CN102687431A - 麦克风系统以及用于选择用于一个或所述麦克风系统的工作频率的方法以及计算机程序 - Google Patents

Abstract

无线麦克风用于很多应用，例如音乐会、讨论会、戏剧表演，歌剧等等。无线麦克风通常与发送器连接，所述发送器通过发送频率将借助麦克风记录的音频信号传输给基站。提出一种麦克风系统(1)，其具有基站(3)并且具有麦克风模块(2)，其中，所述基站(3)被构造用于从所述麦克风模块(2)接收在工作频率上无线地传输的音频信息和/或测试信息，其中，所述基站(3)具有接收分析模块(14)和/或与所述接收分析模块(14)耦合，所述接收分析模块被构造用于在多个可能的发送频率的情况下分析所述音频信息和/或所述测试信息的接收质量，其中，所述接收分析模块(14)被构造用于从所述多个可能的发送频率中选择所述工作频率。

Description

麦克风系统以及用于选择用于一个或所述麦克风系统的工作频率的方法以及计算机程序

技术领域

本发明涉及具有基站和具有麦克风模块的麦克风系统，其中，基站被构造用于从麦克风模块接收在工作频率上无线地传输的音频信息和/或测试信息，其中，基站具有接收分析模块和/或与接收分析模块耦合，接收分析模块被构造用于在多个可能的发送频率的情况下分析音频信息和/或测试信息的接收质量。本发明还涉及用于选择用于这种麦克风系统的工作频率的方法以及计算机程序。

背景技术

无线麦克风用于很多应用，例如音乐会、讨论会、戏剧表演，歌剧等等。无线麦克风通常与发送器连接，所述发送器通过发送频率将借助麦克风记录的音频信号传输给基站。从基站出发，音频信号被进一步传输给记录设备、放大器等等。在较大型的活动中，通常使用很多这样的无线麦克风。如果例如观察一场音乐会，则往往并行运行地使用40或50以上的无线麦克风。由于所述并行运行，需要如此彼此协调各个无线麦克风的发送频率，使得每一个无线麦克风配置了一个自己的信道。因此，无线麦克风的安装是耗费且烦琐的。

在可能是最接近的现有技术的文献DE 10035824 A1中描述了一种用于控制移动的、与中央单元无线连接的发送和/或接收装置的系统。中央单元和发送和/或接收装置通过用于双向通信的装置连接，从而实现发送和/或接收装置的简单配置。借助所述系统实现了无线传输路径的运行参数的上级管理、选择和控制。

发明内容

在本发明的范围内公开了一种具有权利要求1的特征的麦克风系统以及一种具有权利要求8的特征的用于选择用于一个或所述麦克风系统的工作频率的方法以及一种具有权利要求10的特征的计算机程序。本发明的优选的或有利的实施方式由从属权利要求、以下描述以及附图得出。

在最一般的构型中，本发明涉及一种麦克风系统，其具有至少一个基站和至少一个麦克风模块。基站和麦克风模块被如此构造，使得由麦克风模块通过工作频率传输的音频信息和/或测试信息可以由基站接收。麦克风模块分为被构造用于记录音频信号的麦克风区段以及负责与基站的无线通信的发送器区段。特别地，麦克风模块被构造为可携带的。基站优选地被构造为静止的并且优选具有接口，例如音频接口、USB接口、DECT接口等等，以便例如向放大器或者向记录设备传输音频信号。音频信息反映音频信号并且例如被构造为经编码的音频信号。测试信息涉及人工的测试序列，其不一定必须相应于音频信号。

基站具有接收分析模块和/或与所述接收分析模块耦合。接收分析模块被构造用于在多个可能的发送频率的情况下分析由麦克风模块传输的音频信息和/或测试信息的接收质量和(因此)传输质量。因此，麦克风模块可以通过不同的发送频率(例如以测试方式)传输信息，并且接收分析模块分析以及因此确定相应的接收质量和/或将其量化为特征参数。

根据本发明建议，接收分析模块被构造用于从多个可能的发送频率中选择工作频率。特别地，自动地和/或基于发送频率的接收质量进行选择。

本发明基于以下考虑：有利的是，不是通过试错法而是通过客观的选择方法和/或自动地进行工作频率的选择。由此改进选择、减少麦克风系统的建立时间并且最终优化所建立的麦克风系统的接收质量。特别是将作为发送器的麦克风模块和作为接收器的基站之间的接收质量和(因此)传输质量考虑为判定基础。与基站处的纯粹的干扰功率测量相比，接收质量和(因此)传输质量的判断明显更可靠。其原因在于，接收质量还包含干扰信号的频谱形状和时间特性而不仅仅是其功率。窄带干扰源(例如正弦载波)在与频带较宽的干扰信号功率相同的情况下对接收质量和(因此)传输质量具有较小的作用。

在本发明的一个扩展方案中，音频信息和/或测试信息被构造为数字信号或者作为数字信号传输。这样的数字信号允许传输质量的高度控制，其方式是，可以匹配传输参数——例如所传输的信号相对于输出信号的压缩和/或冗余。另外，数字信号的传输能够实现测试信息被构造为基站优选已知的测试序列，从而能够实现接收质量的高质量评估。

在本发明的一个特别优选的实施方式中，基于位误差率、位误差比和/或基于信道位误差率分析接收质量。通过如下方式进行位误差率或者位误差比的确定：作为接收器的基站将作为测试信息或测试序列传输的、已知的位序列与保存的位序列进行比较并且确定缺失的或错误的位并且根据数量或时间分布确定相应的误差特征参数和(因此)接收质量。替代地或者补充地，特别是在测试信息中的位序列未知的情况下，作为接收器的基站首先对所传输的位序列进行解码，然后重新进行编码并且与所传输的位序列进行比较。通过所述操作可以估计所谓的信道位误差率，其同样可以形成接收质量分析的基础。

在本发明的一个可能的扩展方案中，设有频率分析模块，其被构造用于在空闲的发送频率方面分析发送频谱。在此，频率分析模块可以是麦克风模块的和/或基站的组成部分和/或麦克风系统的另一组件的组成部分。频率分析模块的任务是探测空闲的、不受干扰的发送频率。例如作为清单提供这些空闲的发送频率。优选地，发送频谱和/或发送频率和/或工作频率在VHF/UHF频率范围内。在陆上电视也使用所述频率范围之后，麦克风系统是所述频率范围的第二用户。这意味着，麦克风系统在使用地点仅仅应当使用空闲的、即没有被电视占用的频率。附加地，在一些频率上也可能存在由其他电设备引起的干扰。另一干扰源是麦克风模块之间的互调或者其他信号彼此的互调或去往麦克风模块的其他信号的互调。也通过频率分析模块检测并且在探测空闲的频率时考虑所述干扰。

在本发明的一个优选的实施方式中，从空闲的发送频率的清单中选择多个可能的发送频率。因此，空闲的发送频率的分析调节选择工作频率时的第一限制并且加速用于选择工作频率的方法。

在本发明的一个有利的扩展方案中，在基站和麦克风模块之间，至少一个反向信道是可激活的。因此，麦克风模块和基站之间的连接不仅被构造为单向的而且被构造为双向的。附加的反向信道用于传输关于所选择的工作频率的信息和/或空闲的发送频率。所述实施方式的优点一方面在于在选择工作频率之后其可以通过反向信道自动地传输给麦克风模块并且在那里被调节。然而同样有意义的是，为了测试目的，将关于发送频率的数据传输给麦克风模块，从而麦克风模块可以通过所述发送频率来传输测试信息，以便测试所述发送频率时的接收质量。

如果麦克风系统具有多个麦克风模块和基站，则本发明的以下扩展方案是有利的：麦克风系统具有用于分配和/或调节用于麦克风模块-基站配置的发送频率的给予顺序的装置。在所述情形中，任务在于将麦克风模块配置给基站并且为每一个配置指派一个工作频率，而不两次给予工作频率和/或在可能受已经给予的工作频率干扰和/或干扰已经给予的工作频率的频率范围内进行给予。干扰的原因尤其是交叉调制或互调产物。互调产物由两个彼此相邻地设置的工作频率f1和F2形成，其中，例如三阶互调产物位于频率Fmod＝(2*F1-F2)或Fmod＝(2*F2-F1)处。另外，在基站或者麦克风模块的不利定位关系、不利的发送功率分布和相邻发送频率时可能出现干扰。可以通过所述装置实现工作频率的管理或者工作频率给予次序的管理。

特别优选地，麦克风系统具有控制装置作为所述装置，其被构造用于保持空闲的发送频率的清单并且在考虑互调产物的情况下将工作频率分配给多个麦克风模块-基站配置。通过控制装置可以作为中央装置如此从空闲的发送频率中分配工作频率，使得各个麦克风模块-基站配置之间的相互作用非常弱或者最小。

本发明的另一主题涉及用于选择用于麦克风系统的、尤其是用于根据以上权利要求中任一项或如以上描述的麦克风系统的工作频率的方法，所述麦克风系统具有至少一个基站和至少一个麦克风模块，其中，麦克风模块在工作频率上向基站传输和/或可传输音频信息或者测试信息，其中，分析多个发送频率的接收质量。

根据本发明，在考虑所分析的接收质量的情况下自动地从多个发送频率中选择工作频率。所述方法再一次反映根据本发明的构思：能够实现多个发送频率中工作频率的自动选择和(因此)最优化。

在选择工作频率之后，所述工作频率在所述方法的第一可能性中示出而且必须由用户在麦克风模块处手动地调节。优选地，在基站处自动地调节工作频率。

在本发明的第二实施方式中，关于工作频率的信息被传输给麦克风模块，从而既在麦克风模块处作为发送频率也在基站处作为接收频率自动地调节工作频率。

在本发明的一个有利的扩展方案中，优选在选择工作频率之前在空闲的发送频率方面分析发送频谱，其中，随后仅仅分析空闲的发送频率的接收质量。通过不分析受干扰的或被占用的发送频率或发送范围，可以更高效地并且因此快速地实施所述方法的所述部分。

对于所述方法的次序可考虑不同的可能性：

在第一方法替代方案中，通过频率分析模块首先找出全部空闲的频率并且例如以表的形式传输给作为发送器的麦克风模块。随后，麦克风模块在尤其是所告知的表的所有空闲的频率上发送测试序列。接收分析模块分别判断接收质量并且根据所测量的接收质量选择一个工作频率。所述工作频率被通过反向信道告知麦克风模块并且由基站调节为接收频率。随后麦克风模块将所选择的工作频率调节为发送频率，从而可以传输音频信息。

在第二方法替代方案中，以上步骤的处理不是表状地而是顺序地进行。在这种情况下，由较小的数量或者仅仅由一个发送频率验证其是否是空闲的并且传输给麦克风模块。麦克风模块在所传输的发送频率上进行发送，并且接收分析模块判断接收质量。重复这两个步骤，直至所有发送频率或者仅仅所有空闲的发送频率被测试。随后根据所测量或所分析的接收质量重新选择一个工作频率并且如以上已经阐述的那样将其传输给麦克风模块和基站。

在另一方法替代方案中，还可考虑没有反向信道的操作。在此，麦克风模块根据定义的模式——例如以确定的时间间隔在发送频率上和/或仅仅在空闲的发送频率上发送测试顺序或真实的音频信息。替代时间间隔，麦克风模块例如可以通过所发送的中间信息告知接收分析模块其何时切换到下一个发送频率上。原则上，麦克风模块也可以告知接收分析模块其接下来切换到哪个发送频率上。接收分析模块对于每一个发送频率判断接收质量并且根据接收质量选择工作频率并且例如在显示器上将所述工作频率显示给操作者。随后，用户在麦克风模块处手动地调节工作频率。

如果初始化多个麦克风模块基站配置，则必须对于每一个配置实施所选择的过程。优选地，在已经被提供了工作频率的麦克风系统上传输测试序列，从而随后的麦克风系统知道这些工作频率已经被占用和/或识别到这些工作频率的互调产物。

在最简单的情形中，用户必须手动地开始每一个配置的过程。在本发明的一个扩展方案中，可以简化所述过程，其方式是，逐个配置地传输一个开始信号。所述过程也可以尤其中央地由以上所述的控制装置作为主机单元进行管理和组织。在所述情形中，安装过程如下进行：

在第一步骤中，由频率分析模块检测和评估空闲的发送频率。在下一步骤中，检验各个配置的接收质量和特别是接收功率，其尤其取决于麦克风模块和基站之间的相应距离。在下一步骤中，控制装置在考虑接收质量和所有相关的互调产物的情况下计算每一个配置的合适的工作频率。在最后的步骤中，将工作频率分配给这些配置、尤其是麦克风模块和所配置的基站。

替代工作频率的同时分配，可以顺序地为每一个配置确定一个工作频率并且将所述工作频率告知所述配置。随后可以通过频率分析模块重新测量空闲的频率。

附图说明

本发明的其他特征、优点和作用由本发明的优选实施例的以下描述以及附图得出。

图1示出作为本发明的第一实施例的麦克风模块-基站配置的示意方框图；

图2示出修改形式的图1中的配置；

图3示出作为本发明的第三实施例的具有多个这样的配置的麦克风系统；

图4a示出用于表示麦克风模块中由相邻发送频率引起的干扰的图；

图4b示出具有其他发送功率的图4a中的图；

图5示出用于表示互调产物的产生的图；

图6a，b示出作为本发明的另一实施例的用于选择工作频率的方法中图2中的配置；

图7示出用于表示评价接收质量的可能性的框图；

图8以与图7a，b相同的示图示出方法的扩展；

图9示出具有第一协调可能性的具有多个配置的麦克风系统的框图；

图10示出作为本发明的下一实施例的扩展方案中的图9中的麦克风系统；

彼此相应的部分或名称分别设有彼此相应的参考标记。

具体实施方式

图1以示意图示出麦克风系统1，其包括麦克风模块2和基站3。麦克风模块2具有麦克风区段4以及发送区段5，所述发送区段可以通过天线6将借助麦克风区段4记录的音频信号作为音频信息无线地传输给基站3。所述基站借助另一天线7接收所述音频信息、在必要时将所述音频信息转换回音频信号并且将其传输给音频宿8，例如放大器、记录设备等等。这样的麦克风系统1例如用于公共活动，如讨论会、演出、音乐会等等。无线传输通过工作频率Fn进行。

图2示出图1中的麦克风系统1的扩展，其中，除通过工作频率Fn的音频信息无线传输以外，还设有反向信道9，其可以同样无线地从基站3向麦克风模块2传输控制信号。为此，基站3具有反向信道发送器，并且麦克风模块2具有反向信道接收器11。通过反向信道9传输的信息在基站3一侧由控制单元12转变而在麦克风模块2一侧由控制单元13转变。例如通过反向信道9传输关于工作频率Fn的信息，从而可以通过控制单元13在发送区段5中调节所述工作频率。

图3示出不仅设有一个基站3-麦克风模块2的配置而且设有多个基站3-麦克风模块2的配置时的情况。图3表示N个这样的配置。为了这些配置可以不彼此干扰地进行传输，工作频率F1...FnN必须是不同的。此外工作频率必须尤其是根据麦克风模块2的发送功率和彼此位置邻近而彼此具有确定的距离。

例如在图4a中示出了这个问题，图4a示出一个图，在所述图中非常示意性地相对于基站3处的接收功率I绘制了频率f。示出了两个工作频率Fna和Fnb周围的两个分布，其示出类似的接收功率I。如从图中可以看出的那样，两个频率之间的距离是足够的。相反，图4b示出接收功率I显著不同时的情况，其中，工作频率Fnb周围的接收功率明显大于工作频率Fna周围的接收功率I。频率Fnb的强度分布以肩部与频率Fna的强度分布明显重叠，从而预期工作频率Fnb干扰工作频率Fna。在所示的发送功率的分布中，频率Fna和Fnb之间的距离选择得太小。在图5中示出了另一种可能的干扰，其中，除工作频率Fna和Fnb的主频率分布以外还示出位于频率2x(Fna-Fnb)和2x(Fnb-Fna)处的互调产物。使其他工作频率定位在这些频率上是不合理的，因为它们会受互调产物干扰。

图6a，b示出用于建立例如根据图2的麦克风系统1的方法的第一实施例。在第一步骤中，由麦克风模块2向基站3发送测试信息，更确切地说在不同的发送频率F1...F4上向基站3发送测试信息。接收分析模块14分析不同的发送频率时的接收质量和(因此)传输质量。如果所发送的音频信息或者测试信息是数字编码的，则例如可以考虑位误差率或信道位误差率作为误差度量。在图7中示出了这两个特征参数的确定。所接收的信号首先被送入解调器15并且随后被导引到信道解码器16中，其中，使用信号中的冗余，以便减小误差率。在信号被导引至音频宿8之前，可以进行附加的音频处理17。

如果麦克风模块2例如在安装过程期间发送基站3已知的位序列，则接收分析模块14可以通过已知的位序列与信道解码器16后面的位序列的比较在位误差率计算模块18中确定位误差率。在位序列未知的情况下，接收分析模块14可以在信道编码器19中再次对在信道解码器16之后解码的位序列进行编码并且在信道解码器16之前将其与所述位序列进行比较。由此，信道位误差率模块20可以估计所谓的信道位误差率。

基于所述误差特征参数，接收分析模块14可以选择一个合适的工作频率并且通过反向信道9将所述工作频率Fn传输给麦克风模块2，所述麦克风模块则将所述工作频率调节为发送频率。

图8示出图6a，b中的方法的扩展，其中，基站3补充地具有频率分析模块21或者与频率分析模块21耦合。频率分析模块21在空闲的发送频率方面研究可能的发送频率。在所述步骤中考虑大部分麦克风系统1在也由陆上电视使用的VHF/UHF频率范围内运行。因此，麦克风系统1是所述频率范围的第二用户，从而麦克风系统1在应用地点仅仅应当使用空闲的、即未被电视占用的发送频率。附加地，通过在图4a、b和5中示出的相互作用可能产生其他干扰。通过频率分析模块21进行一些空闲的发送频率的第一选择，这些空闲的发送频率例如作为表传输给麦克风模块2，从而仅仅通过由频率分析模块21确定为空闲的发送频率来传输测试信息。

对于不存在反向信道9(例如在根据图1的麦克风系统1中)的情形，麦克风模块2可以根据预先确定的模式遍历发送频率或者在变换发送频率之前分别向基站3传输一个相应的信息，从而其在正确的发送频率时测量接收质量。随后，例如通过如下方式在麦克风模块2处进行工作频率Fn的调节：在基站3处示出相应选择的工作频率Fn，并且用户必须在麦克风模块2处调节所述工作频率。

图9示出根据图3包括多个配置的麦克风系统1。基站3通过网络22彼此连接并且还与中央的控制装置23耦合。在这个简单的实施方式中，控制装置23仅仅调节根据图6a，b和8实施测试的顺序。例如，其将位置I指派给第一行中的配置，其中，其可以第一个搜索工作频率Fn1。在所述过程结束之后，开始具有位置II的第二行中的配置，等等。特别优选地，这些配置在调节工作频率之后不断地传输测试信息或音频信息，使得有针对性地在发送频谱中产生根据图4b或者5的干扰并且在分析后面的配置的接收质量时考虑所述干扰。也可以迭代地多次实施所述过程，从而首先调节的配置也获得不受随后调节的配置的干扰损害的工作频率。

图10示出本发明的一个扩展方案，其中，控制装置23被构造为主机，其一方面具有频率分析模块21并且在空闲的发送频率方面研究发送频谱。这些空闲的发送频率随后作为清单中央地存在于控制装置23中。在用于分析每一个配置的接收质量的测试周期经历之后，结果、即接收质量被反馈给控制装置23，其随后同时为所有的配置建立工作频率Fn1...Fn4。通过由控制装置23中央地求得工作频率，可以或者计算或者在以后的步骤中测量并且在建立工作频率时考虑各个配置之间的相互作用，如交叉调制、互调产物、叠加，等等。

附图标记

Claims (10)

1.麦克风系统(1)，

其具有基站(3)并且具有麦克风模块(2)，其中，所述基站(3)被构造用于从所述麦克风模块(2)接收在工作频率上无线地传输的音频信息和/或测试信息，

其中，所述基站(3)具有接收分析模块(14)和/或与所述接收分析模块(14)耦合，所述接收分析模块被构造用于在多个可能的发送频率的情况下分析所述音频信息和/或所述测试信息的接收质量，

其特征在于，

所述接收分析模块(14)被构造用于从所述多个可能的发送频率中选择所述工作频率。

2.根据权利要求1所述的麦克风系统(1)，其特征在于，所述音频信息和/或所述测试信息被构造为数字信号。

3.根据权利要求2所述的麦克风系统(1)，其特征在于，基于误差位率和/或信道误差位率分析所述接收质量。

4.根据以上状况中任一项所述的麦克风系统(1)，

其特征在于频率分析模块(21)，其被构造用于在空闲的发送频率方面分析频谱。

5.根据以上权利要求中任一项所述的麦克风系统(1)，其特征在于，在所述基站(3)和所述麦克风模块(2)之间，反向信道(9)是可激活的，所述反向信道被构造用于传输关于所述工作频率的信息。

6.根据以上权利要求中任一项所述的麦克风系统(1)，

其特征在于多个麦克风模块(2)和基站(3)，其特征在于用于分配和/或调节用于麦克风模块(2)-基站(3)配置的工作频率的给予顺序的装置(23)。

7.根据以上权利要求中任一项所述的麦克风系统(1)，

其特征在于控制装置(23)，其被构造用于保持所述空闲的发送频率的清单并且在考虑所述工作频率的互调产物的情况下分配所述工作频率。

8.用于选择用于麦克风系统(1)的工作频率的方法，所述麦克风系统具有至少一个基站(3)和至少一个麦克风模块(2)，其中，所述基站(3)被构造用于从所述麦克风模块(2)接收在工作频率上无线地传输的音频信息和/或测试信息，其中，在多个发送频率的情况下分析接收质量，

其特征在于，

在考虑所述接收质量的情况下自动地从所述多个发送频率中选择所述工作频率。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，

在空闲的发送频率方面分析发送频谱，其中，随后仅仅分析所述空闲的发送频率的接收质量。

10.具有程序代码单元的计算机程序，当在计算机上执行所述程序时实施根据权利要求8或9中任一项所述的方法的所有步骤和/或控制根据权利要求1至8中任一项所述的麦克风系统(1)。

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