本發(fā)明涉及無(wú)線設(shè)備和該無(wú)線設(shè)備中的方法，更具體地但不限于涉及一種實(shí)現(xiàn)超低延時(shí)數(shù)字音頻傳輸?shù)臒o(wú)線設(shè)備。

背景技術(shù)：

市場(chǎng)上常見的傳統(tǒng)產(chǎn)品使用通用的2.4GHz高斯頻移鍵控(GFSK)收發(fā)器來(lái)傳輸壓縮的音頻數(shù)據(jù)。然而，這些傳統(tǒng)產(chǎn)品占用帶寬寬，并不適合多用戶應(yīng)用程序。此外，傳統(tǒng)產(chǎn)品的延時(shí)為幾十毫秒，并不適合采用無(wú)線音響的視頻顯示，例如卡拉OK應(yīng)用中的無(wú)線話筒。因此，市面大部分的無(wú)線麥克風(fēng)要么是模擬方式失真較大，要么是2.4GHz數(shù)字方式延遲很大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明公開一種無(wú)線設(shè)備及無(wú)線設(shè)備中的方法，可實(shí)現(xiàn)極低延遲的高保真音頻無(wú)線傳送。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，發(fā)射器包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器、音頻信號(hào)壓縮器、成幀器、擾碼器、調(diào)制器以及發(fā)送單元。模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬音頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字脈沖編碼調(diào)制(PCM)格式的音頻信號(hào)。音頻信號(hào)壓縮器采用改進(jìn)的自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制(ADPCM)算法將脈沖編碼調(diào)制格式的音頻信號(hào)壓縮為編碼位流。成幀器通過(guò)在編碼位流中添加前導(dǎo)碼、同步字、信令字段、數(shù)據(jù)域和循環(huán)冗余校驗(yàn)字段，將編碼位流打包為1.125ms的幀數(shù)據(jù)。擾碼器對(duì)具有標(biāo)識(shí)號(hào)的幀數(shù)據(jù)進(jìn)行擾碼處理。該標(biāo)識(shí)號(hào)為發(fā)射器的標(biāo)識(shí)符。不同的發(fā)射器具有唯一的標(biāo)識(shí)號(hào)。調(diào)制器通過(guò)采用預(yù)定調(diào)制方案對(duì)擾碼后的幀數(shù)據(jù)進(jìn) 行調(diào)制，以生成調(diào)制信號(hào)。發(fā)送單元發(fā)送調(diào)制信號(hào)。

在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，接收器包括接收單元、解調(diào)器、解擾器、解幀器、音頻信號(hào)解壓縮器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器。接收單元接收信號(hào)。解調(diào)制器通過(guò)采用預(yù)定解調(diào)方案對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)制，以生成解調(diào)信號(hào)。解擾器采用標(biāo)識(shí)號(hào)對(duì)解調(diào)信號(hào)進(jìn)行解擾碼處理。解幀器通過(guò)從解擾碼的信號(hào)中移除前導(dǎo)碼、同步字、信令字段、數(shù)據(jù)域和循環(huán)冗余校驗(yàn)字段，將解擾碼后的信號(hào)解包為編碼位流。音頻信號(hào)解壓縮器采用改進(jìn)的自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制(ADPCM)算法將編碼位流解壓縮為脈沖編碼調(diào)制格式音頻信號(hào)。數(shù)模轉(zhuǎn)換器將脈沖編碼調(diào)制(PCM)格式的音頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬音頻信號(hào)。

在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，一種發(fā)射器中的方法，包括以下步驟：

轉(zhuǎn)化模擬音頻信號(hào)為脈沖編碼調(diào)制格式的音頻信號(hào)；

采用改進(jìn)的自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制算法將脈沖編碼調(diào)制格式的音頻信號(hào)壓縮為編碼位流；

通過(guò)在編碼位流中添加前導(dǎo)碼、同步字、信令字段、數(shù)據(jù)域和循環(huán)冗余校驗(yàn)字段，將編碼位流打包為1.125ms的幀數(shù)據(jù)；

采用標(biāo)識(shí)號(hào)對(duì)幀數(shù)據(jù)進(jìn)行擾碼處理；

通過(guò)采用預(yù)定調(diào)制方案對(duì)擾碼后的幀數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，以生成調(diào)制信號(hào)；以及

發(fā)送調(diào)制信號(hào)。

在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，一種接收器中的方法，包括以下步驟：

接收信號(hào)；

通過(guò)采用預(yù)定解調(diào)方案對(duì)所述信號(hào)進(jìn)行解調(diào)制，以生成解調(diào)信號(hào)；

采用標(biāo)識(shí)號(hào)對(duì)解調(diào)信號(hào)進(jìn)行解擾碼處理；

通過(guò)從解擾碼的信號(hào)中移除前導(dǎo)碼、同步字、信令字段、數(shù)據(jù)域和循環(huán)冗余校驗(yàn)字段，將解擾碼后的信號(hào)解包為編碼位流；

采用改進(jìn)的自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制算法將編碼位流解壓縮為脈沖編碼調(diào)制格式的音頻信號(hào)；

將脈沖編碼調(diào)制格式的音頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬音頻信號(hào)。

本發(fā)明實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要區(qū)別及其效果在于：

可實(shí)現(xiàn)超低延遲的數(shù)字音頻無(wú)線傳送，并且通訊距離遠(yuǎn)，成本低。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的非限制性和非詳盡的各實(shí)施方式將參照下列附圖進(jìn)行說(shuō)明，其中類似附圖標(biāo)記除詳細(xì)說(shuō)明外在各種視圖中指示類似部件。

圖1示出了一種發(fā)射器的實(shí)施例的框圖；

圖2示出了一種接收器的實(shí)施例的框圖；

圖3示出了一種幀結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的示意圖；

圖4示出了一種幀處理的實(shí)施例的示意圖；

圖5示出了一種傳輸方法的實(shí)施例的流程示意圖；

圖6示出了一種接收方法的實(shí)施例的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)將對(duì)本發(fā)明的各方面和實(shí)例進(jìn)行描述。以下的描述為了全面理解和說(shuō)明這些實(shí)例而提供了特定的細(xì)節(jié)。但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，即使沒(méi)有這些細(xì)節(jié)，也可以實(shí)施本發(fā)明。此外，一些公知的結(jié)構(gòu)或功能可能沒(méi)有被示出或詳細(xì)說(shuō)明，以避免不必要的模糊相關(guān)說(shuō)明。

圖1示出了一種發(fā)射器的實(shí)施例的框圖。

該發(fā)射器100包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)110、音頻信號(hào)壓縮器120、成幀器130、擾碼器140、調(diào)制器150以及發(fā)送單元160。

模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)110被配置為將模擬音頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字脈沖編碼調(diào)制(PCM)格式的音頻信號(hào)。在一實(shí)施例中，數(shù)字PCM格式的音頻信號(hào)的采樣頻率變化范圍為28kHz到48kHz。數(shù)字PCM格式音頻信號(hào)的有效位數(shù)(ENOB)大于16位。

音頻信號(hào)壓縮器120可以通過(guò)一個(gè)音頻編碼器來(lái)實(shí)現(xiàn)，并被配置為采用改進(jìn)的自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制(ADPCM)算法，將PCM格式音頻信號(hào)壓縮為編碼位流。在一實(shí)施例中，編碼位流具有336千比特每秒(kbps)的比特率。

成幀器130被配置為通過(guò)在編碼位流中添加前導(dǎo)碼、同步字、信令(S)、數(shù)據(jù)域(數(shù)據(jù))、以及循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)字段，將編碼位流打包為1.125ms的幀。成幀器130可以通過(guò)擾碼和留空處理打包編碼位流。將對(duì)應(yīng)擾碼器140對(duì)擾碼程序進(jìn)行更詳細(xì)的描述。

擾碼器140被配置為對(duì)包含音頻數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包或還被稱為具有標(biāo)識(shí)(ID)號(hào)的編碼位流進(jìn)行擾碼處理。在另一實(shí)施例中，擾碼器104還被配置為通過(guò)在數(shù)據(jù)包和ID號(hào)的多個(gè)拷貝上以逐位的方式執(zhí)行異或(XOR)操作，將包含編碼位流、數(shù)據(jù)域以及信令字段的數(shù)據(jù)包和ID號(hào)的多個(gè)拷貝對(duì)齊。ID號(hào)可以是隨機(jī)數(shù)，從而使多個(gè)ID號(hào)的重復(fù)呈現(xiàn)隨機(jī)序列。

現(xiàn)參考圖4，圖4示出了一種幀處理的實(shí)施例的示意圖。在框410中，基于數(shù)據(jù)包計(jì)算循環(huán)冗余校驗(yàn)碼CRC，該數(shù)據(jù)包包括378個(gè)比特(或189個(gè)符號(hào))的編碼位流、2個(gè)比特(或1個(gè)符號(hào))的信令字段以及8個(gè)比特(或4個(gè)符號(hào))的數(shù)據(jù)域。該編碼位流在圖4中表示為音頻。注意，前導(dǎo)碼和同步字并不是為CRC計(jì)算的，因?yàn)樗麄儽挥糜谖锢韺觽鬏?，并不攜帶數(shù)據(jù)有效荷載。進(jìn)一步地，不同的發(fā)射器共享相同的前導(dǎo)碼和同步字。接著，在框 圖420中，計(jì)算完CRC后，將CRC添加給編碼位流的最低有效位(LSB)。接著，在框圖430中，通過(guò)在數(shù)據(jù)包和ID號(hào)的多個(gè)拷貝上以逐位的方式執(zhí)行XOR操作，將包含音頻數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)域和信令字段的數(shù)據(jù)包與ID號(hào)的多個(gè)拷貝對(duì)齊。假定ID號(hào)的長(zhǎng)度為32位。為了將ID號(hào)和數(shù)據(jù)包對(duì)齊，ID號(hào)的完整副本需要被拷貝12次，而ID號(hào)最高的4位，即ID號(hào)的第31位至28位被添加到該ID號(hào)的12個(gè)拷貝的末尾。因此，ID號(hào)的12個(gè)拷貝和最高的4位總共388位，與388位數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度相等，該數(shù)據(jù)包包括378位編碼位流、2位信令字段和8位數(shù)據(jù)域。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，ID號(hào)的長(zhǎng)度可以改變，因此ID號(hào)的拷貝數(shù)目可以相應(yīng)地改變，以滿足條件：ID號(hào)拷貝長(zhǎng)度和數(shù)目的乘積始終與包含音頻數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度相等。接著，在框440中，XOR的結(jié)果被留空以便隨機(jī)化數(shù)據(jù)，從而減輕或避免串?dāng)_，其中，XOR的結(jié)果被表示為具有388位的X。留空處理使信號(hào)的頻譜更均勻，更容易滿足美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)的安全需求。在框450中，留空后最終的結(jié)果表示為Y，其也包括388個(gè)比特。值得注意的是，框410計(jì)算的CRC結(jié)果在框420至框450的過(guò)程中保持不變。

調(diào)制器150被配置為采用預(yù)定調(diào)制方案對(duì)擾碼后的幀數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制。例如，調(diào)制器150可以采用具有204.8kHz的符號(hào)率的aπ/4-DPSK(差分相移鍵控)或QPSK(正交相移鍵控)的調(diào)制方案，對(duì)被擾碼的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。發(fā)送單元160被配置為發(fā)送調(diào)制信號(hào)。發(fā)送單元160可以包括射頻(RF)發(fā)射器。

圖3示出了一種幀結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的示意圖。如圖3所示，數(shù)據(jù)包包括前導(dǎo)碼、同步字、數(shù)據(jù)域、音頻信號(hào)有效荷載、CRC字段。該系統(tǒng)采用具有1.125ms時(shí)隙持續(xù)時(shí)間的幀結(jié)構(gòu)。符號(hào)率為204.8千符號(hào)每秒(ksps)，每個(gè)符號(hào)具有2個(gè)比特，其可以通過(guò)π/4DPSK調(diào)制進(jìn)行傳輸。

在一實(shí)施例中，前導(dǎo)碼具有16.4個(gè)符號(hào)，都被設(shè)置為零。接收器將利用 前導(dǎo)碼進(jìn)行頻偏估計(jì)、天線選擇和自動(dòng)增益控制。優(yōu)選地，前導(dǎo)碼字段具有至少8個(gè)符號(hào)的長(zhǎng)度。

同步字具有12個(gè)符號(hào)的長(zhǎng)度。在一實(shí)施例中，同步字可以具有值[3 1 1 3 3 1 1 1 3 3 1 3]。優(yōu)選地，同步字可以具有值[1 1 3 1 1 3 3 3 1 1 3 1]。該同步字將協(xié)助接收器與發(fā)射器保持同步。值得注意的是，上述同步字的長(zhǎng)度僅為了說(shuō)明。優(yōu)選地，同步字具有至少8個(gè)符號(hào)的長(zhǎng)度。

S-字段用于專有指示，例如偶數(shù)時(shí)隙和奇數(shù)時(shí)隙。S-字段可以具有1個(gè)符號(hào)或2個(gè)比特的長(zhǎng)度。例如，S＝2’b00表示偶數(shù)時(shí)隙，而S＝2’b11表示奇數(shù)時(shí)隙。2’b00表示2進(jìn)制中的00或十進(jìn)制中的0。2’b22表示2進(jìn)制中的11或十進(jìn)制中的3。

數(shù)據(jù)字段具有4個(gè)符號(hào)或1個(gè)比特，用于傳輸數(shù)據(jù)信息，如電池電壓。該字段可由單片機(jī)MCU逐時(shí)隙編寫。數(shù)據(jù)字段可以具有4個(gè)符號(hào)或8個(gè)比特的長(zhǎng)度。

音頻字段具有189個(gè)符號(hào)，用于傳輸壓縮音頻信息或編碼位流。請(qǐng)注意，音頻字段包括有效荷載。在一實(shí)施例中，控制器170被配置為以至少189個(gè)符號(hào)每幀的速度發(fā)送壓縮的數(shù)字PCM格式的音頻信號(hào)，即ADPCM(自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制)信號(hào)。

為了允許多用戶共存，每對(duì)發(fā)射和接收系統(tǒng)將具有相同的唯一ID碼。該ID碼可以是32位的，將用于對(duì)S-字段、D-字段和音頻字段進(jìn)行擾碼處理。

在采用ID碼進(jìn)行擾碼前，錯(cuò)誤校驗(yàn)碼CRC字段被應(yīng)用于S-字段、D-字段和音頻字段。

最后，對(duì)包含CRC字段的擾頻序列進(jìn)行留空處理并采用π/4的DPSK調(diào)制對(duì)其進(jìn)行調(diào)制以進(jìn)行RF(射頻)傳輸。

圖2示出了一種接收器的實(shí)施例的框圖。該接收器200包括接收單元 210、解調(diào)制器220、解擾器230、解幀器240、音頻信號(hào)解壓縮器250和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)260。

接收單元210接收信號(hào)。解調(diào)制器220通過(guò)采用預(yù)定解調(diào)方案對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)制，以生成解調(diào)信號(hào)。解擾器230采用ID號(hào)對(duì)解調(diào)信號(hào)進(jìn)行解擾碼處理。預(yù)選地，解擾器230通過(guò)在數(shù)據(jù)包和ID號(hào)的多個(gè)拷貝上以逐位的方式執(zhí)行XOR操作，將包含編碼位流、數(shù)據(jù)域和信令字段的數(shù)據(jù)包與ID號(hào)的多個(gè)拷貝對(duì)齊。解幀器240通過(guò)從解擾碼的信號(hào)中移除前導(dǎo)碼、同步字、信令字段、數(shù)據(jù)域和循環(huán)冗余校驗(yàn)字段，將解擾碼信號(hào)解包為編碼位流。音頻信號(hào)解壓縮器250采用改進(jìn)的自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制(ADPCM)算法將編碼位流解壓縮為PCM格式音頻信號(hào)。數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)260將PCM格式的音頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬音頻信號(hào)

優(yōu)選地，前導(dǎo)碼具有至少8個(gè)符號(hào)的長(zhǎng)度，且該前導(dǎo)碼表示為所述信號(hào)執(zhí)行頻率估計(jì)。

優(yōu)選地，信令字段具有1個(gè)符號(hào)的長(zhǎng)度，且該信令字段表示偶數(shù)或奇數(shù)時(shí)隙。

優(yōu)選地，數(shù)據(jù)域具有4個(gè)符號(hào)的長(zhǎng)度，且該數(shù)據(jù)域表示編碼位流的數(shù)據(jù)信息。

優(yōu)選地，預(yù)定調(diào)制方案包括具有204.8kHz符號(hào)率的π/4-DPSK(差分相移鍵控)或QPSK(正交相移鍵控)。

優(yōu)選地，數(shù)字PCM格式的音頻信號(hào)的采樣率變化范圍為28kHz到48kHz，數(shù)字PCM格式音頻信號(hào)的有效位數(shù)大于16位，編碼位流具有336kbps的比特率。

圖5示出了一種傳輸方法的實(shí)施例的流程圖。一種發(fā)射器中的方法包括：在方框510中，轉(zhuǎn)化模擬音頻信號(hào)為數(shù)字脈沖編碼調(diào)制(PCM)格式的音頻信號(hào)；在方框520中，采用改進(jìn)的自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制(ADPCM)算 法將數(shù)字PCM格式的音頻信號(hào)壓縮為編碼位流；在方框530中，通過(guò)在編碼位流中添加前導(dǎo)碼、同步字、信令字段、數(shù)據(jù)域和循環(huán)冗余校驗(yàn)字段，將編碼位流打包為1.125ms的幀數(shù)據(jù)；在方框540中，采用ID號(hào)對(duì)幀數(shù)據(jù)進(jìn)行擾碼操作；在方框550中，通過(guò)采用預(yù)定的調(diào)制方案對(duì)擾碼后的幀數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，以生成調(diào)制信號(hào)；以及在方框560中，發(fā)射調(diào)制信號(hào)。

在一實(shí)施例中，發(fā)射器100可以是卡拉OK話筒，接收器200可以是功率放大器，該功率放大器接收來(lái)自卡拉OK話筒的信號(hào)并放大接收到的信號(hào)。

在至少一個(gè)實(shí)施例中，由于幀結(jié)構(gòu)省去了地址字段，并采用ID號(hào)來(lái)識(shí)別不同的發(fā)射器，因而該實(shí)施例減少了空中下載(OTA)的開銷。進(jìn)一步地，XOR操作和ID號(hào)的引入僅需要很小的計(jì)算量，卻極大地降低了延遲，因?yàn)槠洳捎锚?dú)特的幀結(jié)構(gòu)。

圖6示出了一種傳輸方法的實(shí)施例的流程圖。該方法600包括：在框圖610中，接收信號(hào)；在框圖620中，通過(guò)采用預(yù)定的解調(diào)制方案對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，以生成解調(diào)制信號(hào)；在框圖630中，采用ID號(hào)對(duì)解調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解擾碼操作；在框圖640中，通過(guò)從解擾碼信號(hào)中移除前導(dǎo)碼、同步字、信令字段、數(shù)據(jù)域和循環(huán)冗余校驗(yàn)碼，將解擾碼后的信號(hào)解包為編碼位流；在框圖650中，采用改進(jìn)的自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制(ADPCM)算法將編碼位流解壓縮為PCM格式的音頻信號(hào)；在框圖660中，將該P(yáng)CM格式的音頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬音頻信號(hào)。

在上述實(shí)施例中，采用音頻數(shù)據(jù)作為例子。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解上述實(shí)施例也可以采用其他數(shù)據(jù)，例如圖像信號(hào)和視頻信號(hào)，并且也可以將音頻信號(hào)壓縮器或解壓縮器分別替換為圖像或視頻信號(hào)壓縮器或解壓縮器。

在本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)施例中，電路可以自動(dòng)跟隨檢測(cè)頻道的頻道選擇機(jī)構(gòu)的速度。該電路在不錯(cuò)失頻道的情況下可以精確搜索頻道。該頻道搜索體驗(yàn)可以被改進(jìn)。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以將不同實(shí)施例中的元件進(jìn)行組合以產(chǎn)生另一個(gè)技術(shù)方案。該書面說(shuō)明書使用實(shí)例來(lái)公開本發(fā)明，包括最佳實(shí)施方式，并且為了使本領(lǐng)域任何技術(shù)人員能實(shí)施本發(fā)明，包括了制造和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及執(zhí)行任何所結(jié)合的方法。本發(fā)明的專利范圍由本權(quán)利要求書限定，并可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其他實(shí)例。這些其他實(shí)例如果具有與本權(quán)利要求書的文字語(yǔ)言相同的結(jié)構(gòu)元件，或包括與本權(quán)利要求書的文字語(yǔ)言沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別的等同結(jié)構(gòu)元件，則這些其他實(shí)例也在該權(quán)利要求書包含的范圍之內(nèi)。