專利名稱：具有糾錯功能的用于發(fā)送音頻和非音頻信息的方法和裝置的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種用于發(fā)送音頻和非音頻信息的裝置和方法，更具體而言，涉及一種內(nèi)置有糾錯功能以確保音頻和非音頻信息的高質(zhì)量接收和重現(xiàn)的、用于發(fā)送音頻和非音頻數(shù)據(jù)的裝置和方法。
相關(guān)技術(shù)的描述最新的發(fā)展已經(jīng)能使用戶在集中式存儲單元中存儲大量數(shù)字化編碼的音頻信息，以用于輕松檢索和重放。例如，對于用戶來說，“剝離(rip)”一張CD并且將存儲在其中的數(shù)字信息轉(zhuǎn)換為一種諸如MP3的壓縮格式，并將MP3文件存儲在個人計算機(jī)的硬盤驅(qū)動器上已經(jīng)變得相當(dāng)普遍。利用這種方法，能夠?qū)⒋罅恳纛l文件存儲在單個硬盤驅(qū)動器上。例如，以128Kbp的速率編碼的MP3相當(dāng)于在每兆字節(jié)容量中存儲大約1分鐘的音樂，因此，20GB的硬盤能存儲大約20000分鐘的音樂。然后，利用多個市場有售的程序中的任何一個，例如Musicmatch，能夠組織、檢索并且重放已存儲的文件。已存儲的文件也能被下載到便攜式播放器或者諸如CompactFlash卡這樣的便攜式存儲媒介中。
然而，當(dāng)文件從一個諸如個人計算機(jī)這樣的集中式設(shè)備中被處理并且被重放時，對于收聽音頻文件存在一些限制。一般來說，用戶必須靠近計算機(jī)的揚(yáng)聲器來收聽該音頻文件，因為所述音頻文件是通過計算機(jī)檢索、處理和輸出的。為了在遠(yuǎn)處重放，可以借助于電纜將諸如音頻接收機(jī)這樣的外圍設(shè)備連接到中央設(shè)備，但是這樣一種解決方案可能需要很長的電纜，或者使電纜穿過墻壁，因此可能不切實際。作為選擇，人們熟知的是將無線發(fā)射機(jī)或者類似的設(shè)備連接到個人計算機(jī)，以便將音頻信息從個人計算機(jī)發(fā)送到其上附裝有揚(yáng)聲器的接收機(jī)設(shè)備。然而，這種發(fā)射機(jī)通常使用傳統(tǒng)的模擬方法，其中個人計算機(jī)解碼音頻文件，處理已解碼的文件以提供輸出音頻信號，并且該輸出信號調(diào)制一個載波信號。在接收機(jī)端，已接收的輸出音頻信號被解調(diào)以恢復(fù)該輸出音頻信號，其被用于驅(qū)動一組揚(yáng)聲器。這種方法易受與模擬傳輸以及由不良接收所帶來的下降的保真度相關(guān)的問題(諸如干擾)的影響。
在這點上，傳統(tǒng)的發(fā)送音頻信息的模擬方法能夠提供低成本的傳送和接收，但是這種方法不能提供與數(shù)字傳輸和處理方法相關(guān)的保真度、噪音抗擾度和糾錯能力。數(shù)字調(diào)制/傳輸方法，例如QPSK和FSK，可以提供優(yōu)良的性能，但是通常需要更加昂貴的元件和配置來實現(xiàn)。
此外，發(fā)送音頻信息的模擬方法通常不容易實現(xiàn)將非音頻信息嵌入到音頻信息中。例如，諸如MP3文件這樣的壓縮音頻文件可能包括與音頻信息有關(guān)的非音頻信息。MP3文件包括一個ID3標(biāo)簽部分，該部分可能包括有關(guān)藝術(shù)家、專輯等的信息。利用模擬傳輸方法很難將該信息同時與音頻信息同時發(fā)送。此外，也可能希望連同音頻信息一起發(fā)送與音頻信息不相關(guān)的非音頻信息，例如，體育比賽得分、天氣信息、股票報價等等。
因此，希望以提供數(shù)字傳輸方法的優(yōu)點的方式來提供一種低成本的用于發(fā)送音頻信息的方法。進(jìn)一步希望提供一種低成本的用于發(fā)送音頻信息的方法，該方法包括檢錯和/或者糾錯以便以CD質(zhì)量重現(xiàn)音頻信息。
進(jìn)一步希望以提供數(shù)字傳輸?shù)膬?yōu)點的方式來提供一種低成本的用于發(fā)送音頻信息的方法，其中非音頻信息可能涉及被發(fā)送的音頻信息，也可能不涉及被發(fā)送的音頻信息。非音頻信息可能涉及音頻信息，用于提供有關(guān)例如藝術(shù)家、專輯等信息。非音頻信息可能不涉及音頻信息，用于提供一般性信息，例如，體育比賽得分、天氣信息、股票報價等等。
進(jìn)一步希望提供一種用于控制與接收單元相關(guān)聯(lián)的解碼器的方法以用于實現(xiàn)數(shù)字質(zhì)量的傳輸，以便防止在與該解碼器相關(guān)聯(lián)的文件緩沖器中出現(xiàn)空或者溢出的狀況。
發(fā)明概述本發(fā)明通過提供一種用于發(fā)送音頻和非音頻信息的低成本的方法和裝置來克服上面所提到的難點，其通過使用模擬傳輸方法提供了數(shù)字傳輸方法的優(yōu)點。根據(jù)本發(fā)明的方法消除了上面所提到的與模擬音頻傳輸相關(guān)聯(lián)的問題。尤其是，根據(jù)本發(fā)明的方法提供了內(nèi)置的檢錯和糾錯功能，以及將非音頻信息嵌入到音頻信息中的能力。
尤其是，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，音頻和非音頻信息被轉(zhuǎn)換為PCM格式，如果必要的話，然后被轉(zhuǎn)換為符合紅皮書(Red Book)CD標(biāo)準(zhǔn)的格式。正如在這里所提到的，紅皮書CD標(biāo)準(zhǔn)是指在“Compact Disc Digital Audio-SystemDescription(密致盤數(shù)字音頻—系統(tǒng)描述)”中提出的標(biāo)準(zhǔn)，該“密致盤數(shù)字音頻—系統(tǒng)描述”由Sony/N.V.Philips在1987年2月出版，并且被收錄在IECBN15-83-095和IEC出版物908中。已轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)以EFM信號的形式被提供，然后該信號被調(diào)節(jié)到基本的正弦頻率，并用于調(diào)制一個載波。在接收端，已接收信號被解調(diào)以恢復(fù)被調(diào)節(jié)的EFM信號，然后該信號被解碼以獲得原始的數(shù)字比特流。以這種方式，本發(fā)明通過使用模擬傳輸方法提供了內(nèi)置檢錯和/或者糾錯的優(yōu)點以及獲得原始數(shù)字比特流以用于進(jìn)一步處理和呈現(xiàn)的能力。
一方面，本發(fā)明是一種用于發(fā)送音頻信息的方法，包括步驟產(chǎn)生表示音頻信息的數(shù)字比特流；格式化該數(shù)字比特流以包括多個數(shù)據(jù)幀；產(chǎn)生與各個幀相關(guān)聯(lián)的糾錯比特，以及將糾錯比特嵌入到相應(yīng)的幀中；交織數(shù)據(jù)幀；EFM編碼比特流以產(chǎn)生EFM信號；調(diào)節(jié)EFM信號從而將該信號限制到正弦調(diào)制波，以及使用已調(diào)節(jié)的EFM信號來調(diào)制載波信號。具體地說，格式化、產(chǎn)生、交織和EFM編碼步驟包括格式化、產(chǎn)生、交織和EFM編碼比特流以產(chǎn)生符合紅皮書CD標(biāo)準(zhǔn)的信號。
另一方面，本發(fā)明是一種用于發(fā)送音頻信息的方法，包括以下步驟格式化，產(chǎn)生糾錯比特，交織和EFM編碼比特流以產(chǎn)生符合紅皮書CD標(biāo)準(zhǔn)的信號，接收非音頻數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，以及將非音頻數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)嵌入到根據(jù)紅皮書CD標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)幀的子碼(SUBCODE)塊中，調(diào)節(jié)所產(chǎn)生的信號，并且以所產(chǎn)生的信號調(diào)制載波。
另一方面，本發(fā)明是一種用于接收和處理經(jīng)由無線信道發(fā)送的音頻信息的方法，包括步驟經(jīng)由無線信道接收音頻信號；解調(diào)所接收的音頻信號來恢復(fù)被調(diào)節(jié)的EFM信號；解碼被調(diào)節(jié)的EFM信號以產(chǎn)生包括多個數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)比特流；將數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)去交織以產(chǎn)生多個去交織的數(shù)據(jù)幀；執(zhí)行糾錯以響應(yīng)包括在各個數(shù)據(jù)幀中的糾錯代碼；以及D/A轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的比特流以產(chǎn)生模擬輸出信號。具體地說，解調(diào)、解碼、去交織和糾錯步驟包括根據(jù)紅皮書CD標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行解調(diào)、解碼、去交織和糾錯。
另一方面，本發(fā)明是一種用于接收和處理音頻和非音頻信息的方法，包括以下步驟根據(jù)紅皮書CD標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行解調(diào)、解碼、去交織和糾錯所接收的信號，從所接收的信號中獲得的數(shù)據(jù)幀的子碼塊中提取非音頻數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
另一方面，本發(fā)明是一種用于接收和處理音頻和非音頻信息的方法，包括以下步驟根據(jù)紅皮書CD標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行解調(diào)、解碼、去交織和糾錯所接收信號，以及在解調(diào)、解碼、去交織和糾錯步驟期間，提供用于臨時存儲所接收的比特流的文件緩沖器，其中文件緩沖器提供表示在文件緩沖器中的填充程度的PWM信號，并且，對與解碼器相關(guān)聯(lián)的壓控振蕩器加以控制，使其響應(yīng)所述的表示文件緩沖器中的填充級別的PWM信號。
附圖簡述本發(fā)明的上述提到的和其他的特征和目的，以及獲取它們的方式將變得更加顯而易見，而且結(jié)合附圖參考下列本發(fā)明的示范性實施例的描述，使得發(fā)明本身更好地被理解，其中

圖1是利用根據(jù)本發(fā)明的用于發(fā)送和接收音頻和非音頻數(shù)據(jù)的方法的系統(tǒng)框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)送單元的框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的接收單元的框圖；圖4是根據(jù)紅皮書CD標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)幀的框圖；圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明嵌入并發(fā)送非音頻數(shù)據(jù)的步驟的流程圖；圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明接收嵌入到比特流中的非音頻數(shù)據(jù)的步驟的流程圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明被嵌入到子碼塊中的信息的分組的框圖。
相應(yīng)的參考符號表明了整個視圖中的相應(yīng)部分。
發(fā)明詳述下面公開的實施例并非意圖窮舉或者將本發(fā)明限制到下面詳細(xì)描述中公開的精確形式。相反，選擇并且描述實施例是為了本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以利用其技術(shù)。
圖1示出了描述根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的框圖，其中音頻數(shù)據(jù)和某些非音頻數(shù)據(jù)從發(fā)送設(shè)備102中被發(fā)送到所希望的多個設(shè)備中。發(fā)送設(shè)備102包括下面進(jìn)一步詳細(xì)描述的發(fā)送單元，其用于根據(jù)本發(fā)明無線地發(fā)送音頻和非音頻信息。圖1中的每個接收設(shè)備包括下面進(jìn)一步詳細(xì)描述的接收單元，其用于根據(jù)本發(fā)明接收和處理所發(fā)送的數(shù)據(jù)。簡而言之，發(fā)送單元轉(zhuǎn)換已選擇的數(shù)據(jù)以符合紅皮書CD標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)節(jié)所產(chǎn)生的信號，并且利用已調(diào)節(jié)的信號來調(diào)制載波。已調(diào)節(jié)信號與從CD播放器的光盤中獲得的濾波信號相似。接收單元解調(diào)所接收的信號以便從載波中恢復(fù)被格式化的數(shù)據(jù)，同時以符合CD標(biāo)準(zhǔn)的方式對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。該方法使音頻信息能夠以低成本的方式被發(fā)送，同時提供傳輸、接收和重現(xiàn)的數(shù)字方法的優(yōu)點。此外，該方法利用CD數(shù)據(jù)格式以允許非音頻信息嵌入到音頻信息中并且與音頻數(shù)據(jù)一起被發(fā)送，這些非音頻信息可以不涉及音頻信息，例如，體育比賽得分、天氣信息、股票報價等等。
發(fā)送設(shè)備可以是具有處理和發(fā)送能力的任何設(shè)備，例如個人計算機(jī)，以硬件或者軟件來實現(xiàn)圖2中發(fā)送單元200的功能。在發(fā)送設(shè)備102中，音頻和非音頻信息可以從多個數(shù)據(jù)源的其中一個中接收或檢索。數(shù)據(jù)源可以包括但不限于模擬信號輸入端110、與個人計算機(jī)相連接的便攜式數(shù)字播放器112、或者與個人計算機(jī)相結(jié)合或采用火線、USB或其他類似方式連接到個人計算機(jī)的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備114。作為選擇，數(shù)據(jù)源可以包括發(fā)送單元200，從而直接將數(shù)據(jù)發(fā)送到接收設(shè)備而不用經(jīng)過PC。
通過具有接收單元、或者能夠執(zhí)行圖3中示出的接收單元300的功能的元件的一個或者多個接收設(shè)備，來接收、處理和/或者呈現(xiàn)被發(fā)送的音頻和非音頻信息。接收設(shè)備可以包括，例如，包括一組附裝在其上的揚(yáng)聲器用于呈現(xiàn)所接收的音頻信息的音頻接收機(jī)104，能夠接收和呈現(xiàn)所接收的音頻和非音頻信息的PDA106，以及第二個人計算機(jī)108。每個接收設(shè)備包括接收單元300，或者執(zhí)行接收單元300功能的元件，在下面進(jìn)一步描述這些單元以實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的接收和處理的方法。以這種方式，系統(tǒng)100允許用戶在集中式存儲單元或者設(shè)備中存儲和/或者檢索大量的音頻文件集和非音頻信息，并且將信息發(fā)送到所希望的遠(yuǎn)端設(shè)備中。
圖2示出了發(fā)送單元200的框圖，其通過左信道202和右信道204來接收音頻數(shù)據(jù)。在該實施例中，音頻數(shù)據(jù)是模擬的形式并且通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器206和208被轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。數(shù)字信號被加到時間復(fù)用器212以產(chǎn)生單個串行比特流。作為選擇，音頻數(shù)據(jù)可以直接以數(shù)字形式被接收同時被直接加到時間復(fù)用器212。然后，被加到時間復(fù)用器212的音頻數(shù)據(jù)在發(fā)送之前按如下所述的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換以符合標(biāo)準(zhǔn)紅皮書CD格式。
音頻數(shù)據(jù)到標(biāo)準(zhǔn)紅皮書CD格式的轉(zhuǎn)換提供了具有健壯的檢錯和糾錯的優(yōu)點，并且允許使用相對低成本的元件來實現(xiàn)該轉(zhuǎn)換，因為用于根據(jù)紅皮書CD格式編碼和解碼數(shù)據(jù)的元件是眾所周知的而且容易獲得。本實施例利用Philips公司制造的SAA7392來實現(xiàn)轉(zhuǎn)換。
用于將音頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為紅皮書CD格式的過程對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說是公知的。簡而言之，音頻數(shù)據(jù)首先被轉(zhuǎn)換為PCM格式，其中信號被時間采樣并且被幅度量化為一個并行二進(jìn)制數(shù)。然后，處理數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以提供CIRC糾錯編碼和8-14調(diào)制(EFM)。此外，子碼和同步字被加入到比特流中。
根據(jù)紅皮書CD格式的數(shù)據(jù)被分組為帖，其中每幀由588個信道比特組成。圖4中示出了在EFM調(diào)制之前的幀格式。正如所示出的，每個幀由一個27比特同步部分402、一個8比特子碼部分404、一個96比特數(shù)據(jù)部分406、一個32比特奇偶校驗部分408、一個第二96比特數(shù)據(jù)部分410、以及第二32比特奇偶校驗比特部分412組成。在組合一個幀的過程中，6個32比特PCM音頻采樣周期被分組到一個幀中，然后，每一個采樣幀被劃分以產(chǎn)生4個8比特音頻碼元。為了分散可能的誤差，來自不同幀的碼元被交織，以使一個幀中的音頻信號來源于不同的幀。另外，對于每個幀產(chǎn)生8個8比特奇偶校驗碼元，4個在該幀的中間，4個在該幀的末端。這些幀的交織和奇偶校驗幀的產(chǎn)生提供了基于交叉交織里德-所羅門碼(Cross Interleave Reed Solomon Code)的糾錯編碼。
一旦這些幀被組合，則對數(shù)據(jù)進(jìn)行EFM編碼，其中通過使用將特殊的14比特字指定給各個8比特字的一個表，將8比特的塊轉(zhuǎn)變?yōu)?4比特字的塊。在本發(fā)明中，通過CD格式編碼器210來實現(xiàn)幀的組合、包括數(shù)據(jù)的交織、EFM編碼、以及子碼和控制比特的增加，CD格式編碼器210包括CIRC編碼器214、控制和顯示編碼器216、時間復(fù)用器218和EFM調(diào)制器220。盡管在圖2中示出了示范性的用于轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的方案，但是應(yīng)當(dāng)理解，上述的功能和處理過程可以用對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說熟知的其他的元件和軟件來執(zhí)行。轉(zhuǎn)換得出了一個EFM信號，然后該信號被調(diào)節(jié)以產(chǎn)生一個調(diào)制信號。EFM信號通過信號調(diào)節(jié)塊222被頻帶限制到正弦基頻，以便簡化隨后的頻率調(diào)制階段，從而“類模擬”的信號將對一個載波進(jìn)行頻率調(diào)制，以便將音頻和非音頻信息發(fā)送到接收機(jī)。在本發(fā)明的實施例中，EFM信號的頻帶被限制到180kHz到720kHz之間。根據(jù)本發(fā)明，被調(diào)節(jié)的EFM信號被用于通過FM調(diào)制器224對RF載波信號進(jìn)行調(diào)制，該FM調(diào)制器224被連接到天線226?？偟膩碚f，使用標(biāo)準(zhǔn)的CD編碼來產(chǎn)生被調(diào)節(jié)的EFM信號，該EFM信號代表將被發(fā)送的數(shù)字音頻和非音頻信息，然后，被調(diào)節(jié)的EFM信號被直接用于調(diào)制通過天線226傳輸?shù)妮d波，從而使用低成本的元件和技術(shù)提供了數(shù)字質(zhì)量的傳輸。
圖3示出了用于根據(jù)本發(fā)明接收和處理已發(fā)送信號的接收單元300。接收單元300包括使用傳統(tǒng)模擬頻率解調(diào)技術(shù)來恢復(fù)調(diào)制的解調(diào)器304，然后，其被加到解碼器320來恢復(fù)數(shù)字或者“CD”質(zhì)量信號。CD解碼器對于發(fā)射機(jī)的CD編碼處理幾乎是互補(bǔ)的，同時提供矩形脈沖的整形、NRZ轉(zhuǎn)換、EFM解調(diào)、時基矯正、子碼提取、CIRC檢錯/糾錯以及誤差隱藏的功能。與數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的內(nèi)置的檢錯和/或者糾錯將幫助恢復(fù)信息，該信息可能在傳輸期間被干擾所破壞。在本發(fā)明中，解碼器包括EFM解調(diào)器306、CIRC糾錯單元308、內(nèi)插器312、以及信道解復(fù)用器314。此外，一個隱藏塊可以被包括在解復(fù)用器314中。通過D/A轉(zhuǎn)換器316和318提供音頻輸出信號。通過控制和顯示解碼器310提供包括子碼信息的控制和顯示信息。
本發(fā)明方法的一個顯著優(yōu)點是數(shù)字檢錯/糾錯技術(shù)被結(jié)合到模擬傳輸中，從而確保音頻和非音頻數(shù)據(jù)的精確的傳輸以及接收。本發(fā)明的另一個優(yōu)點是通過使用市場有售的諸如由Philips公司制造的SAA7325這樣的解碼器能夠容易地實現(xiàn)CD解碼器的功能。市場上的解碼器的一個優(yōu)點是誤差隱藏，可以在糾錯的壓力達(dá)到一定限度時去除/減少可聽見的假象。當(dāng)然，也可以使用本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所公知的軟件裝置來實現(xiàn)編碼器/解碼器功能。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，使用上面所述的傳輸技術(shù)，非音頻信息可以連同音頻信息一起被發(fā)送。正如上面所提到的，紅皮書CD格式包括一個嵌入有數(shù)據(jù)幀的8比特子碼部分404。該子碼部分被分為8個信道，P、Q、R、S、T、U、V以及W。P和Q信道意圖用于控制與音頻數(shù)據(jù)相關(guān)的信息(音頻軌道的導(dǎo)入、導(dǎo)出標(biāo)記、副本保護(hù)標(biāo)志、預(yù)著重標(biāo)志等)。6個R-W信道意圖用于與音頻相關(guān)的信息(諸如封面藝術(shù)、藝術(shù)家信息等)。
本發(fā)明提供一種方法，該方法使用6個信道將可能與音頻信息不相關(guān)的非音頻信息從中央發(fā)射機(jī)設(shè)備發(fā)送到遠(yuǎn)端設(shè)備。正如上面所提到的，發(fā)送設(shè)備可以是PC，或者是存儲信息、或經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)接收用戶希望發(fā)送到遠(yuǎn)端設(shè)備的信息的設(shè)備。同樣，本發(fā)明可適用于非音頻設(shè)備。
一般來說，EFM信號的子碼部分表示附加到音頻信息所需數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。然而，根據(jù)本發(fā)明，子碼部分可以被用于發(fā)送與音頻信息不相關(guān)的非音頻信息。例如，參考圖1，發(fā)送設(shè)備102可以根據(jù)本發(fā)明發(fā)送一個比特流，其中該比特流包括從諸如硬盤104這樣的數(shù)據(jù)存儲裝置中取回的音頻信息，以及非音頻信息，諸如備忘錄、日歷安排/提醒、以及新聞/天氣/財經(jīng)信息(經(jīng)由連接因特網(wǎng)的應(yīng)用程序)。可以產(chǎn)生非音頻信息以響應(yīng)在發(fā)送設(shè)備處的用戶動作或者經(jīng)過接收設(shè)備發(fā)送的用戶請求。在這種情況下，通過音頻接收機(jī)104來接收并解碼已發(fā)送的信息，以便提取音頻信息，同時，該已發(fā)送的信息被處理，以便提供已發(fā)送音頻信息的數(shù)字質(zhì)量的重放。已發(fā)送的信息也通過PDA106來接收和解碼，以便提取相關(guān)的非音頻信息并向用戶呈現(xiàn)非音頻信息。以這種方式，可以借助于具有高質(zhì)量優(yōu)點的、由本發(fā)明的方法提供的糾錯傳輸?shù)牟煌邮諜C(jī)來同時發(fā)送、接收并處理不相關(guān)的音頻和非音頻信息。嵌入到傳輸中的非音頻信息可以立即呈現(xiàn)給用戶，例如新聞提示，或者為了日后的顯示或使用而被存儲在接收設(shè)備的存儲設(shè)備中，例如日歷條目。
子碼塊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由98個字節(jié)組成，每個字節(jié)由一個P比特、Q比特、R比特、S比特、T比特、U比特、V比特和W比特組成。本發(fā)明使用了數(shù)據(jù)傳輸所發(fā)送的各個字節(jié)的6個R-W比特，因此，數(shù)據(jù)的第一個字節(jié)的7-2比特在第一個子碼字節(jié)的R-W位置處被發(fā)送。數(shù)據(jù)的第二個字節(jié)的7-4比特和第一個字節(jié)的1-0比特在第二個子碼字節(jié)的R-W位置處被發(fā)送。數(shù)據(jù)的第二個字節(jié)的3-0比特和第三個字節(jié)的7-6比特在第三個子碼字節(jié)的R-W位置處被發(fā)送。數(shù)據(jù)的第三個字節(jié)的5-0比特在第四個子碼字節(jié)的R-W位置處被發(fā)送。對于其余數(shù)據(jù)重復(fù)該過程，其中子碼的4個字節(jié)被用于數(shù)據(jù)的每3個字節(jié)。子碼塊的最后4個比特未被使用，因此，在該實例中，對應(yīng)于數(shù)據(jù)的73個字節(jié)，恰好使用了可用空間的584個比特。這73個字節(jié)來自一個數(shù)據(jù)分組。如果數(shù)據(jù)的有效載荷小于66個字節(jié)，則所有的數(shù)據(jù)分組可以被相應(yīng)地減少。盡管在該示范性實施例中示出的是在每個子碼塊中駐留一個單獨(dú)的數(shù)據(jù)分組，但是作為選擇方案，也可以實現(xiàn)駐留數(shù)據(jù)分組的多個子部分。
與僅發(fā)送音頻信息的成本相比較，利用該方法，本發(fā)明允許以最小的成本增加來通過射頻(RF)發(fā)送非音頻信息以及音頻信息。
在子碼塊中發(fā)送的數(shù)據(jù)分組使用在圖7的示范性實施例中公開的示范性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)700。幀開始(SOF)部分702被定義為oxa5。目的地ID(DEST)部分704定義為用于“廣播模式”的0x00，否則，其包括特定接收設(shè)備的目的地ID。“廣播模式”用于不加區(qū)分地向一個或者多個接收設(shè)備進(jìn)行發(fā)送。PACKET ID部分706應(yīng)當(dāng)被設(shè)置為所發(fā)送的原始分組的0x0000，每個分組被發(fā)送多次(次數(shù)取決于RF的預(yù)期傳輸質(zhì)量-如果預(yù)期分組通常遭到破壞，則該值可以被設(shè)置為高-如果預(yù)期環(huán)境是“沒有差錯”的，則該值可以被設(shè)置為較低)。選項部分708包括指明了協(xié)議版本比特2-0，指明了ERROR CHECKSCHEME(1＝CRC，0＝CKS)的比特3，比特7-4被保留。LENGTH部分710表明了數(shù)據(jù)部分712(包括SOF702和CRC/CKS714)的字節(jié)的長度。在該示范性實施例中，其可以具有最大值73。將被發(fā)送的實際非音頻數(shù)據(jù)被嵌入到數(shù)據(jù)部分712中。CKS/CRC部分714被用于校驗和(CHECKSUM)或者循環(huán)冗余校驗(CYCLIC REDUNDANCY CHECK)。使用上面規(guī)定的分組格式，非音頻能夠使用上述方法嵌入并且與音頻數(shù)據(jù)一起發(fā)送。
圖5和6分別示出了發(fā)送和接收具有嵌入其中的非音頻信息的CD標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)的處理過程。處理過程500開始于產(chǎn)生一個將在步驟504中被發(fā)送的數(shù)據(jù)分組。數(shù)據(jù)分組可以響應(yīng)發(fā)送設(shè)備處的用戶輸入、來自外圍設(shè)備的一個用戶請求或者自動響應(yīng)特定的設(shè)備建立而產(chǎn)生。在步驟506中，確定將被發(fā)送的數(shù)據(jù)是否全部根據(jù)CD標(biāo)準(zhǔn)嵌入到數(shù)據(jù)幀中。召回(recall)非音頻數(shù)據(jù)的6個比特根據(jù)CD標(biāo)準(zhǔn)嵌入到各個數(shù)據(jù)幀中。如果不是所有的數(shù)據(jù)都被嵌入，則處理過程500進(jìn)入到步驟508，其確定將嵌入到符合CD標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)幀中的下一組數(shù)據(jù)比特。在步驟510，在步驟508中確定的下一組數(shù)據(jù)比特以所希望的次數(shù)嵌入到CD數(shù)據(jù)幀中。以這種方式，數(shù)據(jù)分組可能重復(fù)發(fā)送預(yù)定次數(shù)以確保準(zhǔn)確的接收。分組ID確保接收單元識別和處理每個唯一分組。然后，處理過程500返回到步驟506以重復(fù)該過程，直到所有的數(shù)據(jù)被嵌入到數(shù)據(jù)幀中。在非音頻數(shù)據(jù)分組中的所有數(shù)據(jù)被嵌入之后，處理過程進(jìn)入到步驟512，其中已調(diào)節(jié)的EFM信號被產(chǎn)生，然后如上所述用于對一個載波進(jìn)行頻率調(diào)制。盡管在該示范性實施例中，按順序是首先產(chǎn)生所有的非音頻數(shù)據(jù)，然后數(shù)據(jù)被嵌入和發(fā)送，但是應(yīng)當(dāng)理解非音頻數(shù)據(jù)可以在“飛行中”被產(chǎn)生、嵌入和發(fā)送。也就是說，當(dāng)非音頻數(shù)據(jù)通過發(fā)送單元被取回/接收時，可以同時進(jìn)行數(shù)據(jù)的產(chǎn)生、嵌入和發(fā)送。對于大數(shù)據(jù)量發(fā)送來說，這種選擇可以是有優(yōu)勢的。
圖6示出了用于根據(jù)本發(fā)明接收和解碼非音頻數(shù)據(jù)的處理方法。處理方法600以接收一個已經(jīng)在步驟604中以EFM信號調(diào)制的FM信號開始。在步驟606中，接收單元解調(diào)已接收的信號來恢復(fù)已調(diào)節(jié)的EFM信號，或者“眼孔圖樣”信號。在步驟608中，使用標(biāo)準(zhǔn)CD信號解碼方法來解碼并糾錯EFM信號以產(chǎn)生具有圖4所示的數(shù)據(jù)幀形式的比特流。在步驟610中，產(chǎn)生出的比特流被分析以便從幀的子碼塊中提取非音頻信息。在步驟612中，已提取的非音頻信息被存儲用于進(jìn)一步的組合和處理。在步驟614中，確定是否所有相關(guān)的非音頻數(shù)據(jù)已經(jīng)被接收。如果沒有，則處理過程600返回到步驟610繼續(xù)分析比特流以提取剩余的非音頻信息。如果被接收了，則該處理過程進(jìn)入到步驟616，其中已接收的數(shù)據(jù)可以按希望被處理并呈現(xiàn)。盡管該實施例在處理和呈現(xiàn)之前首先提取和收集所有相關(guān)的非音頻信息，但是應(yīng)當(dāng)理解這些步驟可以被同時執(zhí)行。例如，當(dāng)接收和處理大量的數(shù)據(jù)時，在接收數(shù)據(jù)時就可以處理和呈現(xiàn)已接收的數(shù)據(jù)。
在圖5和6的處理方法中，每個數(shù)據(jù)分組被多次發(fā)送，因為RF傳輸不能期望100％無差錯，而且因為沒有提供允許請求數(shù)據(jù)重新發(fā)送的反向信道。該方法依賴冗余來克服誤差。對于該示范性實施例，發(fā)送設(shè)備獨(dú)立于接收設(shè)備確定重新發(fā)送的準(zhǔn)確次數(shù)。在可替代的實施例中，使用低成本的反向信道在經(jīng)濟(jì)上可能是切實可行的，該反向信道用于使接收機(jī)以希望的次數(shù)重新發(fā)送信號給發(fā)射機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，基于緩沖器的填充狀態(tài)產(chǎn)生的控制信號被用于控制接收單元的操作。特別地，在接收單元的解碼器中使用緩沖器(未示出)，以在現(xiàn)有技術(shù)中公知的方式臨時存儲已接收的數(shù)據(jù)。就這一點來說，希望確保緩沖器不會上溢或者下溢。一般來說，在CD重放設(shè)備中，解碼器IC提供一個PWM信號，該信號表示在處理數(shù)字音頻信息的過程中使用的緩沖器。在閉環(huán)應(yīng)用中，PWM信號被用于提高或者降低磁盤的速度以允許連續(xù)不中斷的音頻重放。如果在閉環(huán)應(yīng)用中沒有使用PWM信號，則該緩沖器可能要么空轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致靜音狀態(tài)，要么上溢，從而導(dǎo)致跳過部分音頻文件。
可以看出本發(fā)明是一種開環(huán)狀況。為了防止緩沖器上溢和下溢的問題，本發(fā)明使用PWM信號來控制EFM解碼器對于基準(zhǔn)頻率的處理。也就是說，EFM解碼器IC的輸出提供一個PWM信號，其中該P(yáng)WM信號的寬度表示文件緩沖器的狀態(tài)。如果PWM信號的占空比是25％，則文件緩沖器填充了大約25％；50％的占空比表示文件緩沖器填充了大約50％，等等。然后，該P(yáng)WM信號被電容整流到一個可用的DC電壓電平并被加到壓控振蕩器(“VCO”)。VCO的輸出頻率是EFM解碼器IC的基準(zhǔn)工作頻率。在該實施例中，在SAA7325的輸出管腳處提供PWM信號。該信號被校正并被應(yīng)用于解碼器的VCO。
當(dāng)文件緩沖器的電平下降到低于預(yù)定的電平(例如50％)時，被整流的DC電壓也會下降到低于預(yù)定的電平，從而引起VCO頻率的降低。在VCO中頻率的降低引發(fā)了基準(zhǔn)工作頻率的降低。緩慢降低基準(zhǔn)工作頻率將允許緩沖器提高到所要求的50％電平。當(dāng)文件緩沖器的電平提高到超過50％時，輸出整流的DC電壓將提高VCO的頻率，其提高基準(zhǔn)工作頻率，其降低了緩沖器中的電平以降低到所希望的50％的電平。以這種方式，來自EFM解碼器的PWM信號被用于監(jiān)測文件緩沖器的填充狀態(tài)，同時控制EFM解碼器的處理速度。這將防止可能在開環(huán)狀況中發(fā)生失去同步狀況。應(yīng)當(dāng)理解該方法不僅被限制到EFM解碼器IC，而且提供表示緩沖器填充狀態(tài)的PWM信號的任何IC或者電路都能使用這種方法來控制處理速度。
因此，本發(fā)明能夠使用戶在遠(yuǎn)離諸如PC的集中式存儲單元或者設(shè)備的環(huán)境中體驗當(dāng)前可以從該集中式存儲單元或者設(shè)備處獲得的音頻信息?？梢栽O(shè)想可開發(fā)其他的可以進(jìn)一步增強(qiáng)和提供高級功能的方法。例如，PC中的數(shù)據(jù)可以根據(jù)本發(fā)明被無線下載到便攜式、手持的音頻設(shè)備，其具有根據(jù)本發(fā)明的結(jié)合在其中的接收單元，以及可以被存儲在手持設(shè)備的硬盤驅(qū)動器中為了以后重放以提供額外的靈活性和可攜帶性。另外的可選擇的實施例包括結(jié)合到帶有鬧鐘的收音機(jī)、集成式書架音頻系統(tǒng)、具有內(nèi)置遠(yuǎn)程控制器的集成便攜式播放器、以及集成式小型播放器(spacemaker)，所有的這些都具有到計算系統(tǒng)的無線鏈路。
盡管已經(jīng)根據(jù)示范性實施例描述了本發(fā)明，但對已公開實施例的修改和改變不脫離本發(fā)明的實質(zhì)，這一點對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說是顯而易見的。同樣，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明意于覆蓋在附屬權(quán)利要求中定義的所有修改。
權(quán)利要求
1.一種用于無線發(fā)送音頻信息的方法，包括步驟產(chǎn)生表示音頻信息的數(shù)字比特流；格式化該數(shù)字比特流以包括多個數(shù)據(jù)幀；產(chǎn)生與各個幀相關(guān)聯(lián)的糾錯比特，以及將糾錯比特嵌入到各個幀中；交織數(shù)據(jù)幀；EFM編碼該比特流以產(chǎn)生EFM信號；調(diào)節(jié)EFM信號從而產(chǎn)生包括正弦調(diào)制音調(diào)的被調(diào)節(jié)信號；以及使用被調(diào)節(jié)的EFM信號來調(diào)制載波信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中格式化、產(chǎn)生、交織和EFM編碼步驟包括格式化、產(chǎn)生、交織和EFM編碼該比特流以產(chǎn)生符合紅皮書CD標(biāo)準(zhǔn)的信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中調(diào)節(jié)步驟包括對該EFM信號進(jìn)行帶寬限制。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，進(jìn)一步包括步驟接收非音頻數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；將非音頻數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)嵌入到數(shù)據(jù)幀的子碼塊中，其中糾錯比特被用于通過接收單元來檢錯。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中嵌入步驟包括將非音頻數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)嵌入到預(yù)定數(shù)目個數(shù)據(jù)幀中。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中接收步驟包括從不同于音頻信息信號源的信號源中接收非音頻數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中接收步驟包括從因特網(wǎng)接收非音頻數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中接收步驟包括接收包含與多個接收單元中的一個特定接收單元相關(guān)聯(lián)的目的地ID的非音頻數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中嵌入步驟包括每次將非音頻數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的6個比特嵌入到每個數(shù)據(jù)幀的每個子碼塊中。
10.一種用于接收和處理經(jīng)由無線信道發(fā)送的音頻信息的方法，包括步驟經(jīng)由無線信道接收音頻信號；解調(diào)所接收的音頻信號來恢復(fù)帶寬受限的EFM信號；解碼EFM信號以產(chǎn)生包括多個數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)比特流；將數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)去交織以產(chǎn)生多個去交織的數(shù)據(jù)幀；執(zhí)行糾錯以響應(yīng)包括在各個數(shù)據(jù)幀中的糾錯碼；A/D轉(zhuǎn)換去交織的數(shù)據(jù)幀，以產(chǎn)生基本上沒有傳輸損傷的模擬輸出信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中解調(diào)、解碼、去交織和糾錯步驟包括根據(jù)紅皮書CD標(biāo)準(zhǔn)的解調(diào)、解碼、去交織和糾錯。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，進(jìn)一步包括從數(shù)據(jù)幀的子碼塊中提取非音頻數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的步驟，并且其中糾錯步驟包括執(zhí)行檢錯以響應(yīng)糾錯碼。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，進(jìn)一步包括從與多個數(shù)據(jù)幀相關(guān)聯(lián)的多個子碼塊中提取數(shù)據(jù)分組的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，進(jìn)一步包括從已提取的數(shù)據(jù)分組中提取目的地ID，以及處理數(shù)據(jù)分組以響應(yīng)該目的地ID的步驟。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，進(jìn)一步包括在存儲設(shè)備中存儲已提取的數(shù)據(jù)分組以響應(yīng)目的地ID的步驟。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，進(jìn)一步包括當(dāng)呈現(xiàn)音頻信息以響應(yīng)所提取的數(shù)據(jù)分組時顯示預(yù)定的顯示畫面的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，進(jìn)一步包括在解調(diào)、解碼、去交織和糾錯步驟期間提供用于臨時存儲所接收的比特流的文件緩沖器的步驟，其中文件緩沖器提供表示在文件緩沖器中的填充程度的PCM信號。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，進(jìn)一步包括響應(yīng)于表示文件緩沖器中的填充程度的PCM信號而控制與解碼器相關(guān)聯(lián)的壓控振蕩器的步驟，由此控制所接收的信號的解碼率以響應(yīng)文件緩沖器的填充程度。
全文摘要
一種通過使用低成本的元件和方案來提供音頻和非音頻信息的數(shù)字質(zhì)量傳輸?shù)姆椒ê脱b置。本發(fā)明通過首先轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)以符合CD標(biāo)準(zhǔn)格式，并且調(diào)節(jié)已轉(zhuǎn)換的信號從而產(chǎn)生被調(diào)節(jié)EFM信號來進(jìn)行音頻和非音頻信息的傳輸。被調(diào)節(jié)的EFM信號被用于對載波進(jìn)行頻率調(diào)制。通過轉(zhuǎn)換音頻和非音頻信息以符合CD標(biāo)準(zhǔn)格式，本方法提供一種低成本的具有檢錯和糾錯功能的發(fā)送數(shù)據(jù)的裝置。本發(fā)明的另一個方面涉及根據(jù)CD標(biāo)準(zhǔn)將非音頻信息嵌入到數(shù)據(jù)幀的子碼塊中。非音頻信息可能和音頻信息無關(guān)，而音頻和非音頻信息可能被發(fā) 送到不同的設(shè)備。本發(fā)明的另一個方面涉及控制壓控振蕩器以響應(yīng)解碼器中的文件緩沖器的填充程度。
文檔編號H04H60/07GK1610944SQ02815821
公開日2005年4月27日 申請日期2002年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月13日
發(fā)明者J·J·卡夫里, N·J·雷姆三世, S·H·基, K·L·弗里德林 申請人:湯姆森許可公司