CN108777854A - 一种无线耳机实现高质量传输立体声的系统及方法 - Google Patents

一种无线耳机实现高质量传输立体声的系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种无线耳机实现高质量传输立体声的系统包括主耳机系统包括第一无线收发模块、第一音频系统和第一人体通信收发模块，所述副耳机系统包括第二无线收发模块、第二音频系统和第二人体通信收发模块；所述第一音频系统连接第一扬声器，所述第一人体通信收发模块引出第一人体接触电极，所述第二音频系统连接第二扬声器，所述第二人体通信收发模块引出的第二人体接触电极；所述第一无线收发模块和/或所述第二无线收发模块用于与播放设备建立无线通信。本发明通过人体作为通信通道，将输出信号加载到人体进行信号传输，在采用相同的数字调制方式的情况下有效提高传输速率。

Description

一种无线耳机实现高质量传输立体声的系统及方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种无线耳机实现高质量传输立体声的系统及方法。
背景技术
随着社会的不断发展，人们对可穿戴的智能电子产品的需求越来越大，相较于传统的有线传输信号的方式，无线传输方式大大提高了佩戴电子产品的便捷性和舒适度。目前，具有立体声的真无线耳机中一对耳机主要通过蓝牙转发或者通过NFMI(近场磁感应技术)转发实现左右对耳之间的音频传输。
蓝牙协议使用的2.4G频段干扰大，该频段的电磁波容易被人体吸收，难以实现稳定的传输。而NFMI(近场磁感应技术)采用电感与电容谐振方式实现高阻抗，带宽较窄(典型的中心频率为10-30MHz，3dB带宽为0.1-3MHz)，因此该两种方案实际使用中对耳之间的传输速率低，无法实现高品质的无线立体声耳机。此外采用NFMI转发的耳机需要额外集成电感线圈实现磁耦合，通常为绕线的铁氧体磁芯电感，典型尺寸为6*3*2mm3，天线尺寸较大，耳机的ID(外观形状)设计大大受限，不利于真无线耳机的小型化。
因此，为了解决上述问题，需要一种无线耳机实现高质量传输立体声的系统及方法。
发明内容
本发明的一个方面在于提供一种无线耳机实现高质量传输立体声的系统，所述系统包括主耳机系统和副耳机系统，所述主耳机系统包括第一无线收发模块、第一音频系统和第一人体通信收发模块，所述副耳机系统包括第二无线收发模块、第二音频系统和第二人体通信收发模块；
所述第一无线收发模块与所述第一音频系统之间连接，所述第一无线收发模块与所述第一人体通信收发模块之间连接，所述第一音频系统与所述第一人体通信收发模块连接；
所述第二无线收发模块与所述第二音频系统之间连接，所述第二无线收发模块与所述第二人体通信收发模块之间连接，所述第二音频系统与所述第二人体通信收发模块连接；
所述主耳机系统还包括与所述第一音频系统连接的第一扬声器，以及由所述第一人体通信收发模块引出的第一人体接触电极，所述副耳机系统还包括与所述第二音频系统连接的第二扬声器，以及由所述第二人体通信收发模块引出的第二人体接触电极；
所述第一无线收发模块和/或所述第二无线收发模块用于与播放设备建立无线通信。
优选地，所述第一人体通信收发模块包括第一调制/解调单元，所述第二人体通信收发模块包括第二调制/解调单元。
本发明的另一个方面在于提供一种无线耳机实现高质量传输立体声的方法，所述方法包括：
第一无线收发模块与播放设备建立无线连接，并接收来自播放设备的音频信号；
所述第一无线收发模块将接收到的音频信号转化为数据信号，并传输至第一音频系统；
所述第一音频系统将接收到的数据信号生成第一通道数据和第二通道数据，所述第一通道数据转换为第一输出信号传至第一扬声器播放；
所述第二通道数据传输至第一人体通信收发模块，经第一调制/解调单元调制到人体传输频率，由与人体接触的第一人体接触电极和第二人体接触电极传输至第二人体通信收发模块；
所述第二人体通信模块接收到第二通道数据，经第二调制/解调单元解调后传输至第二音频系统，第二音频系统将第二通道数据转换为第二输出信号传至第二扬声器播放。
优选地，所述第一通道数据转换为第一输出信号，经过延迟后传输至第一扬声器。
优选地，所述第二通道数据经过压缩后传输至第一人体通信收发模块，第一人体通信收发模块解压后将第二通道数据调制到人体传输频率。
优选地，所述人体传输频率为1MHz-200MHz。
本发明的再一个方面在于提供一种无线耳机实现高质量传输立体声的方法，所述方法包括：
第二无线收发模块与播放设备建立无线连接，并接收来自播放设备的音频信号；
所述第二无线收发模块将接收到的音频信号转化为数据信号，并传输至第二音频系统；
所述第二音频系统将接收到的数据信号生成第三通道数据和第四通道数据，所述第三通道数据转换为第三输出信号传至第二扬声器播放；
所述第四通道数据传输至第二人体通信收发模块，经第二调制/解调单元调制到人体传输频率，由与人体接触的第二人体接触电极和第一人体接触电极传输至第一人体通信收发模块；
所述第一人体通信模块接收到第四通道数据，经第一调制/解调单元解调后传输至第一音频系统，第一音频系统将第四通道数据转换为第四输出信号传至第一扬声器播放。
优选地，所述第三通道数据转换为第三输出信号，经过延迟后传输至第二扬声器。
优选地，所述第四通道数据经过压缩后传输至第二人体通信收发模块，第二人体通信收发模块解压后将第四通道数据调制到人体传输频率。
优选地，所述人体传输频率为1MHz-200MHz。
为了解决现有无线耳机不能实现高质量的立体声输出的问题，本发明提供的一种无线耳机实现高质量传输立体声的系统及方法，利用人体通信具有带宽大，传输速率高的特点，采用人体作为传输介质进行通信，两个无线耳机中集成电极，一个耳机中集成的电极通过与人体耳朵接触将输出的信号加载到人体上，通过人体传输至另一个耳机中与人体耳朵接触的电极接收信号。
本发明一种无线耳机实现高质量传输立体声的系统及方法，通过人体通信的方法，一方面可以降低音频转发的发射和接收的功耗，另一方面可以省去两个耳机数据信号的重新编解码的数字功耗，整体降低真无线耳机的功耗。
本发明一种无线耳机实现高质量传输立体声的系统及方法，使用耳机外壳中嵌入的电极与人体接触，不需要额外的天线，减小NFMI转发电感大的问题。本发明参与人体通信的电极可以直接嵌入在耳机外壳中，集成度高，转发模块不需要额外的电感、天线等，方便系统小型化设计。
本发明一种无线耳机实现高质量传输立体声的系统及方法，采用人体进行传输信号，整个信号通路的衰减小，可以大大降低转发通信模块的功耗和设计难度，提高音频信号质量，实现高品质立体声。
应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。
附图说明
参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：
图1示意性示出了本发明无线耳机通过人体通信的示意图。
图2示出了本发明无线耳机实现高质量传输立体声的系统的结构示意图。
图3示出了本发明一个实施例无线耳机实现高质量传输立体声的方法的流程框图。
图4示出了本发明另一个实施例无线耳机实现高质量传输立体声的方法的流程框图。
具体实施方式
通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。
在下文中，将参考附图描述本发明的实施例，相关技术术语应当是本领域技术人员所熟知的。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤，除非另有说明。下面结合具体的实施例，对本发明的内容进行说明，由于人体的电导率通常在0.1-1S/m量级，介于导体与绝缘体之间，人体的阻抗约为0.1-1MOhm量级，而接收机的输入阻抗为高阻抗(如典型值1-10Kohm)，根据欧姆定律，信号通过人体后衰减系数约为10^-3-10^-2量级(即40-60dB)，远小于蓝牙通信和NFMI(近场磁感应技术)的衰减。从而利用人体通信可以大大降低对收发模块的功耗和设计难度。
人体通信过程中，人体可以等效为电感、电阻、电容的无源网络，在1-200MHz范围内表现为低Q值网络，可以实现大带宽，从而在采用相同的数字调制方式的情况下可以提高传输速率。
如图1所示本发明无线耳机通过人体通信的示意图，采用人体通信的无线耳机(主耳机和副耳机)与播放设备300(例如，手机、ipad等智能设备)之间进行无线通信，无线通信可以是蓝牙、WiFi或者其他无线协议，主耳机与副耳机之间将通信频率调制为人体通信频率，通过人体1进行通信。
如图2所示本发明无线耳机实现高质量传输立体声的系统的结构示意图，根据本发明的实施例，一种无线耳机实现高质量传输立体声的系统包括主耳机系统和副耳机系统，主耳机系统具有包括第一无线收发模块103、第一音频系统101和第一人体通信收发模块102的集成电路，副耳机系统具有包括第二无线收发模块203、第二音频系统201和第二人体通信收发模块202的集成电路。
第一无线收发模块103与第一音频系统101之间连接，第一无线收发模块103与第一人体通信收发模块102之间连接，第一音频系统101与第一人体通信收发模块102连接。第一无线收发模块103、第一音频系统101和第一人体通信收发模块102彼此之间进行信号传输。
第二无线收发模块203与第二音频系统201之间连接，第二无线收发模块203与第二人体通信收发模块202之间连接，第二音频系统201与第二人体通信收发模块202连接。第二无线收发模块203、第二音频系统201和第二人体通信收发模块202彼此之间进行信号传输。
主耳机系统还包括与第一音频系统101连接的第一扬声器104，以及由第一人体通信收发模块102引出的第一人体接触电极105，副耳机系统还包括与第二音频系统201连接的第二扬声器204，以及由第二人体通信收发模块202引出的第二人体接触电极205。
第一无线收发模块103和/或第二无线收发模块203用于与播放设备300建立无线通信。
根据本发明的实施例，第一人体通信收发模块102包括一第一调制/解调单元，第二人体通信收发模块202包括一第二调制/解调单元。第一调制/解调单元和第二调制/解调单元分别用于对通信频率进行调制或解调。
如图3所示本发明一个实施例无线耳机实现高质量传输立体声的方法的流程框图，根据本发明的实施例，一种无线耳机实现高质量传输立体声的方法包括：
主耳机与播放设备建立连接(例如蓝牙连接)，具体为第一无线收发模块103与播放设备300建立无线连接，并接收来自播放设备300的音频信号。
第一无线收发模块103将接收到的音频信号转化为数据信号(将接收到的电信号调制为数据)，并传输至第一音频系统101。第一音频系统101将接收到的数据信号生成第一通道数据和第二通道数据。
第一通道数据转换为第一输出信号传至第一扬声器104，供第一扬声器104播放。第二通道数据传输至第一人体通信收发模块102，经第一调制/解调单元调制到人体传输频率(人体传输频率为1MHz-200MHz，本实施例中优选将传输频率调制为100MHz)，由与人体接触的第一人体接触电极105和第二人体接触电极205传输至第二人体通信收发模块202。应当理解，人体通信过程中，第二通道数据被第一调制/解调单元调制为电磁波信号，电磁波信号穿过人体，传输至第二人体通信收发模块202。
第二人体通信收发模块202接收到第二通道数据，经第二调制/解调单元解调后传输至第二音频系统，第二音频系统将第二通道数据转换为第二输出信号传至第二扬声器204播放。本发明中第一音频系统101将接收到的数据信号生成第一通道数据，并转换为第一输出信号，经过延迟后传输至第一扬声器104播放，以达到与第二扬声器204同步播放第二输出信号。
在一些实施例中，第二通道数据经过压缩后传输至第一人体通信收发模块102，第一人体通信收发模块102解压后将第二通道数据调制到人体传输频率。
在另一些实施例例中，第一无线收发模块103将接收到的音频信号转化为数据信号传输至第一音频系统101，同时将数据信号传输至第一第一人体通信收发模块102。第一音频系统101将接收到的数据信号延迟后转换为输出信号传输至第一扬声器104播放，同时第一人体通信收发模块102将数据信号经过人体通信后，传输至第二人体通信收发模块202，第二人体通信收发模块202接收到数据信号，经第二调制/解调单元解调后传输至第二音频系统，第二音频系统将据数据信号转换为第二输出信号传至第二扬声器204播放。
根据本发明，主耳机系统与副耳机系统之间的关系可进行切换，如图4所示本发明另一个实施例无线耳机实现高质量传输立体声的方法的流程框图，根据本发明的实施例，一种无线耳机实现高质量传输立体声的方法包括：
副耳机与播放设备建立连接(例如蓝牙连接)，具体为第二无线收发模块203与播放设备300建立无线连接，并接收来自播放设备300的音频信号。
第二无线收发模块203将接收到的音频信号转化为数据信号(将接收到的电信号调制为数据)，并传输至第二音频系统201。第二音频系统201将接收到的数据信号生成第三通道数据和第四通道数据。
第三通道数据转换为第三输出信号传至第二扬声器204，供第二扬声器204播放。第四通道数据传输至第二人体通信收发模块202，经第二调制/解调单元调制到人体传输频率(人体传输频率为1MHz-200MHz，本实施例中优选将传输频率调制为100MHz)，由与人体接触的第二人体接触电极205和第一人体接触电极105传输至第一人体通信收发模块102。应当理解，人体通信过程中，第四通道数据被第二调制/解调单元调制为电磁波信号，电磁波信号穿过人体，传输至第一人体通信收发模块102。
第一人体通信收发模块102接收到第四通道数据，经第一调制/解调单元解调后传输至第一音频系统101，第一音频系统101将第四通道数据转换为第四输出信号传至第一扬声器104播放。本发明中第二音频系统201将接收到的数据信号生成第三通道数据，并转换为第三输出信号，经过延迟后传输至第二扬声器204播放，以达到与第一扬声器104同步播放第四输出信号。
在一些实施例中，第四通道数据经过压缩后传输至第二人体通信收发模块202，第二人体通信收发模块202解压后将第四通道数据调制到人体传输频率。
在另一些实施例例中，第二无线收发模块203将接收到的音频信号转化为数据信号传输至第二音频系统201，同时将数据信号传输至第二第一人体通信收发模块202。第二音频系统201将接收到的数据信号延迟后转换为输出信号传输至第二扬声器204播放，同时第二人体通信收发模块202将数据信号经过人体通信后，传输至第一人体通信收发模块102，第一人体通信收发模块102接收到数据信号，经第一调制/解调单元解调后传输至第一音频系统101，第一音频系统将数据信号转换为第二输出信号传至第一扬声器104播放。
为了解决现有无线耳机不能实现高质量的立体声输出的问题，本发明提供的一种无线耳机实现高质量传输立体声的系统及方法，利用人体通信具有带宽大，传输速率高的特点，采用人体作为传输介质进行通信，两个无线耳机中集成电极，一个耳机中集成的电极通过与人体耳朵接触将输出的信号加载到人体上，通过人体传输至另一个耳机中与人体耳朵接触的电极接收信号。
本发明一种无线耳机实现高质量传输立体声的系统及方法，通过人体通信的方法，一方面可以降低音频转发的发射和接收的功耗，另一方面可以省去两个耳机数据信号的重新编解码的数字功耗，整体降低真无线耳机的功耗。
本发明一种无线耳机实现高质量传输立体声的系统及方法，使用耳机外壳中嵌入的电极与人体接触，不需要额外的天线，减小NFMI转发电感大的问题。本发明参与人体通信的电极可以直接嵌入在耳机外壳中，集成度高，转发模块不需要额外的电感、天线等，方便系统小型化设计。
本发明一种无线耳机实现高质量传输立体声的系统及方法，采用人体进行传输信号，整个信号通路的衰减小，可以大大降低转发通信模块的功耗和设计难度，提高音频信号质量，实现高品质立体声。
结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。

Claims (10)

1.一种无线耳机实现高质量传输立体声的系统，其特征在于，所述系统包括主耳机系统和副耳机系统，所述主耳机系统包括第一无线收发模块、第一音频系统和第一人体通信收发模块，所述副耳机系统包括第二无线收发模块、第二音频系统和第二人体通信收发模块；
所述第一无线收发模块与所述第一音频系统之间连接，所述第一无线收发模块与所述第一人体通信收发模块之间连接，所述第一音频系统与所述第一人体通信收发模块连接；
所述第二无线收发模块与所述第二音频系统之间连接，所述第二无线收发模块与所述第二人体通信收发模块之间连接，所述第二音频系统与所述第二人体通信收发模块连接；
所述主耳机系统还包括与所述第一音频系统连接的第一扬声器，以及由所述第一人体通信收发模块引出的第一人体接触电极，所述副耳机系统还包括与所述第二音频系统连接的第二扬声器，以及由所述第二人体通信收发模块引出的第二人体接触电极；
所述第一无线收发模块和/或所述第二无线收发模块用于与播放设备建立无线通信。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一人体通信收发模块包括第一调制/解调单元，所述第二人体通信收发模块包括第二调制/解调单元。
3.一种无线耳机实现高质量传输立体声的方法，其特征在于，所述方法包括：
第一无线收发模块与播放设备建立无线连接，并接收来自播放设备的音频信号；
所述第一无线收发模块将接收到的音频信号转化为数据信号，并传输至第一音频系统；
所述第一音频系统将接收到的数据信号生成第一通道数据和第二通道数据，所述第一通道数据转换为第一输出信号传至第一扬声器播放；
所述第二通道数据传输至第一人体通信收发模块，经第一调制/解调单元调制到人体传输频率，由与人体接触的第一人体接触电极和第二人体接触电极传输至第二人体通信收发模块；
所述第二人体通信模块接收到第二通道数据，经第二调制/解调单元解调后传输至第二音频系统，第二音频系统将第二通道数据转换为第二输出信号传至第二扬声器播放。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一通道数据转换为第一输出信号，经过延迟后传输至第一扬声器。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二通道数据经过压缩后传输至第一人体通信收发模块，第一人体通信收发模块解压后将第二通道数据调制到人体传输频率。
6.根据权利要求3或5所述的方法，其特征在于，所述人体传输频率为1MHz-200MHz。
7.一种无线耳机实现高质量传输立体声的方法，其特征在于，所述方法包括：
第二无线收发模块与播放设备建立无线连接，并接收来自播放设备的音频信号；
所述第二无线收发模块将接收到的音频信号转化为数据信号，并传输至第二音频系统；
所述第二音频系统将接收到的数据信号生成第三通道数据和第四通道数据，所述第三通道数据转换为第三输出信号传至第二扬声器播放；
所述第四通道数据传输至第二人体通信收发模块，经第二调制/解调单元调制到人体传输频率，由与人体接触的第二人体接触电极和第一人体接触电极传输至第一人体通信收发模块；
所述第一人体通信模块接收到第四通道数据，经第一调制/解调单元解调后传输至第一音频系统，第一音频系统将第四通道数据转换为第四输出信号传至第一扬声器播放。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第三通道数据转换为第三输出信号，经过延迟后传输至第二扬声器。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第四通道数据经过压缩后传输至第二人体通信收发模块，第二人体通信收发模块解压后将第四通道数据调制到人体传输频率。
10.根据权利要求7或9所述的方法，其特征在于，所述人体传输频率为1MHz-200MHz。
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