CN112804736B - 数据传输方法、数据处理方法和无线麦克风系统 - Google Patents

数据传输方法、数据处理方法和无线麦克风系统 Download PDF

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Abstract

本申请实施例提供一种数据传输方法、数据处理方法和无线麦克风系统，该数据传输方法应用于无线麦克风的发射机，包括：获取待处理的音频数据；基于所述音频数据得到所述音频数据对应的基带信号；以所述音频数据对应的基带信号作为目标信号，以第一频率点和第二频率点分别作为信号发射频率，对所述目标信号进行跳频发射，所述第一频率点跳频至所述第二频率点的时间间隔为第一限定时间，所述第二频率点跳频至所述第一频率点的时间间隔为第二限定时间，以使接收机根据所述第一频率点和所述第二频率点进行分时隙接收，并根据从所述第一频率点或所述第二频率点上得到的所述目标信号解析得到所述音频数据。以此可改善无线麦克风系统的断音情况。

Description

数据传输方法、数据处理方法和无线麦克风系统
技术领域
本申请涉及无线数据传输技术领域，具体而言，涉及一种数据传输方法、数据处理方法和无线麦克风系统。
背景技术
无线传声系统(例如无线麦克风系统)，广泛应用于舞台演出、室内音乐、教学、广场舞等场景下，通常包括发射机和接收机两部分，通过发射机和接收机之间的无线通信可实现音频数据传输。但在实际应用场景下，由于无线信道的多径效应，会引起无线信号出现小尺度衰落，这将导致接收机一侧经常出现“断音”现象。当在室内使用无线传声系统时，由于墙壁对无线电波的反射、折射等作用，造成小尺度衰落现象较为严重,接收机断音现象较为明显。
以无线麦克风系统为例，为了改善断音现象，目前的一种无线麦克风系统是通过接收机的天线分集方法来改善断音，即，在接收一侧设置主从式接收机来分别进行信号处理。这种处理方式需要在接收侧设置至少两套解调电路来选择信号较强的那路音频进行输出，并且需要为接收机外接多个天线，这会造成接收机结构较为复杂。
发明内容
本申请的目的在于提供一种数据传输方法、数据处理方法和无线麦克风系统，可以改善现有技术中在解决断音情况时会造成接收机结构过于复杂的问题。
第一方面，本申请提供一种数据传输方法，应用于无线麦克风的发射机，所述方法包括：
获取待处理的音频数据；
基于所述音频数据得到所述音频数据对应的基带信号；
以所述音频数据对应的基带信号作为目标信号，以第一频率点和第二频率点分别作为信号发射频率，对所述目标信号进行跳频发射，所述第一频率点跳频至所述第二频率点的时间间隔为第一限定时间，所述第二频率点跳频至所述第一频率点的时间间隔为第二限定时间，以使接收机根据所述第一频率点和所述第二频率点进行分时隙接收，并根据从所述第一频率点或所述第二频率点上得到的所述目标信号解析得到所述音频数据。
在上述方法中，采用了无线数字处理方案来改善断音现象，其中，通过将无线麦克风的接收机得到的音频数据转换为基带信号，并将基带信号作为目标信号进行跳频发射，这使得携带有效数据的目标信号在一段时间内在第一频率点上被发射一次，在另一段时间内在第二频率点上再被发射一次，即，将目标信号在两个频率点上交替发射，以此使得接收机可根据这两个频率点进行分时隙接收，然后根据从相应频率点上得到的信号进行解析，从而得到音频数据。该方法中，由于是通过跳频发射方式、频率切换方式来改善断音现象，因此无需为了改善断音情况而刻意将接收机的结构变得更复杂，无需设置更多的接收机，无需在接收一侧设置更多的天线或解调电路，可以较为简洁的方式有效改善断音情况。
在可选的实施方式中，所述第一频率点与所述第二频率点之间满足的跳频间隔关系包括：
在设定的目标使用距离条件下，所述第一频率点对应的第一波长个数与所述第二频率点对应的第二波长个数之间相差半个，所述目标使用距离表示所述发射机与所述接收机之间的距离。
通过上述实现方式可有效改善断音情况。
在可选的实施方式中，基于所述第一频率点的频率，所述第二频率点的频率通过第一表达式和第二表达式计算得到；
所述第一表达式包括：Max_D/L2–Max_D/L1＝0.5或-0.5；
所述第二表达式包括：F2＝V/L2；
其中，Max_D表示所述目标使用距离，L1表示所述第一频率点的频率F1对应的第一波长，L2表示所述第二频率点的频率F2对应的第二波长，V表示电磁波在自由空间下的传播速度，V＝3×10^8m/s。
通过上述实现方式提供了一种设置跳频频率点的实现方式。
在可选的实施方式中，所述方法还包括：
在以所述第一频率点和所述第二频率点分别作为信号发射频率，对所述目标信号进行跳频发射的过程中，基于当前的信号发射频率以及当前的目标信号中携带的数据帧，切换发射功率模式。
通过上述实现方式有利于降低发射机的功耗。
在可选的实施方式中，所述基于当前的信号发射频率以及当前的目标信号中携带的数据帧，切换发射功率模式，包括：
在所述目标信号中携带的数据帧是偶数帧，并且当前的信号发射频率为所述第一频率点时，在所述第一频率点上采用第一功率模式对所述目标信号进行发射；
在所述目标信号中携带的数据帧是偶数帧，并且当前的信号发射频率为所述第二频率点时，在所述第二频率点上采用第二功率模式对所述目标信号进行发射；
在所述目标信号中携带的数据帧是奇数帧，并且当前的信号发射频率为所述第一频率点时，在所述第一频率点上采用所述第二功率模式对所述目标信号进行发射；
在所述目标信号中携带的数据帧是奇数帧，并且当前的信号发射频率为所述第二频率点时，在所述第二频率点上采用所述第一功率模式对所述目标信号进行发射。
通过上述实现方式有利于减少发射机的功耗。
在可选的实施方式中，所述以所述音频数据对应的基带信号作为目标信号，以第一频率点和第二频率点分别作为信号发射频率，对所述目标信号进行跳频发射，包括：
以所述第一频率点和所述第二频率点分别作为信号发射频率，通过锁相环调制方式对所述目标信号进行调制，并进行跳频发射，以使在所述跳频发射过程中，所述第一频率点跳频至所述第二频率点的时间间隔为第一限定时间，所述第二频率点跳频至所述第一频率点的时间间隔为第二限定时间。
通过上述实现方式提供了一种跳频实现方式。
在可选的实施方式中，所述以所述音频数据对应的基带信号作为目标信号，以第一频率点和第二频率点分别作为信号发射频率，对所述目标信号进行跳频发射，包括：
以所述第一频率点和所述第二频率点分别作为信号发射频率，采用正交调制方式对所述目标信号进行调制，并通过切换正交混频过程中使用的中频信号且保持锁相环不变的方式对所述目标信号进行跳频发射，以使在所述跳频发射过程中，所述第一频率点跳频至所述第二频率点的时间间隔为第一限定时间，所述第二频率点跳频至所述第一频率点的时间间隔为第二限定时间。
通过上述实现方式提供了另一种跳频实现方式。
第二方面，本申请提供一种数据处理方法，应用于无线麦克风的接收机，所述方法包括：
在捕获到发射机在当前频率点上发射的目标信号时，基于所述目标信号中携带的数据帧以及所述当前频率点进入跳频跟踪状态；其中，所述当前频率点是第一频率点或第二频率点，所述目标信号是被所述发射机按照前述第一方面所述的方法发射的信号，所述接收机在所述跳频跟踪状态下与所述发射机的信号发射频率切换时间保持同步；
对从所述当前频率点上接收到的所述目标信号进行校验；
在从所述当前频率点上接收到的所述目标信号通过校验时，对所述目标信号进行解析，以得到所述目标信号对应的音频数据。
通过上述方法可以改善接收机的断音情况。
在可选的实施方式中，所述方法还包括：
以携带相同帧数据的目标信号在所述第一频率点和所述第二频率点上均完成发射所需的时间段为一个处理周期，在当前处理周期内从所述当前频率点上接收到的所述目标信号通过校验时，在所述当前处理周期内不再接收所述目标信号，并等待进入下一个处理周期，以在下一个处理周期内，在所述当前频率点上接收携带下一帧数据的目标信号，并重新执行所述对从所述当前频率点上接收到的所述目标信号进行校验的步骤。
通过上述方法可以降低接收机功耗。
第三方面，本申请提供一种无线麦克风系统，包括：话筒以及与所述话筒对应的接收机；
所述话筒作为发射机，用于执行前述第一方面所述的方法；
所述接收机用于执行前述第二方面所述的方法。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。
图1为现有技术中的一种无线麦克风系统的示意图。
图2为现有技术中的另一种无线麦克风系统的示意图。
图3为本申请实施例提供的一种无线麦克风系统的示意图。
图4为本申请实施例提供的一种数据传输方法的流程图。
图5为本申请实施例提供的一种跳频发射原理示意图。
图6为本申请实施例提供的一种数据传输方法的部分流程图。
图7为本申请实施例提供的一个实例中的功率切换原理示意图。
图8为本申请实施例提供的一种数据处理方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
图1示出了现有技术中的一种无线麦克风系统的示意图。
在图1所示的方案中，是通过在无线麦克风系统的接收机一侧采用天线分集的方式来改善断音。
在以图1所示的现有技术来改善断音情况时，会设置主接收机、从接收机来接收发射机(麦克风)发射的信号。发明人经过研究发现，通过主接收机和从接收机中的解调电路分别解调出音频信号后，在主接收机中进行音频合并与输出的方式，虽然可以在一定程度上改善断音效果，但这种天线分集的方式会造成接收机结构复杂，在解调电路、天线设置或接收机数量等方面会增加接收机的复杂性，产品成本较高，不利于接收机的小型化。
图2示出了现有技术中的另一种无线麦克风系统的示意图。
在图2所示的方案中，是通过在发射机一侧进行改进，通过增大无线麦克风系统中的话筒发射功率来改善断音情况。例如，通过将原本10dBm的发射功率提高至16dBm，以此将话筒与接收机之间的有效使用距离增大一倍，在使用距离不变的情况下，增大发射功率后可以改善断音情况。
发明人经过研究发现，虽然增大发射功率的方式可以允许话筒与接收机之间以更大的使用距离进行无线通信，但是会导致无线话筒的功耗大幅度增加。而实际应用中的无线话筒大多采用电池供电，在功耗大幅度增加的情况下，会减小无线话筒的使用时间。
表1示出了现有技术中的一个实例中的无线话筒的发射功率与电流消耗关系。
表1-发射功率与电流消耗之间的关系
Figure BDA0002886667570000081
通过表1可以得知，在提升话筒中的功率放大器的发射功率时，消耗的电流随着功率的提升而快速增加，因此难以满足低功耗需求。
有鉴于此，发明人提出以下实施例予以改善，通过无线数字处理方案来改善断音现象，通过在发射机一侧进行跳频发射，使得每一帧需要被传输的数据(携带该帧数据的信号记为目标信号)在两个频率点上得到交替发送、重复发送，并且由接收机根据发射机的跳频发射过程进行分时隙接收，从而使得接收机可根据交替的该两个频率点上接收到的信号进行解析，最终得到所需的各帧数据。该实现过程有效利用了频率快速切换的技术来改善断音情况，而不是仅通过将接收机的结构变复杂的方式来改善断音情况，也不是仅通过让发射机或接收机持续处于某个较大的功率下进行工作的方式来改善断音情况。因此，有利于在兼顾低功耗需求和产品小型化需求的情况下改善断音情况。
实施例一
本实施例提供一种无线麦克风系统。请参阅图3，图3为本实施例提供的一种无线麦克风系统的示意图。
如图3所示，该无线麦克风系统包括话筒以及与该话筒对应的接收机200。其中，该话筒作为发射机100，用于执行本申请实施例提供的数据传输方法。该接收机200用于执行本申请实施例提供的数据处理方法。
如图3所示，该话筒可包括：采样模块、压缩编码模块、组帧模块、调制模块以及放大模块。
其中，采样模块用于对语音或音频信号通过模拟数字转换方式进行采样，采样率可以是32KHz，采样模块得到的音频数据的位宽可以是24bits。
压缩编码模块，用于将采样模块输出的数据按照设定的长度进行压缩编码，可以采用自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)方式对采样得到的数据进行压缩编码，压缩后的语音或音频数据速率可以是128kbps。示例性的，通过压缩编码模块可将2.5ms的一帧音频数据压缩为320bits。
组帧模块，用于对压缩后的音频数据加入帧头和校验码，形成特定长度的数据，从而便于进行调制和发射。在一个实例中，组帧模块可按照表2所示的帧结构进行组帧，得到各帧携带有效信息的数据帧。
表2-一帧基带数据的帧结构
Pre01 Barker13 Audio Data CRC
其中，“Pre01”是0/1交替序列，接收机200可根据该字段进行定时同步，该字段的长度为8bits。“Barker13”是13位的巴克码，接收机200可根据该字段进行帧同步。“AudioData”表示当前数据帧中的有效信息，“CRC”部分是指校验码，接收机200可根据该字段对当前数据帧中携带的有效信息(音频数据)进行校验，例如可通过该字段进行16位的循环冗余校验校验。
在一个实例中，基于上述帧结构组帧得到的一帧基带数据的总长度为357bits(即，8bits+13bits+320bits+16bits)。
上述的调制模块用于对组帧模块输出的数据进行调制，放大模块用于对调制后的信号进行放大，放大后的信号可通过天线进行无线发射。其中，该调制模块可采用锁相环调制方式或正交调制方式对组帧模块得到的每帧基带数据进行调制，以使得每帧基带数据可以被调制到设定的两个频率点上进行无线交替发射。
在一个实例中，该调制模块采用PLL GFSK方式(即，通过改变锁相环的频率实现的高斯频移键控调制方式)进行调制，调制过程中的基带数据速率为375kbps，那么在以该速率对单帧长度为357bits的数据进行调制时，可以使得一帧357bits的数据仅需要357/375＝0.952ms即可发射完毕。需要说明的是，此处的0.952ms是指在单个频率点上发射携带该帧数据的信号所需的时间，如果采用本申请实施例提供的跳频发射方式进行发射，那么需要在两个频率点上分别发射一遍。
如图3所示，该接收机200可包括：低噪声放大模块(即图3中的“LNA”)、解调模块、校验模块、解码模块和还原模块。
其中，低噪声放大模块和解调模块中的电路结构是现有接收机中的通用结构，该解调模块的具体解调方式与发射机100(话筒)一侧的调制方式有关，具体的低噪声放大器结构、解调电路结构不应理解为对本申请的限制。
示例性地，该解调模块可以包括正交混频器、锁相环、GFSK(Gauss frequencyShift Keying，高斯频移键控)解调器。正交混频器可将低噪声放大模块通过天线接收到的射频信号与锁相环提供的本地信号进行正交混频，从而得到低中频信号。GFSK解调器可对正交混频器输出的信号进行鉴频解调。通过该解调模块可根据当前信号携带的当前数据帧中的帧头(例如前述的Pre01)进行位定时，也可以根据当前数据帧中的巴克码进行帧同步。
该校验模块，用于根据数据帧中的校验码对相应数据帧进行校验，从而实现对相应数据帧中携带的有效信息(音频数据)进行校验。例如可根据前述的CRC校验字段进行循环冗余校验。
在本申请实施例中，接收机200的解码模块可对通过校验的数据帧中携带的有效信息进行解码(例如对每帧数据进行ADPCM解码)。还原模块可将解码模块解码输出的音频数据通过数字模拟转换方式还原为音频信号，最终通过接收机200的输出接口进行输出。
需要说明的是，在实际应用中，无线麦克风系统可以有更多或更少的模块划分方式，图3所示结构仅作为示意。
实施例二
请参阅图4，本实施例提供一种数据传输方法。其中，该方法可应用于无线麦克风的发射机100，例如，可应用于图3所示的话筒(即，图3中的“100”)。
如图4所示，该方法包括：步骤S11-S13。
S11：获取待处理的音频数据。
其中，可通过发射机的采样模块采集音频信号，并将音频信号转化为音频数据。通过S11得到的音频数据可以是经过压缩编码的音频数据，也可以是未经压缩的音频数据。在本实施例中，通过S11得到的音频数据可视为压缩后的数据。
S12：基于音频数据得到音频数据对应的基带信号。
在通过S11得到待处理的音频数据后，可以将该音频数据转化为基带数据，携带该基带数据的信号作为该音频数据对应的基带信号。通过S12得到的每帧基带数据的帧结构可以参照前述表2所示的帧结构。
S13：以音频数据对应的基带信号作为目标信号，以第一频率点和第二频率点分别作为信号发射频率，对目标信号进行跳频发射，第一频率点跳频至第二频率点的时间间隔为第一限定时间，第二频率点跳频至第一频率点的时间间隔为第二限定时间，以使接收机根据第一频率点和第二频率点进行分时隙接收，并根据从第一频率点或第二频率点上得到的目标信号解析得到音频数据。
在该S13中的“跳频发射”是指，对于携带单帧基带数据的目标信号，相同的一帧基带数据在第一频率点和第二频率点上分别调制发射一次，并且两个频率点之间按照设定的限定时间进行频率切换，以此将目标信号中携带的目标帧数据在两个频率点上重复发射。
作为一种通过锁相环调制实现跳频发射的实施方式，对于携带目标帧数据的目标信号，可先将携带该目标帧数据的信号在第一频率点上发射一次，然后通过锁相环快速进行频率切换，以将信号发射频率从第一频率点切换到第二频率点，然后在该第二频率点上将携带该目标帧数据的信号再发射一次，实现跳频发射。
在一个实例中，如图5所示，在完成音频采样、音频压缩以后，得到一帧一帧的音频数据，每帧音频数据可以表示为一帧音频数据包。将单帧长度为第一指定长度(例如2.5ms)的音频数据转换为单帧长度为第二指定长度(例如0.952ms)的基带数据后，将携带每帧基带数据的目标信号(该目标信号中携带一帧基带数据包)分别在F1、F2这两个设定的频率点上发射一次。在F1、F2这两个频率点上分别发射的持续时长可根据该基带数据的大小确定。
例如，对于0.952ms的一帧基带数据，可以在第一频率点F1上、第二频率点F2上分别发射0.952ms。其中，在进行频率点切换时通过锁相环进行了短暂时间段锁定。即，可以先在第一频率点F1发射0.952ms，然后锁定，然后在第二频率点F2再发射0.952ms，继续锁定，基于此原理可对携带不同数据帧的目标信号分别进行跳频发射。其中，通过锁相环进行跳频锁定的时间可小于0.298ms(在该例中，第一限定时间为从第一频率点F1跳频至第二频率点F2的时间间隔，即，发射所需的0.952ms+锁定的时间，第二限定时间为从第二频率点F2跳频至第二频率点F1的时间间隔，即，发射所需的0.952ms+锁定的时间)。通过该实现方式可快速实现跳频过程，可降低音频延时。
在发射机采用上述S11-S13的方法进行跳频发射后，接收机可以根据第一频率点、第二频率点这两个频率点进行分时隙接收，即，在一段时间内从第一频率点上接收携带目标帧数据的目标信号，过一段时间从第二频率点上接收携带该目标帧数据的目标信号，即使在一些情况下出现其中一个频率点上的信号在部分时间内难以被接收机有效接收，或接收到的内容无效，也可以通过另一个频率点上得到的目标信号进行解析，以此可以提升接收机还原出音频信号的概率，可以有效改善断音现象。并且上述实现方式可以快速实现频率切换过程，音频延时较低，可改善断音现象。
在上述S11-S13的方法中，采用了无线数字处理方案来改善断音现象，其中，通过将无线麦克风得到的音频数据转换为基带信号，并将基带信号作为目标信号进行跳频发射，这使得携带有效数据的目标信号在一段时间内在第一频率点上被发射一次，在另一段时间内在第二频率点上再被发射一次，使得相同的数据在两个频率点上被交替发射、重复发射，以此使得接收机可根据这两个频率点进行分时隙接收，然后根据从相应频率点上得到的信号进行解析，从而得到音频数据。在该方法中，由于是通过跳频发射方式、频率切换方式来改善断音现象，因此无需为了改善断音情况而刻意将接收机的结构变得更复杂，无需设置更多的接收机，无需在接收一侧设置更多的天线或解调电路，可以较为简洁的方式有效改善断音情况。
在本申请实施例中，将发射机与接收机之间的有效使用距离记为目标使用距离，在设定的目标使用距离条件下，该第一频率点与该第二频率点之间满足的跳频间隔关系包括：第一频率点对应的第一波长个数与第二频率点对应的第二波长个数之间相差半个。
作为一种实现方式，基于第一频率点的频率F1，可通过第一表达式和第二表达式计算得到第二频率点的频率F2，按照该实现方式来设定该两个频率点可以有效改善断音效果。
其中，在该实现过程中，第一频率点的频率F1可视为初始频率(可以是给定值)，在设定好F1后，可根据该第一表达式、第二表达式的逻辑设置第二频率点的频率F2。
第一表达式包括：Max_D/L2–Max_D/L1＝0.5或-0.5。
第二表达式包括：F2＝V/L2。
其中，Max_D表示目标使用距离，L1表示第一频率点的频率F1对应的第一波长，L2表示第二频率点的频率F2对应的第二波长，V表示电磁波在自由空间下的传播速度，V＝3×10^8m/s。
在一个实例中，如果在一个室内环境下需要以15米作为目标使用距离，即，设定需求是：发射机与接收机在15米的距离内都无断音，Max_D＝15米，当设定第一频率点F1＝600MHz时，根据自由空间下的波长与频率之间的关系可推算得知该600MHz的频率对应的波长是0.5米(例如，300MHz的频率对应的波长是1米)，即L1＝0.5米。那么该第一频率点F1在该目标使用距离的特定环境下对应的是30个波长，按照本申请实施例提供的波长个数相差半个的设定要求，需要第二频率点在该特定环境下对应30.5(或29.5)个波长。因此，基于上述的第一表达式可以计算得出第二频率点的频率F2对应的第二波长L2＝0.4918m(或0.5085m)。基于该L2以及上述第二表达式，可计算得出第二频率点的频率F2＝610.004MHz(或589.971MHz)。基于此可完成该两个频率点的设定。
其中，通过设定室内使用最远距离下以波长个数相差半个的方式对两个频率点进行设定，可以使得F1、F2这两个频率点上的信号同时在接收机处出现衰落的概率非常低，即，至少有一个频率点上的信号还可以被接收机有效接收并解析，可以有效改善断音情况。
可选地，在以上述第一频率点和第二频率点分别作为信号发射频率，对目标信号进行跳频发射的过程中，上述方法还可以包括：S14。
S14：在以第一频率点和第二频率点分别作为信号发射频率，对目标信号进行跳频发射的过程中，基于当前的信号发射频率以及当前的目标信号中携带的数据帧，切换发射功率模式。
通过S14可以降低发射机一侧的功耗，在跳频发射过程中，发射机的功率可以在设定的两档功率模式之间切换。该两档功率模式分别记为第一功率模式和第二功率模式。
作为S14的一种实现方式，如图6所示，该S14可包括：S141-S144。需要说明的是，S11-S13的方法描述的是单帧跳频发射的过程，而S141-S144描述的是多帧跳频发射过程中的功率切换过程。在该S141-S144的方法中，S141-S142描述的是当前的单帧数据为偶数帧时的功率切换过程，可视为同一处理周期内的功率切换，S143-S144描述的是当前的单帧数据为奇数帧时的功率切换过程，可视为另一个处理周期内的功率切换。
S141：在目标信号中携带的数据帧是偶数帧，并且当前的信号发射频率为第一频率点时，在第一频率点上采用第一功率模式对目标信号进行发射。
S142：在目标信号中携带的数据帧是偶数帧，并且当前的信号发射频率为第二频率点时，在第二频率点上采用第二功率模式对目标信号进行发射。
S143：在目标信号中携带的数据帧是奇数帧，并且当前的信号发射频率为第一频率点时，在第一频率点上采用第二功率模式对目标信号进行发射。
S144：在目标信号中携带的数据帧是奇数帧，并且当前的信号发射频率为第二频率点时，在第二频率点上采用第一功率模式对目标信号进行发射。
其中，根据调制时对每帧基带数据进行的帧计数对，可以区分出当前需要发射的是奇数帧还是偶数帧的数据帧。由于在跳频发射过程中，每帧数据在第一频率点、第二频率点上各自被发射一次，多帧的跳频发射原理可参照图7所示的实例。
如图7所示，图7中的“A”、“B”分别表示第一功率模式、第二功率模式，图7中的“Audio Frame1”、“Audio Frame2”、“Audio Frame3”、“Audio Frame4”分别表示第一帧、第二帧、第三帧、第四帧的音频数据，“Baseband Frame1”、“Baseband Frame2”、“BasebandFrame3”、“Baseband Frame4”分别表示由“Audio Frame1”、“Audio Frame2”、“AudioFrame3”、“Audio Frame4”这四帧音频数据转化得到的基带数据，即，可视为第一帧、第二帧、第三帧、第四帧的基带数据。每帧基带数据依次在第一频率点F1、第二频率点F2上发射了一次。
第一功率模式可以是高功率模式(例如发射功率可为16dBm)，第二功率模式可以是低功率模式(例如发射功率可为10dBm)，在图7所示的多帧跳频发射原理下，对于同一帧的数据包，在F1、F2上分别发送时，奇数帧的数据包在第一频率点F1上采用了高功率模式进行发射，而对于该奇数帧的数据包在另一个频率点(第二频率点F2)上发射时，采用低功率模式发射(此处视为同一处理周期内的功率切换)。
而该奇数帧的数据包在该两个频率点上发射完毕后，要发送下一帧数据包时(这里的下一帧是偶数帧)，基于该两个频率点的交替、切换时间，将偶数帧的数据包在该第一频率点F1上采用低功率模式进行发射(此处可视为不同处理周期之间的功率切换，即进入另一个处理周期时的功率切换)，而对于该偶数帧的数据包在另一个频率点(第二频率点F2)上发射时，采用高功率模式发射(此处可视为在该另一个处理周期内的功率切换)。
相较于现有技术中将发射机持续保持在某个高功率模式下进行信号发射的方式，上述S14(包括S141-S144)的跳频功率切换方式，可以降低发射机的功耗，在以S141-S144的功率切换方式对采用跳频发射的发射机进行信号发射时，每个周期内只有一个频率点上采用较高的发射功率进行发射，并且相邻的两个周期内采用高功率发射的频率点不同，以此实现了发射机在两个频点上的功率完全交替，可以在改善断音的过程中节省功耗，可降低发射手柄功耗。
可以理解的是，在不违背本申请实施例揭露的原理的情况下，上述实例中的数值是可以替换的。
作为上述S13的一种实现方式，上述S13可以包括：S131。
S131：以第一频率点和第二频率点分别作为信号发射频率，通过锁相环调制方式对目标信号进行调制，并进行跳频发射，以使在跳频发射过程中，第一频率点跳频至第二频率点的时间间隔为第一限定时间，第二频率点跳频至第一频率点的时间间隔为第二限定时间。
在该S131中，通过锁相环调制方式对目标信号进行调制时，可通过改变锁相环锁定的频率来使得发射机能够实现跳频发射，关于锁相环与第一频率点、第二频率点的配合原理可以参考图5。其中，锁相环、调制、GFSK等概念、原理在通信领域是较为常见的，具体的调制参数、调制细节不应理解为对本申请的限制。
作为上述S13的另一种实现方式，上述S13可以包括：S132。
S132：以第一频率点和第二频率点分别作为信号发射频率，采用正交调制方式对目标信号进行调制，并通过切换正交混频过程中使用的中频信号且保持锁相环不变的方式对目标信号进行跳频发射，以使在跳频发射过程中，第一频率点跳频至第二频率点的时间间隔为第一限定时间，第二频率点跳频至第一频率点的时间间隔为第二限定时间。
相较于S131中需要切换锁相环的锁定频率的方式，该S132中无需改变锁相环的锁定频率，S131的实现过程可视为直接调制，而S132的实现过程可视为间接调制。在S132的实现过程中，采用正交调制方式实现跳频发射过程，锁相环仅需锁定在某个频点(例如可以是第一频率点F1)，无需反复切换，在以GFSK原理实现的正交调制过程中，发射机仅需在正交上变频时(或称为正交混频时)切换中频信号即可。
例如，对于组帧模块所输出的各帧基带数据，基带数据在送至正交调制系统时(该正交调制系统作为调制模块，输出的结果可通过放大模块、天线进行发射)，仅需在正交调制过程中，更改混频所用的中频信号(将该中频信号设定成不同的频率)即可快速实现跳频，相较于S131的实现方式，无需锁相环反复锁定，可以节省锁相环的锁定时间，可减少音频延时。在以该S132的实施方式进行跳频发射时，上述的第一限定时间、第二限定时间中可以忽略锁定时间，即可以仅有各自频率点上所需的发射时间(例如前述的0.952ms)。
其中，该正交调制系统采用常用的正交调制原理进行信号调制，用于对基带数据进行高斯滤波，以及对滤波后的数据进行相位积分运算，然后得到两路分量，该两路分量记为I(t)、Q(t)，在基于锁相环提供的信号分别对该两路分量进行乘法运算后，将分别进行乘法运算后得到的两路分量进行信号合成(通过加法器实现)，即可得到待发射的信号(该待发射的信号的频率根据正交混频使用的中频信号的切换而改变)。
根据I(t)、Q(t)这两路分量完成正交调制后，所得到的射频信号可记为
Figure BDA0002886667570000201
其中，f0为锁相环锁定的频率，fi为被切换的中频信号的频率，k是频偏系数，g(t)是高斯滤波器输出的高斯滤波结果，g(t)的值随时间t变化而改变，与实际基带数据有关。f0+fi的结果记为载波频率fc，即fc＝f0+fi，那么最终发射机在进行正交调制后可以发射的信号可表示为：
Figure BDA0002886667570000202
基于上述正交调制原理(正交上变频)，通过配置不同的fi(即，改变中频信号)即可实现快速跳频发射过程，例如，可实现10MHz的跳频。
实施例三
基于实施例二提供的数据传输方法，本实施例提供一种数据处理方法。其中，该方法可应用于无线麦克风的接收机200，例如，可应用于图3所示的接收机200。
该方法包括：跳频捕获阶段、跳频跟踪阶段、信号处理阶段。其中，在跳频捕获阶段成功捕获到相应频率点上的信号时，进入跳频跟踪阶段。接收器可在捕获成功的情况下，确定发射机什么时候要进行频率切换。在跳频跟踪阶段，接收机可根据发射机一侧的频率切换过程进行频率切换，并根据从相应频率点上得到的目标信号进行信号处理，从而解析得到目标信号对应的音频数据。
跳频捕获阶段的步骤包括：S201-S202。
S201：在设定的第一频率点上按照设定的第一时间窗口持续接收目标信号，并在该第一时间窗口内判断当前是否捕获成功。
示例性地，第一时间窗口可以是10ms的窗口，在第一频率点F1上持续接收发射机发射的信号，在该10ms的窗口内，接收机可采用前述巴克码的相关峰来判断是否捕获成功。当检测到相关峰大于预设门限值时，则视为捕获成功，此时可进入跳频跟踪阶段。而如果没有捕获成功，则执行S202。
S202：在设定的第二频率点上按照设定的该第一时间窗口持续接收目标信号，并在该第一时间窗口内判断当前是否捕获成功。
与S201类似，仍然可以在10ms的窗口内，接收机通过与目标信号中的帧结构有关的序列验证方式(例如巴克码相关的方式)，检测当前在该第二频率点接收到的信号的相关峰，如果检测到相关峰大于该预设门限值，则视为捕获成功，此时可进入跳频跟踪阶段。而如果没有捕获成功，则反复执行S201-S202，直至捕获成功。
需要说明的是，该跳频捕获阶段的内容是为了确定出一个跳频跟踪的起点(基于此起点以及实际捕获到的目标信号，接收机可以知道发射机什么时候要切换发射频率)，后续的跳频跟踪过程可基于该起点进行频率切换。具体的捕获方式以及判断是否捕获成功的方式与实际的帧结构、实际设置的相关峰门限有关，具体的捕获实现方式不应理解为对本申请的限制。
跳频跟踪阶段的步骤包括：S21-S23(如图8所示)。
S21：在捕获到发射机在当前频率点上发射的目标信号时，基于目标信号中携带的数据帧以及当前频率点进入跳频跟踪状态。
其中，当前频率点是第一频率点或第二频率点，S21中捕获到的目标信号是被发射机按照前述实施例一提供的方法进行跳频发射的信号，接收机在跳频跟踪状态下可与发射机的信号发射频率切换时间保持同步。具体可以根据目标信号中携带的基带数据的帧结构进行帧同步或位同步，以此可以实现接收机与发射机之间的频率切换时间保持同步。
其中，在当前频率点(第一频率点或第二频率点)上接收到目标信号后，可执行S22。
S22：对从当前频率点上接收到的目标信号进行校验。
其中，可根据目标信号中携带的基带数据进行校验。例如可根据当前的目标信号中携带的当前数据帧中的“CRC”校验码进行循环冗余校验，得到校验结果，该校验结果如果指示通过验证，则表示当前频率点上得到的目标信号有效，即该目标信号中携带的当前帧的音频数据有效。
S23：在从当前频率点上接收到的目标信号通过校验时，对目标信号进行解析，以得到目标信号对应的音频数据。
示例性的，如果当前频率点是第一频率点，则在该第一频率点上接收到的目标信号通过校验时，对从该第一频率点上得到的目标信号进行解析，以基于该第一频率点得到该目标信号对应的音频数据。如果当前频率点是第二频率点，则在该第二频率点上接收到的目标信号通过校验时，对从该第二频率点上得到的目标信号进行解析，以基于该第二频率点得到该目标信号对应的音频数据。
其中，通过S23可以解析得到前述S11中的音频数据。此处的解析可以包括音频解压缩、解码，还可以包括前述的“还原”。
可选地，对于同一帧基带数据，如果在第一个频点接收到的目标信号通过校验，在通过校验后，可以在第二个频点上再接收一次该帧对应的目标信号，也可以不再从该第二个频点上接收该帧对应的目标信号。如果在两个频率点上都接收到了相同帧的数据，那么可以选择通过校验的其中一帧基带数据进行解析以得到相应的音频数据。
假设发射机对于同一帧基带数据对应的目标信号，是先在第一频率点上发射，后在第二频率点上发射，那么如果接收机在该第一频率点上得到的目标信号未通过校验，可在该第二频率点上接收相同帧对应的目标信号，并对第二频率点上接收到的目标信号进行校验。
本实施例中，以携带相同帧数据的目标信号在第一频率点和第二频率点上均完成发射所需的时间段为一个处理周期(图7对应的是四个处理处理周期)。在一个处理周期内的数据处理方法还可包括：S24。
S24：在当前处理周期内从当前频率点上接收到的目标信号通过校验时，在当前处理周期内不再接收目标信号，并等待进入下一个处理周期，以在下一个处理周期内，在该当前频率点上接收携带下一帧数据的目标信号，并重新执行上述S22的校验步骤。
示例性的，如果在第一频率点上得到的目标信号对应的是第三帧基带数据，在该目标信号通过验证时，可以不在当前处理周期内从第二频率点上再次接收携带该第三帧基带数据的目标信号。但在下一个处理周期，还是先在该第一频率点上接收携带第四帧基带数据的目标信号，并对该信号进行校验，如果从第一频率点上得到的携带第四帧基带数据的目标信号未通过校验，那么可以从第二频率点上接收携带该第四帧基带数据的目标信号，并对从第二频率点上得到的目标信号进行校验。可以理解的是，如果从第一频率点上得到的携带第四帧基带数据的目标信号通过了校验，那么按照前述原理可以不在此处理周期内从第二频率点上再次接收携带该第四帧基带数据的目标信号。
通过上述实现方式，可以节省接收机的功耗，在得到通过校验的目标信号后，不在另一个频率点上接收相同的数据，可以降低接收机功耗，而如果校验失败则在另一个频率点上接收相同的数据，以此改善断音。通常情况下，两个频率点同时出现问题的概率非常低，因此通过上述实现方式可以有效改善断音，在室内具有衰落特性的场景下，大部分应用场景下仅需要在某一个频率点接收即可，可以避免反复跳频(这与前述的跳频跟踪不会矛盾)，从而节省接收机的功耗。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露结构和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的实施例仅仅是示意性的，例如，模块的划分，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，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统。另一点，所讨论的相互之间的连接可以是通过一些通信接口，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。
另外，在本申请各个实施例中的各模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
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。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种数据传输方法，其特征在于，应用于无线麦克风的发射机，所述方法包括：
获取待处理的音频数据；
基于所述音频数据得到所述音频数据对应的基带信号；
以所述音频数据对应的基带信号作为目标信号，以第一频率点和第二频率点分别作为信号发射频率，对所述目标信号进行跳频发射，所述第一频率点跳频至所述第二频率点的时间间隔为第一限定时间，所述第二频率点跳频至所述第一频率点的时间间隔为第二限定时间，以使接收机根据所述第一频率点和所述第二频率点进行分时隙接收，并根据从所述第一频率点或所述第二频率点上得到的所述目标信号解析得到所述音频数据；
所述方法还包括：
在以所述第一频率点和所述第二频率点分别作为信号发射频率，对所述目标信号进行跳频发射的过程中，基于当前的信号发射频率以及当前的目标信号中携带的数据帧，切换发射功率模式，其中，每个周期内只有一个频率点上采用较高的发射功率进行发射，相邻的两个周期内采用较高功率发射的频率点不同。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一频率点与所述第二频率点之间满足的跳频间隔关系包括：
在设定的目标使用距离条件下，所述第一频率点对应的第一波长个数与所述第二频率点对应的第二波长个数之间相差半个，所述目标使用距离表示所述发射机与所述接收机之间的距离。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述第一频率点的频率，所述第二频率点的频率通过第一表达式和第二表达式计算得到；
所述第一表达式包括：Max_D/L2–Max_D/L1＝0.5或-0.5；
所述第二表达式包括：F2=V/L2；
其中，Max_D表示所述目标使用距离，L1表示所述第一频率点的频率F1对应的第一波长，L2表示所述第二频率点的频率F2对应的第二波长，V表示电磁波在自由空间下的传播速度，V =3×10^8m/s。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于当前的信号发射频率以及当前的目标信号中携带的数据帧，切换发射功率模式，包括：
在所述目标信号中携带的数据帧是偶数帧，并且当前的信号发射频率为所述第一频率点时，在所述第一频率点上采用第一功率模式对所述目标信号进行发射；
在所述目标信号中携带的数据帧是偶数帧，并且当前的信号发射频率为所述第二频率点时，在所述第二频率点上采用第二功率模式对所述目标信号进行发射；
在所述目标信号中携带的数据帧是奇数帧，并且当前的信号发射频率为所述第一频率点时，在所述第一频率点上采用所述第二功率模式对所述目标信号进行发射；
在所述目标信号中携带的数据帧是奇数帧，并且当前的信号发射频率为所述第二频率点时，在所述第二频率点上采用所述第一功率模式对所述目标信号进行发射。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以所述音频数据对应的基带信号作为目标信号，以第一频率点和第二频率点分别作为信号发射频率，对所述目标信号进行跳频发射，包括：
以所述第一频率点和所述第二频率点分别作为信号发射频率，通过锁相环调制方式对所述目标信号进行调制，并进行跳频发射，以使在所述跳频发射过程中，所述第一频率点跳频至所述第二频率点的时间间隔为第一限定时间，所述第二频率点跳频至所述第一频率点的时间间隔为第二限定时间。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以所述音频数据对应的基带信号作为目标信号，以第一频率点和第二频率点分别作为信号发射频率，对所述目标信号进行跳频发射，包括：
以所述第一频率点和所述第二频率点分别作为信号发射频率，采用正交调制方式对所述目标信号进行调制，并通过切换正交混频过程中使用的中频信号且保持锁相环不变的方式对所述目标信号进行跳频发射，以使在所述跳频发射过程中，所述第一频率点跳频至所述第二频率点的时间间隔为第一限定时间，所述第二频率点跳频至所述第一频率点的时间间隔为第二限定时间。
7.一种数据处理方法，其特征在于，应用于无线麦克风的接收机，所述方法包括：
在捕获到发射机在当前频率点上发射的目标信号时，基于所述目标信号中携带的数据帧以及所述当前频率点进入跳频跟踪状态；其中，所述当前频率点是第一频率点或第二频率点，所述目标信号是被所述发射机按照权利要求1-6任一项所述的方法发射的信号，所述接收机在所述跳频跟踪状态下与所述发射机的信号发射频率切换时间保持同步；
对从所述当前频率点上接收到的所述目标信号进行校验；
在从所述当前频率点上接收到的所述目标信号通过校验时，对所述目标信号进行解析，以得到所述目标信号对应的音频数据。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
以携带相同帧数据的目标信号在所述第一频率点和所述第二频率点上均完成发射所需的时间段为一个处理周期，在当前处理周期内从所述当前频率点上接收到的所述目标信号通过校验时，在所述当前处理周期内不再接收所述目标信号，并等待进入下一个处理周期，以在下一个处理周期内，在所述当前频率点上接收携带下一帧数据的目标信号，并重新执行所述对从所述当前频率点上接收到的所述目标信号进行校验的步骤。
9.一种无线麦克风系统，其特征在于，包括：话筒以及与所述话筒对应的接收机；
所述话筒作为发射机，用于执行权利要求1-6任一项所述的方法；
所述接收机用于执行权利要求7-8任一项所述的方法。
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