (I) = 1/M · (x (I) +x (N+l) +x (2N+1) +....)…average (N-I) = 1/M * (x (N_l)+x (2N-1)+x (3N-1)+· · ·)其中，X (i)為樣本i的匹配濾波器的絕對(duì)輸出。由此確定的最大平均值識(shí)別每個(gè)符號(hào)周期檢測(cè)輸入信號(hào)內(nèi)的回聲的最佳時(shí)間。
然后，回聲檢測(cè)器37使用確定的最佳時(shí)間來(lái)檢測(cè)輸入信號(hào)的該符號(hào)內(nèi)以及前N-I符號(hào)內(nèi)的回聲(其中，N為所傳輸?shù)南⒅械姆?hào)數(shù)量)。然后，數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊39根據(jù)所檢測(cè)到的回聲確定每個(gè)符號(hào)的位值，并將對(duì)應(yīng)于可能的消息的位串輸出至FEC解碼模塊41。然后，F(xiàn)EC解碼模塊41執(zhí)行FEC編碼器7的反向處理，以再生成候選輸入數(shù)據(jù)碼字，其存儲(chǔ)在緩沖器93中。FEC解碼模塊41還輸出表示在候選碼字中識(shí)別出多少誤差的誤差計(jì)數(shù)，該誤差計(jì)數(shù)被傳送至控制器91。響應(yīng)于此，控制器91將誤差計(jì)數(shù)與閾值進(jìn)行比較，如果其大于閾值，則控制器91刷新來(lái)自緩沖器93的候選碼字。然后，對(duì)輸入信號(hào)中下一個(gè)接收的符號(hào)重復(fù)上述處理，直到控制器91確定誤差計(jì)數(shù)在閾值之下。此時(shí)，控制器91指示FEC解碼模塊41接受候選碼字，然后其輸出以 在接收機(jī)5中做進(jìn)一步利用。因此，實(shí)質(zhì)上，回聲檢測(cè)器37、數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊39和FEC解碼模塊41都對(duì)對(duì)應(yīng)于所傳輸?shù)南⒌拈L(zhǎng)度的數(shù)據(jù)信號(hào)的窗進(jìn)行操作，其中窗在輸入信號(hào)上滑動(dòng)直到找到FEC誤差計(jì)數(shù)在所限定的閾值之下的點(diǎn)——表明識(shí)別輸入信號(hào)內(nèi)的所有消息。圖10是示出當(dāng)窗101與輸入信號(hào)103中的數(shù)據(jù)消息105對(duì)準(zhǔn)時(shí)，最小值出現(xiàn)在符號(hào)Sn處的預(yù)期FEC解碼模塊的誤差計(jì)數(shù)99隨著窗101在包含數(shù)據(jù)消息105的輸入信號(hào)103上滑動(dòng)而改變的方式的示圖。然后，設(shè)置閾值(Th)水平以減小FEC誤差輸出計(jì)數(shù)中的假最小值被認(rèn)為是可能的碼字的可能性，使得(在理想情況下)只有當(dāng)接收機(jī)5與消息數(shù)據(jù)完全同步(對(duì)準(zhǔn))時(shí)，F(xiàn)EC解碼模塊的誤差計(jì)數(shù)以圖10所示的方式減小到閾值之下。理想地，在該實(shí)施方式中，所使用的FEC編碼/解碼被設(shè)計(jì)為除了當(dāng)窗101與輸入信號(hào)103中的消息數(shù)據(jù)105對(duì)準(zhǔn)時(shí)外，保持FEC解碼模塊41的誤差率較高。發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，該簡(jiǎn)單的閾值技術(shù)足以識(shí)別輸入信號(hào)103中的消息數(shù)據(jù)的位置。然而，如果要求更精確的檢測(cè)，則可以進(jìn)行進(jìn)一步的考慮，即改變消息的開始和結(jié)束的可能位置，并查找給出最小的FEC誤差計(jì)數(shù)的位置。上述技術(shù)對(duì)于查找輸入信號(hào)中的單個(gè)消息是有用的。很明顯，如果傳輸這種數(shù)據(jù)消息的序列，則為第一個(gè)數(shù)據(jù)消息確定的同步時(shí)序可以被用于識(shí)別下一數(shù)據(jù)消息的同步時(shí)序。發(fā)明人意識(shí)到上述同步方法的一個(gè)問(wèn)題在于，F(xiàn)EC編碼器7總是使用循環(huán)碼字(例如，當(dāng)使用Reed Solomon分組編碼時(shí)),這意味著碼字中的一位移位也可以為有效碼字。這是存在問(wèn)題的，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致輸入信號(hào)105中碼字的誤檢測(cè)(所謂的假陽(yáng)性(falsepositive))。該問(wèn)題可通過(guò)以一些確定的方式(例如，以偽隨機(jī)方式)重排序FEC編碼器7中的碼字的位，并在FEC解碼器41中使用反向重排序來(lái)克服。在圖Ila和圖Ilb中分別示出了在該實(shí)施方式中可被FEC編碼器7和FEC解碼器41執(zhí)行的處理。如圖所示，F(xiàn)EC編碼器7執(zhí)行數(shù)據(jù)的循環(huán)編碼(在這種情況下為Reed Solomon編碼111)，隨后為數(shù)據(jù)的偽隨機(jī)重排序113。然后，重排序的數(shù)據(jù)與以前一樣進(jìn)行卷積編碼115然后交錯(cuò)117。類似地，F(xiàn)EC解碼模塊41首先進(jìn)行數(shù)據(jù)的去交錯(cuò)121，并執(zhí)行卷積解碼123。然后，F(xiàn)EC解碼模塊41進(jìn)行由FEC編碼器7執(zhí)行的偽隨機(jī)數(shù)據(jù)重排序的逆向處理125，然后執(zhí)行Reed Solomon解碼127。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，通過(guò)以這種方式執(zhí)行數(shù)據(jù)的重排序，如果在由數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊39輸出的消息數(shù)據(jù)中存在位移位，則其不太可能導(dǎo)致有效碼字，使得FEC誤差率輸出不可能觸發(fā)數(shù)據(jù)消息的誤識(shí)別。在上述實(shí)施方式中，每個(gè)數(shù)據(jù)值都由四個(gè)回聲表示一在兩個(gè)半個(gè)符號(hào)周期的每一個(gè)中具有兩個(gè)回聲。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，每個(gè)數(shù)據(jù)值都可以通過(guò)任何數(shù)目的子符號(hào)周期中的任何數(shù)目的回聲表示。例如，代替每半個(gè)符號(hào)周期中具有兩個(gè)回聲，每個(gè)數(shù)據(jù)值可以由每半個(gè)符號(hào)周期中的單個(gè)回聲表示。在這種情況下，每半個(gè)符號(hào)周期中的回聲將優(yōu)選為具有相反的極性，使得相同的差分技術(shù)可被用于減小自然回聲的影響。實(shí)際上，發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在一些情況下，在每半個(gè)符號(hào)周期中使用相反極性的兩個(gè)回聲會(huì)導(dǎo)致原始音頻信號(hào)內(nèi)的一些頻率分量與回聲相長(zhǎng)(add constructively),以及原始音頻信號(hào)內(nèi)的一些頻率分量與回聲相消(add destructively)。如果添加單個(gè)人工回聲,則這種失真不太明顯，使得隱藏的數(shù)據(jù)不太可能被用戶在聽到的聲音里注意到。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，通過(guò)不同子符號(hào)周期中的一個(gè)或多個(gè)回聲 表示每個(gè)數(shù)據(jù)值意味著每個(gè)子符號(hào)周期中的回聲都將是音頻信號(hào)的不同部分的重復(fù)。如果只有一個(gè)符號(hào)周期，則每個(gè)數(shù)據(jù)值將通過(guò)音頻信號(hào)的相同(或基本相同)的部分的回聲表示。在上述實(shí)施方式中，每個(gè)數(shù)據(jù)值都通過(guò)前半個(gè)符號(hào)周期中的正負(fù)回聲以及后半個(gè)符號(hào)周期中的正負(fù)回聲表示。前半個(gè)符號(hào)周期中的正負(fù)回聲使得接收機(jī)減小了原始音頻信號(hào)中影響自相關(guān)測(cè)量的周期性的影響。相鄰的半個(gè)符號(hào)周期中的互補(bǔ)回聲的使用使得接收機(jī)減小了所接收的音頻信號(hào)內(nèi)的自然回聲(其會(huì)掩蓋所添加的表示數(shù)據(jù)的人工回聲)的影響。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，在其他實(shí)施方式中，可以不使用這些技術(shù)或者僅使用這些技術(shù)中的一種。在上述實(shí)施方式中，每個(gè)數(shù)據(jù)值都通過(guò)兩個(gè)相鄰的半個(gè)符號(hào)周期內(nèi)的回聲表示。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，這兩個(gè)半個(gè)符號(hào)周期不是必須彼此直接相鄰，可以根據(jù)需要在兩個(gè)期間之間設(shè)置間隙。在上述實(shí)施方式中，各半個(gè)符號(hào)周期中的回聲完全是音頻信號(hào)的相同部分。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，這不是必須的。各半個(gè)符號(hào)周期中的回聲可以為音頻信號(hào)的稍微不同的部分。例如，一個(gè)回聲可以遺漏音頻信號(hào)的一些音頻樣本?？蛇x地，音頻信號(hào)可包括不同的通道(例如，用于立體聲信號(hào)的左右通道)，一個(gè)回聲可以由左通道的重復(fù)形成，另一個(gè)回聲可以由右通道的重復(fù)形成。利用現(xiàn)有的多通道環(huán)繞聲音頻，重復(fù)可以為這些通道的任意一個(gè)的重復(fù)。在上述實(shí)施方式中，在發(fā)射機(jī)中生成的回聲被添加至原始音頻信號(hào)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，所生成的回聲可以以其他方式與原始音頻信號(hào)組合。例如，可以從音頻信號(hào)中減去回聲。類似地，代替反轉(zhuǎn)將被添加至音頻的回聲(通過(guò)控制函數(shù)g (η)的極性)，可通過(guò)改變回聲與音頻信號(hào)組合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)相同的結(jié)果。例如，一個(gè)回聲可以被添加至原始音頻信號(hào)，同時(shí)可以從音頻信號(hào)中減去下一回聲。在上述實(shí)施方式中，查找表存儲(chǔ)與消息數(shù)據(jù)的一位或兩位相對(duì)應(yīng)的g (η)的值(如圖6所示)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，這不是必須的。例如，查找表可以簡(jiǎn)單地存儲(chǔ)值增加然后值減小的函數(shù)。所以，可以設(shè)置附加電路來(lái)針對(duì)兩個(gè)半個(gè)符號(hào)周期適當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)換該輸出的極性。以這種方式，存儲(chǔ)在查找表中的函數(shù)可以僅控制回聲的漸強(qiáng)和漸弱，并且附加電路可以根據(jù)需要控制回聲的極性。在上述實(shí)施方式中，通過(guò)回聲生成和成形模塊執(zhí)行曼徹斯特編碼。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，如果需要執(zhí)行，這種曼徹斯特編碼可以在FEC編碼模塊中執(zhí)行。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，上述用于在音頻中隱藏?cái)?shù)據(jù)的技術(shù)可以在傳輸聲學(xué)信號(hào)之前進(jìn)行或者其可以實(shí)時(shí)進(jìn)行。即使在實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)嵌入音頻信號(hào)的情況下，可以預(yù)先進(jìn)行一些處理。例如，可以預(yù)先對(duì)數(shù)據(jù)執(zhí)行FEC編碼，使得只有回聲生成和回聲成形被實(shí)時(shí)執(zhí)行。在上述實(shí)施方式中，已經(jīng)給出了音頻信號(hào)的采樣率和隱藏在音頻信號(hào)內(nèi)的數(shù)據(jù)的符號(hào)率的具體實(shí)例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，這些速率不是限制性的，它們可以根據(jù)需要進(jìn)行改變。然而，為了將所添加的回聲的突出性保持到最小，經(jīng)編碼的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)速率優(yōu)選保持在每秒I到20個(gè)符號(hào)之間。這對(duì)應(yīng)于50ms到I秒之間的符號(hào)周期。在一些實(shí)施方式中，長(zhǎng)符號(hào)周期是有益的，因?yàn)樗砑拥幕芈晫⒖缫纛l內(nèi)的整個(gè)發(fā)聲詞語(yǔ)，使得更加容易地將數(shù)據(jù)回聲隱藏在音頻內(nèi)。較大的符號(hào)周期還減小了回聲的可聽度。這是因?yàn)榕c靜態(tài)或固定的回聲相比，人們對(duì)變化的回聲更加敏感。因此，通過(guò)具有較長(zhǎng)的符號(hào)周期，回聲的改變率較低，使得回聲的存在不太容易被用戶注意到。在上述實(shí)施方式中，在發(fā)射機(jī)中添加至音頻信號(hào)的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)速率是恒定的，并且被接收機(jī)已知。這種知識(shí)減小了用于鎖定接收信號(hào)內(nèi)的數(shù)據(jù)的接收機(jī)電路的復(fù)雜性。然而，這對(duì)本發(fā)明來(lái)說(shuō)不是必須的，可以在接收機(jī)中設(shè)置較復(fù)雜的電路使接收機(jī)嘗試不同的數(shù)據(jù)速率直到確定實(shí)際的數(shù)據(jù)速率。類似地，接收機(jī)可以使用其他技術(shù)來(lái)使其與傳輸數(shù)據(jù)同步，使其在接收數(shù)據(jù)之前知道符號(hào)邊界的位置。在上述實(shí)施方式中，F(xiàn)EC編碼技術(shù)被用于使得接收機(jī)能夠校正所接收的數(shù)據(jù)中的誤差。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，這種編碼技術(shù)對(duì)于本發(fā)明來(lái)說(shuō)不是必須的。然而，它們是優(yōu)選的，因?yàn)樗鼈冇兄谛Ｕ诼晫W(xué)鏈路上的傳輸過(guò)程的誤差。在上述實(shí)施方式中，回聲的峰值幅度都是相同的，并且其與傳輸?shù)臄?shù)據(jù)值無(wú)關(guān)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，如果需要，回聲的峰值幅度也可以隨要被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)而改變。在上述是實(shí)施方式中，各半個(gè)符號(hào)周期中的回聲相對(duì)于原始音頻信號(hào)處于相同的延遲。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，這不是必須的。在各半個(gè)符號(hào)周期內(nèi)使用的實(shí)際延遲值中可存在一些變化。在上述實(shí)施方式中，各半個(gè)符號(hào)周期內(nèi)的第二個(gè)回聲通過(guò)將第一個(gè)回聲延遲又一個(gè)延遲值來(lái)生成。在可選實(shí)施方式中，各個(gè)子符號(hào)周期內(nèi)的各個(gè)回聲都可以使用適當(dāng)?shù)难舆t線與原始音頻信號(hào)相互獨(dú)立地生成。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以將上述通信系統(tǒng)用于各種場(chǎng)合。例如，經(jīng)編碼的數(shù)據(jù)可被用作水印保護(hù)原始音頻信號(hào)?？蛇x地，嵌入的數(shù)據(jù)可用于控制接收機(jī)使其可以與音頻信號(hào)同步地進(jìn)行響應(yīng)。具體地，解碼器可以被編程以在接收碼字之后的限定時(shí)間執(zhí)行一些動(dòng)作。時(shí)間延遲可通過(guò)任何方式被編程到解碼器中，甚至可以通過(guò)所接收的碼字中的數(shù)據(jù)來(lái)限定。當(dāng)用于執(zhí)行這種同步時(shí)，較短的符號(hào)周期是優(yōu)選的，因?yàn)檩^短的符號(hào)周期允許更好的時(shí)間分辨率，因此實(shí)現(xiàn)更加精確的同步。數(shù)據(jù)可被用于互動(dòng)游戲應(yīng)用、聽眾測(cè)量、電子商務(wù)系統(tǒng)、玩具等。讀者可以查閱申請(qǐng)人較早的國(guó)際申請(qǐng)W002/45273，其描述了這種類型的數(shù)據(jù)隱藏系統(tǒng)的多種用途。在上述實(shí)施方式中，接收機(jī)對(duì)輸入音頻信號(hào)執(zhí)行自相關(guān)測(cè)量以識(shí)別回聲的位置。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，其他技術(shù)可用于識(shí)別回聲。在申請(qǐng)人較早的PCT申請(qǐng)PCT/GB2008/001820和US 5893067中描述了一些其他技術(shù)，其內(nèi)容結(jié)合于此作為參考。典型地，盡管不是必要的，但這些技術(shù)涉及原始音頻信號(hào)的自相關(guān)或者從音頻信號(hào)獲得的參數(shù)(例如，LPC參數(shù)、對(duì)數(shù)倒頻譜參數(shù)等)的一些形式。作為可選，可以使用最佳適配方式，其中，預(yù)期的音頻信號(hào)(具有不同的回聲極性)被適配至實(shí)際信號(hào)直到找到匹配，且由此確定回聲的極性。在上述實(shí)施方式中，與單個(gè)接收機(jī)一起設(shè)置單個(gè)發(fā)射機(jī)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以設(shè)置多個(gè)發(fā)射機(jī)和/或多個(gè)接收機(jī)。此外，發(fā)射機(jī)的部件可以在多個(gè)不同的實(shí)體間進(jìn)行分布。例如，發(fā)射機(jī)的編碼和數(shù)據(jù)隱藏部分可以設(shè)置在電視分布系統(tǒng)的頭部或用戶的機(jī)頂盒，揚(yáng)聲器19可以為用戶的電視機(jī)的揚(yáng)聲器。在上述實(shí)施方式中，回聲直接來(lái)源于原始音頻信號(hào)。在可選實(shí)施方式中，回聲可以不包括音頻信號(hào)的所有頻率分量。例如，一個(gè)或多個(gè)回聲可以在音頻信號(hào)被濾波去除特定頻率之后由音頻信號(hào)的一部分生成。這對(duì)于例如在回聲的低頻部分存在附加噪聲而在較高的頻率部分不存在附加噪聲的情況是有益的。在這種情況下，所接收的信號(hào)也可以被濾波以去除較低的頻率分量(例如，大約500Hz以下的頻率)，使得在被分析的信號(hào)中只存在音頻信號(hào)和回聲的較高頻率分量(在較低的頻率分量之上的頻率)。可選地，在這種情況下，可以 將所接收的信號(hào)通過(guò)濾波器，與較高頻率分量相比，其簡(jiǎn)單地減小了所接收的信號(hào)中較低頻率分量的水平。這將具有在隨后的解碼處理中減小所接收的信號(hào)的噪聲低頻部分的相關(guān)性的效果。類似地，如果證實(shí)添加的回聲在合成的音頻信號(hào)的較高頻率中引入顯著的失真，貝U回聲(或者導(dǎo)出它們的信號(hào))可以被低通濾波以去除較高的頻率。將音頻信號(hào)劃分為獨(dú)立的頻段也可以用于在多個(gè)通道上傳送數(shù)據(jù)。例如，如果頻帶被劃分為高頻部分和低頻部分，則可以通過(guò)向高頻部分添加回聲來(lái)設(shè)置一個(gè)通道，以及通過(guò)向低頻部分添加不同的回聲來(lái)設(shè)置另一通道。如果在兩個(gè)通道中傳送的數(shù)據(jù)相同，則以這種方式對(duì)多通道的使用允許頻率或時(shí)間多樣性；如果每個(gè)通道傳送不同的數(shù)據(jù)，則允許增加數(shù)據(jù)傳送率。還可以設(shè)置多通道，其中音頻信號(hào)也包含多通道(用于驅(qū)動(dòng)多個(gè)揚(yáng)聲器)。在這種情況下，可以為每個(gè)音頻通道的音頻信號(hào)中提供一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)通道。在上述實(shí)施方式中，通過(guò)向音頻信號(hào)添加回聲來(lái)將數(shù)據(jù)隱藏在音頻信號(hào)中。在一些情況下，輸入的音頻可能已經(jīng)以這種回聲的形式包含了隱藏?cái)?shù)據(jù)。在這種情況下，編碼器可以從接收的音頻信號(hào)中解碼出存在的隱藏?cái)?shù)據(jù)，然后使用經(jīng)解碼的數(shù)據(jù)來(lái)清理音頻信號(hào)以去除限定該隱藏?cái)?shù)據(jù)的人工回聲。然后，編碼器可以向如此清理過(guò)的音頻信號(hào)添加新的回聲，以在音頻信號(hào)中隱藏新的數(shù)據(jù)。以這種方式，原始隱藏?cái)?shù)據(jù)將不干擾新的隱藏?cái)?shù)據(jù)。在上述實(shí)施方式中，通過(guò)延遲音頻信號(hào)的數(shù)字樣本來(lái)獲得回聲。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以在模擬域中生成回聲，使用適當(dāng)?shù)哪M延遲線和模擬電路以執(zhí)行回聲成形和極性調(diào)制。在上述實(shí)施方式中，具有嵌入數(shù)據(jù)的音頻信號(hào)經(jīng)由聲學(xué)鏈路傳輸至接收機(jī)。在可選實(shí)施方式中，音頻信號(hào)可通過(guò)電線或無(wú)線鏈接傳輸至接收機(jī)。在這種實(shí)施方式中，所使用的數(shù)據(jù)速率可以由于較低的噪聲級(jí)而較高。在上述實(shí)施方式中，在每個(gè)符號(hào)周期內(nèi)傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)位。在可選實(shí)施方式中，可以在每個(gè)符號(hào)周期內(nèi)傳輸多位。例如，第二對(duì)回聲可以在每半個(gè)符號(hào)周期內(nèi)在滯后20ms和20. 25ms時(shí)被添加，以對(duì)第二位進(jìn)行編碼；第三對(duì)回聲可以在每半個(gè)符號(hào)周期內(nèi)在滯后30ms和30. 25ms時(shí)被添加，以對(duì)第三位進(jìn)行編碼等等。然后，與前面一樣，每個(gè)回聲可以在每半個(gè)符號(hào)周期內(nèi)漸強(qiáng)和漸弱，并且根據(jù)位值調(diào)制極性。針對(duì)不同位的回聲的漸強(qiáng)和漸弱可以相同，或者針對(duì)不同位可以不同。不同回聲的極性調(diào)制當(dāng)然依賴于將在符號(hào)周期中傳輸?shù)牟煌恢?。在?yōu)選實(shí)施方式中，同一半個(gè)符號(hào)周期內(nèi)針對(duì)不同位的回聲在半個(gè)符號(hào)周期的不同時(shí)刻漸強(qiáng)和漸弱，使得不同的回聲在該半個(gè)符號(hào)周期內(nèi)的不同時(shí)刻達(dá)到它們的峰值幅度。以這種方式，當(dāng)一位的回聲處于其峰值幅度(或者當(dāng)一位的所有回聲均處于它們的峰值幅度一如果在每半個(gè)符號(hào)周期中存在表示每位的多個(gè)回聲)時(shí)，其它位的回聲將不在它們的峰值。當(dāng)預(yù)期不同的回聲處于它們的峰值幅度時(shí)，這樣做并且對(duì)這些回聲進(jìn)行采樣，將減小同一半個(gè)符號(hào)周期內(nèi)針對(duì)不同位的回聲之間的干擾。這樣還減小了回聲的結(jié)構(gòu)上的干擾，而這樣的結(jié)構(gòu)上的干擾會(huì)使得所添加的回聲更加容易被聽者注意到。以另一種方式考慮，這如同具有多個(gè)并行的數(shù)據(jù)消息，每一個(gè)都根據(jù)上述實(shí)施方式進(jìn)行編碼，但是它們各自的符號(hào)周期在時(shí)間上彼此偏移，使得不同消息的回聲在不同時(shí)刻達(dá)到峰值一從而如果回聲均在它們達(dá)到它們各自的最大幅度的時(shí)刻周圍被采樣，則減小了消息之間的干擾。該技術(shù)將增加發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈凰俾?。附加位可以為相同消息的位或者可以為不同消息的位。發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，上述數(shù)據(jù)隱藏技術(shù)在包括單音調(diào)或多個(gè)諧音的音頻的部分(諸 如在音樂的一些片段中發(fā)現(xiàn)的)不奏效。這是因?yàn)殡[藏?cái)?shù)據(jù)在這些情況下更加容易被聽者發(fā)現(xiàn)，如果音調(diào)被用作自動(dòng)設(shè)置程序的一部分，則它們會(huì)引起程序失敗。因此，在一個(gè)實(shí)施方式中，發(fā)明人建議(在編碼器中)包括檢測(cè)器，其檢測(cè)音調(diào)等級(jí)或音頻信號(hào)的其他特性，如果是高音調(diào)，則斷開回聲添加電路?？蛇x地，由于這種回聲的切斷本身可能被用戶注意到，所以編碼器可以在高音調(diào)期間使回聲漸弱，然后在低音調(diào)周期使它們漸強(qiáng)。以這種方式，僅當(dāng)音頻信號(hào)實(shí)際上音調(diào)不高時(shí)，將數(shù)據(jù)添加至音頻信號(hào)。各種技術(shù)可用于進(jìn)行這種檢測(cè)。用于確定音頻信號(hào)的音調(diào)等級(jí)的一種技術(shù)(盡管用于不同的目的)在申請(qǐng)人較早的PCT申請(qǐng)W002/45286中進(jìn)行了描述，其內(nèi)容結(jié)合于此作為參考。另一種技術(shù)可以在Davis P (1995)“A Tutorial on MPEG/Audio Compression”，IEEE 多媒體雜志，2 (2)，60-74 頁(yè)中找到。代替斷開回聲添加電路，該系統(tǒng)可以被配置為使添加的回聲的幅度與音頻信號(hào)的檢測(cè)特性相適應(yīng)?？蛇x地，代替以這種方式改變回聲的幅度，編碼器可以替代地或另外地改變數(shù)據(jù)速率或符號(hào)周期，以減小音頻信號(hào)為高音調(diào)的期間內(nèi)隱藏?cái)?shù)據(jù)的突出性。上面描述了一個(gè)實(shí)施方式，其中，單個(gè)消息被編碼并以音頻信號(hào)內(nèi)的多個(gè)回聲被傳輸至遠(yuǎn)程接收機(jī)。在一些應(yīng)用中，可以傳輸消息的序列。這些消息可以相同，或者它們可以不同。在任一情況下，每個(gè)消息都可以在前一消息傳輸之后被傳輸?？蛇x地，一個(gè)消息的末端可以以預(yù)定義的方式與下一消息的前端重疊，使得接收機(jī)可以再生成每個(gè)消息。這種配置可增加所傳輸消息的時(shí)間多樣性，使得它們不容易受特定類型的噪聲或數(shù)據(jù)丟失的影響。在又一可選實(shí)施方式中，來(lái)自不同消息的數(shù)據(jù)可以以已知的方式被交錯(cuò)，并作為單個(gè)數(shù)據(jù)流被傳輸至接收機(jī)。然后，接收機(jī)可以使用消息最初是如何被交錯(cuò)的知識(shí)通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)流中的位進(jìn)行去交錯(cuò)來(lái)再生成每個(gè)消息。如上所討論的，卷積編碼被用作前向糾錯(cuò)(FEC)編碼器的一部分。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知地，以這種方式編碼的數(shù)據(jù)通常使用Viterbi解碼器進(jìn)行解碼，Viterbi解碼器通過(guò)構(gòu)造狀態(tài)概率和分支韻律學(xué)的網(wǎng)格來(lái)進(jìn)行操作。所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通常以多個(gè)零結(jié)束，以迫使編碼器返回到零狀態(tài)。這使得解碼器從已知狀態(tài)開始解碼，然而，這需要經(jīng)由通道傳輸額外的符號(hào)。一種可選技術(shù)是確保網(wǎng)格開始和結(jié)束狀態(tài)是相同的。該技術(shù)被稱為截尾，并具有不需要傳輸任何額外的符號(hào)的優(yōu)點(diǎn)。截尾被用在許多通信標(biāo)準(zhǔn)中，如果需要，也可以用于上述實(shí)施方式。上面已經(jīng)描述了用于在音頻信號(hào)內(nèi)將數(shù)據(jù)作為回聲進(jìn)行隱藏的系統(tǒng)的操作。所描述的系統(tǒng)使用時(shí)域技術(shù)來(lái)生成和添加回聲以及檢測(cè)所接收的信號(hào)中的回聲。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以在頻域中執(zhí)行等效的處理以實(shí)現(xiàn)相同或類似的效果。發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在一些情況下，解碼器在消息主要由“O”位組成(或者相反主要由“I”位組成)時(shí)不奏效，這是因?yàn)樵谠摼幋a方案下，“均為O”的碼字段看起來(lái)與時(shí)間偏移的“均為I”的碼字段相同。一個(gè)具體的實(shí)例為“均為O”的消息，其導(dǎo)致在Reed Solomon編碼之后“均為O”的碼字。當(dāng)在碼字中存在基本相等數(shù)量的I和O且其均勻分布在碼字中時(shí)，編碼工作得最好。針對(duì)所公開的系統(tǒng)，這可以通過(guò)反轉(zhuǎn)Reed Solomon奇偶位來(lái)實(shí)現(xiàn)。這具有將所有O碼字變?yōu)镺和I混合的碼字的效果。這還可以通過(guò)改變用于生成奇偶位的ReedSolomon編碼器內(nèi)所使用的反饋移位寄存器的初始狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這在設(shè)置碼字中I和O的比例方面給出了更大的靈活性。隨后的交錯(cuò)將這些反轉(zhuǎn)的奇偶位分布在整個(gè)碼字中。本領(lǐng) 域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，對(duì)于誤差檢測(cè)和校正，平衡I和O的分布的這些方式適用于使用反饋移位寄存器(或Galois場(chǎng)算法)實(shí)現(xiàn)的許多FEC方案(Reed soIomon是一個(gè)實(shí)例)中的任意一種。在上述實(shí)施方式中，已經(jīng)描述了多種處理模塊和電路。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，這些處理模塊和電路可以提供為硬件電路或在通用處理器的存儲(chǔ)器內(nèi)運(yùn)行的軟件模塊。在這種情況下，軟件可以設(shè)置在諸如⑶-ROM的存儲(chǔ)介質(zhì)上，或者其可以經(jīng)由諸如互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)載波信號(hào)下載到適當(dāng)?shù)目删幊淘O(shè)備中?？梢砸跃幾g形式、部分編譯的形式或者未編譯的形式提供軟件。
權(quán)利要求
1.一種恢復(fù)嵌入在音頻信號(hào)中的數(shù)據(jù)消息的方法，所述數(shù)據(jù)消息被FEC編碼并作為多個(gè)回聲被嵌入所述音頻信號(hào)中，所述方法包括 接收具有所述音頻信號(hào)和所述回聲的輸入信號(hào)；以及 處理所述輸入信號(hào)以檢測(cè)所述回聲并恢復(fù)嵌入的所述數(shù)據(jù)消息； 其中，所述處理包括同步對(duì)帶有嵌入的所述數(shù)據(jù)消息的所述輸入信號(hào)的處理；其中，所述處理對(duì)恢復(fù)數(shù)據(jù)執(zhí)行FEC解碼；以及， 其中所述同步使用來(lái)自FEC解碼的誤差信號(hào)來(lái)控制對(duì)嵌入的所述數(shù)據(jù)消息的處理的同步。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述接收接收與以當(dāng)前符號(hào)結(jié)尾的符號(hào)序列對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)，其中，所述處理處理與所述當(dāng)前符號(hào)和前N-I符號(hào)對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)以檢測(cè)回聲并恢復(fù)可能消息，其中N為所述數(shù)據(jù)消息中符號(hào)的數(shù)目，其中，所述可能消息由所述FEC解碼處理以產(chǎn)生候選數(shù)據(jù)消息，其中，所述FEC解碼產(chǎn)生關(guān)于所述候選數(shù)據(jù)消息的產(chǎn)生的誤差數(shù)據(jù)，其中，所述候選數(shù)據(jù)消息根據(jù)所述誤差數(shù)據(jù)被丟棄。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，在接收到與下一符號(hào)對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)后重復(fù)所述處理，直到所述誤差數(shù)據(jù)滿足指示對(duì)嵌入的所述數(shù)據(jù)消息的處理的同步的預(yù)定條件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述預(yù)定條件為所述誤差數(shù)據(jù)指示誤差的數(shù)小于閾值。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述預(yù)定條件為所述誤差數(shù)據(jù)為最小值。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，如果所述誤差數(shù)據(jù)大于閾值，則所述候選數(shù)據(jù)消息被丟棄。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述輸入信號(hào)包括數(shù)據(jù)消息序列，其中，為一個(gè)數(shù)據(jù)消息獲得的同步時(shí)序被用于識(shí)別所述序列中后續(xù)數(shù)據(jù)消息的同步時(shí)序。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述處理關(guān)于與所述數(shù)據(jù)消息的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的所述輸入信號(hào)的窗被執(zhí)行，其中，窗在所述輸出信號(hào)上滑動(dòng)，直到找到FEC誤差數(shù)據(jù)指示對(duì)嵌入的所述數(shù)據(jù)消息的處理的同步的點(diǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述FEC解碼包括循環(huán)解碼，并且進(jìn)一步包括在所述循環(huán)解碼之前對(duì)所述恢復(fù)數(shù)據(jù)的重排序，以避免碼字的誤檢測(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述FEC解碼包括在所述循環(huán)解碼之前進(jìn)行卷積解碼，其中對(duì)所述恢復(fù)數(shù)據(jù)的所述重排序在所述卷積解碼與所述循環(huán)解碼之間執(zhí)行。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，在所述循環(huán)解碼之前，所述重排序執(zhí)行對(duì)所述恢復(fù)數(shù)據(jù)的偽隨機(jī)重排序。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法,其中,所述循環(huán)解碼包括ReedSolomon解碼。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，每個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)由一個(gè)或多個(gè)回聲表不。
14.一種用于恢復(fù)嵌入在音頻信號(hào)中的數(shù)據(jù)消息的裝置，所述數(shù)據(jù)消息被FEC編碼并作為多個(gè)回聲被嵌入所述音頻信號(hào)中，所述裝置包括 回聲檢測(cè)器，接收具有所述音頻信號(hào)和所述回聲的輸入信號(hào)， 處理所述輸入信號(hào)以識(shí)別所述輸入信號(hào)內(nèi)的回聲； 數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊，處理識(shí)別的回聲以恢復(fù)與所述識(shí)別的回聲對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)； FEC解碼器，用于對(duì)所述恢復(fù)數(shù)據(jù)執(zhí)行FEC解碼以再次產(chǎn)生所述數(shù)據(jù)消息；以及控制器，響應(yīng)于來(lái)自所述FEC解碼器的誤差信號(hào)，控制所述FEC解碼器的操作以同步對(duì)帶有嵌入的所述數(shù)據(jù)消息的所述輸入信號(hào)的處理。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中，所述回聲檢測(cè)器被配置為接收與符號(hào)序列對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)，其中所述數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊被配置為處理當(dāng)前符號(hào)和前N-I符號(hào)內(nèi)由所述回聲檢測(cè)器檢測(cè)到的回聲以恢復(fù)可能消息，其中，N為所述數(shù)據(jù)消息內(nèi)符號(hào)的數(shù)目，其中，所述FEC解碼器被配置為處理所述可能消息以產(chǎn)生候選數(shù)據(jù)消息，其中，所述FEC解碼器被配置為產(chǎn)生指示所述候選數(shù)據(jù)消息內(nèi)的誤差的誤差數(shù)據(jù)，其中，所述控制器被配置為使所述候選數(shù)據(jù)消息根據(jù)產(chǎn)生的所述誤差數(shù)據(jù)被丟棄。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中，在接收到與下一符號(hào)對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)后，所述數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊被配置為恢復(fù)下一可能消息，所述FEC解碼器被配置為產(chǎn)生下一候選數(shù)據(jù)消息，直到用于所述候選數(shù)據(jù)消息的所述誤差數(shù)據(jù)滿足指示對(duì)嵌入的所述數(shù)據(jù)消息的處理的同步的預(yù)定條件。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中，所述預(yù)定條件為所述誤差數(shù)據(jù)小于閾值。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中，所述預(yù)定條件為所述誤差數(shù)據(jù)為最小值。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中，所述控制器被配置為如果所述誤差數(shù)據(jù)大于閾值則使所述候選數(shù)據(jù)消息被丟棄。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中，所述輸入信號(hào)包括數(shù)據(jù)消息序列，其中，為一個(gè)數(shù)據(jù)消息獲得的同步時(shí)序被用于識(shí)別所述序列中后續(xù)數(shù)據(jù)消息的同步時(shí)序。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中，所述回聲檢測(cè)器、數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊和FEC解碼器對(duì)與所述數(shù)據(jù)消息的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的所述輸入信號(hào)的窗進(jìn)行操作，其中，窗在所述輸入信號(hào)上滑動(dòng)，直到找到所述FEC誤差信號(hào)指示對(duì)嵌入的所述數(shù)據(jù)消息的處理的同步的點(diǎn)。
22.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中，所述FEC解碼器包括循環(huán)解碼器，并且所述FEC解碼器被配置為在所述循環(huán)解碼之前對(duì)所述恢復(fù)數(shù)據(jù)進(jìn)行重排序，以避免碼字的誤檢測(cè)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其中，所述FEC解碼器包括卷積解碼器和循環(huán)解碼器，所述FEC解碼器被配置為在由所述卷積解碼器執(zhí)行的卷積解碼和由所述循環(huán)解碼器執(zhí)行的循環(huán)解碼之間對(duì)所述恢復(fù)數(shù)據(jù)進(jìn)行重排序。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其中，所述重排序?yàn)閷?duì)所述恢復(fù)數(shù)據(jù)的偽隨機(jī)重排序。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其中，所述循環(huán)解碼器包括ReedSolomon解碼器。
26.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中，每個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)由一個(gè)或多個(gè)回聲表示。
27.一種用于恢復(fù)嵌入在音頻信號(hào)中的數(shù)據(jù)消息的裝置，所述數(shù)據(jù)消息被FEC編碼并作為多個(gè)回聲被嵌入所述音頻信號(hào)中，所述裝置包括 用于接收具有所述音頻信號(hào)和所述回聲的輸入信號(hào)的構(gòu)件；以及 用于處理所述輸入信號(hào)以檢測(cè)所述回聲并恢復(fù)嵌入的所述數(shù)據(jù)消息的構(gòu)件； 其中，處理構(gòu)件包括用于同步對(duì)帶有嵌入的所述數(shù)據(jù)消息的所述輸入信號(hào)的處理的構(gòu)件，以及用于對(duì)恢復(fù)數(shù)據(jù)執(zhí)行FEC解碼的FEC解碼器；其中，用于同步的構(gòu)件使用來(lái)自所述FEC解碼器的誤差信號(hào)來(lái)控制對(duì)嵌入的所述數(shù)據(jù)消息的處理的同步。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于恢復(fù)嵌入在音頻信號(hào)中的數(shù)據(jù)消息的方法和裝置。根據(jù)本發(fā)明的恢復(fù)嵌入在音頻信號(hào)中的數(shù)據(jù)消息的方法，所述數(shù)據(jù)消息被FEC編碼并作為多個(gè)回聲被嵌入所述音頻信號(hào)中，所述方法包括接收具有所述音頻信號(hào)和所述回聲的輸入信號(hào)；以及處理所述輸入信號(hào)以檢測(cè)所述回聲并恢復(fù)嵌入的所述數(shù)據(jù)消息；其中，所述處理包括同步對(duì)帶有嵌入的所述數(shù)據(jù)消息的所述輸入信號(hào)的處理；其中，所述處理對(duì)恢復(fù)數(shù)據(jù)執(zhí)行FEC解碼；以及，其中所述同步使用來(lái)自FEC解碼的誤差信號(hào)來(lái)控制對(duì)嵌入的所述數(shù)據(jù)消息的處理的同步。
文檔編號(hào)G10L19/00GK102881290SQ20121033549
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2009年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月29日
發(fā)明者彼得·約翰·凱利, 邁克爾·雷蒙德·雷諾茲, 克里斯托弗·約翰·約瑟夫·蘇頓 申請(qǐng)人:因特拉松尼克斯有限公司