CN112492449B - 一种无线耳机收纳盒及无线耳机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无线耳机收纳盒，包括收纳盒本体和控制电路，所述控制电路包括无线通信单元，所述无线通信单元包括基带数据与协议处理器、宽带射频收发模块和蓝牙射频收发模块，其中：所述基带数据与协议处理器被配置为，驱动所述蓝牙射频收发模块建立基于蓝牙物理层的第一蓝牙通信链路；基于所述第一蓝牙通信链路，驱动所述宽带射频收发模块建立基于高速物理层的宽带通信链路；通过所述宽带通信链路发送第一音频数据；其中，所述高速物理层的最低数据传输速率高于所述蓝牙物理层的最高数据传输速率。本发明还提供一种无线耳机。相对现有技术，本发明可实现无线耳机的低延迟高品质音频传输。

Description

一种无线耳机收纳盒及无线耳机

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种无线耳机收纳盒及无线耳机。

背景技术

无线通信技术的广泛应用，使得无线产品和服务成为人们生活的一部分，尤其是以移动电话或智能手机为中心的无线耳机带给人们极大的生活便利。

自从苹果推出TWS(true wireless，真无线)耳机以来，市场迅速采用，在过去几年中已经推出了三代TWS耳机。目前市场上成套出售的TWS耳机一般由一个耳机收纳盒(或称：充电盒)和一对无线耳机组成。耳机收纳盒不仅用于收纳无线耳机，还可为无线耳机充电。无线耳机基于蓝牙无线通信协议与外部设备通信，以接收和播放来自外部设备的音频数据。其中无线耳机的左耳机和右耳机从功能上被分成了主耳机和从耳机，主耳机基于蓝牙无线通信协议与外部设备建立蓝牙无线连接，从耳机基于蓝牙无线通信协议或专有协议与主耳机建立无线通信连接。它们的工作方式主要有两种，一种是侦听(snoop)方式，即，主耳机将其与外部设备之间的蓝牙无线通信的链路信息发送给从耳机，使从耳机可以根据该链路信息侦听主耳机与外部设备之间的通信，从而接收外部设备发送给主耳机的音频数据。另一种是转发方式，即，外部设备将音频数据发送给主耳机，主耳机再将其中需要从耳机播放的音频数据通过主从耳机之间的通信链路，转发给从耳机。显然，侦听方式存在信号接收性能不稳定的问题，而转发方式则天然的存在较大的信号延迟。这些缺陷对于某些具体应用，如电子游戏而言是巨大的挑战。

另外，目前所采用的工作在2.4GHz ISM无线频段，负责从物理信道发送和接收数据包的蓝牙物理层(Physical Layer，简称PHY)的传输速率也比较低，即使是当前最新版本的蓝牙技术规范5.2，其物理层最高数据传输速率也通常仅为1Mbps或2Mbps，因而难以提供超低延迟且无压缩损失的无线音频服务，尤其无法满足对延迟和音频质量要求都非常高的游戏耳机玩家的需求。然而，现有的高速率的短距离无线通信技术，如无线局域网IEEE802.11n协议等，受限于其复杂的数据传输机制也难以满足超低延迟和高性能的需求。

再者，现有的TWS无线耳机仅适用于蓝牙无线通信系统，但生活中很多音频播放器都不具有蓝牙通信功能，比如电视机、笔记本电脑，甚至飞机座椅上提供的音频播放器，这些设备都不支持蓝牙音频或电话呼叫。这使得无线耳机的适用场景受到限制。人们甚至需要购买和携带专用的蓝牙信号发射器来解决这些问题。

因此有必要对上述技术缺陷提出更好的解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种无线耳机收纳盒及无线耳机，其发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷中的一种。

为实现上述目的，作为本发明的第一方面，提供一种无线耳机收纳盒，包括收纳盒本体和控制电路，所述收纳盒本体上设置有收纳无线耳机的收纳装置，所述控制电路包括无线通信单元，所述无线通信单元包括基带数据与协议处理器、宽带射频收发模块和蓝牙射频收发模块，其中：

所述基带数据与协议处理器被配置为，驱动所述蓝牙射频收发模块建立基于蓝牙物理层的第一蓝牙通信链路；基于所述第一蓝牙通信链路，驱动所述宽带射频收发模块建立基于高速物理层的宽带通信链路；通过所述宽带通信链路发送第一音频数据；

其中，所述高速物理层的最低数据传输速率高于所述蓝牙物理层的最高数据传输速率。

可选的，所述高速物理层的最低数据传输速率不低于4Mbps。

可选的，所述高速物理层包括无线局域网物理层、无线超宽带物理层或预定宽带物理层中任意一种。

进一步的，基于所述第一蓝牙通信链路，驱动所述宽带射频收发模块建立基于高速物理层的宽带通信链路，包括，

通过所述第一蓝牙通信链路，传输建立所述宽带通信链路的参数；所述宽带射频收发模块基于所述参数，建立所述基于高速物理层的宽带通信链路。

可选的，所述蓝牙射频收发模块为经典蓝牙射频收发模块，所述蓝牙物理层为经典蓝牙物理层，所述第一蓝牙通信链路为经典蓝牙异步链路或无连接从属广播链路；或者，

所述蓝牙射频收发模块为低功耗蓝牙射频收发模块，所述蓝牙物理层为低功耗蓝牙物理层，所述第一蓝牙通信链路为低功耗蓝牙异步链路或低功耗蓝牙广播链路。

可选的，所述宽带通信链路为异步链路或同步链路或扩展同步链路或无连接从属广播链路；或者，

所述宽带通信链路为连接等时流链路或广播等时流链路。

可选的，所述基于高速物理层的连接等时流链路所采用的等时间隔、子事件间隔、最小子事件距离、数据包与确认包之间的时间间隔中的一个或多个参数的值，比基于低功耗蓝牙物理层的连接等时流链路所采用的相应参数的值小。

进一步的，所述基带数据与协议处理器还被配置为，驱动所述蓝牙射频收发模块建立基于蓝牙物理层的第二蓝牙通信链路，用于与外部设备无线通信。

进一步的，所述基带数据与协议处理器还被配置为，驱动所述蓝牙射频收发模块与无线耳机建立基于蓝牙物理层的第三蓝牙通信链路，用于与无线耳机基于蓝牙通信协议通信，以发送第二音频数据；

或者，所述基带数据与协议处理器还被配置为，通过所述第一蓝牙通信链路，与无线耳机基于蓝牙通信协议通信，以发送第二音频数据；

所述第二音频数据是经过编码的蓝牙音频数据。

进一步的，所述控制电路还包括有线传输单元和音频处理单元；

所述有线传输单元用于接收来自外部设备有线输入的音源数据；

所述音频处理单元用于对待发送的音频数据进行音频处理；

所述第一音频数据是无压缩损失的音频数据或不编码的音频数据。

进一步的，所述控制电路还包括微处理单元和用户指令输入接口；

所述用户指令输入接口用于接收用户输入的工作指令；

所述微处理单元被配置为，控制所述无线耳机收纳盒进入或退出低延迟音频转发模式，和/或进入或退出普通音频转发模式。

作为本发明的第二方面，提供一种无线耳机，包括壳体及耳机控制电路，所述耳机控制电路包括基带数据与协议处理器、宽带射频收发模块和蓝牙射频收发模块，其中：

所述基带数据与协议处理器被配置为，驱动所述蓝牙射频收发模块建立基于蓝牙物理层的第一蓝牙通信链路；基于所述第一蓝牙通信链路，驱动所述宽带射频收发模块建立基于高速物理层的宽带通信链路，通过所述宽带通信链路，接收来自无线耳机收纳盒发送的第一音频数据；

其中，所述高速物理层的最低数据传输速率高于蓝牙物理层的最高数据传输速率。

进一步的，所述基带数据与协议处理器被配置为，驱动所述蓝牙射频收发模块建立基于蓝牙物理层的第四蓝牙通信链路，用于与外部设备通信；和/或，

所述基带数据与协议处理器还被配置为，驱动所述蓝牙射频收发模块建立基于蓝牙物理层的第三蓝牙通信链路，用于与无线耳机收纳盒基于蓝牙通信协议通信，以接收第二音频数据；或者，所述基带数据与协议处理器还被配置为，通过所述第一蓝牙通信链路，与所述无线耳机收纳盒基于蓝牙通信协议通信，以接收第二音频数据；所述第二音频数据是经过编码的蓝牙音频数据。

进一步的，所述基于所述第一蓝牙通信链路，驱动所述宽带射频收发模块建立基于高速物理层的宽带通信链路包括：

通过所述第一蓝牙通信链路，获取建立所述宽带通信链路所需的参数，所述宽带射频收发模块基于所述参数建立基于高速物理层的宽带通信链路。

可选的，所述无线耳机包括主耳机和从耳机，其中所述主耳机的宽带射频收发模块建立基于高速物理层的异步链路或同步链路或扩展同步链路或无连接从属广播链路，以接收所述第一音频数据；或者，

所述无线耳机包括左耳机和右耳机，所述左耳机和右耳机中设置有相同的耳机控制电路，所述左耳机和右耳机的宽带射频收发模块分别建立基于高速物理层的连接等时流链路或广播等时流链路，以接收所述第一音频数据。

进一步的，还包括中央控制单元，

所述中央控制单元被配置为，控制所述无线耳机进入或退出低延迟音频播放模式，和/或进入或退出普通音频播放模式。

本发明提供的技术方案，其中无线耳机收纳盒具备无线信号发射功能，并由于同时设置蓝牙射频收发模块和宽带射频收发模块，可以基于低延迟的高速物理层，将音频数据发送给无线耳机，其所能提供的低延迟高品质的音频传输服务可为用户提供优质的视听享受。另外，也既扩展了耳机收纳盒的功能，更扩展了无线耳机的应用领域，使人们不再需要另外配置和携带蓝牙信号发射器，而无线耳机收纳盒内置的大容量电池亦可支持其与无线耳机之间的更丰富的无线通信功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种无线耳机收纳盒和无线耳机的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种无线耳机收纳盒的控制电路原理方框示意图；

图3为本发明实施例提供的一种无线耳机的控制电路原理方框示意图；

图4为本发明实施例提供的采用高速物理层的连接等时流链路的时隙结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图及实施例对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它的实施例，都属于本发明保护的范围。还需要说明的是，本发明中，当一个元件/单元/模块被认为是“连接”或“电性连接”另一个元件/单元/模块，它可能是直接连接到另一个元件/单元/模块或者可能同时存在居中元件/单元/模块，它可能是有线连接，也可能是无线连接。

本发明实施例提供一种无线耳机收纳盒，其可包括收纳盒本体和控制电路，所述收纳盒本体上设置有收纳无线耳机的收纳装置，无线耳机可以在不使用时，通过该收纳装置固定放置在收纳盒上。通常情况下，所述收纳装置可以是开设于收纳盒本体中的容置腔，还可以是固装于收纳盒本体上的卡接装置、磁吸装置等。所述无线耳机可以是单耳耳机，也可以是双耳耳机；可以是头戴式双耳耳机，也可以是入耳式双耳耳机；可以是连体式双耳耳机，也可以是分体式双耳耳机等。

图1所示为本发明一种具体实施例，其中以真无线(TWS)耳机为例。无线耳机收纳盒101包括收纳盒本体，所述收纳盒本体上具有收纳无线耳机102、103的容置腔。

所述收纳盒本体内还设置有控制电路。如图2所示，通常情况下，所述控制电路至少包括充电控制电路及蓄电元件，以为所述无线耳机(如图1中的TWS无线耳机102、103)充电。在本发明实施例中，可选的，所述控制电路还可以包括无线通信单元、有线传输单元及微处理单元。

所述有线传输单元用于通过有线传输线缆，与外部设备进行数据交互，包括但不限于接收来自外部设备有线输入的音源数据。所述的外部设备为至少具有有线传输功能的音源设备，如电视、飞机座椅上的音频播放器、笔记本电脑、台式机、智能手机等等。在一些具体实施方式中，所述有线传输单元可以为USB接口、音频接口、Type-C接口中的一种或多种，亦可为其它已知或未知的音频数据有线传输单元。相应地，可以通过USB数据线、音频数据线或Type-C数据线中的一种或多种有线传输线缆，或其它已知或未知的音频数据有线传输线缆，将外部设备和所述无线耳机收纳盒有线连接。例如，现有的TWS无线耳机收纳盒上已经具有USB充电端口，因此可以很方便地扩展以接受USB音频信号。再如，可以在现有的TWS无线耳机收纳盒上增加3.5mm音频接口，以通过音频数据专用线缆，将手机、电脑等设备的音频信号传输至所述无线耳机收纳盒中。

所述微处理单元用于实现中央控制和协调。其中，包括但不限于监测所述无线耳机收纳于所述无线耳机收纳盒内的状态，以在无线耳机收纳于无线耳机收纳盒内时，控制所述充电控制电路根据所述无线耳机的电池余量启动/停止充电。

可选的，所述控制电路还包括用户指令输入接口，用于接收用户输入的各种工作指令。在一些具体实施方式中，所述用户指令输入接口可以是机械按键、电子触摸屏、语音指令输入模块等。

可选的，所述控制电路还包括存储单元，用于存储系统运行所需的程序、数据等。在一些具体实施方式中，所述存储单元还可以包括可读写存储器，如闪存(flash memory)等，用于存储用户自行存入的各种类型的数据，如音乐、视频、文档等。

可选的，所述控制电路还包括音频处理单元，用于对待发送的音频数据进行处理。所述的音频处理可以是滤波、消噪、编码、均衡等各种音频处理过程。处理后的音频数据可以被存入所述存储单元或输入无线通信单元以发送。

在一些具体实施方式中，所述音频处理单元、存储单元和微处理单元等可以被集成在一个功能模块，如专用芯片、集成电路模组中。

所述无线通信单元包括基带数据与协议处理器、宽带射频收发模块和蓝牙射频收发模块。其可基于预定的无线通信协议，与无线耳机或其它外部设备通信。

在一些具体实施方式中，所述基带数据与协议处理器被配置为，驱动所述蓝牙射频收发模块建立基于蓝牙物理层的第一蓝牙通信链路；通过第一蓝牙通信链路，驱动所述宽带射频收发模块建立基于高速物理层的宽带通信链路；通过该所述宽带通信链路发送第一音频数据。

可选的，所述第一音频数据可以是无压缩损失的音频数据或不编码的音频数据。

所述高速物理层的最低数据传输速率高于所述蓝牙物理层的最高数据传输速率。在一种较佳实施例中，可以采用数据传输速率不低于4Mbps的高速物理层从物理信道发送和接收数据包，也就是说，所述高速物理层的最低数据传输速率不低于4Mbps。高于4Mbps可以满足传输无损高保真音频的速率最低要求。

所述高速物理层PHY可以是无线局域网物理层、无线超宽带物理层或其它预定宽带物理层。其中，所述预定宽带物理层的最低数据传输速率应当高于BLE PHY最高数据传输速率。在一些具体实施例中，可以采用的高速PHY为IEEE802.11n无线局域网PHY。

作为一种具体实施方式，所述基带数据与协议处理器通过所述第一蓝牙通信链路，传输或协商建立所述宽带通信链路的参数；基于所述参数，所述宽带射频收发模块可以建立所述基于高速物理层的宽带通信链路。

当前，蓝牙通信技术通常分为经典蓝牙(classic Bluetooth)和低功耗蓝牙(Bluetooth low energy，简称BLE或者LE)。本发明实施例亦可基于经典蓝牙通信技术或低功耗蓝牙通信技术实现。

作为本发明的一种具体实施例，所述无线通信单元基于经典蓝牙通信技术实现。其中，所述蓝牙射频收发模块为支持经典蓝牙通信的射频收发模块，本文将其简称为：经典蓝牙射频收发模块；所述蓝牙物理层为支持经典蓝牙通信的物理层，本文将其简称为：经典蓝牙物理层。所述第一蓝牙通信链路为基于经典蓝牙通信协议的异步链路(ACL:Asynchronous Connection-oriented Link)，本文将其简称为：经典蓝牙异步链路。经典蓝牙通信协议定义ACL链路支持数据(data)传输。

作为本发明的另一种具体实施例，所述无线通信单元可以基于低功耗蓝牙通信技术实现。其中所述蓝牙射频收发模块为支持低功耗蓝牙通信的射频收发模块，本文将其简称为：低功耗蓝牙射频收发模块。所述蓝牙物理层为支持低功耗蓝牙通信的物理层，本文将其简称为：低功耗蓝牙物理层。所述第一蓝牙通信链路为基于低功耗蓝牙通信协议的异步链路(ACL:Asynchronous Connection-oriented Link)，本文将其简称为：低功耗蓝牙异步链路。

在本发明实施例中，所述基带数据与协议处理器通过基于蓝牙通信技术规范的ACL链路，与通信对端(如，无线耳机)协商建立基于所述高速物理层的通信连接所需参数，从而协助建立基于高速物理层的通信链路，以通过基于高速物理层的通信链路实现低延迟的音频数据传输。所述参数可以包括但不限于：接入地址、链路密钥、加密过程中使用的随机数、自适应跳频表参数(AFH map)、相位差(intraslot offset)、同步时钟等等。

所述无线通信单元基于经典蓝牙通信技术实现时，所建立的基于高速物理层的宽带通信链路可以为异步链路(ACL链路)或同步(Synchronous Connection Oriented，SCO)链路或扩展同步(extended SCO，eSCO)链路。所述无线通信单元基于低功耗蓝牙通信技术实现时，所建立的基于高速物理层的宽带通信链路可以为连接等时流(ConnectedIsochronous Stream，CIS)链路。

蓝牙通信技术还提供了点对多点广播通信技术方案，现有技术中亦存在诸多可适用于短距离无线通信场景的点对多点广播通信技术方案。在本发明的一些具体实施方式中，还可基于点对多点广播通信技术方案实现本发明实施例的无线广播通信。其中，可以基于经典蓝牙的无连接从属广播(CSB)通信方案，所述经典蓝牙射频收发模块可以建立无连接从属广播链路(CSB链路)，广播发送建立基于所述高速物理层的通信连接所需参数；所述宽带射频收发模块基于所述参数，建立基于高速物理层的无连接从属广播链路，从而实现广播发送所述第一音频数据。或者，还可以基于低功耗蓝牙的广播通信方案，所述低功耗蓝牙射频收发模块可以建立低功耗蓝牙广播链路，广播发送建立基于所述高速物理层的通信连接所需参数；所述宽带射频收发模块基于所述参数，建立基于高速物理层的广播等时流(BIS:Broadcast Isochronous Stream)链路，从而通过BIS通道广播发送所述第一音频数据。当然，还可采用其它适用于本申请的点对多点广播通信技术。广播通信技术使得本发明所提供的无线耳机收纳盒广播发送的第一音频数据不仅可以被无线耳机接收到，还可以被其它具有相似功能和结构的音频设备接收到。从而使得耳机用户在自己收听音乐的同时，可以轻松地将其分享给附近的其他用户。

可以理解的是，还可以采用其它通信技术实现所述基于高速物理层的通信连接。如申请号为CN201911179680.7，发明名称为：一种音频数据通信方法、设备及系统的中国专利申请中，针对ACL链路存在带宽利用率低，无线资源容易冲突的缺点，提出的一种点对点的同步通信链路，亦可被借鉴以实现本发明实施例的宽带通信链路。

在本发明的一些具体实施方式中，可选的，所述基带数据与协议处理器还可以被配置为，驱动所述蓝牙射频收发模块与外部设备建立基于蓝牙物理层的第二蓝牙通信链路，用于与外部设备通信。所述外部设备可以为支持蓝牙通信的手机、电脑、电视、音箱、游戏机、音乐播放器等各种电子设备。使得所述无线耳机收纳盒可以接受外部设备的控制，或接收来自外部设备无线输入的音源数据。

在本发明的一些具体实施方式中，可选的，所述基带数据与协议处理器还可以被配置为，驱动所述蓝牙射频收发模块与无线耳机建立基于蓝牙物理层的第三蓝牙通信链路，用于与无线耳机基于蓝牙通信协议通信，以发送第二音频数据。或者，所述基带数据与协议处理器还被配置为，通过所述第一蓝牙通信链路，与无线耳机基于蓝牙通信协议通信，以发送第二音频数据。

所述第二音频数据可以是经过编码的蓝牙音频数据。

基于本发明的核心技术思想和上述各种实施例，本发明实施例提供的无线耳机收纳盒可具有多种工作模式。所述微处理单元可以根据用户通过用户指令输入接口发出的工作指令，控制切换不同的工作模式；也可以根据有线传输单元或无线通信单元接收到的用户输入的工作指令，控制切换不同的工作模式；或者，还可以根据所监测到的各模块的电平变化或信号变化，如有线传输单元中有外部设备接入/撤除，无线通信单元检测到通信请求等，控制切换不同的工作模式。

所述的工作模式包括但不限于：低延迟音频转发模式、普通音频转发模式、数据存储模式、系统升级模式等等。

在所述低延迟音频转发模式下，在所述微处理单元的协调和控制下，所述基带数据与协议处理器驱动所述蓝牙射频收发模块建立基于蓝牙物理层的第一蓝牙通信链路，基于所述第一蓝牙通信链路，驱动所述宽带射频收发模块建立基于高速物理层的宽带通信链路。有线传输单元接收外部设备输入的音频数据，所述音频处理单元对其进行音频处理后，向所述基带数据与协议处理器提供待发送的音频数据。所述基带数据与协议处理器将所述待发送的音频数据处理成无压缩损失或不编码的第一音频数据，并通过所述宽带通信链路发送给无线耳机，从而提供低延迟和高品质的无线音频传输服务。

或者，在所述低延迟音频转发模式下，在所述微处理单元的协调和控制下，所述基带数据与协议处理器在完成与无线耳机建立基于高速物理层的宽带通信链路的同时，还采用时分复用的方式，驱动所述蓝牙射频收发模块与外部设备建立基于蓝牙物理层的第二蓝牙通信链路，以接收外部设备无线发送的音频数据。所述音频处理单元可以对其进行音频处理。所述基带数据与协议处理器将该音频数据处理成第一音频数据并通过所述宽带通信链路发送给无线耳机，从而提供低延迟和高品质的无线音频传输服务。

在所述普通音频转发模式下，在所述微处理单元的协调和控制下，所述基带数据与协议处理器驱动所述蓝牙射频收发模块与无线耳机建立基于蓝牙物理层的第三蓝牙通信链路，从而将以无线方式或有线方式接收的来自外部设备的音频数据作为经过编码的蓝牙音频数据转发至无线耳机。在采用经典蓝牙通信技术时，所述第三蓝牙通信链路可以与所述第一蓝牙通信链路为同一条经典蓝牙ACL链路，即无线耳机收纳盒与无线耳机之间建立一条经典蓝牙ACL链路即可。或者，所述第三蓝牙通信链路亦可为经典蓝牙SCO或eSCO链路，即无线耳机收纳盒与无线耳机之间在建立经典蓝牙ACL链路后，还建立经典蓝牙SCO或eSCO链路。在采用低功耗蓝牙通信技术时，所述第三蓝牙通信链路可以为CIS链路，即无线耳机收纳盒与无线耳机之间在建立低功耗蓝牙ACL链路后，再建立低功耗CIS链路以传输音频数据。可见，普通音频转发模式下是基于标准蓝牙通信协议工作，因此相比低延迟音频转发模式，其更适用于对于音频传输延迟和音频质量要求不高的工作场景。

所述无线耳机收纳盒还可以工作于数据存储模式、系统升级模式，用于通过有线或无线方式，接受外部设备向所述无线耳机收纳盒的存储单元写入数据，或者执行外部设备启动的系统更新功能。

作为一种具体实施例，所述无线耳机收纳盒上可以设置工作模式选择/切换的专用按键，便于用户操控。

本发明实施例还提供一种无线耳机，包括壳体及耳机控制电路，所述耳机控制电路如图3所示，包括基带数据与协议处理器、宽带射频收发模块和蓝牙射频收发模块，其中：

所述基带数据与协议处理器被配置为，驱动所述蓝牙射频收发模块建立基于蓝牙物理层的第一蓝牙通信链路；驱动所述宽带射频收发模块基于所述第一蓝牙通信链路建立基于高速物理层的宽带通信链路；通过所述宽带通信链路，接收来自所述无线耳机收纳盒的第一音频数据；

其中，所述高速物理层的最低数据传输速率高于蓝牙物理层的最高数据传输速率。

进一步的，所述基带数据与协议处理器还可选的被配置为，驱动所述蓝牙射频收发模块建立基于蓝牙物理层的第四蓝牙通信链路，用于与外部设备通信。

可以理解的是，所述耳机控制电路还可以包括中央控制单元、人机交互接口、电源管理单元、存储单元、音频处理单元、麦克风组件、扬声器组件等，该结构可以采用现有的，或未来适用于本发明实施例的技术实现，本申请对此不做具体限定。

作为一种具体实施方式，所述无线耳机可以包括主耳机和从耳机，其中所述主耳机的宽带射频收发模块与无线耳机收纳盒建立基于高速物理层的异步链路或同步链路或扩展同步链路，以接收所述第一音频数据。所述从耳机可以与主耳机的结构相同，也可以不同。从耳机可以以监听方式或接收主耳机转发的方式接收所述第一音频数据中的部分或全部数据。可以理解的是，通常无线耳机包括左耳机和右耳机，而本文中所述的主耳机和从耳机是从与无线耳机收纳盒建立宽带通信链路的功能上对左耳机和右耳机做出的区分。具体实现时，左耳机和右耳机的主从角色可以互换，因此可以将左耳机和右耳机中的一个称为主耳机，另一个称为从耳机。

作为另一种具体实施方式，所述无线耳机包括左耳机和右耳机，所述左耳机和右耳机中设置有相同的耳机控制电路，所述左耳机和右耳机的宽带射频收发模块分别与无线耳机收纳盒建立基于高速物理层的连接等时流链路，以接收所述第一音频数据。

作为一种具体实施方式，在所述无线通信单元支持广播通信时，所述无线耳机的左耳机和右耳机可以各自独立地作为无线耳机收纳盒的从设备(外围设备)，基于高速物理层的CSB链路或BIS链路接收无线耳机收纳盒广播发送的第一音频数据。

基于本发明的核心技术思想和上述各种实施例，本发明实施例提供的无线耳机可具有多种工作模式。

所述中央控制单元可以根据用户通过人机交互接口，如所述无线耳机上设置的专用按键，发出的工作指令，控制切换不同的工作模式；所述人机交互接口用于接收用户输入的工作指令，所述工作指令包括进入或退出低延迟音频播放模式，和/或进入或退出普通音频播放模式；所述中央控制单元也可以根据无线接收到的指令，控制切换不同的工作模式。用户可以通过外部设备或所述无线耳机收纳盒向所述无线耳机发出工作模式切换指令。用户可以在无线耳机收纳盒和无线耳机上发出工作模式切换指令，该指令可以通过所述第一蓝牙通信链路传输给通信对端，以使得收纳盒和耳机同步切换工作模式。当然，所述第一蓝牙通信链路为CSB链路时，由于CSB链路无连接单向传输的特性，耳机只能接收来自收纳盒的切换指令而不能向收纳盒发送切换指令。

所述的工作模式包括但不限于：低延迟音频播放模式、普通音频播放模式等等。

在所述低延迟音频播放模式下，所述无线耳机的基带数据与协议处理器驱动所述蓝牙射频收发模块与所述无线耳机收纳盒建立基于蓝牙物理层的第一蓝牙通信链路；驱动所述宽带射频收发模块基于所述第一蓝牙通信链路与所述无线耳机收纳盒建立基于高速物理层的宽带通信链路；通过所述宽带通信链路，接收来自所述无线耳机收纳盒的无压缩损失或不编码的第一音频数据，播放和/或向从耳机转发所述第一音频数据。

在所述普通音频播放模式下，所述无线耳机的基带数据与协议处理器驱动所述蓝牙射频收发模块与所述无线耳机收纳盒建立基于蓝牙物理层的第一蓝牙通信链路，可选的，还建立基于蓝牙物理层的第三蓝牙通信链路，从而基于蓝牙标准通信协议实现采用蓝牙编码的第二音频数据的接收，并进而实现播放和/或向从耳机转发所述第二音频数据。

或者，在所述普通音频播放模式下，所述无线耳机的基带数据与协议处理器驱动所述蓝牙射频收发模块与外部设备建立基于蓝牙物理层的第四蓝牙通信链路，以接收来自外部设备的第二音频数据。可以理解的是，所述第四蓝牙通信链路可以包括ACL链路、SCO或eSCO链路、CSB链路、CIS链路、BIS链路中的一种或多种。

可见，基于本发明核心思想提供的无线耳机和无线耳机收纳盒，可以基于高速物理层，实现低延迟高品质的音频传输服务。另外，还可实现低延迟音频传输和普通音频传输的切换。使无线耳机可适用于多种应用场景，满足用户的不同需求。

为进一步说明本发明的设计思想和实施效果，以下将以低功耗蓝牙通信技术和真无线耳机为例进一步阐述。

目前最新的基于连接等时流(CIS:Connected Isochronous Stream)协议及低复杂度通信编解码(LC3:Low Complexity Communication Codec)技术的低功耗蓝牙(BLE:Bluetooth Low Energy)音频(Audio)技术，将给人们带来更低功耗、更低成本、更高性能的无线音频服务。CIS协议规定了一个等时间隔内发生一次CIS事件，每个CIS事件由一个或多个子事件组成。发射机在每个CIS子事件中发送数据，接收机在每个CIS子事件中接收数据并做出确认的响应。每次发送数据均有时长限制，在该时长限制外接收到的数据将被丢弃。由此可保障数据传输效率和同步性能。而目前现有技术中通常采用的短距离无线通信技术中，无线局域网IEEE802.11a的最高数据传输速率可达到54Mbps，IEEE802.11b的最大数据传输速率可达到11Mbps，而无线超宽带UWB更可以达到几十兆比特每秒到几百兆比特每秒，远高于蓝牙，也高于IEEE 802.11n。采用基于高速物理层建立的连接等时流(CIS)连接传输音频数据，在CIS连接的一个等时间隔内，实现音频数据的有限次数的发送、重传和接收确认，可以显著提升基于高速物理层的音频数据传输效率，降低延迟。

作为本发明的一种具体实施例，所述无线耳机收纳盒的无线通信单元包括基带数据与协议处理器、宽带射频收发模块和低功耗蓝牙射频收发模块。其中，基带数据与协议处理器，被配置为驱动所述低功耗蓝牙射频收发模块与无线耳机建立基于低功耗蓝牙物理层的低功耗蓝牙(BLE)异步链路(ACL:Asynchronous Connection-oriented Link)；通过所述低功耗蓝牙异步链路，驱动所述宽带射频收发模块与无线耳机建立基于高速物理层的连接等时流链路(CIS:Connected Isochronous Stream)；通过该所述连接等时流链路向所述无线耳机发送第一音频数据。所述高速物理层的最低数据传输速率高于低功耗蓝牙物理层的最高数据传输速率。

通过BLE ACL连接，可以协商建立CIS连接所需参数，从而协助建立基于高速物理层的连接等时流链路。

在一种较佳实施例中，设置所述基于高速物理层的CIS连接的等时间隔(ISO_Interval)、子事件间隔(Sub_Interval)，最小子事件距离(T_MSS:Minimum Sub-eventSpace)，数据包(Data)与确认包(ACK)之间的时间间隔中的一个或多个参数，使其比基于低功耗蓝牙物理层的CIS连接中可适用的相应参数更小，以获得超低延迟的通信效果。

在一些具体实施例中，所述无线通信单元可以与无线耳机的左耳机和右耳机分别通信，即在与左耳机建立BLE ACL连接和基于所述高速物理层的CIS连接的同时，也与右耳机建立BLE ACL连接和基于所述高速物理层的CIS连接。所述音频处理单元可以将音源数据分成左声道音频数据和右声道音频数据；所述基带数据与协议处理器将左声道音频数据和右声道音频数据分别发送。

根据一种实施方式，所述高速物理层可以是IEEE802.11n无线局域网物理层。在更具体的实施方式中，基于高速物理层的连接等时流链路的配置还可以为，采用20MHz带宽，支持1.25ms和2.5ms的等时间隔，音频数据包与确认包之间的时间间隔设置为短帧间间隔(SIFS,Short Interframe Space)，最小子事件距离(T_MSS:Minimum Sub-event Space)设置为短帧间间隔。在包交换序列中，两个连续包之间的时间间隔称为帧间隔(IFS)，SIFS是最短的帧间隔，通常用来间隔需要立即响应的包。图4示出为本发明实施例提供的采用高速物理层的连接等时流链路的时隙结构示意图。如图4所示，在等时间隔(ISO_Interval)内，主设备(Master)可以多次发送音频数据(Data)，直到正确接收到从设备(Slave)回复的确认信息(ACK)或达到最大发送次数或子事件(Sub-Event)数。相对于BLE PHY，采用高速率PHY，CIS采用更小的ISO_Interval，更小的子事件间隔(Sub_Interval)，更短的最小子事件距离(T_MSS:Minimum Sub-event Space)，更小的数据包(Data)与确认包(ACK)之间的时间间隔，从而可以提高传输效率。

在一种更具体的实施例中，所述无线耳机收纳盒发送的第一音频数据为采样率为48kHz、量化位数为16比特的不编码立体声音频数据，等时间隔为2.5ms；发送的第一音频数据包大小为480字节，采用2.4GHz ISM频段、20MHz带宽的IEEE802.11n物理层的调制编码集，调制编码集索引值为4，传输速率39Mbps，采用HT_GF格式，BCC_CODING编码方式，LONG_GI保护间隔，音频数据包的时间长度为136us；采用调制编码集索引值为1的确认包，确认单元时间长度为40us；最小子事件距离以及短帧间间隔为10us，子事件数为3，最大传输延迟为588us，音频处理延迟为412us，音频采样从截获到播放的最低延迟为3.5ms。

本发明实施例采用高速物理层，特别是无线局域网物理层时的最大挑战是WIFI干扰。由于通常的WIFI包较长，而本发明实施例中的数据包长较短，因此WIFI信号可能在相对较长时间内占据信道，从而干扰本发明实施例中的音频发送。为此本发明实施例还提供了两种抗WIFI干扰的方法，一种是自动跳频，另一种是动态频率配置。

基于上述思路，在一些具体实施例中，本发明实施例的无线耳机收纳盒还可实现自动跳频抗干扰，其中，所述基带数据与协议处理器被配置为，针对基于所述高速物理层的连接等时流链路，将所述高速物理层工作的无线频段划分为N个不交叠的预定带宽的信道，基于预定的自动跳频规则，使一个等时间隔内的相邻两个子事件发送信号所使用的信道编号不同；所述N为大于1的正整数。

作为一种可选实施方式，可以把基于所述高速物理层的连接等时流链路的配置为，采用2.4GHz ISM频段、20MHz带宽，把2.4GHz ISM频段分为N个不交叠的20MHz带宽的信道，设置其信道编号分别为0～N-1，这里的N为2或3；

所述预定的自动跳频规则包括：在每个等时间隔内，第一次子事件E1发送使用的信道编号为连接等时流事件的序列号(该序列号的作用为对每个CIS事件顺序计数)除以N的余数；所述第一次子事件E1之后的子事件Ex发送使用的信道编号为，E1发送使用的信道编号与该子事件Ex的序列号相加后再除以N的余数。可以理解的是，上述求余的数学方法计算跳频信道，只是确定跳频信道的一种方案，在不同的实施例中，还可以采用不同的具体实施方式。

在一个更具体的实施方式中，把2.4GHz频段分为三个不交叠的20MHz带宽的信道，并编号为0,1,2。每个ISO Interval内第一次发送使用的信道编号为当前CIS事件(Event)的序列号为除以3的余数。后续Sub-Event使用的信道数为第一次使用的信道数与Sub-Event序列号相加除以3的余数。例如，第一个ISO Interval，三个Sub_Interval内使用的信道编码分别为0，1，2。第二个ISO Interval，三个Sub_Interval内使用的信道编码分别为1，2，0。第三个ISO Interval，三个Sub_Interval内使用的信道编码分别为2，0，1。

基于上述思路，在一些具体实施例中，本发明实施例的无线耳机收纳盒还可实现动态频率配置。其中，所述基带数据与协议处理器被配置为，针对基于所述高速物理层的连接等时流链路，根据所述低功耗蓝牙异步链路自适应跳频的信道映射表，选择其中覆盖有用信道最多的预定带宽的信道作为所述高速物理层的信道；以及，通过低功耗蓝牙异步链路，更新所述高速物理层的信道。

根据一种实施方式，所述无线耳机收纳盒与所述无线耳机可以通过低功耗蓝牙异步链路自适应跳频的信道映射表，选择其中覆盖有用信道最多的20MHz带宽的信道作为IEEE802.11n物理层的信道；以及，通过低功耗蓝牙异步链路，更新IEEE802.11n物理层的信道。

根据一种具体的实施方式，动态频率配置即根据BLE ACL链路自适应跳频的信道映射表，选择覆盖有用信道(Used Channels)最多的20MHz带宽的信道作为IEEE802.11nPHY的信道，其中，信道映射表是通过BLE ACL链路来传递或协商的。并根据信道变化及时通过BLE ACL链路更新所述无线耳机收纳盒与所述无线耳机使用的IEEE802.11n PHY的信道，也可以说通过BLE ACL链路来协商IEEE802.11n PHY的信道。例如，BLE ACL的信道映射表为，Used Channels包括37，0-10，32-36,39等信道，其它信道，包括11-31和38都是Un-usedChannels。由于37、0-10信道即2402-2422MHz频率，共20MHz的信道，其中心在2412MHz，因此将IEEE802.11n PHY的信道的中心频率设置在2412MHz。

本发明实施例还提供一种无线耳机，包括壳体及耳机控制电路，所述耳机控制电路包括基带数据与协议处理器、宽带射频收发模块和低功耗蓝牙射频收发模块，其中：

所述基带数据与协议处理器被配置为，驱动所述低功耗蓝牙射频收发模块与所述无线耳机收纳盒建立基于低功耗蓝牙物理层的低功耗蓝牙异步链路；驱动所述宽带射频收发模块通过所述低功耗蓝牙异步链路与所述无线耳机收纳盒建立基于高速物理层的连接等时流链路，通过所述连接等时流链路，接收来自所述无线耳机收纳盒的第一音频数据；其中，所述高速物理层的最低数据传输速率高于低功耗蓝牙物理层的最高数据传输速率。

可选的，所述基带数据与协议处理器还可被配置为，在与外部设备通信时，驱动所述低功耗蓝牙射频收发模块与外部设备建立基于低功耗蓝牙物理层的低功耗蓝牙异步链路和低功耗蓝牙连接等时流链路，从而接收来自外部设备的音频数据。

从以上实施例可以看出，采用本发明实施例中公开的一种无线耳机收纳盒及无线耳机，在低功耗蓝牙音频传输中采用了以无线局域网物理层为代表的高速物理层，作为可选的物理层来基于CIS传输规则传输无压缩损失、或不编码的音频数据，并采用自动跳频或动态频率配置方法抗WIFI干扰以稳定通信性能，因此可提供超低延迟、高音质且抗WIFI干扰的无线音频传输服务。

本领域普通技术人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执轨道，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域普通技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执轨道的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种无线耳机收纳盒，包括收纳盒本体和控制电路，所述收纳盒本体上设置有收纳无线耳机的收纳装置，其特征在于，所述控制电路包括无线通信单元，所述无线通信单元包括基带数据与协议处理器、宽带射频收发模块和蓝牙射频收发模块，其中：

所述基带数据与协议处理器被配置为，驱动所述蓝牙射频收发模块建立基于蓝牙物理层的第一蓝牙通信链路；基于所述第一蓝牙通信链路，驱动所述宽带射频收发模块建立基于高速物理层的宽带通信链路；通过所述宽带通信链路发送第一音频数据给无线耳机；

其中，所述高速物理层的最低数据传输速率高于所述蓝牙物理层的最高数据传输速率。

2.如权利要求1所述无线耳机收纳盒，其特征在于，所述高速物理层的最低数据传输速率不低于4Mbps。

3.如权利要求2所述无线耳机收纳盒，其特征在于，所述高速物理层包括无线局域网物理层、无线超宽带物理层或预定宽带物理层中任意一种。

4.如权利要求1所述无线耳机收纳盒，其特征在于，所述基于所述第一蓝牙通信链路，驱动所述宽带射频收发模块建立基于高速物理层的宽带通信链路，包括，

通过所述第一蓝牙通信链路，传输建立所述宽带通信链路的参数；所述宽带射频收发模块基于所述参数，建立所述基于高速物理层的宽带通信链路。

5.如权利要求4所述无线耳机收纳盒，其特征在于，所述蓝牙射频收发模块为经典蓝牙射频收发模块，所述蓝牙物理层为经典蓝牙物理层，所述第一蓝牙通信链路为经典蓝牙异步链路或无连接从属广播链路；或者，

所述蓝牙射频收发模块为低功耗蓝牙射频收发模块，所述蓝牙物理层为低功耗蓝牙物理层，所述第一蓝牙通信链路为低功耗蓝牙异步链路或低功耗蓝牙广播链路。

6.如权利要求5所述无线耳机收纳盒，其特征在于，所述宽带通信链路为异步链路或同步链路或扩展同步链路或无连接从属广播链路；或者，

所述宽带通信链路为连接等时流链路或广播等时流链路。

7.如权利要求6所述无线耳机收纳盒，其特征在于，所述基于高速物理层的连接等时流链路所采用的等时间隔、子事件间隔、最小子事件距离、数据包与确认包之间的时间间隔中的一个或多个参数的值，比基于低功耗蓝牙物理层的连接等时流链路所采用的相应参数的值小。

8.如权利要求1所述无线耳机收纳盒，其特征在于，所述基带数据与协议处理器还被配置为，驱动所述蓝牙射频收发模块建立基于蓝牙物理层的第二蓝牙通信链路，用于与外部设备无线通信。

9.如权利要求1所述无线耳机收纳盒，其特征在于，所述基带数据与协议处理器还被配置为，驱动所述蓝牙射频收发模块与无线耳机建立基于蓝牙物理层的第三蓝牙通信链路，用于与无线耳机基于蓝牙通信协议通信，以发送第二音频数据；

或者，所述基带数据与协议处理器还被配置为，通过所述第一蓝牙通信链路，与无线耳机基于蓝牙通信协议通信，以发送第二音频数据；

所述第二音频数据是经过编码的蓝牙音频数据。

10.如权利要求1所述无线耳机收纳盒，其特征在于，所述控制电路还包括有线传输单元和音频处理单元；

所述有线传输单元用于接收来自外部设备有线输入的音源数据；

所述音频处理单元用于对待发送的音频数据进行音频处理；

所述第一音频数据是无压缩损失的音频数据或不编码的音频数据。

11.如权利要求10所述无线耳机收纳盒，其特征在于，所述控制电路还包括微处理单元和用户指令输入接口；

所述用户指令输入接口用于接收用户输入的工作指令；

所述微处理单元被配置为，控制所述无线耳机收纳盒进入或退出低延迟音频转发模式，和/或进入或退出普通音频转发模式。

12.一种无线耳机，包括壳体及耳机控制电路，其特征在于，所述耳机控制电路包括基带数据与协议处理器、宽带射频收发模块和蓝牙射频收发模块，其中：

所述基带数据与协议处理器被配置为，驱动所述蓝牙射频收发模块建立基于蓝牙物理层的第一蓝牙通信链路；基于所述第一蓝牙通信链路，驱动所述宽带射频收发模块建立基于高速物理层的宽带通信链路，通过所述宽带通信链路，接收无线耳机收纳盒发送的第一音频数据；

其中，所述高速物理层的最低数据传输速率高于蓝牙物理层的最高数据传输速率。

13.如权利要求12所述无线耳机，其特征在于：所述基带数据与协议处理器被配置为，驱动所述蓝牙射频收发模块建立基于蓝牙物理层的第四蓝牙通信链路，用于与外部设备通信；和/或，

所述基带数据与协议处理器还被配置为，驱动所述蓝牙射频收发模块建立基于蓝牙物理层的第三蓝牙通信链路，用于与无线耳机收纳盒基于蓝牙通信协议通信，以接收第二音频数据；或者，所述基带数据与协议处理器还被配置为，通过所述第一蓝牙通信链路，与所述无线耳机收纳盒基于蓝牙通信协议通信，以接收第二音频数据；所述第二音频数据是经过编码的蓝牙音频数据。

14.如权利要求12或13所述无线耳机，其特征在于，所述基于所述第一蓝牙通信链路，驱动所述宽带射频收发模块建立基于高速物理层的宽带通信链路包括：

通过所述第一蓝牙通信链路，获取建立所述宽带通信链路所需的参数，所述宽带射频收发模块基于所述参数建立基于高速物理层的宽带通信链路。

15.如权利要求13所述无线耳机，其特征在于，所述无线耳机包括主耳机和从耳机，其中所述主耳机的宽带射频收发模块建立基于高速物理层的异步链路或同步链路或扩展同步链路或无连接从属广播链路，以接收所述第一音频数据；或者，

所述无线耳机包括左耳机和右耳机，所述左耳机和右耳机中设置有相同的耳机控制电路，所述左耳机和右耳机的宽带射频收发模块分别建立基于高速物理层的连接等时流链路或广播等时流链路，以接收所述第一音频数据。

16.如权利要求13所述无线耳机，其特征在于，还包括中央控制单元，

所述中央控制单元被配置为，控制所述无线耳机进入或退出低延迟音频播放模式，和/或进入或退出普通音频播放模式。

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