CN110166951A - 无线音讯输出装置 - Google Patents

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Abstract

本发明揭露一种无线音讯输出装置，包括二音讯输出单元。此些音讯输出单元的其中之一被设定为一第一角色。此些音讯输出单元的其中另一被设定为一第二角色。第一角色用以与一来源装置建立一多播链接，以通过多播链接接收来自来源装置的一或多个媒体封包，并与来源装置进行双向通信。第二角色用以加入多播链接，以通过多播链接接收来自来源装置的所述媒体封包，与来源装置进行单向通信，以及与第一角色进行单向通信及/或双向通信。

Description

无线音讯输出装置
技术领域
本发明是有关于一种无线音讯输出装置。
背景技术
在现代生活中，可携式电子装置例如手机、平板电脑、随身听等可说是十分普及。在这些可携式电子装置的周边设备中，音讯输出装置扮演着一个重要的角色。音讯输出装置通常包括耳机及扬声器。为了提高方便性，音讯输出装置的无线化将是未来的趋势。
发明内容
本发明的目的是提供一种无线音讯输出装置。
本发明的一方面揭露一种无线音讯输出装置，包括二音讯输出单元。此些音讯输出单元的其中之一被设定为一第一角色。此些音讯输出单元的其中另一被设定为一第二角色。第一角色用以与一来源装置建立一多播链接，以通过多播链接接收来自来源装置的一或多个媒体封包，并与来源装置进行双向通信。第二角色用以加入多播链接，以通过多播链接接收来自来源装置的所述媒体封包，与来源装置进行单向通信，以及与第一角色进行单向通信及/或双向通信。
本发明提供的无线音讯输出装置可支持来源装置为标准蓝牙装置。换言之，在不改变来源装置原始操作模式及协议(protocol)的情况下，例如在来源装置维持标准蓝牙协议的情况下，本发明提供的无线音讯输出装置也能够相容使用。
为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合所附图式详细说明如下：
附图说明
图1A绘示依据本发明一实施例的无线音讯输出装置的示意图；
图1B绘示依据本发明一实施例的无线音讯输出装置与收纳模块的示意图；
图2绘示依据本发明一实施例的封包的传送及接收的时序示意图；
图3A绘示第一角色传送链接建立封包的示意图；
图3B绘示第二角色接收链接建立封包的示意图；
图4绘示角色换手程序的示意图；
图5绘示同步连接导向及延伸连接同步导向封包回复机制的示意图；以及
图6绘示音讯输出单元的状态机的一例。
其中，附图标记：
10：无线音讯输出装置
102A、102B：音讯输出单元
20：收纳模块
201：壳体
203：收纳槽
R1：第一角色
R2：第二角色
ML：多播链接
S：来源装置
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
请参照图1A，图1A绘示依据本发明一实施例的无线音讯输出装置的示意图。无线音讯输出装置10包括二音讯输出单元102A、102B。在本实施例中，无线音讯输出装置10例如是无线耳机，而音讯输出单元102A、102B是无线耳机的左声道输出及右声道输出。在一般的情况下，音讯输出单元102A、102B在构造及效果上可视为是等效的。
在一实施例中，无线音讯输出装置10可与一收纳模块20搭配使用，如图1B所示。收纳模块20可包括一壳体201、二收纳槽203A、203B、电源供应单元(未绘示)、一或多个感测器(未绘示)以及一或多个控制单元(未绘示)。壳体201是用以容纳及乘载收纳模块的其他元件。收纳槽203A、203B可用以收纳音讯输出单元102A、102B。电源供应单元可令收纳模块20可具备充电功能，例如当音讯输出单元102A、102B收纳于收纳槽203A、203B时，收纳模块20的电源供应单元可对音讯输出单元102A、102B进行充电。感测器用以感测音讯输出单元102A、102B是否收纳于收纳槽203A、203B中。当感测器检测到音讯输出单元102A及/或音讯输出单元102B已被收纳于收纳槽203A、203B时，控制单元可自动地或回应于使用者手动关闭一电源开关的动作发送一电源关闭命令至音讯输出单元102A、102B，以令音讯输出单元102A、102B进入电源关闭或停止运作的状态。当音讯输出单元102A及/或音讯输出单元102B被从收纳槽203A、203B取出时，控制单元可通过感测器得知被取出的音讯输出单元是何者。在一实施例中，收纳模块20可进一步包括一充电插槽。充电插槽可用以连接一外部电源，以通过外部电源对电源供应单元充电。
音讯输出单元102A、102B的其中之一会被设定为一第一角色R1，音讯输出单元102A、102B的其中另一则会被设定为一第二角色R2。在本实施例中，假设音讯输出单元102A被设定为第一角色R1，音讯输出单元102B被设定为第二角色R2。为了方便说明，在之后的说明中将会以第一角色R1代表被设定为第一角色R1的音讯输出单元，并以第二角色R2代表被设定为第二角色R2的音讯输出单元。需要注意的是，在一些情况下，音讯输出单元102A、102B可以执行一角色换手程序以互换角色，细节将于下文进一步说明。
第一角色R1用以与一来源装置S建立一多播链接ML。本发明所谓“多播链接(multicast link)”指一种允许传送节点于一次传输中将信息/封包传送至特定多个接收节点的链接，亦即传送端可通过多播链接将数据一次发送给特定的多个接收端。在本实施例中，多播链接ML是以蓝牙(Bluetooth)为基础。第一角色R1可通过多播链接ML接收来自来源装置S的一或多个媒体封包，其中媒体封包可包括同步连接导向(SynchronousConnection-Oriented,SCO)封包、延伸同步连接导向(Extended SynchronousConnection-Oriented,SCO)封包、立体声音讯传输规范(advanced audio distributionprofile,A2DP)封包及类似的多播性质封包，其中语音(voice)可用同步连接导向封包及延伸同步连接导向封包来传输，音频(audio)可用立体声音讯传输规范封包来传输。第一角色R1亦可通过多播链接ML与来源装置S进行双向通信(bidirectional communication)，在图1A中以双向的实心箭头表示。举例来说，第一角色R1与来源装置S之间的通讯协定可为交握式通讯协定，亦即第一角色R1与来源装置S可通过多播链接ML向对方传递控制信号以及回应收到的控制信号。
第二角色R2用以加入(join)多播链接ML。第二角色R2可通过多播链接ML接收来自来源装置S的媒体封包。第二角色R2亦可通过多播链接ML与来源装置S进行单向(unidirectional communication)通信，以及与第一角色R1进行单向通信及/或双向通信，在图1A中以一边为实心箭头，另一边为空心箭头表示。换言之，第二角色R2可通过多播链接ML接收来自来源装置S的控制信号及媒体封包，但不须进行回应。第二角色R2与第一角色R1则可通过多播链接ML向对方传递控制信号、封包以及回应收到的控制信号及封包。需要注意的是，在第二角色R2与第一角色R1之间的通信中，接收方并非强制性地被要求必须要进行回应。
请参照图2，图2绘示依据本发明一实施例的封包的传送及接收的时序示意图。在本实施例中，来源装置S是一标准蓝牙装置，亦即来源装置S的时槽设计是根据标准蓝牙规范。第一角色R1与第二角色R2的时槽设计则是基于标准蓝牙规范并进行扩展。假设无线音讯输出装置10与来源装置S已完成配对，并已建立多播链接ML。亦即，无线音讯输出装置10与来源装置S可被视为一封包传输系统。从时域上来说，此封包传输系统的时轴可分为两种类型的封包传输时间，包括标准封包时间GE以及延展封包时间IF。在标准封包时间GE内，来源装置S可发送控制信号及媒体封包至第一角色R1及第二角色R2；第一角色R1可接收来源装置S的控制信号、媒体封包，以及回应于接收到的控制信号、媒体封包发送回复给来源装置S；以及第二角色R2可接收来源装置S的控制信号、媒体封包。在延展封包时间IF内，第一角色R1与第二角色R2可进行一或多个延展封包的交换，延展封包的细节将于下文进一步说明。
举例来说，时间T1期间，来源装置S传送控制信号(传送时槽(TX slot))，第一角色R1与第二角色R2接收控制信号(接收时槽(RX slot))。时间T2期间，第一角色R1基于控制信号发送回应给来源装置S(传送时槽)，来源装置S接收来自第一角色R1的回应(接收时槽)。时间T3期间，来源装置S发送媒体封包(传送时槽)，第一角色R1及第二角色R2接收媒体封包(接收时槽)。时间T4期间，第一角色R1基于媒体封包发送回应给来源装置S(传送时槽)，来源装置S接收来自第一角色R1的回应(接收时槽)。需注意的是，第二角色R2不会收到第一角色R1基于控制信号发送给来源装置S的回应(接收时槽)。
在时间T5期间，第一角色R1发送延展封包(传送时槽)，第二角色R2接收延展封包(接收时槽)。在时间T6期间，第二角色R2发送延展封包(传送时槽)，第一角色R1接收延展封包(接收时槽)。值得一提的是，第一角色R1与第二角色R2进行延展封包的交换时，发送延展封包的起始时间可不对齐于来源装置S所用的接收时槽的起始时间。因此，来源装置S不会接收到第一角色R1及第二角色R2所发送的延展封包，而能够维持标准蓝牙规范的操作。换言之，无线音讯输出装置10能够支持来源装置S为标准蓝牙装置。
一般而言，标准蓝牙规范使用的频段(band)为2402MHz～2480MHz，并将此频段切割为79个频道(channel)，其中每个频道的频宽为1MHz。本实施例中，在标准封包时间GE内，来源装置S与第一角色R1所传送的封包可触发跳频(frequency hopping)机制，以切换所使用的频道。然而，在延展封包时间IF内，第一角色R1及第二角色R2所传送的延展封包并不会触发跳频机制。
接下来将说明关于延展封包的细节。
延展封包可包括链接建立(link setup)封包、链接更新(link update)封包以及链接重建(link re-setup)封包。
链接建立封包是由第一角色R1所发送，用以使第二角色R2能够找到并加入多播链接ML。请参照图3A，在一实施例中，第一角色R1会先发送一链接建立前导码Preamble以及一或多个链接建立封包LS至多播链接ML。更详细来说，由于本实施例的多播链接ML是基于蓝牙规范建立，故多播链接ML可使用蓝牙规范的特定频段(例如2402MHz～2480MHz)中的多个频道(每1MHz的频宽为一个频道)，而链接建立前导码Preamble及链接建立封包LS会被发送到多播链接ML当前所使用的频道(在本例中为2404MHz)。链接建立前导码Preamble例如是一串二位元序列“10101”。请参照图3B，第二角色R2会对多播链接ML所使用的特定频段反复进行宽带(wideband)扫描WB1～WB7。举例来说，第二角色R2在第一次宽带扫描WB1期间，每次检测所述特定频段中的多个(例如二个)频道，直到将所述特定频段的频道皆扫描过一次，宽带扫描WB2～WB7亦类似。假设链接建立前导码及链接建立封包已由第一角色R1发送，第二角色R2可在宽带扫描WB3～WB7期间于检测频道2404MHz及2405MHz时检测到序列“10101”。因此，第二角色R2可判定链接建立封包LS会被发送到频道2404MHz、2405MHz的其中之一。接着，第二角色R2可开启二个全接收时槽full RX1、full RX2，其中全接收时槽full RX1用以尝试从频道2404Hz接收链接建立封包LS，全接收时槽full RX2用以尝试从频道2405Hz接收链接建立封包LS。在这个例子中，第二角色R2藉由全接收时槽full RX1从频道2404MHz成功接收到链接建立封包LS。藉由上述的方式，第二角色R2便可藉由所接收到的链接建立封包LS的内容成功加入多播链接ML。
值得一提的是，基于缩短第二角色R2搜寻链接建立前导码Preamble及链接建立封包LS所要耗费的时间，上述实施例采用了宽带扫描的方式来搜寻。在一些其他实施例中，第二角色R2也可采用窄带(narrowband)扫描来搜寻链接建立前导码及链接建立封包所在的频道。
在一些情况下，例如当第一角色R1还未与来源装置S建立多播链接ML时，第二角色R2会反复进行宽带扫描以尝试加入多播链接ML，将会增加无线音讯输出装置10的电力消耗。为了避免上述问题，在一实施例中，当多播链接ML未被建立时(例如当第一角色R1检测不到来源装置S)，第一角色R1可建立一伪链接(dummy link)，其中伪链接不会对应到任何来源装置。第一角色R1可通过伪链接发送链接建立前导码及链接建立封包。第二角色R2可藉由类似于加入多播链接ML的方式加入伪链接。相似地，第一角色R1与第二角色R2也可通过伪链接进行单向通信及/或双向通信，例如延展封包的交换。
进一步地，第一角色R1可通过多播链接ML或伪链接发送一睡眠通知至第二角色R2，以使第二角色R2进入一睡眠模式。在睡眠模式下，第二角色R2可处于低电力消耗状态。当一睡眠计时器逾时，第二角色R2可离开睡眠模式，以接收来自第一角色R1的链接更新封包或接收来自来源装置S的媒体封包。
链接更新封包是由第一角色R1发送至第二角色R2。链接更新封包包括第一角色R1的一状态信息。所述状态信息例如包括第一角色R1的状态机(state machine)的当前状态。由于第二角色R2不会接收到第一角色R1发送给来源装置S的封包，故第二角色R2无法明确得知第一角色R1的当前状态。因此，第二角色R2依据所接收到的链接更新封包来更新自身的状态机，以同步于第一角色R1。举例来说，当来源装置S与第一角色R1共同确认完成一项任务(例如结束一通电话或完成媒体封包的传输)之后，第一角色R1便会发送链接更新封包至第二角色R2，以通知第二角色R2释放(release)资源(resource)。
链接重建封包是由第一角色R1发送至第二角色R2。链接重建封包是用以要求第二角色R2中断(或离开)当前所加入的链接，并重新加入另一条链接。在一个例子中，当第二角色R2加入第一角色R1所建立的伪链接之后，第一角色R1检测到来源装置S并与来源装置S建立多播链接ML，第一角色R1便可发送链接重建封包至第二角色R2。回应于链接重建封包，第二角色R2会先中断伪链接，再加入多播链接ML。在另一个例子中，当第二角色R2加入第一角色R1与来源装置S所建立的多播链接ML之后，第一角色R1检测到第一来源装置(不同于来源装置S)并与第一来源装置建立第一多播链接(不同于多播链接ML)，第一角色R1便可发送链接重建封包至第二角色R2。回应于链接重建封包，第二角色R2会先中断多播链接ML，再加入第一多播链接。
在一些情况下，音讯输出单元102A、102B可在运行(runtime)状态下(例如未进入睡眠模式)执行一角色换手程序，以互换角色。举例来说，假设音讯输出单元102A被设定为第一角色R1，音讯输出单元102B被设定为第二角色R2。请参照图4，当只有被设定为第二角色R2的音讯输出单元102B被使用者从收纳模块20取出时，第一角色R1可例如通过来自收纳模块20的通知得知只有第二角色R2被取出。接着，第一角色R1会发送一换手请求Lreq至来源装置S。当接收到换手请求Lreq，来源装置S会于一特定时间内每隔一段时间发送一换手回应Lr(共发送多个换手回应Lr)至第一角色R1及第二角色R2。回应于换手回应Lr，被设定为第一角色R1的音讯输出单元102A会发送一角色换手封包RHO至音讯输出单元102B。接着，音讯输出单元102A会被设定为第二角色候选者，音讯输出单元102B则会被设定为第一角色候选者。收到角色换手封包RHO后，音讯输出单元102B会尝试回应来源装置S所发出的换手回应Lr。若音讯输出单元102B发出的回应封包Rs有成功被来源装置S收到，且音讯输出单元102A、102B接下来收到来自来源装置S的封包不是换手回应Lr，音讯输出单元102B便会被设定为第一角色R1，音讯输出单元102A则会被设定为第二角色R2，而完成角色互换。否则，音讯输出单元102B便会被设定为第二角色R2，音讯输出单元102A则会被设定为第一角色R1，而维持原设定。另外，被设定为第二角色候选者的音讯输出单元不需要对换手回应Lr进行回应。
需要注意的是，音讯输出单元102A、102B是否被取出可藉由多种感测机制来得知，本文所述仅是其中一种实施例而已。在其他的实施例中，感测器也可以设置在音讯输出单元102A、120B中。
在一实施例中，当第一角色R1接收到来自来源装置S的同步连接导向封包、延伸同步连接导向封包及/或控制信号时，第一角色R1可请求来源装置S以一特定次数重传所述语音封包及/或控制信号。请参照图5，在第一角色R1接收到来自来源装置S的同步连接导向封包、延伸同步连接导向封包及/或控制信号后，第一角色R1会回复“未确认(NAK)”给来源装置S。回应于“未确认”，来源装置S会重传一次所述同步连接导向封包、延伸同步连接导向封包及/或控制信号，使得第一角色R1及第二角色R2皆有二次机会可收到所述同步连接导向封包、延伸同步连接导向封包及/或控制信号。
在一实施例中，第一角色R1会将来自来源装置S的立体声音讯传输规范封包储存至一缓冲器(设置于第一角色R1中)。当来自来源装置S的立体声音讯传输规范封包被储存至缓冲器之后，第一角色R1可发送一缓冲器状态报告至第二角色R2。缓冲器状态报告用以记载储存于第一角色R1的缓冲器中的立体声音讯传输规范封包的信息，例如立体声音讯传输规范封包的编号、类型、大小等。当第二角色R2依据第一角色R1传送的缓冲器状态报告比对第二角色R2的一缓冲器内储存的立体声音讯传输规范封包，以判断第二角色R2收到的立体声音讯传输规范封包是否完全。当第二角色R2判断有部分的立体声音讯传输规范封包遗失或不完整，第二角色R2发送一回复请求，以将遗失或不完整的立体声音讯传输规范封包的编号回报给第一角色R1。第一角色R1根据回复请求将第二角色R2所回报的编号将对应的立体声音讯传输规范封包重传给第二角色R2。举例来说，在一次传输中，来源装置S发送十个立体声音讯传输规范封包至第一角色R1及第二角色R2。若第二角色R2依据来自第一角色R1的缓冲器状态报告发现编号二及五的立体声音讯传输规范封包遗失，第二角色R2便会发送回复请求，以使第一角色R1将编号二及五的立体声音讯传输规范封包重传给第二角色R2。
请参照图6，图6绘示音讯输出单元的状态机的一个示例。状态[B1R]：音讯输出单元会开启电源并尝试建立或加入链接；当音讯输出单元收到链接建立封包后会进入状态[B1]或状态[B2]。状态[B1]：音讯输出单元会被激活以接收链接更新封包；当连线逾时或收到链接重建封包，音讯输出单元会进入状态[B1R]；当音讯输出单元收到睡眠通知会进入状态[B1S]。状态[B1S]：音讯输出单元会进入睡眠模式；当睡眠计时器逾时，音讯输出单元会进入状态[B1]。状态[B2]：音讯输出单元会被激活以接收封包；当连线逾时或接收到链接重建封包，音讯输出单元会进入状态[B1R]；当音讯输出单元接收到链接更新封包会进入状态[B1]；当音讯输出单元收到睡眠通知会进入状态[B2S]。状态[B2S]：音讯输出单元会进入睡眠模式；当睡眠计时器逾时，音讯输出单元会进入状态[B2]。上述状态机只是示例性的，并非用以限制本发明。
本发明提供的无线音讯输出装置可支持来源装置为标准蓝牙装置。换言之，在不改变来源装置原始操作模式的情况下，本发明提供的无线音讯输出装置也能够相容使用。此外，由于本发明提供的无线音讯输出装置具有回复遗失封包的功能，故而能够提高输出音讯的品质。
综上所述，虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (13)

1.一种无线音讯输出装置，其特征在于，包括：
二音讯输出单元，其中该些音讯输出单元的其中之一被设定为一第一角色，该些音讯输出单元的其中另一被设定为一第二角色，其中：
该第一角色，用以与一来源装置建立一多播链接，以通过该多播链接接收来自该来源装置的一或多个媒体封包，并与该来源装置进行双向通信；以及
该第二角色，用以加入该多播链接，以通过该多播链接接收来自该来源装置的该一或多个媒体封包，与该来源装置进行单向通信，以及与该第一角色进行单向通信及/或双向通信。
2.如权利要求1所述的无线音讯输出装置，其特征在于，该多播链接基于蓝牙链接，且支持该来源装置为一标准蓝牙装置。
3.如权利要求1所述的无线音讯输出装置，其特征在于，该第一角色与该第二角色进行一或多个延展封包的交换时，发送该一或多个延展封包的起始时间不对齐于该来源装置所用的接收时槽的起始时间。
4.如权利要求3所述的无线音讯输出装置，其特征在于，该一或多个延展封包包括由该第一角色所发送的一链接建立前导码以及一或多个链接建立封包。
5.如权利要求4所述的无线音讯输出装置，其特征在于，该链接建立前导码以及该一或多个链接建立封包被发送至该多播链接，且该第二角色于扫描一特定频段的多个频道，以接收该链接建立前导码以及该一或多个链接建立封包。
6.如权利要求3所述的无线音讯输出装置，其特征在于，该一或多个延展封包包括由该第一角色发送的一或多个链接更新封包，该一或多个链接更新封包包括该第一角色的一状态信息，且该第二角色依据该一或多个链接更新封包同步于该第一角色。
7.如权利要求1所述的无线音讯输出装置，其特征在于，于该第一角色与该来源装置未建立该多播链接的期间，该第一角色更用以建立一伪链接，且该第二角色更用以加入该伪链接，以通过该伪链接与该第一角色交换一或多个延展封包。
8.如权利要求1所述的无线音讯输出装置，其特征在于，该第一角色更用以发送一睡眠通知至该第二角色，以使该第二角色进入一睡眠模式。
9.如权利要求7所述的无线音讯输出装置，其特征在于，当该第一角色于建立该伪链接之后检测到该来源装置时，该第一角色与该来源装置建立该多播链接，并通过该伪链接发送一或多个链接重建封包至该第二角色，该第二角色回应于该一或多个链接重建封包中断该伪链接，并加入该多播链接。
10.如权利要求1所述的无线音讯输出装置，其特征在于，当该第一角色于建立该多播链接之后检测到一第一来源装置时，该第一角色进一步用以与该来源装置建立一第一多播链接，并通过该多播链接发送一或多个链接重建封包至该第二角色，该第二角色回应于该一或多个链接重建封包中断该多播链接，并加入该第一多播链接。
11.如权利要求1所述的无线音讯输出装置，其特征在于，该第一角色更用以发送一角色换手封包至该第二角色，且该第一角色及该第二角色共同执行一角色换手程序，以互换角色。
12.如权利要求1所述的无线音讯输出装置，其特征在于，当该第一角色接收来自该来源装置的该一或多个媒体封包中的一或多个同步连接导向封包及/或延伸同步连接导向封包时，该第一角色请求该来源装置以一特定次数重传该一或多个同步连接导向封包及/或延伸同步连接导向封包。
13.如权利要求1所述的无线音讯输出装置，其特征在于，当该第一角色与该第二角色接收来自该来源装置的该一或多个媒体封包中的一或多个立体声音讯传输规范封包时，该第一角色发送一缓冲器状态报告至该第二角色，该第二角色依据该缓冲器状态报告发送一回复请求至该第一角色，该第一角色依据该回复请求重传该一或多个立体声音讯传输规范封包的至少其中之一至该第二角色。
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