无线通信技术应用场景的不断丰富,带动了无线通信技术的快速发展。WIFI、NFC等无线通信技术依赖于相应硬件,带来设备成本的上升,所以,本文设计了一套以声波为载波的无线通信系统,可应用于近距离通信的场景。本系统实现所依赖的硬件是智能手机中都具备的扬声器与麦克风,因此,无需额外添加硬件模块,相比于其它无线技术,在成本、应用便利等方面上更具优势,易于推广普及。本文主要工作如下:(1)通过对声波在空气介质传播过程中的衰减、多径等特性分析以及现代数字通信系统的研究,为声波通信系统的设计做好了理论准备。研究了人耳对不同频率声波的掩蔽作用,以及对主流智能手机音频设备的频响特性的测试,选用音频设备所能支持的接近20kHz频率段的声波作为载波,并且对载波振幅进行限制,做到了通信过程中用户无感知。(2)为利于后期对系统的升级与维护,采用分层设计架构,设计了声波通信系统的整体模型框架。针对声波及设备特性,否定常用的调频等方式,采用QPSK作为声波通信系统的调制方式。空气信道中的噪声会对通信系统造成一定程度的干扰,因此,使用卷积码来对通信数据进行纠错。为保障通信数据安全,选用AES-128算法进行数据加密。(3)声波通信系统的通信速率远不如采用电磁波的无线通信系统,为此,针对声波通信速率低的特点,设计了一套无连接的通信协议。设备在通信过程前,无需进行像蓝牙等技术一样的耗时配对;在通信过程中,废除了面向连接协议中的反馈操作,使声波通信系统在用户体验上更加良好。(4)在Android平台上,开发了一套完整的声波通信测试系统,测试表明,本声波通信系统在仅使用内置设备时,有效通信距离能达到2.5米,在外接扬声器与麦克风后,最远通信距离达到5米,在通信速度及通信距离的综合表现上优于Evan Lynch等人设计的系统。本文所设计的声波无线通信系统,在通信过程中,不会产生人耳可闻的声响,无需像支付宝的声波付等方案采用音乐等方式对噪声进行掩盖。针对声波特性所设计的无连接通信协议,使多设备间能正常通信。声波通信技术为无线通信应用提供了一种解决方案,依托普及的智能手机,具备较强的竞争力。