CN110636487A - 无线耳机及无线耳机的通信方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种无线耳机及无线耳机的通信方法。其中，第一耳机被配置为经由第一蓝牙通信模块与另一设备建立第一蓝牙连接，并将其相关通信参数传输给第二耳机，以便其利用第二蓝牙通信模块侦听来自另一设备的蓝牙信号。第一耳机和第二耳机还分别包括第三和第四蓝牙通信模块以在彼此之间建立第二蓝牙连接，其工作频段与第一蓝牙连接分离，且配置为从一个耳机将经由其麦克组件获取的音频数据传输到另一耳机。如此，能够在双耳耳机之间可靠地传输经由麦克组件获取的音频数据而显著减少与另一设备之间的通信的干扰，并能基于经由双耳耳机的麦克风获取的多路音频信号进行诸如除噪的后处理，改善依赖于该音频信号品质的后续服务的质量。

Description

无线耳机及无线耳机的通信方法

技术领域

本公开涉及耳机以及无线耳机的通信方法，更具体地，涉及无线耳机以及无线耳机的通信方法。

背景技术

随着社会进步和人民生活水平的提高，耳机已成为人们必不可少的生活用品。传统有线耳机通过导线连接智能设备(比如智能手机，笔记本电脑，平板电脑等)，这会限制佩戴者的行动，尤其在运动场合十分不便。同时，耳机线的缠绕和拉扯，以及听诊器效应都影响用户体验。普通蓝牙耳机取消了耳机和智能设备之间的连线，但左右耳之间仍然存在连线。

真无线立体声耳机应运而生，环境噪声会影响其使用效果。例如，在嘈杂环境中，用户在听取无线耳机播放的音频的同时也会听到环境噪声，从而影响收听效果。又例如，在嘈杂环境中用无线耳机来接听和拨打电话时，环境噪声会被耳机的通话麦克风所拾取，和通话语音混在一起，被一起上行发送到对方智能设备(例如手机)的听筒，从而影响对方接听电话的语音质量。针对前一种情况，通常采用主动降噪的方式来进行除噪；对于后一种情况，通常使用某个耳机自身的麦克风采集音频信号，再做降噪处理，双耳耳机的各个耳机通常仅仅利用各自麦克风采集的音频数据来进行降噪处理。即便使用某个耳机的麦克风阵列来采集多路音频信号以改善降噪处理的效果，由于属于单个耳机的多路信号中的噪声分量相关性较高，导致除噪算法性能显著下降。目前有些做法是在各个耳机上的不同位置增设多个麦克风以视图弥补除噪算法的性能下降，但这会增加无线双耳耳机的成本、体积和功耗；而且现今对于耳机的小型化和精致外型的需求，也限制了可增设麦克风的数量。

发明内容

提供了本公开以解决现有技术中存在的上述问题。

需要一种无线耳机及无线耳机的通信方法，其能够在双耳耳机之间可靠地传输各自经由其麦克组件获取的音频数据而显著减少对双耳耳机与另一设备之间的通信的干扰，并能够基于经由双耳耳机的麦克风获取的多路音频信号进行诸如除噪的后处理，以便进一步改善依赖于该除噪后的音频信号的品质的后续服务的质量。

根据第一方案，本公开提供一种无线耳机，包括第一耳机和第二耳机，所述第一耳机包括第一蓝牙通信模块和用于采集声音的第一麦克组件，所述第二耳机包括第二蓝牙通信模块和用于采集声音的第二麦克组件，所述第一耳机被配置为利用所述第一蓝牙通信模块与另一设备建立第一蓝牙连接，并将所述第一蓝牙连接的相关通信参数传输给所述第二耳机以便所述第二耳机利用所述第二蓝牙通信模块侦听来自所述另一设备的蓝牙信号。所述第一耳机还包括第三蓝牙通信模块，所述第二耳机还包括第四蓝牙通信模块，第三和第四蓝牙通信模块被配置为在所述第一耳机与所述第二耳机之间建立第二蓝牙连接，所述第二蓝牙连接的工作频段与所述第一蓝牙连接的工作频段分离，且配置为从所述第一耳机和第二耳机中的一个耳机将经由其麦克组件获取的音频数据传输到另一耳机。

根据第二方案，本公开还提供一种无线耳机的通信方法，所述无线耳机包括第一耳机和第二耳机，所述第一耳机和第二耳机分别具有第一麦克组件和第二麦克组件。所述通信方法包括：在所述第一耳机与另一设备之间经由第一蓝牙连接进行通信，由所述第二耳机侦听所述第一蓝牙连接；以及由所述第一耳机和所述第二耳机中的一个耳机，经由工作频段与所述第一蓝牙连接分离的第二蓝牙连接，将经由所述一个耳机的麦克组件获取的音频数据传输到另一耳机。

利用根据本公开各个实施例的无线耳机和无线耳机的通信方法，使得能够在双耳耳机之间可靠地传输各自经由其麦克组件获取的音频数据而显著减少对双耳耳机与另一设备之间的通信的干扰，并能够基于经由双耳耳机的麦克风获取的多路音频信号进行诸如除噪的后处理，以便进一步改善依赖于该除噪后的音频信号的品质的后续服务的质量，例如但不限于与另一设备的上行通话的语音质量。

附图说明

在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所公开的实施例进行说明。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代同一或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。

图1示出根据本公开实施例的无线耳机的配置示意图，所述无线耳机与另一设备进行通信；

图2示出根据本公开实施例的无线耳机的配置示意图，所述无线耳机与另一设备进行通信，并由第一耳机向第二耳机传输经由麦克组件获取的音频数据和与接收自另一设备的音频数据相关的信息(例如ECC包)；

图3示出根据本公开实施例的无线耳机的两个耳机中每个与另一设备的同步方法的流程图；

图4示出根据本公开实施例的无线耳机与另一设备进行通信的方法的时序图；

图5示出根据本公开实施例的无线耳机中各个耳机的主动降噪电路的示意图；

图6示出根据本公开实施例的无线耳机的通信方法的流程图；

图7(a)示出根据本公开实施例的基本速率模式的蓝牙物理帧的结构图；

图7(b)示出根据本公开实施例的增强速率模式的蓝牙物理帧的结构图；

图7(c)示出根据本公开实施例的增强速率模式的蓝牙物理帧的改进示例的结构图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本公开的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本公开作详细说明。下面结合附图和具体实施例对本公开的实施例作进一步详细描述，但不作为对本公开的限定。本文中所描述的各个步骤，如果彼此之间没有前后关系的必要性，则本文中作为示例对其进行描述的次序不应视为限制，本领域技术人员应知道可以对其进行顺序调整，只要不破坏其彼此之间的逻辑性导致整个流程无法实现即可。

图1示出根据本公开实施例的无线耳机102和103的配置示意图。该无线耳机例如可以为双耳耳机，可以包括两个耳机102和103。其中，第一耳机102可以包括第一蓝牙通信模块1和用于采集声音的第一麦克组件5，所述第二耳机103可以包括第二蓝牙通信模块2和用于采集声音的第二麦克组件6。注意，本文中使用的技术术语“麦克组件”可以包含一个或数个麦克，也可以包含除了麦克之外的处理电路，以对由麦克采集的原始音频信号进行各种处理，例如模数转换、下采样/上采样处理、除噪滤波(如带通滤波、前馈滤波、反馈滤波等)、单麦克音频信号的语音降噪、多麦克音频信号的语音降噪。进一步说来，“麦克组件”也可以仅仅包含麦克，所述处理电路中的各个电路元件也可以驻留在相应耳机102和103和另一设备101(例如但不限于便携式智能装置如手机、智能可穿戴装置如智能手环、平板电脑等)中的任何一个中，只要能够在另一设备101处得到对由麦克采集的原始音频信号进行了降噪处理的洁净且品质较高的音频信号即可。所述第一耳机102可以配置为利用所述第一蓝牙通信模块1与另一设备101建立第一蓝牙连接104，并将所述第一蓝牙连接104的相关通信参数经由各种通信方式传输给所述第二耳机103。该相关通信参数可以包括另一设备101的蓝牙地址、该蓝牙连接的加密参数信息、跳频信息(可以是该蓝牙连接的各个信道的信道状况信息，也可以是采用各种跳频算法所得到的应用于蓝牙通信的下一频段等等)、微网时钟等，如此使得第二耳机103无需执行蓝牙连接的配对和建立过程，就可以伪装成第一耳机102直接侦听并接收由所述另一设备101经由所述第一蓝牙连接104发送的蓝牙信号。

所述第一耳机102还可以包括第三蓝牙通信模块3，所述第二耳机103还可以包括第四蓝牙通信模块4，第三和第四蓝牙通信模块3和4可以配置为在所述第一耳机102与所述第二耳机103之间建立第二蓝牙连接106，所述第二蓝牙连接106的工作频段与所述第一蓝牙连接104的工作频段分离，且配置为从所述第一耳机102和第二耳机103中的一个耳机将经由其麦克组件获取的音频数据传输到另一耳机。本文中的技术表述“经由(或者由)……麦克组件获取的音频数据”表示通过利用麦克组件所获得的音频数据，可以是由麦克组件直接采集的音频信号，或者基于该音频信号进行模数转换、压缩处理、除噪处理等中的任何一种或多种处理所得到的音频数据。

如此，能够在第一耳机102与第二耳机103之间可靠传输各自经由其麦克组件获取的音频数据，而显著减少其和处于不同工作频段的第一蓝牙连接104通信彼此间的干扰，在后者用于传输音频数据包的情况下，麦克音频数据的传输与音频数据包的传输彼此干扰较少，可确保各自传输的音频数据的准确性，相应地，改善了音频数据包的后续再现效果以及麦克音频数据的降噪处理效果。具体说来，对于同个耳机例如第一耳机102而言，其各个蓝牙通信模块1和3可以在同个芯片内实现，如此便于实现两者时钟的同步以及收发时序的相对稳定安排等，对于同个芯片内的两个蓝牙通信模块1和3，设置在彼此分离的工作频段，则彼此的收发在射频上不易相互干扰，从而改善了各自的收发控制，相应提升了各自所实现的蓝牙通信的效果。进一步地，通过在第一耳机102与第二耳机103之间可靠地传输各自经由其麦克组件获取的音频数据，各个耳机可以在保持外型紧凑的同时容易地扩展所获取的麦克组件的音频信号的通道数，例如在各个耳机设有相同数量的麦克的情况下，在外型尺寸基本不变的情况下获取通道数量翻倍的麦克音频信号，且相较同个耳机获取的同样通道数量的麦克音频信号，各个通道信号的噪声分量相关性较低，从而能够显著改善降噪算法的性能，并减少语音音质损伤。

在一些实施例中，所述另一耳机可以被配置为：基于经由其自身麦克组件获取的音频数据，以及经由所述第二蓝牙连接106接收的、由所述一个耳机的麦克组件获取的音频数据，生成要经由所述第一蓝牙连接104传输给所述另一设备101的音频数据。也就是说，作为接收方，另一耳机可以对经由其自身麦克组件获取的音频信号和所接收的经由所述一个耳机的麦克组件获取的音频信号进行处理，并将处理后的音频数据传输给另一设备101(也可以不进行除模数转换以外的进一步处理，而仅将两种音频信号的数据一并传输)。如此，另一设备101可以经由上行传输得到层次和信息更丰富的音频数据，从而改善依赖于该音频数据的品质的服务质量，例如但不限于通话、语音定位等。

在一些实施例中，该处理也可以包括整合和除噪处理。例如，整合可以包括以其他通道(通道可以以麦克构件来计，一个麦克构件对应一个通道)的音频信号作为参考，对当前通道的音频信号进行频率分量和幅值的调整，例如但不限于补偿缺失的频率分量和/或错误的频率分量(这能有效降低故障麦克对上行音频数据的不利影响)、对音频信号的幅值进行求平均处理(以便例如保持在另一设备101处再现的音频信号的稳定性)等，除噪可以采用但不限于采用相关性除噪算法、多麦克波束成型等。整合和降噪处理后的音频数据，例如可以作为上行语音信号传输给远侧的另一设备101，也可以被传输给远程的智能设备(例如另一设备101以及云端的智能设备等)用来进行语音发出者的定位等；相应地，可以改善与另一设备101的上行通话的语音质量以及语音发出者的定位精度等等。所述处理可以经由处理电路来实现，该处理电路可以经由特定用途集成电路(ASIC)、片上系统(SOC)、用户可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理芯片(DSP)等中的任何一种或其组合来实现，其可以驻留在第一耳机102、第二耳机103和另一设备101中的任何一个独立装置上，也可以分布在第一耳机102、第二耳机103和另一设备101的至少两个装置上，也就是说，处理电路中的各个电路元件，可以按照处理流程分布在至少两个装置上，当前装置可以将经由其各个电路元件处理后的音频数据传输到通信传输方向的下一个装置。

如图1所示，第一蓝牙连接104的相关通信参数可以采用多种通信方式在第一耳机102与第二耳机103之间传输，例如可以采用与第一蓝牙连接104和第二蓝牙连接106彼此独立的传输链路来传输。该传输链路可以是直接传输链路，也可以是设有中继装置105的传输链路。该传输链路可以采用与第一蓝牙连接104或者第二蓝牙连接106相同的通信模式(例如蓝牙但不限于经典蓝牙、低功耗蓝牙、低功耗蓝牙音频)，也可以采用与传输链接106不同的通信模式，例如但不限于WIFI、射频、有线传输等等。

在一些实施例中，第二蓝牙连接106相较第一蓝牙连接104可以工作在低频下，使得其数据传输更可靠。例如，所述第一蓝牙连接104的工作频段可以为常见的2.4GHz ISM频段，而所述第二蓝牙连接106的工作频段可以设为5MHz-50MHz的显著更低的频段。在一些实施例中，第二蓝牙连接106可以采用低频磁感应通信，磁场传输20-30cm以后就衰减得很小，能够实现空间复用且不易干扰其他通信。低频磁感应通信可以将工作频段限制在5MHz-50MHz，不易受头部遮挡的影响，使得传输更可靠和稳定。低频磁感应通信相较普通蓝牙协议，可以采用更高的传输符号率，使得能够传输更大数据量的音频信号，而在链路层、传输层等与普通蓝牙协议保持一致。

图2示出根据本公开实施例的第一耳机202和第二耳机203的配置示意图，具体示出了各个耳机与另一设备201之间的第一蓝牙连接204和第一耳机202与第二耳机203之间的第二蓝牙连接206的通信内容。如图2所示，第一耳机202经由所建立的第一蓝牙连接204接收来自另一设备201的音频数据，例如但不限于通话的音频数据、播放音乐的音频数据等，而第二耳机203可以利用接收到的第一蓝牙连接204的相关通信参数，侦听来自另一设备201的音频数据。第一耳机202可以利用与第一蓝牙连接204工作在不同频段的第二蓝牙连接206来传输经由其麦克组件获取的音频数据连同其自另一设备201接收的音频数据相关的信息。在一些实施例中，第一蓝牙连接204的通信模式可以选自于由经典蓝牙、低功耗蓝牙、低功耗蓝牙音频构成的组中的任何一种。

在一些实施例中，所述音频数据的相关信息可以包括由如下信息构成的组中的至少一种：纠错码(ECC)包，该ECC包包含通过对第一耳机202接收到的音频数据进行编码所得的纠错码而不包含音频数据；指示包，该指示包表明所述第一耳机202对来自所述另一设备201的音频数据包的接收状况；以及由所述第一耳机202接收自所述另一设备201的音频数据包。下面分别对这各种相关信息进行具体说明。

在第一耳机202接收到正确的音频数据的情况下，可利用ECC(纠错码)编码器对其进行编码，编码结果包括音频数据和ECC码，并向第二耳机203传输所述ECC包，ECC包包括ECC码而非音频数据。第二耳机203从所述另一设备201侦听所得到的音频数据可能是有错的，其可以利用从第一耳机202接收的ECC码，经由ECC解码器对有错的音频数据进行纠错，从而得到正确的音频数据。在一些实施例中，在第一耳机202没有接收到正确的音频数据的情况下，可以向另一设备201发送NACK包。

通过由第二耳机203对该第一蓝牙连接204进行侦听，而无需重复第一蓝牙连接204的建立过程，也无需将第一耳机202从另一设备201接收的所有音频数据再转发到第二耳机203，能够更高效地实现另一设备201与两个耳机202和203之间的信息传输，且能够减少第一耳机202和第二耳机203所接收到的信息的时差，进而改善其同步性。进一步地，通过从第一耳机202向第二耳机203传输ECC码而非音频数据，能够在显著减少两个耳机之间的数据传输量的同时确保其获得正确的音频数据，从而进一步增加蓝牙数据传输的可靠性和效率。

在一些实施例中，ECC码也可以从第二耳机203发送给第一耳机202，相应地，ECC编码器和ECC解码器的位置可以互换；以及，第一耳机202和第二耳机203在向另一设备201(例如智能手机)发送ACK/NACK包的作用上可以互换。

图2中的ECC包仅仅是第一耳机202向第二耳机203传输的音频数据的相关信息的一种示例，还可以传输指示包，该指示包可以表明第一耳机202对来自另一设备201的音频数据包的接收状况，例如正确接收到音频数据包、没有正确接收到音频数据包、或者没有正确接收到音频数据包但利用丢包隐藏(PLC)技术进行了补偿、或者没有正确接收到音频数据包但利用ECC码完成了纠正等等。

当第一耳机202接收到另一设备201发送的蓝牙音频数据包或正确接收到蓝牙音频数据包时，则向第二耳机203发送一个指示包。在第二耳机203正确接收到音频数据并且接收到指示包表明第一耳机202也正确接收到音频数据的情况下，其随后可以向另一设备201发送一个ACK包。而在第二耳机203没有正确接收到音频数据，或没有接收到指示包，或接收到的指示包表明第一耳机202没正确接收到音频数据的情况下，则其随后可以向另一设备201发送一个NACK包。

在另一实施例中，在第一耳机202没正确接收到音频数据的情况下，则随后可以向另一设备201发送一个NACK包。在第二耳机203正确接收到音频数据并且接收到指示包表明第一耳机202也正确接收到音频数据的情况下，其随后可以向另一设备201发送一个ACK包；在第二耳机203最终(例如经由ECC码进行了纠错)没有正确接收到音频数据但接收到指示包表明第一耳机202正确接收到音频数据的情况下，则其在随后可以向另一设备201发送一个NACK包。

以上各个实施例中，指示包都由第一耳机202发给第二耳机203。这仅仅作为示例，在一些实施例中，指示包可以由第二耳机203发给第一耳机202，此时，关于向另一设备201发送ACK/NACK的作用上，第一耳机202与第二耳机203也可以互换。

通过利用工作频段相较第一蓝牙连接处于低频的第二蓝牙连接来传输所述音频数据的相关信息，能够更可靠地传输所述相关信息，进而使得各个耳机能够更可靠地获取来自另一设备201的音频数据。

具体说来，两个耳机中哪个是上述各种传输的第一耳机202(用作主耳机)哪个是第二耳机203(用作从耳机)可以进行动态选择，例如，可以动态选择两个耳机中与所述另一设备201之间的通信状况更好的耳机作为第一耳机202(用作主耳机)，从而提高另一设备201与双耳耳机之间的信息传输效率和传输稳定性。作为示例，通信状况可以包括但不限于相应耳机接收来自另一设备201的信号的强度(RSSI)、相应耳机接收来自另一设备201的信号的信噪比、包损失率(PLR)中的任何一种或数种。

在一些实施例中，另一设备201接收到NACK包后会重发音频数据包，直到重发次数达到某一预定值。作为示例，第一耳机202和/或第二耳机203还可以配置为：在同一音频数据包被重传M次后，向所述另一设备201发送确认应答(ACK)包，M为1到5的范围内的任何自然数。可以采用技术手段来补全或纠正(例如利用ECC码纠正)没有正确接收的音频数据包，从而确保同一音频数据包被重传M次则总能被第一耳机202和第二耳机203两者正确获取。在一些实施例中，所述第一耳机202和/或第二耳机203还可以配置为：利用丢包隐藏(PLC)技术对没有正确获取的音频数据包进行补偿。如此，限制了另一设备201对同一音频数据包的重传次数，减少了音频传输的时延，配合各种补偿或纠正手段，兼顾了音频传输的准确性。

图3示出根据本公开实施例的无线耳机的两个耳机中每个与另一设备的同步方法300的流程图。如图3所示，双耳无线耳机中的每个耳机，也就是第一耳机或第二耳机，可以利用射频前端301接收来自另一设备(未示出)的射频信号，利用模数转换器302对所接收的射频信号进行采样以得到数字信号，再利用同步和解调模块303进行处理以得到定时同步误差304和载波同步误差305。定时同步误差304和载波同步误差305两者或者两者之一可以馈送到锁相环306，以便利用锁相环306去调整相应耳机的蓝牙芯片的晶体振荡频率，使得该耳机跟另一设备在时钟频率上能够同频，并且使得定时同步信号跟另一设备的蓝牙发送信号的时隙的起点同步上，这样每个耳机就实现了跟另一设备的时钟同步。由锁相环306馈送的射频载波可以馈送到射频前端301，并经由分频器307进行降频以得到用于模数转换器302的模数采样时钟。

这样，第一耳机和第二耳机都跟另一设备时钟同步，能够保证两个耳机所播放的音乐信号同步，从而改善音质(例如但不限于立体声效果)。具体说来，第一耳机接收来自另一设备的蓝牙信号的时钟可以称为主耳机蓝牙时钟，第二耳机接收来自另一设备的蓝牙信号的时钟可以称为从耳机蓝牙时钟，两个蓝牙时钟可以是同步的。进一步地，第一耳机接收来自另一设备的蓝牙信号的蓝牙时钟跟另一设备发送蓝牙信号的蓝牙时钟可以是同步的，并且第二耳机接收来自另一设备的蓝牙信号的蓝牙时钟跟另一设备发送蓝牙信号的蓝牙时钟可以是同步的。如此，主从时钟的同步结合发送接收时钟的同步，能够改善蓝牙信号的同步性，减少传输时延，改善双耳耳机中蓝牙信号的再现效果(例如但不限于立体声效果)。

在一些实施例中，图3中所示的同步所需的元件和电路可以在单个耳机的同一芯片中实现，单个耳机分别用于第一蓝牙连接和第二蓝牙连接的两个蓝牙通信模块可以在该同一芯片内实现，如此可以使用同个同步电路实现时钟的同步以及相对彼此的稳定的收发时序布置。

图4示出根据本公开实施例的无线耳机与另一设备进行通信的方法的时序图。如图4所示，第一耳机(即图4中的耳机1)的第一蓝牙通信模块(即图4中的蓝牙1)和第二耳机(即图4中的耳机2)的第二蓝牙通信模块(即图4中的蓝牙2)被配置为在例如智能设备的另一设备与两个耳机之间实现第一蓝牙连接，例如第一耳机的第一蓝牙通信模块用于建立该第一蓝牙连接而第二耳机的第二蓝牙通信模块用于侦听该第一蓝牙连接。第一耳机的第三蓝牙通信模块(即图4中的蓝牙3)和第二耳机的第四蓝牙通信模块(即图4中的蓝牙4)被配置为实现两个耳机之间的第二蓝牙连接。

如图4所示，第一蓝牙连接和第二蓝牙连接可基于相同的时钟信号(第N帧、第N+1帧(N为自然数)…)实现收发时序，从而实现相对于彼此固定的收发时序安排。在一些实施例中，所述第二蓝牙连接的收发时序可以根据所述第一蓝牙连接的收发时序来确定。

在一些实施例中，在第N帧的时间段的前部分内，由智能设备经由第一蓝牙连接向第一耳机发送音频数据包(包含音频数据)，第二耳机则通过侦听第一蓝牙连接来获取来自另一设备的音频数据包(包括音频数据)。由第一耳机经由工作频段与第一蓝牙连接分离的第二蓝牙连接，在同个第N帧的时间段的第一部分内向第二耳机传输经由其麦克组件获取的音频数据(即图4中的“麦克音频数据”)，并在同个第N帧的时间段的在第一部分后的第二部分内向第二耳机传输与接收自所述另一设备的所述音频数据相关的信息(即图4中的“信息帧”)。在一些实施例中，该“信息帧”包括但不限于指示包(如图4所示)、ECC包、接收自另一设备的音频数据包等等。“信息帧”通常可以在第N帧的下一帧也就是第N+1帧的定时前完成收发。

在下一帧，也就是第N+1帧，由第二耳机(或第一耳机)经由第一蓝牙连接向另一设备发送ACK/NACK包，并由另一设备经由第一蓝牙连接接收该ACK/NACK包。在一些实施例中，在同一音频数据包被重传M次后，所述第一耳机和/或第二耳机可以向所述另一设备发送确认应答(ACK)包，M为1到5的范围内的任何自然数。在一些实施例中，还可以利用丢包隐藏(PLC)技术对没有正确获取的音频数据包进行补偿。如此，限制了另一设备对同一音频数据包的重传次数，减少了音频传输的时延，配合各种补偿或纠正手段，兼顾了音频传输的准确性。并且，在第N+1帧，作为“信息帧”的接收方，可以经由第二蓝牙连接向信息帧的发送方发送ACK/NACK包，以指示是否正确接收到“麦克音频数据”。如此，“麦克音频数据”和“信息帧”经由第二蓝牙连接以时分复用的方式在第N帧内进行传输，且第二蓝牙连接工作在低频下，与第一蓝牙连接的通信干扰较少且更可靠；并且，从智能设备向各个耳机传输的音频数据包可以充分利用第N帧的时间段进行传输，有利于增加在第N帧内的数据传输量，从而提高传输效率。“麦克音频数据”和“信息帧”的数据量通常小于音频数据包，通过使得音频数据包可独占第N帧的时间段进行传输而“麦克音频数据”和“信息帧”可分享第N帧的时间段进行传输，实现了传输时间的合理配置，进一步提高了总体的传输效率。

在一些实施例中，可以在传输针对音频数据的由耳机发送给另一设备的ACK/NACK包的时间段内，传输针对“麦克音频数据”的ACK/NACK包。

在一些实施例中，麦克组件获取的音频数据与所述音频数据的相关信息可以在同一蓝牙帧中，由第一耳机发送给第二耳机。此时，如图4所示，所述音频数据的相关信息的传送，是在耳机1接收到智能设备发送的所述音频数据后。耳机1只有在接收到智能设备发送的所述音频数据，才能确定所述音频数据的相关信息。

在一些实施例中，根据本公开的第一麦克组件和第二麦克组件每一个可以利用相应耳机中现有的用于主动降噪的前馈麦克和反馈麦克来实现，如此，能够在保持耳机的紧凑外型且减少对现有耳机结构的改造的同时，实现音频信号通道的增加以得到层次更丰富且品质更好的音频信号，如此，不仅改善了用户体验，还提高了用户友好度，也便利于控制成本和推广。

图5示出根据本公开实施例的无线耳机中各个耳机的主动降噪电路的示意图。如图5所示，所述主动降噪电路包括前馈除噪电路、回声消除滤波器和反馈除噪电路。具体说来，所述前馈除噪电路依序包括设置在耳机外侧的前馈麦克501、第一模数(AD)转换器502、第一下采样构件503和前馈滤波器504。前馈麦克501配置为采集耳机外侧(例如耳道外)周边的环境噪声，将所采集的环境噪声转换成模拟信号，发送到第一AD转换器502以转换为数字信号。数字信号由第一下采样构件503，例如但不限于第一下采样滤波器，进行处理后，由前馈滤波器504进行前馈降噪。该前馈滤波器504可以配置为模拟由耳机外侧周边的环境噪声作用于扬声器510的音频数据的传递函数，可以通过预模拟实现来设计，也可以直接采用类似人群适用的前馈滤波器。通过前馈滤波器504可以在去往扬声器510的音频数据中抵消掉由周边的环境噪声引发的噪声数据。

如图5所示，所述反馈除噪电路包括位于耳机内侧(例如耳道内)的反馈麦克505、第二AD转换器506、第二下采样构件507和反馈滤波器508。回声消除滤波器509被配置为对扬声器510播放的声音进行回声消除。反馈麦克505配置为采集耳机内侧(耳道内)的噪声信号，该噪声信号中通常会混入扬声器510播放的声音，并将该噪声信号转换成模拟信号。模拟信号发送到第二AD转换器506以转换为数字信号，然后馈送到第二下采样构件507，例如但不限于第二下采样滤波器，进行处理并减去所述回声消除滤波器509的输出信号，也就是消除掉所混入的扬声器510的播放声音，再馈送到所述反馈滤波器508进行反馈降噪。

通过对音频数据进行如上所述的前馈降噪和反馈降噪处理后，可以输出洁净的音频信号，以供扬声器510播放。图5中所示的降噪电路可以经由信号处理芯片实现，也可以与蓝牙通信模块一并整合在同个芯片上。

在一些实施例中，所使用的前馈麦克501和反馈麦克505可以实现为麦克阵列，由多个麦克组成，从而提供更多通道的音频信号，以提高音频信号的品质和降噪效果。

图6示出根据本公开实施例的无线耳机(包括第一耳机和第二耳机)的通信方法600的流程图.如图6所示，该通信方法600始于步骤601，在所述第一耳机与所述另一设备之间经由第一蓝牙连接进行通信。在步骤602，由所述第二耳机侦听所述第一蓝牙连接。关于第二耳机如何实现侦听，在本公开的其他实施例中已经详述，在此不赘述。在步骤603，由所述第一耳机和所述第二耳机中的一个耳机，经由工作频段与所述第一蓝牙连接分离的第二蓝牙连接，将经由所述一个耳机的麦克组件获取的音频数据传输到另一耳机。

注意，步骤601、602和603可以采用多种时序，例如步骤601和步骤602可以并行执行，步骤603可以依据步骤601和步骤603的时序来执行，也可以独立于步骤601和步骤603的时序来执行等，只要能够实现第一蓝牙连接和第二蓝牙连接的通信即可。如此，能够在第一耳机与第二耳机之间可靠传输各自经由其麦克组件获取的音频数据，而显著减少其和处于不同工作频段的第一蓝牙连接通信彼此间的干扰，在后者用于传输音频数据包的情况下，麦克音频数据的传输与音频数据包的传输彼此干扰较少，可确保各自传输的音频数据的准确性，相应地，改善了音频数据包的后续再现效果以及麦克音频数据的降噪处理效果。进一步地，通过在第一耳机与第二耳机之间可靠地传输各自经由其麦克组件获取的音频数据，各个耳机可以在保持外型紧凑的同时容易地扩展所获取的麦克组件的音频信号的通道数，例如在各个耳机设有相同数量的麦克的情况下，在外型尺寸基本不变的情况下获取通道数量翻倍的麦克音频信号，且相较同个耳机获取的同样通道数量的麦克音频信号，各个通道信号的噪声分量相关性较低，从而能够显著改善降噪算法的性能，并减少语音音质损伤。

在一些实施例中，通信方法600还可以包括步骤604，由所述另一耳机，基于经由其自身麦克组件获取的音频数据以及经由所述第二蓝牙连接接收的、由所述一个耳机的麦克组件获取的音频数据进行处理以生成上行音频数据，以经由所述第一蓝牙连接传输给所述另一设备。如此，另一设备可以经由上行传输得到层次和信息更丰富的音频数据，从而改善依赖于该音频数据的品质的服务质量，例如但不限于通话、语音定位等。

在一些实施例中，该处理也可以包括整合和除噪处理。例如，整合可以包括以其他通道(通道可以以麦克构件来计，一个麦克构件对应一个通道)的音频信号作为参考，对当前通道的音频信号进行频率分量和幅值的调整，例如但不限于补偿缺失的频率分量和/或错误的频率分量(这能有效降低故障麦克对上行音频数据的不利影响)、对音频信号的幅值进行求平均处理(以便例如保持在另一设备处再现的音频信号的稳定性)等，除噪可以采用但不限于采用相关性除噪算法等。整合和降噪处理后的音频数据可以作为上行语音信号传输给远侧的另一设备；相应地，可以改善与另一设备的通话的语音质量等。

在一些实施例中，所述第二蓝牙连接的工作频段为5MHz-50MHz的频段，所述第一蓝牙连接的工作频段为2.4GHz ISM频段。如此，第二蓝牙连接的工作频段比第一蓝牙连接的工作频段显著更低，传输更可靠且彼此干扰更少。

在一些实施例中，所述方法600还可以包括：根据所述第一蓝牙连接的收发时序来确定所述第二蓝牙连接的收发时序。通过相对于彼此固定的收发时序安排，能够便利收发控制，提高传输效率。

在一些实施例中，步骤603可以包括：在接收来自所述另一设备的音频数据的相应帧的时间段内的第一部分内传输经由麦克组件获取的音频数据，且在所述时间段的第一部分后的第二部分内传输与接收自所述另一设备的音频数据相关的信息，如图4所示。如此，经由麦克组件获取的音频数据和音频数据的相关信息可以经由第二蓝牙连接以时分复用的方式在相应帧内进行传输，且第二蓝牙连接工作在低频下，与第一蓝牙连接的通信干扰较少且更可靠；并且，从另一设备向各个耳机传输的音频数据包可以充分利用该同个帧的时间段进行传输，有利于增加在该帧内的数据传输量，从而提高传输效率。经由麦克组件获取的音频数据和音频数据的相关信息的数据量通常小于音频数据包，通过使得音频数据包可独占相应帧的时间段进行传输，而经由麦克组件获取的音频数据和音频数据的相关信息可分享该相应帧的时间段进行传输，实现了传输时间的合理配置，进一步提高了总体的传输效率。此外，通过利用工作频段相较第一蓝牙连接处于低频的第二蓝牙连接来传输所述音频数据的相关信息，能够更可靠地传输所述相关信息，进而使得各个耳机能够更可靠地获取来自另一设备的音频数据。

进一步地，步骤603还可以包括：在利用所述第一蓝牙连接向所述另一设备发送应答包的相应帧的时间段内，经由所述第二蓝牙连接，由所述另一耳机向所述一个耳机传输针对经由麦克组件获取的音频数据的应答包，如图4所示。

下面参考图7(a)、图7(b)和图7(c)对根据本公开实施例的蓝牙物理帧的结构进行说明。蓝牙传输有两种数据传输速率，一种是基本速率，另一种是增强速率。基本速率的分组格式如图7(a)所示，蓝牙物理帧包括3个字段，在从最低有效位到最高有效位的方向上，分别是访问码701、分组头702和有效载荷703等字段，其中：访问码701是同个微微网(piconet)的标志，用于时序同步、偏移补偿、寻呼和查询；分组头702包含用于蓝牙链路控制的信息；有效载荷703承载有效信息，在本公开中可以是蓝牙音频数据、音频数据的相关信息、麦克音频数据等。

增强速率的分组格式如图7(b)所示，该蓝牙物理帧包括6个字段，在从最低有效位到最高有效位的方向上，分别是访问码704、分组头705、保护间隔706、同步707、加强速率有效载荷707和分组尾709等字段，其中，访问码704、分组头705和加强速率有效载荷707与图7(a)中的访问码701、分组头702和有效载荷703类似，在此不赘述。保护间隔706表示分组头705与同步707之间的间隔时间；同步707包含同步序列，通常是差分相移键控调制所使用的同步序列；分组尾709对于不同调制方式采用不同的设置。在一些实施例中，对于同步的数据而言，在有效载荷703和加强速率有效载荷707的最后，还可以设有例如16个比特用于循环冗余码校验。

图7(c)示出根据本公开实施例的增强速率模式的蓝牙物理帧的改进示例的结构图，相较图7(b)所示的增强速率模式的蓝牙物理帧去除了访问码704、分组头705等字段。受益于麦克音频数据和来自另一设备的音频数据的相关信息在预定定时发送和接收，无需访问码704来判定是否有数据包待接收。对于第二蓝牙通信而言，鉴于知晓各个数据包(例如图4中所示的“麦克音频数据”和“信息帧”)的到达时间，只需要使用同步707来做精准同步即可，也就是说，第二蓝牙通信可以采用增强速率格式且去除了其中的访问码字段和分组头字段的蓝牙物理帧来构建。如此，受益于对蓝牙物理帧的结构的简化及从其去除非必要的信息，可以进一步增加第二蓝牙通信的数据传输量和数据传输效率。

在一些实施例中，可以经由第二蓝牙通信传输无压缩的麦克音频数据，从而减少接收方得到的音频数据的时延，尤其在采用增强速率格式且去除了其中的访问码字段和分组头字段的蓝牙物理帧时，能够适应无压缩导致的麦克音频数据的数据传输量的增加。

在另一些实施例中，在数据传输量更敏感的情况下，可以经由第二蓝牙通信传输压缩的麦克音频数据，以减少数据传输量。

此外，尽管已经在本文中描述了示例性实施例，其范围包括任何和所有基于本公开的具有等同元件、修改、省略、组合(例如，各种实施例交叉的方案)、改编或改变的实施例。权利要求书中的元件将被基于权利要求中采用的语言宽泛地解释，并不限于在本说明书中或本申请的实施期间所描述的示例，其示例将被解释为非排他性的。因此，本说明书和示例旨在仅被认为是示例，真正的范围和精神由以下权利要求以及其等同物的全部范围所指示。

以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例(或其一个或更多方案)可以彼此组合使用。例如本领域普通技术人员在阅读上述描述时可以使用其它实施例。另外，在上述具体实施方式中，各种特征可以被分组在一起以简单化本公开。这不应解释为一种不要求保护的公开的特征对于任一权利要求是必要的意图。相反，本发明的主题可以少于特定的公开的实施例的全部特征。从而，以下权利要求书作为示例或实施例在此并入具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施例，并且考虑这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。本发明的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求赋权的等同形式的全部范围来确定。

Claims (22)

1.一种无线耳机，包括第一耳机和第二耳机，所述第一耳机包括第一蓝牙通信模块和用于采集声音的第一麦克组件，所述第二耳机包括第二蓝牙通信模块和用于采集声音的第二麦克组件，所述第一耳机被配置为利用所述第一蓝牙通信模块与另一设备建立第一蓝牙连接，并将所述第一蓝牙连接的相关通信参数传输给所述第二耳机以便所述第二耳机利用所述第二蓝牙通信模块侦听来自所述另一设备的蓝牙信号，其特征在于，

所述第一耳机还包括第三蓝牙通信模块，所述第二耳机还包括第四蓝牙通信模块，第三和第四蓝牙通信模块被配置为在所述第一耳机与所述第二耳机之间建立第二蓝牙连接，所述第二蓝牙连接的工作频段与所述第一蓝牙连接的工作频段分离，且配置为从所述第一耳机和第二耳机中的一个耳机将经由其麦克组件获取的音频数据传输到另一耳机。

2.根据权利要求1所述的无线耳机，其特征在于，所述另一耳机被配置为：基于经由其自身麦克组件获取的音频数据，以及经由所述第二蓝牙连接接收的、由所述一个耳机的麦克组件获取的音频数据，生成要经由所述第一蓝牙连接传输给所述另一设备的音频数据。

3.根据权利要求2所述的无线耳机，其特征在于，所述另一耳机被进一步配置为：对经由其自身麦克组件获取的音频数据，以及经由所述第二蓝牙连接接收的、由所述一个耳机经由其麦克组件获取的音频数据，进行整合和降噪处理，以生成要经由所述第一蓝牙连接传输给所述另一设备的音频数据。

4.根据权利要求1所述的无线耳机，其特征在于，所述第二蓝牙连接的工作频段为5MHz-50MHz的频段，所述第一蓝牙连接的工作频段为2.4GHz ISM频段。

5.根据权利要求1所述的无线耳机，其特征在于，所述第二蓝牙连接的收发时序根据所述第一蓝牙连接的收发时序来确定。

6.根据权利要求1所述的无线耳机，其特征在于，所述第二蓝牙连接被配置为：在所述第一耳机和第二耳机利用所述第一蓝牙连接接收来自所述另一设备的音频数据的相应帧的时间段内，在所述时间段的第一部分内传输经由麦克组件获取的音频数据，在所述时间段的第一部分后的第二部分内传输与接收自所述另一设备的音频数据相关的信息，

所述相关的信息包括如下至少一种：

指示包，该指示包表明所述一个耳机对来自所述另一设备的音频数据包的接收状况；

纠错码(ECC)包，该ECC包包含通过对所述一个耳机接收到的音频数据进行编码所得的纠错码而不包含音频数据；以及

由所述一个耳机接收自所述另一设备的音频数据包。

7.根据权利要求6所述的无线耳机，其特征在于，所述第二蓝牙连接被配置为：在所述第一耳机和/或第二耳机利用所述第一蓝牙连接向所述另一设备发送应答包的相应帧的时间段内，由所述另一耳机向所述一个耳机传输针对经由麦克组件获取的音频数据的应答包。

8.根据权利要求1所述的无线耳机，其特征在于，所述第一麦克组件和第二麦克组件每一个包括前馈麦克和反馈麦克，复用于相应耳机的主动降噪。

9.根据权利要求8所述的无线耳机，其特征在于，所述前馈麦克包括麦克阵列。

10.根据权利要求8所述的无线耳机，其特征在于，所述第一耳机和所述第二耳机的每一个包括前馈除噪电路、回声消除滤波器和反馈除噪电路以进行主动除噪，其中，所述前馈除噪电路包括所述前馈麦克、第一模数转换器、第一下采样构件和前馈滤波器，所述反馈除噪电路包括反馈麦克、第二模数转换器、第二下采样构件和反馈滤波器，所述回声消除滤波器被配置为对扬声器播放的声音进行回声消除，所述第二下采样构件的输出信号减去所述回声消除滤波器的输出信号后再馈送到所述反馈滤波器。

11.根据权利要求1所述的无线耳机，其特征在于，所述第二蓝牙连接采用的蓝牙物理帧采用增强速率格式且去除了其中的访问码字段和分组头字段。

12.根据权利要求1所述的无线耳机，其特征在于，经由所述第二蓝牙连接所传输的音频数据是无压缩的音频数据。

13.一种无线耳机的通信方法，所述无线耳机包括第一耳机和第二耳机，所述第一耳机和第二耳机分别具有第一麦克组件和第二麦克组件，其特征在于，所述通信方法包括：

在所述第一耳机与另一设备之间经由第一蓝牙连接进行通信，

由所述第二耳机侦听所述第一蓝牙连接；以及

由所述第一耳机和所述第二耳机中的一个耳机，经由工作频段与所述第一蓝牙连接分离的第二蓝牙连接，将经由所述一个耳机的麦克组件获取的音频数据传输到另一耳机。

14.根据权利要求13所述的通信方法，其特征在于，还包括：

由所述另一耳机，基于经由其自身麦克组件获取的音频数据以及经由所述第二蓝牙连接接收的、由所述一个耳机的麦克组件获取的音频数据生成上行音频数据，以经由所述第一蓝牙连接传输给所述另一设备。

15.根据权利要求14所述的通信方法，其特征在于，基于经由其自身麦克组件获取的音频数据以及经由所述第二蓝牙连接接收的、由所述一个耳机的麦克组件获取的音频数据生成上行音频数据还包括：对经由其自身麦克组件获取的音频数据以及经由所述第二蓝牙连接接收的、由所述一个耳机经由其麦克组件获取的音频数据，进行整合和降噪处理。

16.根据权利要求13所述的通信方法，其特征在于，所述第二蓝牙连接的工作频段为5MHz-50MHz的频段，所述第一蓝牙连接的工作频段为2.4GHz ISM频段。

17.根据权利要求13所述的通信方法，其特征在于，还包括：根据所述第一蓝牙连接的收发时序来确定所述第二蓝牙连接的收发时序。

18.根据权利要求13所述的通信方法，其特征在于，经由工作频段与所述第一蓝牙连接分离的第二蓝牙连接，将经由所述一个耳机的麦克组件获取的音频数据传输到另一耳机包括：

在接收来自所述另一设备的音频数据的相应帧的时间段内的第一部分内传输经由麦克组件获取的音频数据，且在所述时间段的第一部分后的第二部分内传输与接收自所述另一设备的音频数据相关的信息。

19.根据权利要求18所述的通信方法，其特征在于，还包括：在利用所述第一蓝牙连接向所述另一设备发送应答包的相应帧的时间段内，经由所述第二蓝牙连接，由所述另一耳机向所述一个耳机传输针对经由麦克组件获取的音频数据的应答包。

20.根据权利要求13所述的通信方法，其特征在于，还包括：使用各个耳机用于主动降噪的麦克组件作为所述麦克组件。

21.根据权利要求13所述的通信方法，其特征在于，还包括：采用增强速率格式且去除了其中的访问码字段和分组头字段的蓝牙物理帧，来构建所述第二蓝牙连接。

22.根据权利要求13所述的通信方法，其特征在于，经由所述第二蓝牙连接所传输的音频数据是无压缩的音频数据。