CN111741401B - 用于无线耳机组件的无线通信方法以及无线耳机组件 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种用于无线耳机组件的无线通信方法以及无线耳机组件，其中无线耳机组件包括第一耳机和第二耳机，第一耳机具有第一麦克风，第二耳机具有第二麦克风；无线通信方法包括：利用第一麦克风和第二麦克风分别采集第一音频信号和第二音频信号；分别确定第一音频信号和第二音频信号的风噪相关参数；从第一麦克风和第二麦克风中，基于第一音频信号和第二音频信号的风噪相关参数来确定无线耳机组件的通话麦克风，用于采集和上传上行语音。本公开通过检测无线耳机组件中的各个耳机在所处环境中的风噪，来选取风噪最小的耳机的耳外麦克风作为通话麦克风，以在通话状态下动态地切换通话麦克风，从而降低风噪对上行语音的影响，提升用户的听音体验。

Description

用于无线耳机组件的无线通信方法以及无线耳机组件

技术领域

本公开涉及耳机领域，更具体地，涉及一种用于无线耳机组件的无线通信方法以及无线耳机组件。

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。例如，带有主动噪声抑制功能的耳机能够使得用户在机场、地铁、飞机、餐厅等各种嘈杂环境下享受到舒适的降噪体验；在需要接收外界语音或外界环境噪声的场景下，具有透传功能的透传耳机使得耳机佩戴者能够更好地接收外界语音或外界环境噪声。无线耳机越来越多地受到市场和客户的广泛认可。

然而，耳机佩戴者在使用上述无线耳机（例如主动降噪耳机、透传耳机，或者耳机佩戴者佩戴的是无线助听器）时，外界存在的风噪会严重影响无线耳机的使用效果（体现在主动降噪、透传、助听等方面），尤其是在耳机佩戴者处于通话状态时，风噪会被无线耳机的通话麦克风采集并与上行语音一同被上传，从而影响耳机佩戴者的通话质量和听音体验。显然，现有耳机无法解决上述问题。

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。

本公开需要一种用于无线耳机组件的无线通信方案，其通过检测无线耳机组件中的各个耳机在所处环境中的风噪，来选取风噪小的耳机的耳外麦克风作为通话麦克风，以在通话状态下动态地切换通话麦克风，从而降低风噪对上行语音的影响，提升用户的听音体验。

根据本公开的第一方面，提供了一种用于无线耳机组件的无线通信方法，其中无线耳机组件包括第一耳机和第二耳机，第一耳机具有第一麦克风，第二耳机具有第二麦克风；该无线通信方法包括：利用第一麦克风和第二麦克风分别采集耳外的第一音频信号和耳外的第二音频信号；分别确定第一音频信号和第二音频信号的风噪相关参数；从第一麦克风和第二麦克风中，基于第一音频信号和第二音频信号的风噪相关参数来确定无线耳机组件的通话麦克风，用于采集和上传上行语音。

上述用于无线耳机组件的无线通信方法，通过检测无线耳机组件中的各个耳机在所处环境中的风噪，来选取风噪最小的耳机的耳外麦克风作为通话麦克风，以在通话状态下动态地切换通话麦克风，从而降低风噪对上行语音的影响，提升用户的听音体验。

根据本公开的第二方面，提供了一种无线耳机组件，无线耳机组件包括第一耳机和第二耳机，第一耳机具有第一麦克风，第二耳机具有第二麦克风。该无线耳机组件还可以包括：信号获取单元，被配置为获取利用第一麦克风和第二麦克风分别采集的耳外的第一音频信号和第二音频信号；参数确定单元，被配置为分别确定第一音频信号和第二音频信号的风噪相关参数；通话麦克风确定单元，被配置为从第一麦克风和第二麦克风中，基于第一音频信号和第二音频信号的风噪相关参数来确定无线耳机组件的通话麦克风，用于采集和上传上行语音。

上述用于无线耳机组件的无线通信装置，通过检测无线耳机组件中的各个耳机在所处环境中的风噪，来选取风噪最小的耳机的耳外麦克风作为通话麦克风，以在通话状态下动态地切换通话麦克风，从而降低风噪对上行语音的影响，提升用户的听音体验。

根据本公开的第三方面，提供了一种无线耳机组件，该无线耳机组件至少包括第一耳机、第二耳机、存储器和处理器，第一耳机具有第一麦克风，第一麦克风用于采集耳外的第一音频信号，第二耳机具有第二麦克风，第二麦克风用于采集耳外的第二音频信号；存储器上存储有计算机程序，处理器在执行存储器上的计算机程序时实现本公开第一方面用于无线耳机组件的无线通信方法中的步骤。

上述耳机通过检测无线耳机组件中的各个耳机在所处环境中的风噪，来选取风噪最小的耳机的耳外麦克风作为通话麦克风，以在通话状态下动态地切换通话麦克风，从而降低风噪对上行语音的影响，提升用户的听音体验。

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示出了根据本公开实施例的无线耳机组件的各个耳机之间及其与智能设备之间的通信连接的示意图。

图2示出了根据本公开实施例的用于无线耳机组件的无线通信方法的流程图。

图3示出了根据本公开实施例的用于无线耳机组件的无线通信方法的时序图。

图4（a）示出了根据本公开实施例的蓝牙物理帧的结构示意图。

图4（b）示出了根据本公开另一实施例的蓝牙物理帧的结构示意图。

图5示出了根据本公开实施例的无线耳机组件的示意图。

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示出了根据本公开实施例的无线耳机组件的各个耳机之间及其与智能设备之间的通信连接的示意图。如图1所示，无线耳机组件与智能设备建立的通信系统100包括智能设备101、第一耳机102以及第二耳机103。其中智能设备101可以为各种便携式智能终端，包括但不限于手机、平板电脑、可穿戴设备等等。第一耳机102与智能设备101建立第一无线通信连接104，第一耳机102还与第二耳机103建立第二无线通信连接105。第一耳机102能够向第二耳机103传输相关通信参数，以便第二耳机103利用相关通信参数来侦听第一无线通信连接（下文中也称为“侦听无线通信连接106”）；相关通信参数可以直接传输到第二耳机103，也可以经由中继装置传输到第二耳机103，该中继装置可以是充电盒、智能设备101、有线电路等中的任何一种或其组合。在一些实施例中，相关通信参数包括但不限于智能设备101的通信连接地址、通信连接的加密参数信息等，使得第二耳机103无需执行通信连接的配对和建立，而可以伪装成第一耳机102来侦听并接收由智能设备101经由第一无线通信连接104发送的信号。上述通信连接包括但不限于蓝牙、WIFI、射频、有线传输等。通过由第二耳机103对该第一无线通信连接104进行侦听，而无需重复第一无线通信连接104的建立过程，也无需将第一耳机102从智能设备101接收的所有音频数据（例如下行语音）再转发到第二耳机103，能够更高效地实现智能设备101与两个耳机102和103之间的信息传输，且能够减少第一耳机102和第二耳机103所接收到的信息的时差，进而改善其同步性。

在建立上述通信连接后，智能设备101可以向第一耳机102发送音频数据（例如下行语音），第二耳机103基于侦听状态也能够接收到智能设备101发送的音频数据，响应于第一耳机102、第二耳机103接收到该音频数据，其可以向智能设备101发送传输应答包，该传输应答包可以为ACK/NACK信息。在一些实施例中，第一耳机102也可以利用第二无线通信连接105向第二耳机103发送音频数据（例如上行语音）的相关信息，该相关信息包括但不限于音频数据的纠错信息（ECC包）、音频数据、指示包（ECC包也可以作为一种指示包）等；还可以发送用于确定风噪相关参数的音频信号数据。

下面将结合其他附图详细说明根据本公开实施例的用于无线耳机组件的无线通信方法。

图2示出了根据本公开实施例的用于无线耳机组件的无线通信方法的流程图，结合图1中示出的无线耳机组件，其中第一耳机102具有第一麦克风，第二耳机103具有第二麦克风，分别用于采集耳外的第一音频信号和第二音频信号。如图2所示，该流程始于步骤201，在步骤201，利用第一麦克风和第二麦克风分别采集第一音频信号和第二音频信号。第一麦克风可以包括位于第一耳机102上的一个或多个耳外麦克风，第二麦克风可以包括位于第二耳机103上的一个或多个耳外麦克风。由第一麦克风采集的第一音频信号可以包括，第一耳机102所处场景中的风噪（风噪属于低频信号，其主要能量的频率范围通常小于400Hz）、上行语音（例如当耳机佩戴者处于通话状态时）以及外环境声（包括环境噪声、外界语音和警报声等）；由第二麦克风采集的第二音频信号可以包括，第二耳机103所处场景中的风噪（风噪属于低频信号，其主要能量的频率范围通常小于400Hz）、上行语音（例如当耳机佩戴者处于通话状态时）以及外环境声（包括环境噪声、外界语音和警报声等）。

此处需要注意的是，由于无线耳机组件中的第一耳机102和第二耳机103所处的场景和条件相同，因此第一麦克风和第二麦克风采集到的上行语音以及外环境声（包括环境噪声、外界语音和警报声等）的信号通常高度一致，即第一音频信号和第二音频信号中的上行语音和外环境声（包括环境噪声、外界语音和警报声等）的音频分量高度一致，相关性很强。然而，第一耳机102上的第一麦克风和第二耳机103上的第二麦克风因其所处的位置、耳机佩戴者的通话状态和姿势的不同，以及风向的影响（例如一个耳机向着风，另一个耳机背着风向），会导致第一麦克风处的风噪和第二麦克风处的风噪差异较大。这就意味着，第一音频信号与第二音频信号存在较大差异时（尤其在低频部分），或者第一音频信号或第二音频信号在某一频段（风噪通常所处的频段）的信号能量较高时，通常可以判定此时所处场景中大概率存在风噪；而当第一音频信号与第二音频信号保持高度一致（例如相关性很强）时，通常可以判定此时所处场景中大概率不存在风噪。

由此，当第一麦克风和第二麦克风采集到的第一音频信号和第二音频信号后，在步骤202，分别确定第一音频信号和第二音频信号的风噪相关参数。在一些实施例中，风噪相关参数可以是，音频信号（指第一音频信号和第二音频信号）的低频能量值，或者该低频能量值基于该音频信号能量进行归一化后的值。在第一耳机102具有多个第一麦克风的情况下，第一音频信号的风噪相关参数可以包括数个第一音频信号的相关性参数，这也适用于第二耳机103具有多个第二麦克风的情况。如上，对于同个耳机上配备的多个耳外麦克风来说，其采集的音频信号之间的差异很大程度上由风噪导致，因此计算相关性参数（例如互相关值或者卷积）就可以表征风噪的大小。

在一些实施例中，确定风噪相关参数的音频信号（指第一音频信号和第二音频信号）可以为：（1）第一低频范围内的音频信号，第一低频范围根据风噪所在的频率范围（其主要能量的频率范围通常小于400Hz）来设置；（2）去除第二低频范围内的信号分量后的音频信号，第二低频范围低于第一低频范围且由非风噪的外部环境条件导致（例如，由耳机佩戴者可能经历的颠簸、耳机佩戴姿势调整等外部环境条件）；（3）经由预先VAD（VoiceActivity Detection，语音活性检测）检测确定非语音信号的音频信号；以及（4）通过对音频信号的频域能量进行加权所得的能量信号，其中，将第一低频范围的权重设置为大于其他频率范围的权重（即，风噪所处的频域范围具有较高权重，非风噪频域范围具有较低权重）。

接下来，在确定了第一音频信号和第二音频信号的风噪相关参数后，在步骤203，从第一麦克风和第二麦克风中，基于第一音频信号和第二音频信号的风噪相关参数来确定无线耳机组件的通话麦克风，用于采集和上传上行语音。基于步骤202中确定的风噪相关参数可以在无线耳机组件的各个耳机中选取风噪较低的耳机的耳外麦克风作为通话麦克风，从而避免过多的风噪混入采集的上行语音中，上传的上行语音受风噪影响较小，从而提升与耳机佩戴者通话的用户的通话和听音体验。

在一些实施例中，基于第一音频信号和第二音频信号的风噪相关参数来确定无线耳机组件的通话麦克风进一步包括以下情况。

（1）将第一音频信号和第二音频信号的风噪相关参数进行比较，在两者的差值超过第一阈值的情况下，选择风噪相关参数更小的耳机的麦克风作为通话麦克风。如前，音频信号在某一频段（风噪通常所处的频段）的信号能量较高时，通常可以判定此时所处场景中大概率存在风噪。因此，应当选择风噪相关参数更小的耳机的麦克风作为通话麦克风。注意，当第一音频信号和第二音频信号的风噪相关参数的差值较小（小于第一阈值）时，意味着第一音频信号和第二音频信号中的具有的风噪量相差不大，此时无需切换通话麦克风，以避免过于频繁地切换通话麦克风。注意，如果通过进一步检测确定第一音频信号和第二音频信号均存在较高风噪，可以通过无线通信耳机的降噪系统来滤除信号中的风噪。

（2）将第一音频信号和第二音频信号的风噪相关参数与第二阈值进行比较，其中第二阈值表示存在风噪的临界值。在两个风噪相关参数均小于第二阈值的情况下，表示第一音频信号和第二音频信号中大概率都不存在风噪；因此不切换通话麦克风。在一些情况下，此处风噪相关参数是音频能量。音频能量小于第二阈值的情况下，表明此时处于安静状态，风噪也没有或很小，此时，可以选择第一耳机102和第二耳机103中的任一耳机的麦克风作为通话麦克风，通话麦克风不需在两个耳机间进行切换。当第一音频信号和第二音频信号的风噪相关参数均不小于第二阈值时，说明其二者均大概率存在风噪，此时，可以进一步通过计算互相关或卷积的方式，来确定音频信号中存在的风噪；当确定第一音频信号和第二音频信号中均存在风噪时，可以通过无线通信耳机的降噪系统来滤除信号中的风噪。此时仍然可以第一耳机102和第二耳机103中的任一耳机的麦克风作为通话麦克风，即第一麦克风和第二麦克风采集到的上行语音中都存在风噪，通过降噪系统滤除即可。

在一些实施例中，基于第一音频信号和第二音频信号的互相关处理，来确定所处场景中是否存在风噪，其计算和确定过程可以在时域进行，也可以在频域进行。

当在时域上进行互相关处理以确定所处场景中是否存在风噪时，具体可以包括：首先对基于第一音频信号和第二音频信号进行的互相关的运算值取其绝对值的峰值，其中互相关处理可以分段进行，即将用于互相关处理的信号分段，每隔一段时间（例如20毫秒）做一次互相关处理。随后基于第一音频信号和/或第二音频信号的能量，对绝对值的峰值进行归一化，将归一化后的峰值与某一阈值进行比较，当归一化后的峰值小于某一阈值时，意味着第一音频信号与第二音频信号的相关性较低，则可以确定所处的场景中存在风噪。

当在频域上进行互相关处理以确定所处场景中是否存在风噪时，具体可以包括以下步骤：

首先在频域上基于公式（1）计算第一音频信号和第二音频信号的频域相干系数，

（1）

其中，

为频域相干系数，

为第一音频信号和第二音频信号的互 功率谱密度，

为第一音频信号的功率谱密度，

为第二音频信号的功率谱密 度，

为数字角频率。

其次，根据计算得到的频域相干系数，基于公式（2）计算第一音频信号和第二音频信号的风噪检测量，

（2）

其中，

为频域相干系数，

为检测频率范围的下限，

为检测频率 范围的上限；

最后，将风噪检测量与第二阈值进行比较，当风噪检测量小于另一阈值时，表示第一音频信号与第二音频信号的相关程度较低，从而可以确定所处的场景中存在风噪。在一些实施例中，由于相干系数的计算是分段进行的，因此检测量可以先经过时间上的平滑后，再进行风噪的判断以提高风早检测的准确度。

以上，本公开提供了分别在时域和频域确定所处场景中是否存在风噪的多个方法，上述方法能够快速、有效、准确地检测出所处场景中的风噪，且具有计算成本较低、实现装置简易的优点。

在一些实施例中，也可以首先基于第一音频信号和第二音频信号的互相关处理，来确定所处场景中是否存在风噪，根据是否存在风噪的确切结果，来执行进一步操作。例如，当确定存在风噪时：将第一音频信号和第二音频信号的风噪相关参数进行比较，在两者的差值超过第一阈值的情况下，选择风噪相关参数更小的耳机的麦克风作为通话麦克风；或者将第一音频信号和第二音频信号的风噪相关参数与第二阈值进行比较，在仅一个风噪相关参数小于第二阈值的情况下，选择小于第二阈值的风噪相关参数对应的耳机的麦克风作为通话麦克风。又例如，当确定不存在风噪时：将第一音频信号和第二音频信号的风噪相关参数与第二阈值进行比较，在两个风噪相关参数均小于第二阈值的情况下，也不切换通话麦克风。

在一些实施例中，在确定基于第一音频信号和第二音频信号的风噪相关参数动态地切换通话麦克风，以避免风噪混入上行语音中或对耳机降噪系统产生不良影响。以上流程能够实现随时（以固定时间间隔或不定时地）由耳外麦克风采集所处场景中的音频信号，并及时切换到受风噪影响较低的耳机的通话麦克风，同时对检出的风噪进行降噪处理。

在一些实施例中，如前，由第一耳机102建立与智能设备101的第一无线通信连接104；由第一耳机102将第一无线通信连接104的相关通信参数传输到第二耳机103，以便第二耳机103利用相关通信参数侦听来自智能设备101经由第一无线通信连接104传输的通信帧。

图3示出了根据本公开实施例的用于无线耳机组件的无线通信方法的时序图。如图3所示，智能设备101在第N个通信帧内的第一时间段302（即时刻301至时刻303）发送音频数据信息，由第一耳机102经由第一无线通信连接104接收来自智能设备101的音频数据信息，并由第二耳机103经由侦听无线通信连接106获取来自智能设备101的音频数据信息，N为自然数。在第N+1个通信帧内的第二时间段308（即时刻307至时刻309）内，由通话麦克风所在的耳机（例如，第二耳机103）经由第一无线通信连接104或侦听无线通信连接106向智能设备101传输应答包。

此处，通话麦克风所在的耳机（例如，第二耳机103）在采集到上行语音后，通过侦听无线通信连接106将上行语音上传到智能设备101。因此，尽管第一耳机102和第二耳机103均可以向智能设备101发送传输应答包，但此处可以将通话麦克风所在的耳机设置为向智能设备101发送传输应答包的耳机，这样传输应答包和上行语音可以占用同一通信帧的同一时间段，除节省通信资源外，还可以避免通信链路之间的干扰，提高上行、下行通话的可靠性。

在一些实施例中，在基于第一音频信号和第二音频信号的风噪相关参数动态地切换通话麦克风的同时，动态地切换应答包的发送方。如前，将通话麦克风所在的耳机设置为向智能设备101发送传输应答包的耳机，因此，切换麦克风和切换应答包的发送方是同步进行的。

在一些实施例中，确定通话麦克风所在的耳机（例如，第二耳机103）以外的另一耳机（例如，第一耳机102）作为指示包的发送方，指示包包含发送方是否正确接收到音频数据信息。在一些实施例中，指示包可以包括ECC包。如前，通话麦克风所在的耳机要向智能设备101发送应答包，应答包中包括可以为ACK/NACK信息；该耳机要确定另一耳机对音频数据信息的接收情况，因此，确定通话麦克风所在的耳机以外的另一耳机将作为指示包的发送方。在第N个通信帧内除第一时间段以外的第三时间段306（即时刻305至时刻307）内，由另一耳机（例如，第一耳机102）经由第二无线通信连接105向通话麦克风（例如，第二耳机103）所在的耳机发送指示包，第二无线通信连接105与第一无线通信连接104彼此独立。

在一些实施例中，在基于第一音频信号和第二音频信号的风噪相关参数动态地切换通话麦克风的同时，动态地切换指示包的发送方。如前，将通话麦克风所在的耳机以外的另一耳机设置为指示包的发送方，因此，切换麦克风和切换指示包的发送方是同步进行的。注意，当指示包包含ACK时，此时的指示包是指其发送方耳机在正确接收来自智能设备101的无线帧时，把这一信息（指正确接收无线帧）发送给另一耳机，另一耳机据此能够确定两个耳机接收智能设备无线帧的状况。当两个耳机都正确接收上述无线帧时，任一耳机向智能设备101发送ACK，以通知智能设备101无需重发音频数据。否则，智能设备101仍要重发该音频数据。

在一些实施例中，在第N个通信帧内除第一时间段302（即时刻301至时刻303）和第三时间段306（即时刻305至时刻307）以外的第四时间段304（即时刻303至时刻305）内，由另一耳机（例如，第一耳机102）经由第二无线通信连接105向通话麦克风所在的耳机（例如，第二耳机103）传输用于互相关处理的音频信号的数据。

在一些实施例中，所传输的用于互相关处理的音频信号的数据，例如可以包括第一音频信号和第二音频信号的数据，可以用于后续的是否存在风噪以及通话麦克风的判定。是否存在风噪的判定和/或通话麦克风的判定可以定期执行，例如每100毫秒，利用所接收到的用于互相关处理的音频信号的数据，判定是否存在风噪，确定第一耳机102和第二耳机103的风噪相关参数，并比较两者的风噪相关参数来确定更新的通话麦克风。在判定需要切换通话麦克风的情况下，可以预设响应时段，例如5-10毫秒，在预设响应时段后，通话麦克风、指示包的发送方和应答包的发送方可以同步地切换，从而实现上行通话语音数据、指示包、应答包的传输时序的无缝切换，从而提高通信效率。

在一些实施例中，用于风噪的判定以及通话麦克风的判定而需要在第一耳机102和第二耳机103之间传输的数据，例如第一音频信号和第二音频信号（其可以汇总到一个耳机以进行风噪存在和通话麦克风的判定）、风噪相关参数（其可以在各个耳机本地确定并汇集到执行通话麦克风判定的耳机）、或者通话麦克风切换信号等，可以在不妨碍图3所示的时序图的情况下灵活地传输，在此不赘述。

在一些实施例中，由通话麦克风所在的耳机（例如，第二耳机103）经由第一无线通信连接104或侦听无线通信连接106向智能设备101传输上行音频数据信息（例如，耳机佩戴者处于语音通话状态时，通话麦克风采集到的的上行语音），该上行音频数据信息与应答包在同个通信帧中传输。这样应答包和上行音频数据信息可以占用同一通信帧的同一时间段，除节省通信资源外，还可以避免通信链路之间的干扰，并减少上行音频数据的延迟（不用等到下一通信帧再传输）。

在一些实施例中，上述通信连接（104、105、106）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。低功耗蓝牙音频和低功耗蓝牙是彼此不同的通信模式。低功耗蓝牙音频是对低功耗蓝牙的改进，其在低功耗蓝牙通信的情况下支持同步特征，可以在低功耗蓝牙的同步信道上传输音频；而普通的低功耗蓝牙音频通信模式并不能实现这些功能。

图4（a）示出了根据本公开实施例的蓝牙物理帧的结构示意图，图4（b）示出了根据本公开另一实施例的蓝牙物理帧的结构示意图。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4（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401、包头402和有效载荷403等字段，其中：访问码401是piconet的标志，用于时序同步、偏移补偿、寻呼和查询；包头402包含用于蓝牙链路控制的信息；有效载荷403承载有效信息，在本公开中可以是蓝牙音频数据。在本公开中进行传输的数据位于蓝牙物理帧中去掉访问码401、包头402等信息后有效载荷403中。

增强速率的分组格式如图4（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404、包头405、保护间隔406、同步407、加强速率有效载荷408和分组尾409等字段，其中，访问码404、包头405和加强速率有效载荷408与访问码401、包头402和有效载荷403类似，在此不赘述。保护间隔406表示包头405与同步407之间的间隔时间；同步407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409对于不同调制方式采用不同的设置。

在一些实施例中，在有效载荷403和加强速率有效载荷408的最后，还可以设有例如16个比特用于循环冗余码校验。在一些实施例中，可以将不同数据信息（例如应答包、上行音频数据信息）置于有效载荷403或者加强速率有效载荷408中进行传输，由此合成为一个包（蓝牙物理帧），以共享访问码401或404、包头402或405等，对蓝牙物理帧的结构进行有效简化，显著减少了总体传输量（例如访问码和包头中的信息），减少多个蓝牙物理帧之间的切换时间，也减少控制复杂度，减少两种包之间的相互干扰，进一步增加数据传输效率。

此外，如前的ECC包中含有的纠错码，是对有效载荷403和加强速率有效载荷408中的音频数据的纠错编码，可以采用各种编码方式，包括但不限于里所（RS）编码、BCH（Bose、Ray-Chaudhuri 与 Hocquenghem）编码等。在一些实施例中，ECC包在物理层以上的各层，蓝牙介质访问控制（mac）层、蓝牙主机控制接口层等层复用蓝牙协议，在物理层可以采用2Mb/s的符号率，调制方式可以是正交相移键控（QPSK）或高斯频移键控（GFSK）。蓝牙物理层可以采用1Mb/s的符号率,ECC包采用更高符号率，就能传输更多纠错比特，能有更好的纠错能力。

当ECC发送方耳机正确接收来自智能设备101的无线帧时，对无线帧中有效载荷（比如音频数据）执行纠错编码，并且将纠错码部分（不含有效载荷中的原始数据）发送给另一耳机。当另一耳机接收来自智能设备101的无线帧中存在比特错误时，就可以利用纠错码来进行纠正。另一耳机接收到ECC，并正确接收智能设备无线帧（包括利用纠错码进行纠正的情况）时，向智能设备101发送ACK，智能设备101接收到ACK后不再向耳机重发无线帧。因此利用ECC包进行纠错能够减少智能设备重发无线帧的可能，同时提高系统传送无线帧的能力以及无线耳机组件的音频接收能力。

上述用于无线耳机组件的无线通信方法通过检测无线耳机组件中的各个耳机在所处环境中的风噪，来选取风噪最小的耳机的耳外麦克风作为通话麦克风，以在通话状态下动态地切换通话麦克风，从而降低风噪对上行语音的影响，提升用户的听音体验。

图5示出了根据本公开实施例的无线耳机组件501的示意图，该无线耳机组件501可以包括第一耳机的第一麦克风501a和第二耳机的第二麦克风501b，分别用于采集双耳外部的音频信号，例如耳外的第一音频信号和耳外的第二音频信号。

如图5所示，该无线耳机组件501还可以包括信号获取单元502、参数确定单元503以及通话麦克风确定单504。信号获取单元502可以配置为获取利用第一麦克风和第二麦克风分别采集的耳外的第一音频信号和第二音频信号。参数确定单元503可以配置为分别确定第一音频信号和第二音频信号的风噪相关参数。通话麦克风确定单元504可以配置为：从第一麦克风和第二麦克风中，基于第一音频信号和第二音频信号的风噪相关参数来确定无线耳机组件的通话麦克风，用于采集和上传上行语音。

在一些实施例中，该无线耳机组件501还可以包括动态切换单元505，被配置为基于第一音频信号和第二音频信号的风噪相关参数动态地切换通话麦克风。

在一些实施例中，通话麦克风确定单元504进一步被配置为：将第一音频信号和第二音频信号的风噪相关参数进行比较，在两者的差值超过第一阈值的情况下，选择风噪相关参数更小的耳机的麦克风作为通话麦克风；和/或将第一音频信号和第二音频信号的风噪相关参数与第二阈值进行比较，在两个风噪相关参数均小于第二阈值的情况下，不切换通话麦克风。

在一些实施例中，通话麦克风确定单元504进一步被配置为：基于第一音频信号和第二音频信号的互相关处理，来确定所处场景中是否存在风噪，当确定存在风噪时：将第一音频信号和第二音频信号的风噪相关参数进行比较，在两者的差值超过第一阈值的情况下，选择风噪相关参数更小的耳机的麦克风作为通话麦克风；或者将第一音频信号和第二音频信号的风噪相关参数与第二阈值进行比较，在仅一个风噪相关参数小于第二阈值的情况下，选择小于第二阈值的风噪相关参数对应的耳机的麦克风作为通话麦克风；当确定不存在风噪时：将第一音频信号和第二音频信号的风噪相关参数与第二阈值进行比较，在两个风噪相关参数均小于第二阈值的情况下，不切换通话麦克风。

在一些实施例中，该无线耳机组件501的各个耳机可以配置为采用如下的通信方式。具体说来，第一耳机可以配置为分别建立与智能设备的第一无线通信连接以及与第二耳机的第二无线通信连接，其中第一无线通信连接与第二无线通信连接彼此独立。第一耳机还可以配置为：将第一无线通信连接的相关通信参数传输到第二耳机，以便第二耳机利用相关通信参数侦听来自智能设备经由第一无线通信连接传输的通信帧。进一步地，第一耳机可以配置为：在第N个通信帧（如图3所示）内的第一时间段内，经由第一无线通信连接接收来自智能设备的音频数据信息。第二耳机可以配置为：在第N个通信帧（如图3所示）内的第一时间段内，侦听来自智能设备的音频数据信息，N为自然数。通话麦克风所在的耳机还可以配置为：在第N+1个通信帧内的第二时间段内，利用经由第一无线通信连接或侦听无线通信连接向智能设备传输应答包。

在一些实施例中，动态切换单元505可以进一步被配置为：在基于第一音频信号和第二音频信号的风噪相关参数动态地切换通话麦克风的同时，动态地切换应答包的发送方。

在一些实施例中，该无线通信装置还包括指示包发送方确定单元507，被配置为确定通话麦克风所在的耳机以外的另一耳机作为指示包的发送方，指示包包含发送方是否正确接收到音频数据信息。相应地，另一耳机可以配置为：在第N个通信帧内除第一时间段以外的第三时间段内，经由第二无线通信连接向通话麦克风所在的耳机发送指示包。

在一些实施例中，动态切换单元505进一步被配置为：在基于第一音频信号和第二音频信号的风噪相关参数动态地切换通话麦克风的同时，动态地切换指示包的发送方。

在一些实施例中，另一耳机可以进一步配置为：在第N个通信帧内除第一时间段和第三时间段以外的第四时间段内，经由第二无线通信连接，向通话麦克风所在的耳机传输用于互相关处理的音频信号的数据。如此，该耳机就可以通过对接收的音频信号的数据进行互相关处理来判定是否存在风噪，如果存在风噪，则可以基于接收的音频信号的数据确定各自的风噪相关参数，并据此确定更新的通话麦克风。

在一些实施例中，通话麦克风所在的耳机可以进一步配置为：经由第一无线通信连接或侦听无线通信连接向智能设备传输上行音频数据信息，该上行音频数据信息与相应的应答包在同个通信帧中传输。

在一些实施例中，用于确定风噪相关参数的音频信号为以下中的任何一种：第一低频范围内的音频信号，第一低频范围根据风噪所在的频率范围来设置；去除第二低频范围内的信号分量后的音频信号，第二低频范围低于第一低频范围且由非风噪的外部环境条件导致；经由预先VAD检测确定非语音信号的音频信号；以及通过对音频信号的频域能量进行加权所得的能量信号，其中，将第一低频范围的权重设置为大于其他频率范围的权重。

注意，根据本公开的各个实施例中的各个单元，可以实现为存储在存储器上的计算机可执行指令，由处理器执行时可以实现相应的步骤；也可以实现为具有相应逻辑计算能力的硬件；也可以实现为软件和硬件的组合（固件）。各个单元可以整合在单个耳机（第一耳机或第二耳机）内，以加快风噪和/或通话麦克风的判定速度，并减少通信开销。在一些实施例中，处理器可以实现为FPGA、ASIC、DSP芯片、SOC（片上系统）、MPU等中的任何一种。处理器可以通信地耦合到存储器并且被配置为执行存储在其中的计算机可执行指令。存储器可以包括只读存储器（ROM）、闪存、随机存取存储器（RAM）、诸如同步DRAM（SDRAM）或RambusDRAM的动态随机存取存储器（DRAM）、静态存储器（例如，闪存、静态随机存取存储器）等，其上以任何格式存储计算机可执行指令。在一些实施例中，计算机可执行指令可以被处理器访问，从ROM或者任何其他合适的存储位置读取，并加载到RAM中供处理器执行。

上述无线耳机组件，通过检测无线耳机组件中的各个耳机在所处环境中的风噪，来选取风噪最小的耳机的耳外麦克风作为通话麦克风，以在通话状态下动态地切换通话麦克风，从而降低风噪对上行语音的影响，提升用户的听音体验。

根据本公开的第三方面，提供了一种无线耳机组件，该无线耳机组件至少包括第一耳机、第二耳机、存储器和处理器，第一耳机具有第一麦克风，第一麦克风用于采集耳外的第一音频信号，第二耳机具有第二麦克风，第二麦克风用于采集耳外的第二音频信号；存储器上存储有计算机程序，处理器在执行存储器上的计算机程序时实现本公开第一方面用于无线耳机组件的无线通信方法中的步骤。

上述耳机通过检测无线耳机组件中的各个耳机在所处环境中的风噪，来选取风噪小的耳机的耳外麦克风作为通话麦克风，以在通话状态下动态地切换通话麦克风，从而降低风噪对上行语音的影响，提升用户的听音体验。

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)

1.一种用于无线耳机组件的无线通信方法，所述无线耳机组件包括第一耳机和第二耳机，所述第一耳机具有第一麦克风，所述第二耳机具有第二麦克风，其特征在于，所述无线通信方法包括：

利用所述第一麦克风和所述第二麦克风分别采集耳外的第一音频信号和耳外的第二音频信号；

分别确定所述第一音频信号和所述第二音频信号的风噪相关参数；

从所述第一麦克风和所述第二麦克风中，选择所述第一音频信号和所述第二音频信号的所述风噪相关参数中表征风噪小的风噪相关参数所对应的麦克风并将所述无线耳机组件的通话麦克风动态地切换为所选择的麦克风，所述通话麦克风用于采集用于上传到智能设备的上行语音。

2.根据权利要求1所述的无线通信方法，其特征在于，各个音频信号的风噪相关参数包括设定低频范围内的能量；和/或

在所述第一耳机和所述第二耳机具有数个耳外麦克风以分别采集数个第一音频信号和数个第二音频信号的情况下，所述第一音频信号的风噪相关参数包括所述数个第一音频信号的相关性参数，所述第二音频信号的风噪相关参数包括所述数个第二音频信号的相关性参数。

3.根据权利要求1所述的无线通信方法，其特征在于，选择所述第一音频信号和所述第二音频信号的所述风噪相关参数中表征风噪小的风噪相关参数所对应的麦克风并将所述无线耳机组件的通话麦克风动态地切换为所选择的麦克风进一步包括：

将所述第一音频信号和所述第二音频信号的风噪相关参数进行比较，在两者的差值超过第一阈值的情况下，选择所述风噪相关参数更小的耳机的麦克风并将所述无线耳机组件的通话麦克风动态地切换为所选择的麦克风；或者

将所述第一音频信号和所述第二音频信号的所述风噪相关参数与第二阈值进行比较，在两个风噪相关参数均小于所述第二阈值的情况下，不切换所述通话麦克风。

4.根据权利要求1所述的无线通信方法，其特征在于，选择所述第一音频信号和所述第二音频信号的所述风噪相关参数中表征风噪小的风噪相关参数所对应的麦克风并将所述无线耳机组件的通话麦克风动态地切换为所选择的麦克风进一步包括：

基于所述第一音频信号和所述第二音频信号的互相关处理，来确定所处场景中是否存在风噪，当确定存在所述风噪时：

将所述第一音频信号和所述第二音频信号的所述风噪相关参数进行比较，在两者的差值超过第一阈值的情况下，选择所述风噪相关参数更小的耳机的麦克风并将所述无线耳机组件的通话麦克风动态地切换为所选择的麦克风；或者

将所述第一音频信号和所述第二音频信号的所述风噪相关参数与第二阈值进行比较，在两个风噪相关参数均小于所述第二阈值的情况下，不切换所述通话麦克风；

当确定不存在所述风噪时：不切换所述通话麦克风。

5.根据权利要求1所述的无线通信方法，其特征在于，还包括：

由所述第一耳机建立与所述智能设备的第一无线通信连接；

由所述第一耳机将所述第一无线通信连接的相关通信参数传输到所述第二耳机，以便所述第二耳机利用所述相关通信参数侦听来自所述智能设备经由所述第一无线通信连接传输的通信帧，

其中，在第N个通信帧内的第一时间段内，由所述第一耳机经由所述第一无线通信连接接收来自所述智能设备的音频数据信息，并由所述第二耳机侦听来自所述智能设备的所述音频数据信息，N为自然数；

在第N+1个通信帧内的第二时间段内，由所述通话麦克风所在的耳机经由所述第一无线通信连接或侦听无线通信连接向所述智能设备传输应答包。

6.根据权利要求5所述的无线通信方法，其特征在于，还包括：在将所述无线耳机组件的通话麦克风动态地切换为所选择的麦克风的同时，动态地切换所述应答包的发送方。

7.根据权利要求5所述的无线通信方法，其特征在于，还包括：

确定所述通话麦克风所在的耳机以外的另一耳机作为指示包的发送方，所述指示包包含发送方是否正确接收到所述音频数据信息的指示信息；

在所述第N个通信帧内除所述第一时间段以外的第三时间段内，由所述另一耳机经由第二无线通信连接向所述通话麦克风所在的耳机发送所述指示包，所述第二无线通信连接与所述第一无线通信连接彼此独立。

8.根据权利要求7所述的无线通信方法，其特征在于，还包括：在将所述无线耳机组件的通话麦克风动态地切换为所选择的麦克风的同时，动态地切换所述指示包的发送方。

9.根据权利要求7所述的无线通信方法，其特征在于，还包括：

在所述第N个通信帧内除所述第一时间段和所述第三时间段以外的第四时间段内，由所述另一耳机经由所述第二无线通信连接向所述通话麦克风所在的耳机传输用于互相关处理的音频信号数据。

10.根据权利要求5至9中的任何一项所述的无线通信方法，其特征在于，由所述通话麦克风所在的耳机经由所述第一无线通信连接或所述侦听无线通信连接向所述智能设备传输上行音频数据信息，所述上行音频数据信息与相应的应答包在同一个通信帧中传输。

11.根据权利要求10所述的无线通信方法，其特征在于，其中用于确定所述风噪相关参数的音频信号为以下中的任何一种：

第一低频范围内的音频信号，所述第一低频范围根据风噪所在的频率范围来设置；

去除第二低频范围内的信号分量后的音频信号，所述第二低频范围低于所述第一低频范围且由非风噪的外部环境条件导致；

经由预先VAD检测确定非语音信号的音频信号；以及

通过对音频信号的频域能量进行加权所得的能量信号，其中，将所述第一低频范围的权重设置为大于其他频率范围的权重。

12.一种无线耳机组件，所述无线耳机组件包括第一耳机和第二耳机，所述第一耳机具有第一麦克风，所述第二耳机具有第二麦克风，其特征在于，所述无线耳机组件还包括：

信号获取单元，被配置为获取利用所述第一麦克风和所述第二麦克风分别采集的耳外的第一音频信号和耳外的第二音频信号；

参数确定单元，被配置为分别确定所述第一音频信号和所述第二音频信号的风噪相关参数；

通话麦克风确定单元，被配置为从所述第一麦克风和所述第二麦克风中，选择所述第一音频信号和所述第二音频信号的所述风噪相关参数中表征风噪小的风噪相关参数所对应的麦克风并将所述无线耳机组件的通话麦克风动态地切换为所选择的麦克风，所述通话麦克风用于采集用于上传到智能设备的上行语音。

13. 根据权利要求12所述的无线耳机组件，其特征在于，所述通话麦克风确定单元进一步被配置为：

将所述第一音频信号和所述第二音频信号的所述风噪相关参数进行比较，在两者的差值超过第一阈值的情况下，选择所述风噪相关参数更小的耳机的麦克风并将所述无线耳机组件的通话麦克风动态地切换为所选择的麦克风；或者

将所述第一音频信号和所述第二音频信号的所述风噪相关参数与第二阈值进行比较，

在两个风噪相关参数均小于所述第二阈值的情况下，不切换所述通话麦克风。

14.根据权利要求12所述的无线耳机组件，其特征在于，所述通话麦克风确定单元进一步被配置为：

基于所述第一音频信号和所述第二音频信号的互相关处理，来确定所处场景中是否存在风噪，当确定存在所述风噪时：

将所述第一音频信号和所述第二音频信号的所述风噪相关参数进行比较，在两者的差值超过第一阈值的情况下，选择所述风噪相关参数更小的耳机的麦克风并将所述无线耳机组件的通话麦克风动态地切换为所选择的麦克风；或者

将所述第一音频信号和所述第二音频信号的所述风噪相关参数与第二阈值进行比较，在两个风噪相关参数均小于所述第二阈值的情况下，不切换所述通话麦克风；

当确定不存在所述风噪时：不切换所述通话麦克风。

15.根据权利要求12所述的无线耳机组件，其特征在于，所述第一耳机被配置为：

分别建立与所述智能设备的第一无线通信连接以及与所述第二耳机的第二无线通信连接，其中所述第一无线通信连接与所述第二无线通信连接彼此独立；

将所述第一无线通信连接的相关通信参数传输到所述第二耳机，

在第N个通信帧内的第一时间段内，经由所述第一无线通信连接接收来自所述智能设备的音频数据信息，N为自然数；以及

所述第二耳机被配置为：

在第N个通信帧内的所述第一时间段内，利用所述相关通信参数侦听来自所述智能设备的所述音频数据信息；

其中，所述通话麦克风所在的耳机被配置为：在第N+1个通信帧内的第二时间段内，经由所述第一无线通信连接或侦听无线通信连接向所述智能设备传输应答包。

16.根据权利要求15所述的无线耳机组件，其特征在于，所述通话麦克风确定单元进一步被配置为：在将所述无线耳机组件的通话麦克风动态地切换为所选择的麦克风的同时，动态地切换所述应答包的发送方。

17.根据权利要求15所述的无线耳机组件，其特征在于，所述无线耳机组件还包括：

指示包发送方确定单元，被配置为确定所述通话麦克风所在的耳机以外的另一耳机作为指示包的发送方，所述指示包包含发送方是否正确接收到所述音频数据信息的指示信息；

所述另一耳机被配置为：在所述第N个通信帧内除所述第一时间段以外的第三时间段内，经由所述第二无线通信连接向所述通话麦克风所在的耳机发送所述指示包。

18.根据权利要求17所述的无线耳机组件，其特征在于，所述通话麦克风确定单元进一步被配置为：在将所述无线耳机组件的通话麦克风动态地切换为所选择的麦克风的同时，动态地切换指示包的发送方。

19.根据权利要求17所述的无线耳机组件，其特征在于，所述另一耳机还被配置为：

在所述第N个通信帧内除所述第一时间段和所述第三时间段以外的第四时间段内，经由所述第二无线通信连接向所述通话麦克风所在的耳机传输用于互相关处理的音频信号数据。

20.根据权利要求15-19中的任何一项所述的无线耳机组件，其特征在于，

所述通话麦克风所在的耳机被配置为：经由所述第一无线通信连接或所述侦听无线通信连接向所述智能设备传输上行音频数据信息，所述上行音频数据信息与相应的应答包在同一个通信帧中传输。

21.根据权利要求20所述的无线耳机组件，其特征在于，用于确定风噪相关参数的音频信号为以下中的任何一种：

第一低频范围内的音频信号，所述第一低频范围根据风噪所在的频率范围来设置；

去除第二低频范围内的信号分量后的音频信号，所述第二低频范围低于所述第一低频范围且由非风噪的外部环境条件导致；

经由预先VAD检测确定非语音信号的音频信号；以及

通过对音频信号的频域能量进行加权所得的能量信号，其中，将所述第一低频范围的权重设置为大于其他频率范围的权重。

22.一种无线耳机组件，所述无线耳机组件至少包括第一耳机、第二耳机、存储器和处理器，所述第一耳机具有第一麦克风，所述第一麦克风用于采集耳外的第一音频信号，所述第二耳机具有第二麦克风，所述第二麦克风用于采集耳外的第二音频信号，

所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器在执行所述存储器上的所述计算机程序时实现如权利要求1-2和5-9中的任何一项所述的用于无线耳机组件的无线通信方法中的步骤。

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