CN112188480B

CN112188480B - 一种利用lc3音频编解码器进行蓝牙设备ota升级的方法、装置及存储介质

Info

Publication number: CN112188480B
Application number: CN202011055990.0A
Authority: CN
Inventors: 王尧; 李强; 叶东翔; 朱勇
Original assignee: Barrot Wireless Co Ltd
Current assignee: Barrot Wireless Co Ltd
Priority date: 2020-09-29
Filing date: 2020-09-29
Publication date: 2023-03-10
Anticipated expiration: 2040-09-29
Also published as: CN112188480A

Abstract

本申请公开一种利用LC3音频编解码器进行蓝牙设备OTA升级的方法、装置及存储介质，属于无线通信技术领域。该方法包括：根据LC3音频编码器依次生成的多个音频帧的残差空间剩余部分的字节数，从OTA数据包中依次切分出多个相应的OTA数据分段；对每一OTA数据分段设置同步词，将每一OTA数据分段、相应的同步词整体上作为一个OTA数据段，使得每一OTA数据段的字节数不大于相应的音频帧的残差空间剩余部分的字节数；以及根据同步词，将各个相应的OTA数据段依次写入相应的音频帧的残差空间剩余部分，使得每一OTA数据段随相应的音频帧同时传输。本申请的应用减少用户不能操作设备的时间段，增强用户对OTA升级的使用体验。

Description

一种利用LC3音频编解码器进行蓝牙设备OTA升级的方法、装置及存储介质

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，特别是一种利用LC3音频编解码器进行蓝牙设备OTA升级的方法、装置及存储介质。

背景技术

目前主流的蓝牙音频编码器有如下几种：

SBC：蓝牙音频的标准编码格式，A2DP协议强制规定的编码格式，使用最为广泛，是所有的蓝牙音频设备必须支持的，但音质一般；

AAC-LC: 是一种高压缩比的编码算法，音质较好且应用较为广泛，很多主流的手机都支持，但与SBC相比，内存占用较大，且运算复杂度高，很多蓝牙设备都基于嵌入式平台，电池容量有限，处理器运算能力较差且内存有限；

aptX系列：声音保留的细节更多，实际听感好于前面两者，这种音频编码技术比传统蓝牙编码效率更高，aptX需要码率384kbps，而aptX-HD的码率为576kbps，且为高通独有的技术，采用APTX技术的设备，需要向高通申请授权并交纳授权费，并且需要发射接收端都支持才行；

LDAC: 音质较好，但码率也很高，分别是330kbps，660kbps和990kbps，由于蓝牙设备所处的无线环境特别复杂，稳定支持如此高的码率有一定的困难，

且为SONY公司自己开发的一种音频编码技术，目前这种技术只用在SONY自己的发射和接收设备上。因此，只有买了SONY成套的支持LDAC音频编码技术的发射和接受设备，才能够支持LDAC编码的蓝牙音频数据传输；

LC3：功耗低、延迟较低、音质和编码增益较高，且在蓝牙领域无专利费，相较于前四种编码器，LC3优势诸多，因此受到广大厂商的关注。

蓝牙固件升级是使用手机给固件进行更新，以达到修复bug，完善功能的作用。升级的大概流程是：首先，当蓝牙设备的固件需要升级时，由嵌入式开发人员提供新的固件，由服务器管理人员将固件放到服务器上，此时，用户打开手机APP的时候会检测到服务器有更新，请求更新蓝牙设备固件，确认更新后，手机会从服务器下载固件。下载完毕后，APP会读取固件内容，并根据升级协议将内容传到蓝牙设备里，完成升级。蓝牙设备OTA升级无需用户使用复杂的升级方式，而是通过蓝牙传输待升级的新固件，软件包到蓝牙设备节点中，为蓝牙设备提供了便捷的升级方式。蓝牙固件升级技术能够丰富产品功能，增加用户粘性；其迭代的产品升级，有助于快速切入市场；能够降低整体开发成本以及降低设备维护成本。

然而，在传统OTA升级过程中，首先提示用户发现新的软件版本，然后要求用户停止一切操作，重启并更新。这个过程会影响用户的使用体验，这段时间内不能进行正常的操作，以蓝牙耳机为例，OTA过程将会导致用户无法在升级传输过程中聆听音乐，语音通话等，另外，由于OTA数据需要在集中的时间下传输较多的数据，会大量占用蓝牙带宽，导致音频流等需要实时传输的数据流产生卡顿，爆音等不良现象。

发明内容

本申请的目的是针对现有技术中存在的缺陷，提供一种利用LC3音频编解码器进行蓝牙设备OTA升级的方法、装置及存储介质，减少用户不能操作设备的时间段，增强用户对OTA升级的使用体验。

为实现上述目的，本申请采用的一个技术方案是：提供一种利用LC3音频编解码器进行蓝牙设备OTA升级的方法，其包括：根据LC3音频编码器依次生成的多个音频帧中残差空间剩余部分的字节数，从OTA数据包中依次切分出多个相应的OTA数据分段；对每一OTA数据分段设置同步词，将每一OTA数据分段、相应的同步词整体上作为一个OTA数据段，使得每一OTA数据段的字节数不大于相应的音频帧的残差空间剩余部分的字节数；以及根据同步词，将各个相应的OTA数据段依次写入相应的音频帧的残差空间剩余部分，使得每一OTA数据段随相应的音频帧同时传输。

本申请采用另一个技术方案是：提供一种利用LC3音频编解码器进行蓝牙设备OTA升级的装置，其包括：用于根据LC3音频编码器依次生成的多个音频帧中残差空间剩余部分的字节数，从OTA数据包中依次切分出多个相应的OTA数据分段的模块；用于对每一OTA数据分段设置同步词，将每一OTA数据分段、相应的同步词整体上作为一个OTA数据段，使得每一OTA数据段的字节数不大于相应的音频帧的残差空间剩余部分的字节数的模块；以及用于根据同步词，将各个相应的OTA数据段依次写入相应的音频帧的残差空间剩余部分，使得每一OTA数据段随相应的音频帧同时传输的模块。

本申请采用另一个技术方案是：提供一种计算机可读存储介质，其中计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，计算机执行指令被处理器执行时可实现方案一中的利用LC3音频编解码器进行蓝牙设备OTA升级的方法。

本申请的有益效果是：提供一种利用LC3音频编解码器进行蓝牙设备OTA升级的方法、装置及存储介质，通过在无线音频编码器中内嵌OTA数据流，将OTA数据包利用LC3音频编码器本身使用的数据通道传输到LC3音频接收设备端，在OTA升级的过程中不影响用户正常使用LC3音频接收设备（耳机/音箱等）,减少用户不能操作设备的时间段，增强用户对OTA升级的使用体验。

附图说明

图1是本申请的一种利用LC3音频编解码器进行蓝牙设备OTA升级的方法的一个具体实施方式的示意图；

图2是本申请的一种利用LC3音频编解码器进行蓝牙设备OTA升级的装置的一个具体实施方式的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的较佳实施例进行详细阐述，以使本申请的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本申请的保护范围做出更为清楚明确的界定。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

图1的流程示意图示出了本申请一种利用LC3音频编解码器进行蓝牙设备OTA升级的方法的一个具体实施方式。

在图1所示的具体实施方式中，本申请的一种利用LC3音频编解码器进行蓝牙设备OTA升级的方法包括过程S101、过程S102以及过程S103。

图1所示的过程S101包括：根据LC3音频编码器依次生成的多个音频帧中残差空间剩余部分的字节数，从OTA数据包中依次切分出多个相应的OTA数据分段。

在本申请的一个具体实施例中，在对音频帧编码时，舍弃音频帧的残差的高频部分，使得音频帧的残差的剩余部分编码后所占的空间不大于预设残差空间上限阈值。

在本申请的一个具体实例中，由于高频部分谱线残差由原先的真实残差变为OTA使用，即对高频谱线残差而言，这部分为随机分布。逻辑上会对音质造成影响，但经过对比测试，大于LC3音频编码器的码率设定的残差空间上限阈值的，为高频残差数据，即其频谱样本的量化误差，对音频质量的影响低于绝大部分人类的听觉差异敏感度；因此，这一部分的数据可以舍弃，由此可见，相较于低频中频部分，高频的残差，即其频谱样本的量化误差，较为不重要。因此，舍弃掉残差空间剩余部分的残差数据，将残差空间剩余部分分配给OTA数据使用。

在本申请的一个具体实施例中，将音频帧的预留残差数据位去掉预设残差空间上限阈值后的剩余部分，确定为残差空间剩余部分。

在本申请的一个具体实例中，优先的，根据LC3音频编码器的音频数据的码率设置其对应的残差空间上限阈值；在每帧音频数据编码前，将音频帧中的残差空间与预设残差空间上限阈值进行比较，若音频帧中的残差空间大于预设残差空间上限阈值，则音频帧的残差数据在其残差空间只编写所设残差空间上限阈值个bit；其中，残差空间阈值定义为要舍去的高频谱线的序列号，其位于谱线总数之间。由于残差数据由低频到高频排列，且相较于低频中频部分，高频的残差，即其频谱样本的量化误差，对于音质音频质量的影响不大，较为不重要；因此舍弃超过上限阈值的高频残差数据，将其空间留出来供OTA数据使用。

在本申请的一个具体实例中，优先的，在LC3解码器中，使用与编码器逻辑相同的残差空间上限阈值，当解码器解码时发现当前残差空间实际长度大于预设残差空间上限阈值时，对前残差空间剩余部分的数据是否符合OTA接收条件进行检测。

在本申请的一个具体实施例中，音频帧的码率越高，则预设残差空间上限阈值越大。

在本申请的一个具体实例中，LC3音频编码器的音频帧的码率可以采用动态码率算法，在OTA升级过程中，稍微提升码率，使得算术编码的谱线数据部分增多，同时残差部分也会相应增加，从而避免对音质极度敏感的用户感受到任何音质差异。

图1所示的过程S102包括：对每一OTA数据分段设置同步词，将每一OTA数据分段、相应的同步词整体上作为一个OTA数据段，使得每一OTA数据段的字节数不大于相应的音频帧的残差空间剩余部分的字节数。

在本申请的一个具体实施例中，在对每一OTA数据分段设置同步词，将每一OTA数据段、相应的同步词整体上作为一个OTA数据段的过程中，同步词用于区分标准音频残差数据与OTA数据，以及，由于音频的CIS信道是不可靠的，可能会丢失数据帧，因此，同步词还有记录丢失帧的作用。

在本申请的一个具体实例中，同步词的长度的长度由和残差中正常bit流冲突概率决定；在同步词后方设置签名，使用密码散列函数进行关于同步词的校验，用于降低和正常残差bit流的冲突概率，确保前方的同步词是一个真实的，非残差意外冲突相同产生的；优先的，对于LC3编解码器，同步词的长度为15bits时，冲突概率为即2^15分之1,可接受，且即便冲突发生，本帧的OTA数据分段被误认为高频残差，也不会对音频数据产生决定性的听感变化，音频数据的频谱量化部分才是主要部分，残差部分只会进行2^16分之1的能量量化修正。

在本申请的一个具体实例中，优先的，在LC3解码器中，当OTA部分检测到同步词和校验和部分符合时，打开OTA接收过程。

在本申请的一个具体实施例中，OTA数据段中包含对相应的OTA数据段设置的序列号。

在本申请的一个具体实例中，当LC3音频编码器基于可靠信道或不可靠信道对OTA数据段进行传输时，由于会导致部分LC3音频编码器音频帧的丢失，引起位于残差段中的OTA数据段的丢失，因此需要一种重传机制，优先的，可利用序列号方式，在每帧数据中携带位于残差中的OTA数据段时，头部添加序列号，用于检测OTA数据段丢失情况，接收端按照类似链表的方式存储关于序列号和OTA数据段的数据，将丢失的序列空出来。对于处理OTA数据丢失的情况，优先的，采用发送端采用无反馈模式的单向通信信道，发送若干次完整的OTA数据；当接收端将全部序列的OTA数据段接收完毕时，即成功传递完毕OTA数据包。

在本申请的一个具体实施例中OTA接收端，在接收到由OTA发送端标识的最后一个OTA段包后，汇总全部丢失的OTA段，并将汇总的丢失部分的序列号进行反馈；使得LC3音频编码器接收到OTA数据包中丢失部分的序列号；以及LC3音频编码器根据接收到的丢失部分的序列号，将与其所对应的OTA数据段进行反馈重传。其中，只对丢失的OTA数据进行反馈重传，提高了OTA数据包传输的效率。

在本申请的一个具体实例中，由于每个序列分片的丢失属于随机分布，当多次发送OTA数据段时，每一个序列数据段同时丢失的概率为：单帧丢失概率的重传次数次幂，可见当发送次数足够多时，每次都丢失同一分片的概率可以降低到接近0的程度。优先的，可通过GATT client/server的方式将丢失部分的序列号进行反馈。例如，在LE audio中，可在服务器中添加新的Notification或者Writable Characteristic用于反馈丢包功能，只需回传丢失的包序列号即可。

在本申请的一个具体实施例中，若LC3音频解码器接收到的OTA数据包存在丢失的情况，则根据每一OTA数据段所对应的序列号，对LC3音频解码器发送若干次完整的OTA数据包；使得LC3音频解码器接收到完整的OTA数据包。其中，LC3音频编解码器发送若干次完整的OTA数据包，确保LC3音频解码器有足够高的概率能够接收到完整的OTA数据包。

在本申请的一个具体实施例中，若OTA数据段所在的音频帧在传输时被中断，则在下次重新建立音频帧传输时，根据中断时传输的OTA数据段相应的序列号，进行断点续传。

在本申请的一个具体实例中，若用户在OTA数据段传输未结束时中断LC3音频编解码器的基础物理连接，则下次连接同一LC3音频接收设备时，LC3音频编码器进行断点续传。其中，断点续传过程提高了提高了OTA数据包传输的效率。

图1所示的过程S103包括：根据同步词，将各个相应的OTA数据段依次写入相应的音频帧的残差空间剩余部分，使得每一OTA数据段随相应的音频帧同时传输。

在本申请的一个具体实施例中，OTA数据段据按照先同步词、再序列号、最后OTA数据的顺序写入相应音频帧的残差空间剩余部分。

在本申请的一个具体实施例中，若LC3音频解码器接收到完整的OTA数据包，则确定OTA数据包全部接收完毕，将完整的OTA数据包拼接还原，并提示用户重启更新软件。其中，LC3音频解码器接收到完整的OTA数据包，实现OTA数据包的无感传输。

在本申请的一个具体实施例中，当OTA升级完毕，接收端需要提示用户重启更新软件，此时音频连接中断，后续新连接的音频信道上恢复正常的编码，即残差部分正常给全部频段的残差使用。也可以配置为在特定的时间段（睡眠时间）或者在音乐播放停止或者在重启设备时完成新的固件的替换。在实现无感传输的基础上提高用户的体验感。

在本申请的一个具体实例中，优先的，可以使用蓝牙5.2提供的CIS连接同步流式数据通道进行1对1，或者BIS广播同步流式数据通道，进行1对多同时OTA升级。每个被升级设备可以自行要求重发新的固件。

图2是本申请一种利用LC3音频编解码器进行蓝牙设备OTA升级的装置的一个具体实施方式的示意图；

在图2所示的具体实施方式中，本申请的利用LC3音频编解码器进行蓝牙设备OTA升级的装置可以包括：模块201、模块202以及模块203。

图2所示的模块201为用于根据LC3音频编码器依次生成的多个音频帧中残差空间剩余部分的字节数，从OTA数据包中依次切分出多个相应的OTA数据分段的模块；图2所示的模块202为用于对每一OTA数据分段设置同步词，将每一OTA数据分段、相应的同步词整体上作为一个OTA数据段，使得每一OTA数据段的字节数不大于相应的音频帧的残差空间剩余部分的字节数的模块；以及图2所示的模块203为用于根据同步词，将各个相应的OTA数据段依次写入相应的音频帧的残差空间剩余部分，使得每一OTA数据段随相应的音频帧同时传输的模块。

在本申请的一个具体实施方式中，本申请的利用LC3音频编解码器进行蓝牙设备OTA升级的装置中的模块201、模块202、以及模块203，可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中或在两者的组合中。

软件模块可驻留在RAM存储器、快闪存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可装卸盘、CD-ROM或此项技术中已知的任何其它形式的存储介质中。示范性存储介质耦合到处理器，使得处理器可从存储介质读取信息和向存储介质写入信息。

处理器可以是中央处理单元(英文：Central Processing Unit，简称：CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(英文：Digital Signal Processor，简称：DSP)、专用集成电路(英文：Application Specific Integrated Circuit，简称：ASIC)、现场可编程门阵列（英文：Field Programmable Gate Array，简称：FPGA）或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或其任何组合等。通用处理器可以是微处理器，但在替代方案中，处理器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实施为计算装置的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、结合DSP核心的一个或一个以上微处理器或任何其它此类配置。在替代方案中，存储介质可与处理器成一体式。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替代方案中，处理器和存储介质可作为离散组件驻留在用户终端中。

本申请的一种利用LC3音频编解码器进行蓝牙设备OTA升级的装置，可用于执行上述任一实施例描述利用LC3音频编解码器进行蓝牙设备OTA升级的方法，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。

在本申请的一个具体实施方式中，一种计算机可读存储介质，其存储有计算机指令，计算机指令被操作以执行任一实施例描述的利用LC3音频编解码器进行蓝牙设备OTA升级的方法。

本申请提供的利用LC3音频编解码器进行蓝牙设备OTA升级的方法、装置及存储介质，在整个OTA升级的过程中，不影响用户正常使用音频接收设备（耳机/音箱等），使得用户完全可以正常使用蓝牙耳机，音箱设备；用户只需在OTA升级完成之后重启软件即可完成软件更新。与传统OTA升级相比，节省了OTA升级过程的等待时间，用户在正常使用蓝牙音频设备的过程中即完成了OTA数据的传输,减少了用户不能操作设备的时间段，增强用户OTA升级的使用体验。

本申请的利用LC3音频编解码器进行蓝牙设备OTA升级的方法、装置及介质中，在128kbps码率，48kHz采样率,10ms帧间距的LC3编码条件下，每帧残差约为10至75bits之间，将阈值设定在15bits时不影响音质，可获得大约每帧即10ms音频信号传输过程中的平均12bits/per 10ms的OTA传输信道，换算为每秒100帧，即每秒1200bits，即约150字节每秒的OTA速率。假设OTA软件包尺寸约为200KB的情况下，减去同步词，签名，序列号所占用的传输协议部分，约为204800字节/120字节每秒/60秒每分钟=28分钟左右传输一次OTA完整数据流，假设重传3次，全部传输时间为28*4=112分钟。即对于正在聆听音乐或语音通话的用户而言，由于OTA传输过程完全无需干扰用户操作，用户完全可以在约2小时的升级过程中正常使用蓝牙耳机，音箱设备。

本申请提供利用LC3音频编解码器进行蓝牙设备OTA升级的方法，对LE Audio与经典蓝牙A2DP均适用；对于支持本申请所诉OTA升级方法的不同类型产品，可以通过传输数据的特殊字段识别厂商、设备型号和固件版本，通过分时方式完成所有设备的固件升级。

在本申请所提供的实施方式中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims

1.一种利用LC3音频编解码器进行蓝牙设备OTA升级的方法，其特征在于，包括：

根据LC3音频编码器依次生成的多个音频帧中残差空间剩余部分的字节数，从OTA数据包中依次切分出多个相应的OTA数据分段；

对每一所述OTA数据分段设置同步词，将每一所述OTA数据分段、相应的同步词整体上作为一个OTA数据段，使得每一所述OTA数据段的字节数不大于相应的所述音频帧的残差空间剩余部分的字节数；以及

根据所述同步词，将各个相应的所述OTA数据段依次写入相应的所述音频帧的残差空间剩余部分，使得每一所述OTA数据段随相应的所述音频帧同时传输；

其中，在对所述音频帧编码时，舍弃所述音频帧的残差的高频部分，使得所述音频帧的残差的剩余部分编码后所占的空间不大于预设残差空间上限阈值。

2.如权利要求1所述的利用LC3音频编解码器进行蓝牙设备OTA升级的方法，其特征在于，还包括：

将所述音频帧的预留残差数据位去掉所述预设残差空间上限阈值后的剩余部分，确定为所述残差空间剩余部分。

3.如权利要求2所述的利用LC3音频编解码器进行蓝牙设备OTA升级的方法，其特征在于，所述音频帧的码率越高，则所述预设残差空间上限阈值越大。

4.如权利要求1所述的利用LC3音频编解码器进行蓝牙设备OTA升级的方法，其特征在于，所述OTA数据段中包含对相应的所述OTA数据段设置的序列号。

5.如权利要求4所述的利用LC3音频编解码器进行蓝牙设备OTA升级的方法，其特征在于，

若所述OTA数据段所在的音频帧在传输时被中断，则在下次重新建立所述音频帧传输时，根据所述中断时传输的所述OTA数据段相应的所述序列号，进行断点续传。

6.一种利用LC3音频编解码器进行蓝牙设备OTA升级的装置，其特征在于，包括：

用于根据LC3音频编码器依次生成的多个音频帧中残差空间剩余部分的字节数，从OTA数据包中依次切分出多个相应的OTA数据分段的模块;

用于对每一所述OTA数据分段设置同步词，将每一所述OTA数据分段、相应的同步词整体上作为一个OTA数据段，使得每一所述OTA数据段的字节数不大于相应的所述音频帧的残差空间剩余部分的字节数的模块；以及

用于根据所述同步词，将各个相应的所述OTA数据段依次写入相应的所述音频帧的残差空间剩余部分，使得每一所述OTA数据段随相应的所述音频帧同时传输的模块；

7.一种计算机可读存储介质，其存储有计算机指令，其特征在于，所述计算机指令被操作以执行权利要求1-5中任一项所述的利用LC3音频编解码器进行蓝牙设备OTA升级的方法。