CN112291762A - 蓝牙通信中的数据收发方法、装置、设备及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种蓝牙通信中的数据收发方法、装置、设备及系统，发送方法包括：获取待传输的蓝牙通信数据，蓝牙通信数据包含由若干已调制符号构成的通信数据片段；对若干已调制符号进行分组，每组包含预设数目的已调制符号；对组内的已调制符号进行线性编码得到编码后的符号，以使组内编码后的符号具有相关性；按预设规则将各组已编码符号在时间轴上进行排序，其中，组内的已编码符号在时间轴上分散，以使具有相关性的已编码符号在时序上不紧挨；按排序后的顺序向接收端发送各个已编码符号。减小了具有相关性的已编码符号同时被干扰的概率，并且，能够基于未被干扰的已编码符号来求得组内其它已编码符号。由此，提高了数据传输的抗干扰性能。

Description

蓝牙通信中的数据收发方法、装置、设备及系统
技术领域
本发明涉及蓝牙通信技术领域，具体涉及一种蓝牙通信中的数据收发方法、装置、设备及系统。
背景技术
在成对的蓝牙耳机或蓝牙音箱中，一个为主机，另一个为从机，例如，在真无线(True Wireless Stereo，TWS)蓝牙耳机中，左右耳的两个耳机，一个被设定为主耳机，另一个被设定为从耳机。主、从耳机与主设备(比如手机，电脑)进行通信的一种方式是：主耳机与主设备建立蓝牙链路，主设备将蓝牙数据分组传输给主耳机，然后由主耳机转发给从耳机。在这种通信方式下，主耳机与从耳机的通信链路受到人体头部阻挡产生了“阴影效应”，而且受到周围环境的多点反射，发射信号还将遭受多径效应，导致发射信号在到达从耳机端时，信号强度明显减弱。此外，由于蓝牙系统运行在2.4GHz的工业、科学、医疗(Industrial Scientific Medical,ISM)频段，因此很容易受到同频段内其它设备的干扰，典型的干扰是通信环境中的WIFI干扰，周围环境中的强WIFI干扰信号将会压制从耳机收到的被“阴影效应”衰减的有用弱信号，致使从耳机的接收信噪比迅速下降，导致有用信号可能无法被正确接收，增大了分组重传概率，甚至出现丢包现象。在音频传输场景下，丢包现象将造成音频播放不流畅，导致用户体验效果变差，同时，频繁的分组重传将增大耗电量，减短耳机的实际使用时间。
为提高蓝牙的抗干扰性，现有技术中存在的一种方案为：基于蓝牙数据分组构建纠错码帧来提高蓝牙的抗干扰性能，通过在主、从耳机之间发送纠错码帧来减少重传和增加传输可靠性。这种方式的弊端在于，在主从链路发送构建的纠错码帧，虽然增加了传输可靠性，但是纠错码帧引入了冗余码，增大了数据传输的开销。
因此，在不增大数据传输开销的前提下，如何提高蓝牙的抗干扰性能成为亟待解决的第一技术问题；
此外，在数据传输过程中存在数据丢失的情况下，如何恢复丢失的数据成为亟待解决的第二技术问题。
发明内容
基于上述现状，本发明的主要目的在于提供一种蓝牙通信中的数据收发方法、装置、设备及系统，以在不增大数据传输开销的前提下，提高蓝牙的抗干扰性能。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
第一方面，本发明实施例公开了一种蓝牙通信中的数据发送方法，用于蓝牙通信发送端，发送方法包括：
步骤S100，获取待传输的蓝牙通信数据，蓝牙通信数据包含由若干已调制符号构成的通信数据片段；步骤S200，对若干已调制符号进行分组，每组包含预设数目的已调制符号；步骤S300，对组内的已调制符号进行线性编码得到编码后的符号，以使组内编码后的符号具有相关性；步骤S400，按预设规则将各组已编码符号在时间轴上进行排序，其中，组内的已编码符号在时间轴上分散，以使具有相关性的已编码符号在时序上不紧挨；步骤S500，按排序后的顺序向接收端发送各个已编码符号。
可选地，在步骤S200中，按获取已调制符号的先后顺序对已获取的已调制符号进行分组；在步骤S400中，对属于同一组的已编码符号按预设时间间隔在时间轴上进行排序。
可选地，在步骤S400中，对属于不同组的首位已编码符号，按编码先后顺序在时间轴上依次排序。
可选地，在步骤S100和步骤S200之间，还包括：步骤S110，对若干已调制符号进行拆分得到M个已调制符号集，每个已调制符号集中包含N个已调制符号，其中，M为大于或等于2的正整数，N为大于或等于1的正整数；在步骤S200中，依次从每个已调制符号集中取一个已调制符号构成一组，其中，每个已调制符号集中的第n个已调制符号为一组，其中，1≤n≤N；在步骤S400中，对已编码符号按各自对应的已调制符号获取先后顺序在时间轴上依次进行排序。
可选地，M为2。
第二方面，本发明实施例公开了一种蓝牙通信中的数据接收方法，用于蓝牙通信接收端，接收方法包括：
步骤R100，接收发送端按照上述第一方面公开的方法发送的已编码符号；步骤R200，按与编码方式对应的解码方式对若干已编码符号进行解码得到解码后的若干已调制符号；步骤R300，将解码后的若干已调制符号在时间轴上进行排序，以使解码后的各个已调制符号的先后顺序与对应的编码前的各个已调制符号的先后顺序相同。
可选地，发送端对属于同一组的已编码符号按预设时间间隔在时间轴上进行排序；在步骤R300中，对属于同一组的已编码符号，在解码后，按预设时间间隔还原解码后的已调制符号的先后顺序。
可选地，发送端对属于不同组的首位已编码符号，按编码先后顺序在时间轴上依次排序；在步骤R300中，对属于不同组的首位已编码符号，按接收首位已编码符号的先后顺序，对对应的解码后的各个首位已调制符号在时间轴上依次进行排序。
可选地，发送端对已编码符号按各自对应的已调制符号获取先后顺序在时间轴上依次进行排序；在步骤R300中，按接收若干已编码符号的先后顺序，对对应的解码后的各个已调制符号在时间轴上依次进行排序。
第三方面，本发明实施例公开了一种蓝牙通信中的数据发送装置，用于蓝牙通信发送端，发送装置包括：
数据获取模块，用于获取待传输的蓝牙通信数据，蓝牙通信数据包含由若干已调制符号构成的通信数据片段；分组模块，用于对若干已调制符号进行分组，每组包含预设数目的已调制符号；编码模块，用于对组内的已调制符号进行线性编码得到编码后的符号，以使组内编码后的符号具有相关性；第一排序模块，用于按预设规则将各组已编码符号在时间轴上进行排序；发送模块，用于按排序后的顺序向接收端发送各个已编码符号。
可选地，在分组模块中，按获取已调制符号的先后顺序对已获取的已调制符号进行分组；在第一排序模块中，对属于同一组的已编码符号按预设时间间隔在时间轴上进行排序。
可选地，在第一排序模块中，对属于不同组的首位已编码符号，按编码先后顺序在时间轴上依次排序。
可选地，还包括：拆分模块，用于对若干已调制符号进行拆分得到M个已调制符号集，每个已调制符号集中包含N个已调制符号，其中，M为大于或等于2的正整数，N为大于或等于1的正整数；在分组模块中，依次从每个已调制符号集中取一个已调制符号构成一组，其中，每个已调制符号集中的第N个已调制符号为一组，其中，1≤n≤N；在第一排序模块中，对已编码符号按各自对应的已调制符号获取先后顺序在时间轴上依次进行排序。
可选地，M为2。
第四方面，本发明实施例公开了一种蓝牙通信中的数据接收装置，用于蓝牙通信接收端，接收装置包括：
数据接收模块，用于接收上述第三方面中的发送模块发出的已编码符号；解码模块，用于按与编码方式对应的解码方式对若干已编码符号进行解码得到解码后的若干已调制符号；第二排序模块，用于将解码后的若干已调制符号在时间轴上进行排序，以使解码后的各个已调制符号的先后顺序与对应的编码前的各个已调制符号的先后顺序相同。
可选地，发送端对属于同一组的已编码符号按预设时间间隔在时间轴上进行排序；在第二排序模块中，对属于同一组的已编码符号，在解码后，按预设时间间隔还原解码后的已调制符号的先后顺序。
可选地，发送端对属于不同组的首位已编码符号，按编码先后顺序在时间轴上依次排序；在第二排序模块中，对属于不同组的首位已编码符号，按接收首位已编码符号的先后顺序，对对应的解码后的各个首位已调制符号在时间轴上依次进行排序。
可选地，发送端对已编码符号按各自对应的已调制符号获取先后顺序在时间轴上依次进行排序；在第二排序模块中，按接收若干已编码符号的先后顺序，对对应的解码后的各个已调制符号在时间轴上依次进行排序。
第五方面，本发明实施例公开了一种音频设备，包括：
处理器，用于实现上述第一方面公开的方法；或者，用于实现上述第二方面公开的方法。
可选地，音频设备为具有蓝牙通信功能的耳机、音箱。
第六方面，本发明实施例公开了一种音频播放系统，系统包括：成对的第一设备和第二设备，第一设备和第二设备之间通过蓝牙进行音频信号交互；第一设备用于实现上述第一方面公开的方法，第二设备用于实现上述第二方面公开的方法。
可选地，第一设和第二设备为成对的蓝牙耳机对，或者，为成对的蓝牙音箱。
第七方面，本发明实施例公开了一种信号交互系统，包括：
上述第六方面公开的音频播放系统；移动终端，用于向第一设备和第二设备提供音频信号。
第八方面，本发明实施例公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，存储介质中存储的计算机程序用于被执行实现如上述第一方面公开的方法；或者，用于被执行实现上述第二方面公开的方法。
第九方面，本发明实施例公开了一种音频设备的芯片，其上具有集成电路，其特征在于，集成电路被设计成用于实现上述第一方面公开的方法；或者，用于实现上述第二方面公开的方法。
【有益效果】
依据本发明实施例公开的一种蓝牙通信中的数据收发方法、装置、设备及系统，在获取包含若干已调制符号的蓝牙通信数据后，对若干已调制符号进行分组，并对组内的已调制符号进行编码得到编码后的符号，由于组内编码后的符号具有相关性，从而使得对于同一组内的已编码符号，可以根据已知的已编码符号求得同组内的其它已编码符号。而后，按预设规则将各组已编码符号在时间轴上进行排序、发送，由于组内的已编码符号在时间轴上分散，具有相关性的已编码符号在时序上不紧挨，从而使得在发送已编码符号的过程中，不会集中发送具有相关性的已编码符号，也就是，具有相关性的已编码符号被分散发送，继而，在向接收端发送各个已编码符号的过程中，即便存在其它无线信号的干扰，属于同一组内的已编码符号不会在同一时段被干扰，减小了具有相关性的已编码符号同时被干扰的概率，并且，能够基于未被干扰的已编码符号来求得组内其它已编码符号。由此，提高了数据传输的抗干扰性能。
此外，由于组内编码后的符号具有相关性，从而使得对于同一组内的已编码符号，可以根据已知的已编码符号求得同组内的其它已编码符号，因此，当属于同一组已调制符号中存在部分丢失的已编码符号时，可以通过对属于同一组中未丢失的已编码符号进行解码得到修复符号，通过修复符号代替丢失的已编码符号，以修复丢包位置的通信数据，通过相关的编码符号解码得到修复符号，从而能够对丢失的数据进行编码恢复，可以降低数据传输过程中的整体误码率，继而提升了通信系统的信噪比。
作为可选的方案，按获取已调制符号的先后顺序对已获取的已调制符号进行分组，而后，对属于同一组的已编码符号按预设时间间隔在时间轴上进行排序，使得在分组的过程中，减少了等待时长，从而，减小了因等待分组而导致的延时，提高了数据传输效率。
作为可选的方案，对若干已调制符号进行拆分得到M个已调制符号集，依次从每个已调制符号集中取一个已调制符号构成一组，而后，对已编码符号按各自对应的已调制符号获取先后顺序在时间轴上依次进行排序。从而，无需改变调制、发送符号的顺序，也就是，发送符号的数据符合获取的先后顺序，并且，由于没有改变调制顺序，因此，该分组方案也适用于差分调制的应用场景。
本发明的其他有益效果，将在具体实施方式中通过具体技术特征和技术方案的介绍来阐述，本领域技术人员通过这些技术特征和技术方案的介绍，应能理解所述技术特征和技术方案带来的有益技术效果。
附图说明
以下将参照附图对根据本发明实施例进行描述。图中：
图1为本实施例公开的一种蓝牙通信系统示例场景示意图；
图2为本实施例公开的一种用于蓝牙通信发送端的蓝牙通信中的数据发送方法流程图；
图3A和图3B为本实施例公开的一种编码解码示例图，其中，图3A为本实施例公开的一种分组编码、解码过程示例示意图，图3B为本实施例公开的另一种分组编码、解码过程示例示意图；
图4为本实施例公开的另一种用于蓝牙通信发送端的蓝牙通信中的数据发送方法流程图；
图5为本实施例公开的一种对若干已调制符号进行拆分符号集的示意图；
图6为本实施例公开的一种用于蓝牙通信接收端的蓝牙通信中的数据接收方法流程图；
图7为本实施例公开的一种蓝牙信号在传输过程中抗WiFi干扰的示意图；
图8A、图8B和图8C示例了采用本申请方案后与原调制方式的信噪比对比示意图，其中，图8A示意了BPSK调制方式的对比示意图，图8B示意了QPSK调制方式的对比示意图，图8C示意了DQPSK调制方式的对比示意图；
图9为本实施例公开的一种用于蓝牙通信发送端的蓝牙通信中的数据发送装置结构示意图；
图10为本实施例公开的一种用于蓝牙通信接收端的蓝牙通信中的数据接收装置。
具体实施方式
为了在不增大数据传输开销的前提下，提高蓝牙的抗干扰性能，本实施例公开了一种蓝牙通信中的数据发送方法，请参考图1，为本实施例公开的一种蓝牙通信系统示例场景示意图，该系统由蓝牙音频设备、主耳机和从耳机构成，一般而言，蓝牙音频设备与主耳机建立蓝牙通信链路，主耳机通过蓝牙通信链路接收蓝牙音频设备提供的音频，从耳机通过监听链路监听蓝牙音频设备提供的音频；主耳机和从耳机之间通过蓝牙主从链路进行数据交互，例如，当从耳机存在数据丢失的情况时，主耳机可以通过蓝牙主从链路向从耳机转发音频数据；再如，主耳机可以通过蓝牙主从链路与从耳机进行对耳、电量查询等数据传输。本实施例中，以主耳机和从耳机之间的蓝牙主从链路为例进行说明，在下述实施例的示例性描述中，主耳机为蓝牙通信发送端，从耳机为蓝牙通信接收端。
请参考图2，为本实施例公开的一种用于蓝牙通信发送端的蓝牙通信中的数据发送方法流程图，该数据发送方法包括：
步骤S100，获取待传输的蓝牙通信数据。本实施例中，蓝牙通信数据包含若干已调制符号，具体地，已调制符号是指通过调制模块调制后的通信符号，也就是，通信数据，若干已调制符号可以构成通信数据片段。一般而言，调制后的符号为复数，在具体实施例中，调制方式可以分别为例如BPSK、QPSK、DQPSK等。需要说明的是，本实施例中，并不限制已调制符号的具体数目，具体的数目与数据包大小相关。
步骤S200，对若干已调制符号进行分组。在具体实施例中，每组包含预设数目的已调制符号si，其中，i为大于等于1的整数，具体地，预设数目可以是2个、3个、4个等，本实施例中，优选为2个。需要说明的是，在具体实施过程中，被划分在同一组的不同已调制符号之间是相互独立的，也就是，组内的已调制符号之间可以不存在相关性。
步骤S300，对组内的已调制符号进行线性编码得到编码后的符号xi。本实施例中，对属于同一组的已调制符号si，基于预设规则进行编码，使得组内编码后的符号具有相关性。在可选的实施例中，对组内的已调制符号si进行线性编码得到编码后的符号si。
步骤S400，按预设规则将各组已编码符号在时间轴上进行排序。在具体实施过程中，组内的已编码符号xi在时间轴上分散，以使具有相关性的已编码符号xi在时序上不紧挨。也就是，避免组内的已编码符号xi之间存在一定数量的已编码符号间隔，由此，使得具有相关性的已编码符号xi分散在时间轴的不同位置。
步骤S500，按排序后的顺序向接收端发送各个已编码符号。本实施例中，由于具有相关性的已编码符号xi在时序上不紧挨，因此，在按排序后的顺序发送各个已编码符号xi的过程中，具有相关性的已编码符号xi也会被间隔一定数量的已编码符号发送，换言之，具有相关性的已编码符号不会在同一时段被发送出去，而是被分散发送。
在具体实施过程中，可以对已调制符号si就近进行分组，也可以间隔分组。
具体地：
在一种实施例中，在步骤S200中，按获取已调制符号的先后顺序对已获取的已调制符号进行分组；在步骤S400中，对属于同一组的已编码符号按预设时间间隔在时间轴上进行排序。具体地，请参考图3A，为本实施例公开的一种分组编码、解码过程示例示意图，以获取的已调制符号si数量为N个为例，已调制符号为s1、s2……sN，本实施例中，在获取N个已调制符号的过程中，按照获取符号的先后顺序、每2个符号为一组进行分组，即，将s1和s2分为一组，类似地，s3和s4为一组，以此类推，对N个符号进行分组，这里考虑N为偶数的情况，当N为偶数时，一共有N/2组；而后，对组内的已调制符号进行编码得到已编码符号，即，x1、x2……xN，亦即，例如s1和s2编码后分别得到x1和x2，编码后的x1和x2具有相关性。本实施例中，请参考图3A，属于同一组的已编码符号(例如x1和x2)按预设时间间隔在时间轴上进行映射排序，图3A示意了x2相对于x1间隔了1/2的数据长度，从而使得编码后的x1和x2分散在时序的不同位置，也就是，编码后的x1和x2不紧挨。需要说明的是，在具体实施过程中，也可以是其它的间隔长度。
在具体实施例中，在步骤S400中，对属于不同组的首位已编码符号，按编码先后顺序在时间轴上依次排序。例如，编码后的x1和x2为第1组，编码后的x3和x4为第2组，以此类推，那么，对于不同组的首位已编码符号，例如x1和x3，则按编码先后顺序依次排序，即，第2组的首位已编码符号x3排在第1组的首位已编码符号x1之后，第3组的首位已编码符号x5排在第2组的首位已编码符号x3之后。
本实施例中，按获取已调制符号的先后顺序对已获取的已调制符号进行分组，而后，对属于同一组的已编码符号按预设时间间隔在时间轴上进行排序，使得在分组的过程中，减少了等待时长，从而，减小了因等待分组而导致的延时，提高了数据传输效率。
在另一种实施例中，请参考图4，为本实施例公开的另一种用于蓝牙通信发送端的蓝牙通信中抗干扰方法流程图，与图2的不同之处在于，本实施例公开的抗干扰方法中，在步骤S100和步骤S200之间，还包括：
步骤S110，对若干已调制符号进行拆分得到M个已调制符号集。本实施例中，每个已调制符号集中包含N个已调制符号，其中，M为大于或等于2的正整数，N为大于或等于1的正整数。请参考图5，为本实施例公开的一种对若干已调制符号进行拆分符号集的示意图，图5示意了M＝3的情形，也就是，对若干已调制符号进行拆分得到3个已调制符号集。在步骤S200中，请参考图5，依次从每个已调制符号集中取一个已调制符号构成一组，其中，每个已调制符号集中的第n个已调制符号为一组，其中，1≤n≤N。而后，在步骤S400中，对已编码符号按各自对应的已调制符号获取先后顺序在时间轴上依次进行排序。
在优选的实施例中，M为2，在划分已调制符号集时，可以对获取的若干已调制符号直接对半拆分得到2个已调制符号集。为便于本领域技术人员理解，请参考图3B，为本实施例公开的另一种分组编码、解码过程示例示意图，本实施例中，为便于描述，以获取的已调制符号数量为2N个为例，已调制符号依次为s1、s2……sN、sN+1、sN+2……s2N。本实施例中，在获取2N个已调制符号的过程中，按照时间先后顺序将2N个已调制符号分为两个已调制符号集，其中，前N个已调制符号(s1、s2……sN)为一个已调制符号集，后N个已调制符号(sN+1、sN+2……s2N)为一个已调制符号集；而后，按已调制符号集内各符号的先后顺序，依次从每个已调制符号集中取一个已调制符号构成一组，如图3B所示，第一个已调制符号集中的已调制符号s1和第二个已调制符号集中的已调制符号sN+1构成一组，其它的，已调制符号s2和sN+2构成一组，已调制符号s3和sN+3构成一组，以此类推，对2N个符号进行分组，一共有N组；在分组后，将每个符号组进行线性编码，得到已编码符号，即，x1、x2……xN、xN+1、xN+2……x2N，需要说明的是，请参考图3B的示例，s1和sN+1编码后分别得到x1、x2；而后，对编码后的符号进行映射排序处理，本实施例中，按各自对应的已调制符号获取先后顺序在所述时间轴上依次进行排序，请参考图3B的示例，x1被映射排序到最低有效位处，也就是s1的排序位置，x2被映射排序到N+1处，也就是sN+1的排序位置，以此类推，将各组已编码的符号进行映射，以确定每组已编码符号的发射顺序，最后通过射频信号发射至蓝牙从耳机。
需要说明的是，本实施例中，字母N只是为了便于描述变量，并没有限制上述两种实施例之间的符号数量关系。
本实施例还公开了一种蓝牙通信中的数据接收方法，用于蓝牙通信接收端，请参考图6，为本实施例公开的一种用于蓝牙通信接收端的蓝牙通信中的数据接收方法流程图，该数据接收方法包括：
步骤R100，接收发送端发送的、编码后的蓝牙通信数据。本实施例中，所称编码后的蓝牙通信数据为上述实施例公开的发送方法发送的，具体地，请参见上述实施例的描述，在此不再赘述。在具体实施过程中，可以通过蓝牙通信链路，例如蓝牙主从链路接收发送端发送的、编码后的蓝牙通信数据。
步骤R200，按与编码方式对应的解码方式对若干已编码符号进行解码得到解码后的若干已调制符号。具体地，采用与编码的逆运算进行解码即可得到解码后的若干已调制符号。
步骤R300，将解码后的若干已调制符号在时间轴上进行排序。本实施例中，可以按照既定的协议或约定，对解码后的已调制符号进行排序，使解码后的各个已调制符号的先后顺序与对应的编码前的各个已调制符号的先后顺序相同，也就是恢复已调制符号的原有顺序。在具体实施例中，恢复原有顺序的过程与发送端的映射排序有关，具体地：
在一种实施例中，发送端对属于同一组的已编码符号按预设时间间隔在时间轴上进行排序；在步骤R300中，对属于同一组的已编码符号，在解码后，按预设时间间隔还原解码后的已调制符号的先后顺序。具体地，请参考图3A，发送端对组内已编码符号按预设时间间隔在时间轴上进行排序，接收端在接收到已编码符号后，按预设时间间隔在时间轴上对接收到的已编码符号进行重组排序，使得例如x1、x2为同一组，x3、x4为同一组，以此类推。而后，对属于同一组的已编码符号进行解码得到解码后的已调制符号，例如s1、s2，并按预设时间间隔将解码后的已调制符号(例如s1、s2)在时间轴上进行排序，恢复已调制符号(例如s1、s2)的原有顺序。
在具体实施过程中，当发送端对属于不同组的首位已编码符号，按编码先后顺序在时间轴上依次排序时，在步骤R300中，对属于不同组的首位已编码符号，按接收首位已编码符号的先后顺序，对对应的解码后的各个首位已调制符号在时间轴上依次进行排序。具体地，例如，发送端编码后的x1和x2为第1组，编码后的x3和x4为第2组，以此类推，那么，对于不同组的首位已编码符号，例如x1和x3，则按编码先后顺序依次排序，即，第2组的首位已编码符号x3排在第1组的首位已编码符号x1之后，第3组的首位已编码符号x5排在第2组的首位已编码符号x3之后。相应地，在接收端，解码后的s1和s2为第1组，编码后的s3和s4为第2组，以此类推，那么，对于不同组的解码后的各个首位已调制符号按接收的先后顺序在时间轴上依次进行排序，即，第2组的首位解码后符号s3排在第1组的首位解码后符号s1之后，第3组的首位解码后符号s5排在第2组的首位解码后符号s3之后。
在另一种实施例中，发送端对已编码符号按各自对应的已调制符号获取先后顺序在时间轴上依次进行排序；在步骤R300中，按接收若干已编码符号的先后顺序，对对应的解码后的各个已调制符号在时间轴上依次进行排序。请参考图3B，解码后的符号s1、s2……sN、sN+1、sN+2……s2N在时间轴上依次进行排序。
本实施例公开的蓝牙通信中的数据接收方法能够恢复部分丢失的数据，例如信道中出现了随机错误、突发错误等导致部分符号丢失。具体地：
在步骤R100中，当属于同一组已调制符号中存在部分丢失的已编码符号时，步骤R200包括：对属于同一组中未丢失的已编码符号进行解码得到修复符号；通过修复符号代替丢失的已编码符号，以修复丢包位置的通信数据。具体地，由于同一组已调制符号在编码后得到的已编码符号具有相关性，因此，对于属于同一组内的已编码符号，可以通过对部分未丢失的已编码符号进行解码得到恢复符号，修复符号与丢失的已编码符号具有强关联性，因此，可以通过修复符号代替丢失的已编码符号，从而修复丢包位置的通信数据。需要说明的是，在具体实施过程中，由于在解码过程中，是通过对部分未丢失的已编码符号进行解码得到恢复符号，因此，恢复符号相对于丢失的实际已编码符号而言，存在一定的误码率。
为便于本领域技术人员理解，以主耳机和从耳机之间的蓝牙信号受WiFi干扰为例，请参考图7，为本实施例公开的一种蓝牙信号在传输过程中抗WiFi干扰的示意图，图7的示例中，主耳机已发射的蓝牙数据受到信道中的三个同频WiFi信号干扰，即，WiFi 1、WiFi2、WiFi 3，蓝牙数据与WiFi信号在时域叠加，产生叠加信号被从耳机接收。受WiFi干扰的区域的符号信噪比小于未受WiFi干扰的区域，WiFi干扰较强时将造成解调出错，导致整个蓝牙数据分组重传。
以图3A所示的分组编码方式为例，在图7中，在蓝牙数据分组中，受到WiFi 1干扰区域的相关的区域为WiFi 1’，即，WiFi 1区域中的每一个蓝牙符号按照时间顺序与WiFi1’区域中的对应蓝牙符号是相关的。同样地，WiFi2的相关区域为WiFi 2’，WiFi 3的相关区域为WiFi 3’。
以WiFi1为例，假设在从耳机接收到的叠加信号中，处于WiFi 1区域中的一个符号为xk，对应地，在WiFi 1’区域中与符号xk相关的符号为xk+1。由于WiFi 1’区域没有受到WiFi干扰，因此，符号xk+1的信噪比大于符号xk的信噪比，即Es/N0k+1＞Es/N0k。通过解映射把xk和xk+1还原到原始位置，然后根据预定分组规则，将两个符号分为一组，接着进行线性解码，得到已解码符号sk和sk+1。在解码的过程中，依赖于xk和xk+1的相关性，解码以后两个符号的符号信噪比将出现变化，其变化依赖于线性编码矩阵的选择，合适的线性编码矩阵将能够提升xk的信噪比Es/N0k，同时也不会造成Es/N0k+1显著下降，使得受到WiFi干扰的xk被正确解调的概率得到提高，进而提升了蓝牙数据分组的整体解调性能。
以调制方式分别为BPSK、QPSK、DQPSK为例，请参考图8A、图8B和图8C，示例了采用本申请方案后与原调制方式的信噪比对比示意图，其中，图8A示意了BPSK调制方式的对比示意图，图8B示意了QPSK调制方式的对比示意图，图8C示意了DQPSK调制方式的对比示意图，如图8A、图8B、图8C所示，分别引入本技术方案，由图可得到，在误码率(bit errorrate，BER)为10-4时，三种调制方式下通信系统的信噪比性均得了2dB至3dB的提升。也就是，本方案通过对蓝牙已调制符号进行分组和线性编码操作，增加数据之间的相关性，然后再通过距离映射实现相关符号的分散传输，从而降低了相关符号同时被WIFI干扰的概率，增强了主、从耳机通信链路的抗WIFI干扰性能。
本实施例还公开了一种蓝牙通信中的数据发送装置，用于蓝牙通信发送端，请参考图9，为本实施例公开的一种用于蓝牙通信发送端的蓝牙通信中的数据发送装置结构示意图，该抗干扰装置包括：数据获取模块100、分组模块200、编码模块300、第一排序模块400和发送模块500，其中：
数据获取模块100用于获取待传输的蓝牙通信数据，蓝牙通信数据包含由若干已调制符号构成的通信数据片段；分组模块200用于对若干已调制符号进行分组，每组包含预设数目的已调制符号；编码模块300，用于对组内的已调制符号进行线性编码得到编码后的符号，以使组内编码后的符号具有相关性；第一排序模块400，用于按预设规则将各组已编码符号在时间轴上进行排序；发送模块500，用于按排序后的顺序向接收端发送各个已编码符号。
在可选的实施例中，在分组模块200中，按获取已调制符号的先后顺序对已获取的已调制符号进行分组；在第一排序模块400中，对属于同一组的已编码符号按预设时间间隔在时间轴上进行排序。
在可选的实施例中，在第一排序模块400中，对属于不同组的首位已编码符号，按编码先后顺序在时间轴上依次排序。
在可选的实施例中，还包括：拆分模块，用于对若干已调制符号进行拆分得到M个已调制符号集，每个已调制符号集中包含N个已调制符号，其中，M为大于或等于2的正整数，N为大于或等于1的正整数；在分组模块200中，依次从每个已调制符号集中取一个已调制符号构成一组，其中，每个已调制符号集中的第N个已调制符号为一组，其中，1≤N≤N；在第一排序模块400中，对已编码符号按各自对应的已调制符号获取先后顺序在时间轴上依次进行排序。
在可选的实施例中，M为2。
本实施例还公开了一种蓝牙通信中的数据接收装置，用于蓝牙通信接收端，请参考图10，为本实施例公开的一种用于蓝牙通信接收端的蓝牙通信中的数据接收装置，该数据接收装置包括：数据接收模块10、解码模块20和第二排序模块30，其中：
数据接收模块10用于接收发送端发送的、编码后的蓝牙通信数据，编码后的蓝牙通信数据由发送模块500发出；解码模块20用于按与编码方式对应的解码方式对若干已编码符号进行解码得到解码后的若干已调制符号；第二排序模块30用于将解码后的若干已调制符号在时间轴上进行排序，以使解码后的各个已调制符号的先后顺序与对应的编码前的各个已调制符号的先后顺序相同。
在可选的实施例中，发送端对属于同一组的已编码符号按预设时间间隔在时间轴上进行排序；在第二排序模块30中，对属于同一组的已编码符号，在解码后，按预设时间间隔还原解码后的已调制符号的先后顺序。
在可选的实施例中，发送端对属于不同组的首位已编码符号，按编码先后顺序在时间轴上依次排序；在第二排序模块30中，对属于不同组的首位已编码符号，按接收首位已编码符号的先后顺序，对对应的解码后的各个首位已调制符号在时间轴上依次进行排序。
在可选的实施例中，发送端对已编码符号按各自对应的已调制符号获取先后顺序在时间轴上依次进行排序；在第二排序模块30中，按接收若干已编码符号的先后顺序，对对应的解码后的各个已调制符号在时间轴上依次进行排序。
本实施例还公开了一种音频设备，该音频设备可以是例如蓝牙耳机或蓝牙音箱等具有蓝牙通信功能的设备，该音频设备包括：处理器，用于实现上述任意实施例公开的一种用于蓝牙通信发送端的蓝牙通信中的数据发送方法，或者，用于实现上述任意实施例公开的一种用于蓝牙通信接收端的蓝牙通信中的数据接收方法。
本实施例还公开了一种音频播放系统，该音频播放系统包括：成对的第一设备和第二设备，第一设和第二设备为成对的蓝牙耳机对，或者，为成对的蓝牙音箱。在具体实施例中，第一设备和第二设备之间通过蓝牙进行音频信号交互；第一设备用于实现上述任意实施例公开的一种用于蓝牙通信发送端的蓝牙通信中的数据发送方法，第二设备用于实现上述任意实施例公开的一种用于蓝牙通信接收端的蓝牙通信中的数据接收方法。
本实施例还公开了一种信号交互系统，包括：上述实施例公开的音频播放系统和移动终端，移动终端用于向第一设备和第二设备提供音频信号。移动终端可以是手机、平板电脑、笔记本、影音播放器等具有蓝牙通信功能和音频提供功能的终端设备。
本实施例还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，存储介质中存储的计算机程序用于被执行实现上述任意实施例公开的一种用于蓝牙通信发送端的蓝牙通信中的数据发送方法，或者，用于实现上述任意实施例公开的一种用于蓝牙通信接收端的蓝牙通信中的数据接收方法。
本实施例还公开了一种音频设备的芯片，其上具有集成电路，集成电路被设计成用于实现上述任意实施例公开的一种用于蓝牙通信发送端的蓝牙通信中的数据发送方法，或者，用于实现上述任意实施例公开的一种用于蓝牙通信接收端的蓝牙通信中的数据接收方法。
依据本发明实施例公开的一种蓝牙通信中的数据收发方法、装置、设备及系统，在获取包含若干已调制符号的蓝牙通信数据后，对若干已调制符号进行分组，并对组内的已调制符号进行编码得到编码后的符号，由于组内编码后的符号具有相关性，从而使得对于同一组内的已编码符号，可以根据已知的已编码符号求得同组内的其它已编码符号。而后，按预设规则将各组已编码符号在时间轴上进行排序、发送，由于组内的已编码符号在时间轴上分散，具有相关性的已编码符号在时序上不紧挨，从而使得在发送已编码符号的过程中，不会集中发送具有相关性的已编码符号，也就是，具有相关性的已编码符号被分散发送，继而，在向接收端发送各个已编码符号的过程中，即便存在其它无线信号的干扰，属于同一组内的已编码符号不会在同一时段被干扰，减小了具有相关性的已编码符号同时被干扰的概率，并且，能够基于未被干扰的已编码符号来求得组内其它已编码符号。由此，提高了数据传输的抗干扰性能。
此外，由于组内编码后的符号具有相关性，从而使得对于同一组内的已编码符号，可以根据已知的已编码符号求得同组内的其它已编码符号，因此，当属于同一组已调制符号中存在部分丢失的已编码符号时，可以通过对属于同一组中未丢失的已编码符号进行解码得到修复符号，通过修复符号代替丢失的已编码符号，以修复丢包位置的通信数据，通过相关的编码符号解码得到修复符号，从而能够对丢失的数据进行编码恢复，可以降低数据传输过程中的整体误码率，继而提升了通信系统的信噪比。
对于处于WiFi环境中传输蓝牙通信数据的场景，将相隔一定距离的相关符号解映射到同一组进行解码，由于同一组内的相关符号同时遭受强WIFI干扰的概率被减小，因此在对同一组相关符号进行解码的过程中，那些遭受强WIFI干扰的符号可以凭借与组内其它符号的相关性得到有效的复原，即遭受强WIFI干扰的符号的信噪比获得了提高，增强了接收端的解调性能，从而提升了主、从耳机通信链路的抗WIFI干扰的性能。也就是，通过对蓝牙已调制符号进行分组和线性编码操作，增加数据之间的相关性，然后再通过距离映射实现相关符号的分散传输，从而降低了相关符号同时被WIFI干扰的概率，增强了主、从耳机通信链路的抗WIFI干扰性能。
作为可选的方案，按获取已调制符号的先后顺序对已获取的已调制符号进行分组，而后，对属于同一组的已编码符号按预设时间间隔在时间轴上进行排序，使得在分组的过程中，减少了等待时长，从而，减小了因等待分组而导致的延时，提高了数据传输效率。
作为可选的方案，对若干已调制符号进行拆分得到M个已调制符号集，依次从每个已调制符号集中取一个已调制符号构成一组，而后，对已编码符号按各自对应的已调制符号获取先后顺序在时间轴上依次进行排序。从而，无需改变调制、发送符号的顺序，也就是，发送符号的数据符合获取的先后顺序，并且，由于没有改变调制顺序，因此，该分组方案也适用于差分调制的应用场景。
需要说明的是，本发明中采用步骤编号(字母或数字编号)来指代某些具体的方法步骤，仅仅是出于描述方便和简洁的目的，而绝不是用字母或数字来限制这些方法步骤的顺序。本领域的技术人员能够明了，相关方法步骤的顺序，应由技术本身决定，不应因步骤编号的存在而被不适当地限制。
本领域的技术人员能够理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。
应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本发明的权利要求范围内。

Claims (25)

1.一种蓝牙通信中的数据发送方法，用于蓝牙通信发送端，其特征在于，所述发送方法包括：
步骤S100，获取待传输的蓝牙通信数据，所述蓝牙通信数据包含由若干已调制符号构成的通信数据片段；
步骤S200，对所述若干已调制符号进行分组，每组包含预设数目的已调制符号(si)；
步骤S300，对组内的已调制符号(si)进行线性编码得到编码后的符号(xi)，以使组内编码后的符号具有相关性；
步骤S400，按预设规则将各组已编码符号在时间轴上进行排序，其中，组内的已编码符号在时间轴上分散，以使具有相关性的已编码符号(xi)在时序上不紧挨；
步骤S500，按排序后的顺序向接收端发送各个已编码符号(xi)。
2.如权利要求1所述的发送方法，其特征在于，
在所述步骤S200中，按获取已调制符号的先后顺序对已获取的已调制符号进行分组；
在所述步骤S400中，对属于同一组的已编码符号按预设时间间隔在所述时间轴上进行排序。
3.如权利要求2所述的发送方法，其特征在于，在所述步骤S400中，对属于不同组的首位已编码符号，按编码先后顺序在所述时间轴上依次排序。
4.如权利要求1-3任意一项所述的发送方法，其特征在于，
在所述步骤S100和步骤S200之间，还包括：
步骤S110，对所述若干已调制符号进行拆分得到M个已调制符号集，每个已调制符号集中包含N个已调制符号，其中，M为大于或等于2的正整数，N为大于或等于1的正整数；
在所述步骤S200中，依次从每个已调制符号集中取一个已调制符号构成一组，其中，每个已调制符号集中的第n个已调制符号为一组，其中，1≤n≤N；
在所述步骤S400中，对已编码符号按各自对应的已调制符号获取先后顺序在所述时间轴上依次进行排序。
5.如权利要求1-4所述的发送方法，其特征在于，所述M为2。
6.一种蓝牙通信中的数据接收方法，用于蓝牙通信接收端，其特征在于，所述接收方法包括：
步骤R100，接收发送端按照权利要求1-5任一项方法发送的已编码符号；
步骤R200，按与编码方式对应的解码方式对所述若干已编码符号进行解码得到解码后的若干已调制符号(si)；
步骤R300，将所述解码后的若干已调制符号在时间轴上进行排序，以使解码后的各个已调制符号的先后顺序与对应的编码前的各个已调制符号的先后顺序相同。
7.如权利要求6所述的接收方法，其特征在于，所述发送端对属于同一组的已编码符号按预设时间间隔在所述时间轴上进行排序；
在所述步骤R300中，对属于同一组的已编码符号，在解码后，按所述预设时间间隔还原解码后的已调制符号的先后顺序。
8.如权利要求7所述的接收方法，其特征在于，所述发送端对属于不同组的首位已编码符号，按编码先后顺序在所述时间轴上依次排序；
在所述步骤R300中，对属于不同组的首位已编码符号，按接收所述首位已编码符号的先后顺序，对对应的解码后的各个首位已调制符号在所述时间轴上依次进行排序。
9.如权利要求6所述的接收方法，其特征在于，所述发送端对已编码符号按各自对应的已调制符号获取先后顺序在所述时间轴上依次进行排序；
在所述步骤R300中，按接收所述若干已编码符号的先后顺序，对对应的解码后的各个已调制符号在所述时间轴上依次进行排序。
10.一种蓝牙通信中的数据发送装置，用于蓝牙通信发送端，其特征在于，所述发送装置包括：
数据获取模块(100)，用于获取待传输的蓝牙通信数据，所述蓝牙通信数据包含由若干已调制符号构成的通信数据片段；
分组模块(200)，用于对所述若干已调制符号进行分组，每组包含预设数目的已调制符号；
编码模块(300)，用于对组内的已调制符号进行线性编码得到编码后的符号，以使组内编码后的符号具有相关性；
第一排序模块(400)，用于按预设规则将各组已编码符号在时间轴上进行排序；
发送模块(500)，用于按排序后的顺序向接收端发送各个已编码符号。
11.如权利要求10所述的发送装置，其特征在于，
在所述分组模块(200)中，按获取已调制符号的先后顺序对已获取的已调制符号进行分组；
在所述第一排序模块(400)中，对属于同一组的已编码符号按预设时间间隔在所述时间轴上进行排序。
12.如权利要求11所述的发送装置，其特征在于，在所述第一排序模块(400)中，对属于不同组的首位已编码符号，按编码先后顺序在所述时间轴上依次排序。
13.如权利要求10所述的发送装置，其特征在于，还包括：
拆分模块，用于对所述若干已调制符号进行拆分得到M个已调制符号集，每个已调制符号集中包含N个已调制符号，其中，M为大于或等于2的正整数，N为大于或等于1的正整数；
在所述分组模块(200)中，依次从每个已调制符号集中取一个已调制符号构成一组，其中，每个已调制符号集中的第N个已调制符号为一组，其中，1≤n≤N；
在所述第一排序模块(400)中，对已编码符号按各自对应的已调制符号获取先后顺序在所述时间轴上依次进行排序。
14.如权利要求13所述的发送装置，其特征在于，所述M为2。
15.一种蓝牙通信中的数据接收装置，用于蓝牙通信接收端，其特征在于，所述接收装置包括：
数据接收模块(10)，用于接收所述发送模块发出的已编码符号；
解码模块(20)，用于按与编码方式对应的解码方式对所述若干已编码符号进行解码得到解码后的若干已调制符号；
第二排序模块(30)，用于将所述解码后的若干已调制符号在时间轴上进行排序，以使解码后的各个已调制符号的先后顺序与对应的编码前的各个已调制符号的先后顺序相同。
16.如权利要求15所述的蓝牙通信中接收装置，其特征在于，所述发送端对属于同一组的已编码符号按预设时间间隔在所述时间轴上进行排序；
在所述第二排序模块(30)中，对属于同一组的已编码符号，在解码后，按所述预设时间间隔还原解码后的已调制符号的先后顺序。
17.如权利要求16所述的蓝牙通信中抗干扰装置，其特征在于，所述发送端对属于不同组的首位已编码符号，按编码先后顺序在所述时间轴上依次排序；
在所述第二排序模块(30)中，对属于不同组的首位已编码符号，按接收所述首位已编码符号的先后顺序，对对应的解码后的各个首位已调制符号在所述时间轴上依次进行排序。
18.如权利要求15所述的蓝牙通信中抗干扰装置，其特征在于，所述发送端对已编码符号按各自对应的已调制符号获取先后顺序在所述时间轴上依次进行排序；
在所述第二排序模块(30)中，按接收所述若干已编码符号的先后顺序，对对应的解码后的各个已调制符号在所述时间轴上依次进行排序。
19.一种音频设备，其特征在于，包括：
处理器，用于实现如权利要求1-5任意一项所述的方法；或者，用于实现如权利要求6-9任意一项所述的方法。
20.如权利要求19所述的音频设备，其特征在于，所述音频设备为具有蓝牙通信功能的耳机、音箱。
21.一种音频播放系统，所述系统包括：成对的第一设备和第二设备，所述第一设备和所述第二设备之间通过蓝牙进行音频信号交互；其特征在于，
所述第一设备用于实现如权利要求1-5任意一项所述的方法，所述第二设备用于实现如权利要求6-9任意一项所述的方法。
22.如权利要求21所述的播放系统，其特征在于，所述第一设和所述第二设备为成对的蓝牙耳机对，或者，为成对的蓝牙音箱。
23.一种信号交互系统，其特征在于，包括：
如权利要求21或22所述的音频播放系统；
移动终端，用于向所述第一设备和所述第二设备提供音频信号。
24.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，存储介质中存储的计算机程序用于被执行实现如权利要求1-5任意一项所述的方法；或者，用于被执行实现如权利要求6-9任意一项所述的方法。
25.一种音频设备的芯片，其上具有集成电路，其特征在于，所述集成电路被设计成用于实现如权利要求1-5任意一项所述的方法；或者，用于实现如权利要求6-9任意一项所述的方法。
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唐伟生;安然;刘美;: "蓝牙5新特性及应用场景", 《现代电信科技》 *

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CN112291762B (zh) 2024-01-30

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