CN101923859B - 音频数据接收装置、接收方法和音频数据发送和接收系统 - Google Patents

Abstract

一种音频数据接收装置、接收方法和音频数据发送和接收系统，该音频数据接收装置包括：接收单元，配置为接收根据第一时钟信号采样的音频数据；同步单元，配置为通过提取音频数据中包含的时钟分量，生成与第一时钟信号同步的第二时钟信号；解调器，配置为根据第二时钟信号解调音频数据；过采样单元，配置为通过使用高于第二时钟信号的频率的频率，过采样由解调器解调的音频数据；时钟生成器，配置为生成第三时钟信号，其具有接近等于第一时钟信号的频率的频率；以及数据输出单元，配置为根据由时钟生成器生成的第三时钟信号，输出由过采样单元过采样的音频数据。

Description

音频数据接收装置、接收方法和音频数据发送和接收系统

技术领域

本发明涉及音频数据接收装置、音频数据接收方法以及音频数据发送和接收系统。 

背景技术

近年来，随着信息传输技术已经得到发展，已经变得日益使用用于在多个装置中传输音频数据的技术。例如，在家庭影院系统中，已经进行尝试通过以无线方式将发送音频数据的发送装置连接到接收音频数据的接收装置(如扬声器)，增加扬声器等的布局的自由度。 

如上所述，在要在多个装置中传输和处理音频数据的情况下，作为用于使得用于在接收侧处理音频数据的时钟匹配发送侧的采样频率的技术，主要使用同步模式和异步模式之一的技术。同步模式是这样的模式，其中发送装置使得对应于采样频率的时钟分量包含在音频数据中，并发送音频数据，并且接收装置根据接收的时钟分量处理音频数据(例如，见日本未审专利申请公开No.2002-268662)。异步模式是这样的模式，其中不使用从发送装置发送的时钟分量，并且接收装置生成具有等于发送装置中的采样频率的频率的时钟，并且处理音频数据。 

发明内容

然而，在同步模式中，存在这样的情况，其中接收侧的时钟由于从接收信号提取时钟分量的锁相环(PLL)电路的性能、和接收信号中包含的噪声的影响而变得不稳定，并且再现音频的质量下降。此外，在异步模式中，存在这样的情况，其中作为发送侧的时钟和接收侧的时钟之间出现的偏差的结果，产生异步噪声。 

因此，期望提供一种新的和改进的音频数据接收装置、音频数据接收方法以及音频数据发送和接收系统，其能够在要在多个装置中传输音频数据的情况下抑制接收侧的音频质量的下降。 

根据本发明的实施例，提供了一种音频数据接收装置，包括：接收单元，配置为接收根据第一时钟信号采样的音频数据；同步单元，配置为通过提取音频数据中包含的时钟分量，生成与第一时钟信号同步的第二时钟信号；解调器，配置为根据第二时钟信号解调音频数据；过采样单元，配置为通过使用高于第二时钟信号的频率的频率，过采样由解调器解调的音频数据；时钟生成器，配置为生成第三时钟信号，其具有接近等于第一时钟信号的频率的频率；以及数据输出单元，配置为根据由时钟生成器生成的第三时钟信号，输出由过采样单元过采样的音频数据。 

利用这种配置，根据具有与音频数据的采样频率同步的频率的第二时钟信号，解调接收的音频数据。然后，解调的音频数据使用高于第二时钟信号的频率过采样，此后根据第三稳定的时钟信号顺序输出。结果，例如移除了基于发送侧的时钟和接收侧的时钟之间的偏差的异步噪声，并且防止了由于不稳定时钟导致的音频质量的下降。 

过采样单元可以通过使用通过将第二时钟信号的频率倍增获得的频率来过采样音频数据。 

此外，过采样单元可以包括用于暂时存储过采样的音频数据的缓冲器，并且数据输出单元可以从缓冲器读取过采样的音频数据。 

根据本发明的另一实施例，提供了一种音频数据接收方法，包括以下步骤：接收根据第一时钟信号采样的音频数据；通过提取音频数据中包含的时钟分量，生成与第一时钟信号同步的第二时钟信号；根据第二时钟信号解调音频数据；通过使用高于第二时钟信号的频率的频率过采样解调的音频数据；生成第三时钟信号，其具有接近等于第一时钟信号的频率的频率；以及根据第三时钟信号输出过采样的音频数据。 

根据本发明的另一实施例，提供了一种音频数据发送和接收系统，包括：音频数据发送装置，其包括发送单元，配置为发送根据第一时钟信号采样的音频数据；以及音频数据接收装置，其包括：接收单元，配置为接收从音频数据发送装置发送的音频数据；同步单元，配置为通过提取音频数据中包含的时钟分量，生成与第一时钟信号同步的第二时钟信号；解调器，配置为根据第二时钟信号解调音频数据；过采样单元，配置为通过使用高于第二时钟信号的频率的频率，过采样由解调器解调的音频数据；时钟生成器，配置为生成第三时钟信号，其具有接近等于第一时钟信号的频率的频率；以及数据 输出单元，配置为根据由时钟生成器生成的第三时钟信号，输出由过采样单元过采样的音频数据。 

如上所述，根据依照本发明实施例的音频数据接收装置、音频数据接收方法以及音频数据发送和接收系统，可以在要在多个装置中传输音频数据的情况下，抑制接收侧的音频质量的下降。 

附图说明

图1是示出根据本发明实施例的音频数据发送和接收系统的概况的示意图； 

图2是示出根据本发明实施例的发送装置的逻辑配置的示例的方块图； 

图3是示出根据本发明实施例的发送装置的物理配置的示例的方块图； 

图4是示出根据本发明实施例的接收装置的逻辑配置的示例的方块图； 

图5是示出根据本发明实施例的接收装置的物理配置的示例的方块图； 

图6是图示根据本发明实施例的过采样处理的图示； 

图7是示出以异步模式操作的接收装置的配置示例的方块图；以及 

图8是示出以同步模式操作的接收装置的配置示例的方块图。 

具体实施方式

以下，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。对本说明书和附图中具有基本相同功能配置的组件指定相同的参考标号，并且省略其重复描述。 

将按照以下顺序描述“本发明的实施例”。 

1.系统的概况 

1-1.系统配置的示例 

1-2.与本发明有关的技术的描述 

2.实施例的描述 

2-1.发送装置的配置示例 

2-2.接收装置的配置示例 

3.总结 

1.系统的概况 

1-1.系统配置的示例 

图1是示出根据本发明实施例的音频数据发送和接收系统1的概况的示意图。参考图1，音频数据发送和接收系统1包括发送装置100和接收装置200a、200b、200c和200d。 

发送装置100是从如CD、DVD或蓝光盘(BD)(注册商标)的记录介质读取音频数据、或从另一通信装置接收音频数据并且此后根据预定通信方法发送音频数据的装置。在图1的示例中，电视接收机显示为发送装置100的示例。然而，发送装置100不限于这种示例。例如，发送装置100可以是处理作为数字数据的音频数据的任何装置，如音乐播放器、游戏机、个人计算机(PC)或电话终端。此外，发送装置100和接收装置200a、200b、200c和200d之间的连接方法可以是有线连接或无线连接。 

接收装置200a、200b、200c和200d的每个是接收并处理从发送装置100发送的音频数据的装置。在图1的示例中，扬声器显示为接收装置200a、200b、200c和200d的示例。然而，接收装置200a、200b、200c和200d不限于这种示例，并且例如可以是显示为与发送装置100相关联的示例的装置之一。此外，接收装置的数目可以是任何数目。在本说明书的随后描述中，在不需要特别单独区分接收装置200a、200b、200c和200d的情况下，这些将统称为接收装置200。 

这里，从发送装置100发送到接收装置200的音频数据是根据具有预定频率的时钟采样的数据。预定频率也称为采样频率，并且例如在音乐CD中使用的采样频率是44.1kHz。此外，在作为数字音频的文件格式的标准之一的mpeg音频层-3(MP3)中，可以使用从如32kHz、44.1kHz和48kHz的候选中选择的采样频率之一。因此，优选地，接收这种音频数据的接收装置200根据匹配音频数据的采样频率的时钟，处理接收的音频数据(例如，解调处理或DA转换处理)。然而，在发送装置100与接收装置200不同的情况下，难以使用在两个装置之间完全匹配的时钟。因此，在这种音频数据发送和接收系统中，如何利用使得在发送装置和接收装置之间匹配的时钟处理音频数据是个问题。 

1-2.与本发明有关的技术的描述 

例如，作为使得用于在接收侧的音频数据的处理的时钟匹配发送侧的采样频率的技术，主要使用同步模式和异步模式之一。图7是示出以异步模式操作的接收装置900a的配置示例的方块图。 

在图7所示的接收装置900a中，首先，RF电路914放大经由天线912接收的无线电信号，并且将无线电信号转换为基带信号。此外，振荡电路952生成具有等于发送侧的采样频率的频率的时钟信号CLK9a，并且将生成的时钟信号CLK9a提供给基带电路932和数字到模拟转换器(DAC)972。基带电路932根据时钟信号CLK9a解调基带信号，并且输出音频数据。然后，DAC972根据时钟信号CLK9a将音频数据从数字信号转换为模拟信号，并且将该信号输出到模拟电路(未示出)。通过使用例如其中误差相对小的晶体振荡器，通过振荡电路952生成在接收侧的这种处理中使用的时钟信号CLK9a。然而，在该情况下，在接收侧的时钟信号CLK9a的频率和发送侧的采样频率之间，还可能存在对应于例如振荡器的个体差异的某种程度的偏移，即，偏差。异步模式中的发送侧和接收侧之间的时钟的这种偏差可以被用户感测为最后再现的音频中的异步噪声。 

图8是示出以同步模式操作的接收装置900b的配置示例的方块图。在图8所示的接收装置900b中，首先，RF电路914放大经由天线912接收的无线电信号，并且将无线电信号转换为基带信号。此外，PLL电路922提取基带信号中包含的时钟分量，生成时钟信号CLK9b，并将生成的时钟信号CLK9b提供给基带电路934和DAC 974。基带电路934根据时钟信号CLK9b解调和扩展基带信号，并输出音频数据。然后，DAC 974根据时钟信号CLK9b将音频数据从数字信号转换为模拟信号，并将该模拟信号输出到模拟电路(未示出)。根据在发送侧采样的音频数据中包含的时钟分量，在PLL电路922中生成用于接收侧的这种处理的时钟信号CLK9b。因此，时钟信号CLK9b可能依赖于PLL电路922的性能、接收信号中包含的噪声的影响等变得不稳定。为此，存在这种情况，其中在同步模式的处理后再现的音频中，感测到质量的下降，如抖动。 

为了处理相关技术中的这种问题，根据本实施例的发送装置100和接收装置200通过使用下面部分中要描述的新的配置，抑制了发送音频数据后在接收侧的音频质量的下降。 

2.实施例的描述 

2-1.发送装置的配置示例 

图2是示出根据本实施例的发送装置100的逻辑配置的示例的方块图。图3是示出图2所示的发送装置100的物理配置的示例的方块图。参考图2，发送装置100包括时钟生成器120、发送数据生成器130、调制器140和发送单元150。

时钟生成器120通过使用图3所示的振荡电路122生成具有预定采样频率的时钟信号CLK1。时钟信号CLK1的频率(即，采样频率)可以是例如任何频率，如44.1kHz或48kHz。然后，时钟生成器120将生成的时钟信号CLK1提供给发送数据生成器130和调制器140。图3所示的振荡电路122可以是例如晶体振荡器(XO)或压控晶体振荡器(VCXO)。在时钟信号CLK1的频率是固定值的情况下，优选地，晶体振荡器用作振荡电路122。 

发送数据生成器130生成根据从时钟生成器120提供的时钟信号CLK1采样的音频数据。例如，发送数据生成器130可以通过使用图3所示的采样速率转换器(SRC)，通过转换从另一通信装置接收的音频数据的采样速率，生成要发送到接收装置200的音频数据。然后，发送数据生成器130将生成的音频数据输出到调制器140。 

通过使用图3所示的基带电路142，调制器140根据从时钟生成器120提供的时钟信号CLK1，调制从发送数据生成器130输入的音频数据。此时，除了音频数据自身，具有要用于处理这种音频的频率的时钟分量包含在通过调制器140调制的音频数据中。然后，调制器140将调制的音频数据输出到发送单元150。 

通过使用图3所示的射频(RF)电路152，发送单元150频率转换并放大从调制器140输入的音频数据，并且经由天线154发送作为无线电信号的音频数据。这里发送的音频数据例如由下面描述的接收装置200接收。 

2-2.接收装置的配置示例 

图4是示出根据本实施例的接收装置200的逻辑配置的示例的方块图。图5是示出图4所示的接收装置200的物理配置的示例的方块图。参考图4，接收装置200包括接收单元210、同步单元220、解调器230、过采样单元240、时钟生成器250、数据输出单元260和DA转换器270。 

接收单元210经由图5所示的天线212，接收作为无线电信号从发送装置100发送的音频数据，即，根据时钟信号CLK1采样的音频数据。然后，通过使用图5所示的RF电路214，接收单元210放大接收的无线电信号，将无线电信号转换为基带信号，并且将基带信号输出到同步单元220和解调器230。 

通过使用图5所示的PLL电路222，同步单元220提取从接收单元210输入的基带信号中包含的时钟分量，并且生成时钟信号CLK2。也就是说，时钟信号CLK2具有与由发送装置100的时钟生成器120生成的时钟信号CLK1同步的采样频率。然后，同步单元220将生成的时钟信号CLK2提供给解调器230和过采样单元240。 

通过使用图5所示的基带电路232，解调器230根据从同步单元220提供的时钟信号CLK2，解调从接收单元210输入的基带信号。然后，解调器230将音频数据作为解调的数字信号输出到过采样单元240。 

通过使用高于时钟信号CLK2的频率的采样频率，过采样单元240过采样通过解调器230解调的音频数据。更具体地，例如，过采样单元240通过使用图5所示的乘法器242，通过将从同步单元220提供的时钟信号CLK2倍增，获得具有使得时钟信号CLK2的频率乘以n倍(n是大于1的整数)的采样频率的时钟。然后，通过使用图5所示的SRC 244，过采样单元240根据时钟信号CLK2的频率n倍的采样频率过采样音频数据。例如，在时钟信号CLK2的频率(≈时钟信号CLK1的频率)是48kHz的情况下，可以通过使用12到48MHz之一的频率过采样音频数据，其中这种频率在n＝256到1024的范围内倍增。即使用于过采样的频率越高，最终获得满意的音频的可能性越高，但是处理所需的电路规模增大。为此，优选通过考虑音频的质量和电路的成本之间的平衡确定n的值。过采样单元240将以上述方式过采样的音频数据顺序地写入例如SRC 244中提供的缓冲器中。 

通过使用图5所示的振荡电路252，时钟生成器250生成时钟信号CLK3，其具有接近等于由发送装置100的时钟生成器120生成的时钟信号CLK1的频率。例如，在时钟信号CLK1的频率是48kHz的情况下，时钟生成器250也生成具有48kHz的频率的时钟信号CLK3。然而，在这种情况下，还注意到，由于振荡电路的个体差异，在时钟信号CLK1和时钟信号CLK3之间出现偏差。然后，时钟生成器250将生成的时钟信号CLK3提供给数据输出单元260和DA转换器270。 

数据输出单元260根据从时钟生成器250提供的时钟信号CLK3，获得由过采样单元240过采样的音频数据，并将音频数据输出到DA转换器270。更具体地，数据输出单元260可以根据时钟信号CLK3，例如从SRC 244顺序读取每个音频数据项，在SRC 244中，由过采样单元240写入的音频数据 暂时存储在内部缓冲器中。稍后将进一步描述接收装置200中经由缓冲器的处理。 

通过使用图5所示的DAC 272，DA转换器270根据从时钟生成器250提供的时钟信号CLK3，将从数据输出单元260输出的音频数据转换为模拟信号。这种模拟信号在通过模拟电路(未示出)放大后，该模拟信号例如再现为音频。 

图6是进一步图示根据本实施例的使用缓冲器的过采样处理的图示。 

参考图6，根据时钟信号CLK2解调接收信号中包含的音频数据(见部分6a)。时钟信号CLK2的频率与发送装置100中的采样频率k同步。然而，例如时钟信号CLK2是可能依赖于PLL电路222的性能和接收信号中包含的噪声而变得不稳定的信号。 

此后，通过使用将时钟信号CLK2的频率k倍增的频率n×k过采样解调的音频数据(见部分6b)。存在在该时间点的音频数据基于不稳定时钟而具有质量下降的可能性。然后，过采样的音频数据写入缓冲器中。 

接着，根据时钟信号CLK3读取缓冲器中写入的音频数据(见部分6c)。缓冲器中的音频数据已经被过采样，并且具有在时间方向上比原始音频数据更详细的数据。因此，在要根据与发送侧的时钟信号CLK1异步的时钟信号CLK3(以及与时钟信号CLK1同步的时钟信号CLK2)读取缓冲器内部的音频数据的情况下，抑制了由于时钟信号CLK1和时钟信号CLK3之间的偏差而导致的异步噪声的出现。如上所述，这种时钟信号CLK3具有由接收装置200的振荡电路252(例如，XO或VCXO)生成的稳定频率。为此，抑制了在要以同步模式处理音频数据的情况下、由于不稳定时钟导致的音频质量的下降。然后，根据时钟信号CLK3读取的音频数据最后提供为模拟信号。 

3.总结 

在前面，已经参考图1到图8描述了根据本发明实施例的发送装置100、接收装置200以及音频数据发送和接收系统1。根据本实施例，根据在接收装置200中稳定提供的时钟信号CLK3输出音频数据。此外，发送侧的时钟和接收侧的时钟之间的偏差通过过采样处理和缓冲器吸收。为此，可以防止在音频数据从发送装置100发送到接收装置200后、由于音频数据中的不稳定时钟导致的抖动等的出现，并且可以移除异步噪声。结果，用户感测的音频质量变得令人满意。 

在本说明书中，已经分开描述了发送装置100的配置和接收装置200的配置。然而，可以提供包括发送装置100和接收装置200两者的功能的通信装置。在这种情况下，例如，通过共享图3所示的SRC 132和图5所示的SRC244，可能抑制装置的总体电路规模的增加并减少成本。 

尽管已经在参考附图的同时描述了本发明的优选实施例，但是本发明不限于这种实施例。显然，本领域技术人员可以在权利要求描述的技术构思的范围内预期各种改变或修改，并且应当理解，各种改变或修改自然落入本发明的技术范围内。 

本申请包含涉及于2009年6月11日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2009-140404中公开的主题，在此通过引用并入其全部内容。 

本领域技术人员应当理解，依赖于设计需求和其他因素可以出现各种修改、组合、子组合和更改，只要它们在权利要求或其等效物的范围内。 

Claims (5)

1.一种音频数据接收装置，包括：

接收单元，配置为接收根据第一时钟信号采样的音频数据；

同步单元，配置为通过提取音频数据中包含的时钟分量，生成与第一时钟信号同步的第二时钟信号；

解调器，配置为根据第二时钟信号解调音频数据；

过采样单元，配置为通过使用高于第二时钟信号的频率的频率，过采样由解调器解调的音频数据；

时钟生成器，配置为生成第三时钟信号，其具有接近等于第一时钟信号的频率的频率；以及

数据输出单元，配置为根据由时钟生成器生成的第三时钟信号，输出由过采样单元过采样的音频数据。

2.如权利要求1所述的音频数据接收装置，其中过采样单元通过使用通过将第二时钟信号的频率倍增获得的频率来过采样音频数据。

3.如权利要求1和2之一所述的音频数据接收装置，

其中过采样单元具有用于暂时存储过采样的音频数据的缓冲器，以及

其中数据输出单元从缓冲器读取过采样的音频数据。

4.一种音频数据接收方法，包括以下步骤：

接收根据第一时钟信号采样的音频数据；

通过提取音频数据中包含的时钟分量，生成与第一时钟信号同步的第二时钟信号；

根据第二时钟信号解调音频数据；

通过使用高于第二时钟信号的频率的频率过采样解调的音频数据；

生成第三时钟信号，其具有接近等于第一时钟信号的频率的频率；以及

根据第三时钟信号输出过采样的音频数据。

5.一种音频数据发送和接收系统，包括：

音频数据发送装置，包括

发送单元，配置为发送根据第一时钟信号采样的音频数据；以及

音频数据接收装置，包括

接收单元，配置为接收从音频数据发送装置发送的音频数据；

同步单元，配置为通过提取音频数据中包含的时钟分量，生成与第一时钟信号同步的第二时钟信号；

解调器，配置为根据第二时钟信号解调音频数据；

过采样单元，配置为通过使用高于第二时钟信号的频率的频率，过采样由解调器解调的音频数据；

时钟生成器，配置为生成第三时钟信号，其具有接近等于第一时钟信号的频率的频率；以及

数据输出单元，配置为根据由时钟生成器生成的第三时钟信号，输出由过采样单元过采样的音频数据。

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