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

背景技術(shù)：

市場上常見的傳統(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)品的延時為幾十毫秒，并不適合采用無線音響的視頻顯示，例如卡拉OK應(yīng)用中的無線話筒。因此，市面大部分的無線麥克風(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)實現(xiàn)要素：

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

在本發(fā)明的一實施例中，發(fā)射器包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器、音頻信號壓縮器、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轉(zhuǎn)化為數(shù)字脈沖編碼調(diào)制(PCM)格式的音頻信號。音頻信號壓縮器采用改進的自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制(ADPCM)算法將脈沖編碼調(diào)制格式的音頻信號壓縮為編碼位流。成幀器通過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)冗余校驗字段，將編碼位流打包為1.125ms的幀數(shù)據(jù)。擾碼器對具有標(biāo)識號的幀數(shù)據(jù)進行擾碼處理。該標(biāo)識號為發(fā)射器的標(biāo)識符。不同的發(fā)射器具有唯一的標(biāo)識號。調(diào)制器通過采用預(yù)定調(diào)制方案對擾碼后的幀數(shù)據(jù)進 行調(diào)制，以生成調(diào)制信號。發(fā)送單元發(fā)送調(diào)制信號。

在本發(fā)明的另一實施例中，接收器包括接收單元、解調(diào)器、解擾器、解幀器、音頻信號解壓縮器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器。接收單元接收信號。解調(diào)制器通過采用預(yù)定解調(diào)方案對信號進行解調(diào)制，以生成解調(diào)信號。解擾器采用標(biāo)識號對解調(diào)信號進行解擾碼處理。解幀器通過從解擾碼的信號中移除前導(dǎo)碼、同步字、信令字段、數(shù)據(jù)域和循環(huán)冗余校驗字段，將解擾碼后的信號解包為編碼位流。音頻信號解壓縮器采用改進的自適應(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。數(shù)模轉(zhuǎn)換器將脈沖編碼調(diào)制(PCM)格式的音頻信號轉(zhuǎn)化為模擬音頻信號。

在本發(fā)明的另一實施例中，一種發(fā)射器中的方法，包括以下步驟：

轉(zhuǎn)化模擬音頻信號為脈沖編碼調(diào)制格式的音頻信號；

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

通過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)冗余校驗字段，將編碼位流打包為1.125ms的幀數(shù)據(jù)；

采用標(biāo)識號對幀數(shù)據(jù)進行擾碼處理；

通過采用預(yù)定調(diào)制方案對擾碼后的幀數(shù)據(jù)進行調(diào)制，以生成調(diào)制信號；以及

發(fā)送調(diào)制信號。

在本發(fā)明的另一實施例中，一種接收器中的方法，包括以下步驟：

接收信號；

通過采用預(yù)定解調(diào)方案對所述信號進行解調(diào)制，以生成解調(diào)信號；

采用標(biāo)識號對解調(diào)信號進行解擾碼處理；

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

采用改進的自適應(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；

將脈沖編碼調(diào)制格式的音頻信號轉(zhuǎn)化為模擬音頻信號。

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

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

附圖說明

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

圖1示出了一種發(fā)射器的實施例的框圖；

圖2示出了一種接收器的實施例的框圖；

圖3示出了一種幀結(jié)構(gòu)的實施例的示意圖；

圖4示出了一種幀處理的實施例的示意圖；

圖5示出了一種傳輸方法的實施例的流程示意圖；

圖6示出了一種接收方法的實施例的流程示意圖。

具體實施方式

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

圖1示出了一種發(fā)射器的實施例的框圖。

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轉(zhuǎn)化為數(shù)字脈沖編碼調(diào)制(PCM)格式的音頻信號。在一實施例中，數(shù)字PCM格式的音頻信號的采樣頻率變化范圍為28kHz到48kHz。數(shù)字PCM格式音頻信號的有效位數(shù)(ENOB)大于16位。

音頻信號壓縮器120可以通過一個音頻編碼器來實現(xiàn)，并被配置為采用改進的自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制(ADPCM)算法，將PCM格式音頻信號壓縮為編碼位流。在一實施例中，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(CRC)字段，將編碼位流打包為1.125ms的幀。成幀器130可以通過擾碼和留空處理打包編碼位流。將對應(yīng)擾碼器140對擾碼程序進行更詳細的描述。

擾碼器140被配置為對包含音頻數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包或還被稱為具有標(biāo)識(ID)號的編碼位流進行擾碼處理。在另一實施例中，擾碼器104還被配置為通過在數(shù)據(jù)包和ID號的多個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號的多個拷貝對齊。ID號可以是隨機數(shù)，從而使多個ID號的重復(fù)呈現(xiàn)隨機序列。

現(xiàn)參考圖4，圖4示出了一種幀處理的實施例的示意圖。在框410中，基于數(shù)據(jù)包計算循環(huán)冗余校驗碼CRC，該數(shù)據(jù)包包括378個比特(或189個符號)的編碼位流、2個比特(或1個符號)的信令字段以及8個比特(或4個符號)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計算的，因為他們被用于物理層傳輸，并不攜帶數(shù)據(jù)有效荷載。進一步地，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，通過在數(shù)據(jù)包和ID號的多個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號的多個拷貝對齊。假定ID號的長度為32位。為了將ID號和數(shù)據(jù)包對齊，ID號的完整副本需要被拷貝12次，而ID號最高的4位，即ID號的第31位至28位被添加到該ID號的12個拷貝的末尾。因此，ID號的12個拷貝和最高的4位總共388位，與388位數(shù)據(jù)包的長度相等，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號的長度可以改變，因此ID號的拷貝數(shù)目可以相應(yīng)地改變，以滿足條件：ID號拷貝長度和數(shù)目的乘積始終與包含音頻數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包的長度相等。接著，在框440中，XOR的結(jié)果被留空以便隨機化數(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。留空處理使信號的頻譜更均勻，更容易滿足美國聯(lián)邦通信委員會的安全需求。在框450中，留空后最終的結(jié)果表示為Y，其也包括388個比特。值得注意的是，框410計算的CRC結(jié)果在框420至框450的過程中保持不變。

調(diào)制器150被配置為采用預(yù)定調(diào)制方案對擾碼后的幀數(shù)據(jù)進行調(diào)制。例如，調(diào)制器150可以采用具有204.8kHz的符號率的aπ/4-DPSK(差分相移鍵控)或QPSK(正交相移鍵控)的調(diào)制方案，對被擾碼的信號進行調(diào)制。發(fā)送單元160被配置為發(fā)送調(diào)制信號。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、音頻信號有效荷載、CRC字段。該系統(tǒng)采用具有1.125ms時隙持續(xù)時間的幀結(jié)構(gòu)。符號率為204.8千符號每秒(ksps)，每個符號具有2個比特，其可以通過π/4DPSK調(diào)制進行傳輸。

在一實施例中，前導(dǎo)碼具有16.4個符號，都被設(shè)置為零。接收器將利用 前導(dǎo)碼進行頻偏估計、天線選擇和自動增益控制。優(yōu)選地，前導(dǎo)碼字段具有至少8個符號的長度。

同步字具有12個符號的長度。在一實施例中，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，上述同步字的長度僅為了說明。優(yōu)選地，同步字具有至少8個符號的長度。

S-字段用于專有指示，例如偶數(shù)時隙和奇數(shù)時隙。S-字段可以具有1個符號或2個比特的長度。例如，S＝2’b00表示偶數(shù)時隙，而S＝2’b11表示奇數(shù)時隙。2’b00表示2進制中的00或十進制中的0。2’b22表示2進制中的11或十進制中的3。

數(shù)據(jù)字段具有4個符號或1個比特，用于傳輸數(shù)據(jù)信息，如電池電壓。該字段可由單片機MCU逐時隙編寫。數(shù)據(jù)字段可以具有4個符號或8個比特的長度。

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

為了允許多用戶共存，每對發(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S-字段、D-字段和音頻字段進行擾碼處理。

在采用ID碼進行擾碼前，錯誤校驗碼CRC字段被應(yīng)用于S-字段、D-字段和音頻字段。

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

圖2示出了一種接收器的實施例的框圖。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、音頻信號解壓縮器250和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)260。

接收單元210接收信號。解調(diào)制器220通過采用預(yù)定解調(diào)方案對信號進行解調(diào)制，以生成解調(diào)信號。解擾器230采用ID號對解調(diào)信號進行解擾碼處理。預(yù)選地，解擾器230通過在數(shù)據(jù)包和ID號的多個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號的多個拷貝對齊。解幀器240通過從解擾碼的信號中移除前導(dǎo)碼、同步字、信令字段、數(shù)據(jù)域和循環(huán)冗余校驗字段，將解擾碼信號解包為編碼位流。音頻信號解壓縮器250采用改進的自適應(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。數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)260將PCM格式的音頻信號轉(zhuǎn)化為模擬音頻信號

優(yōu)選地，前導(dǎo)碼具有至少8個符號的長度，且該前導(dǎo)碼表示為所述信號執(zhí)行頻率估計。

優(yōu)選地，信令字段具有1個符號的長度，且該信令字段表示偶數(shù)或奇數(shù)時隙。

優(yōu)選地，數(shù)據(jù)域具有4個符號的長度，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格式的音頻信號的采樣率變化范圍為28kHz到48kHz，數(shù)字PCM格式音頻信號的有效位數(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)化模擬音頻信號為數(shù)字脈沖編碼調(diào)制(PCM)格式的音頻信號；在方框520中，采用改進的自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制(ADPCM)算 法將數(shù)字PCM格式的音頻信號壓縮為編碼位流；在方框530中，通過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號對幀數(shù)據(jù)進行擾碼操作；在方框550中，通過采用預(yù)定的調(diào)制方案對擾碼后的幀數(shù)據(jù)進行調(diào)制，以生成調(diào)制信號；以及在方框560中，發(fā)射調(diào)制信號。

在一實施例中，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自卡拉OK話筒的信號并放大接收到的信號。

在至少一個實施例中，由于幀結(jié)構(gòu)省去了地址字段，并采用ID號來識別不同的發(fā)射器，因而該實施例減少了空中下載(OTA)的開銷。進一步地，XOR操作和ID號的引入僅需要很小的計算量，卻極大地降低了延遲，因為其采用獨特的幀結(jié)構(gòu)。

圖6示出了一種傳輸方法的實施例的流程圖。該方法600包括：在框圖610中，接收信號；在框圖620中，通過采用預(yù)定的解調(diào)制方案對信號進行解調(diào)，以生成解調(diào)制信號；在框圖630中，采用ID號對解調(diào)制信號進行解擾碼操作；在框圖640中，通過從解擾碼信號中移除前導(dǎo)碼、同步字、信令字段、數(shù)據(jù)域和循環(huán)冗余校驗碼，將解擾碼后的信號解包為編碼位流；在框圖650中，采用改進的自適應(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；在框圖660中，將該PCM格式的音頻信號轉(zhuǎn)化為模擬音頻信號。

在上述實施例中，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施例也可以采用其他數(shù)據(jù)，例如圖像信號和視頻信號，并且也可以將音頻信號壓縮器或解壓縮器分別替換為圖像或視頻信號壓縮器或解壓縮器。

在本發(fā)明至少一個實施例中，電路可以自動跟隨檢測頻道的頻道選擇機構(gòu)的速度。該電路在不錯失頻道的情況下可以精確搜索頻道。該頻道搜索體驗可以被改進。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以將不同實施例中的元件進行組合以產(chǎn)生另一個技術(shù)方案。該書面說明書使用實例來公開本發(fā)明，包括最佳實施方式，并且為了使本領(lǐng)域任何技術(shù)人員能實施本發(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)人員想到的其他實例。這些其他實例如果具有與本權(quán)利要求書的文字語言相同的結(jié)構(gòu)元件，或包括與本權(quán)利要求書的文字語言沒有本質(zhì)區(qū)別的等同結(jié)構(gòu)元件，則這些其他實例也在該權(quán)利要求書包含的范圍之內(nèi)。