CN113115281B - 蓝牙音讯装置、蓝牙音讯系统及其运作方法 - Google Patents

Abstract

一种包含网关、主装置及至少一个从装置的蓝牙音讯系统，所述网关与所述主装置之间基于标准蓝牙通讯协议传送蓝牙封包，所述至少一个从装置通过自定义蓝牙通讯协议与所述主装置完成同步，以倾听或监听所述网关与所述主装置之间交换的所述蓝牙封包。

Description

蓝牙音讯装置、蓝牙音讯系统及其运作方法

技术领域

本发明有关一种蓝牙应用，更特别有关一种耳机与麦克风彼此实体分离的蓝牙音讯装置、蓝牙音讯系统及其运作方法。

背景技术

真无线蓝牙耳机(TWS)由于具有较佳的使用者经验，已逐渐取代传统的无线蓝牙耳机。适用于移动电话的真无线蓝牙耳机，除了具有用于播放音讯内容的扬声器，还另具有麦克风以接收使用者的通话。

然而，由于真无线蓝牙耳机的目的是在消除连接于耳机之间令人困扰的信号缆线，导致麦克风的配置位置远离使用者的口部而大幅降低了收音效果。于使用上，由于远离麦克风，说话者很自然的会使用较高音量进行通话。此外，语音识别已成为达成智慧控制的一环，较差的收音效果也会降低语音识别的效果。为了提升收音效果，则必须在耳机腔体改善和信号处理能力上投入更高成本，但所达到的改进效果并不显著。

此外，真无线蓝牙耳机的另一个要求是小型化，将麦克风设置于其内不但难以小型化，同时会有耗能较高且设计复杂的问题。例如，如果欲通过敲击耳机或按压按键来接听电话，必须在其内另外配置相应的传感器和算法。

有鉴于此，本发明提供一种将麦克风独立于耳机组以外的蓝牙音讯装置、蓝牙音讯系统及其运作方法，以解决收音不良的问题。

发明内容

本发明提供一种蓝牙音讯系统及其运作方法，该蓝牙音讯系统包含麦克风与网关基于标准蓝牙通讯协议往复传送音讯封包及控制信号。耳机组则通过自定义蓝牙通讯协议与麦克风完成同步，以收听或监听麦克风与网关之间传送的蓝牙封包并播放所接收的蓝牙封包中的音讯内容。

本发明提供一种蓝牙音讯装置，其在耳机中不设置有麦克风而缩小耳机的体积。

本发明提供一种包含网关、主装置以及至少一从装置的蓝牙音讯系统。所述主装置用于基于标准蓝牙通讯协议与所述网关传送蓝牙封包。所述至少一从装置与所述主装置实体分离，并用于通过自定义蓝牙通讯协议与所述主装置完成同步，以倾听所述网关与所述主装置之间传送的所述蓝牙封包。

本发明还提供一种包含麦克风以及耳机组的蓝牙音讯装置，该蓝牙音讯装置用于与计算机基于标准蓝牙通讯协议进行蓝牙通讯。所述麦克风用于在蓝牙时间槽与所述计算机间往复传送蓝牙封包。所述耳机组与所述麦克风实体分离，并用于在所述蓝牙时间槽倾听所述蓝牙封包并播放所述蓝牙封包中的音讯封包。

本发明还提供一种蓝牙音讯系统的运作方法，该蓝牙音讯系统包含网关、主装置以及从装置，其中所述主装置及所述从装置实体分离。所述运作方法包含下列步骤：以所述主装置与所述网关形成标准蓝牙连接；以所述主装置通过自定义蓝牙通讯协议与所述从装置完成同步；以所述从装置倾听所述网关与所述主装置之间传送的蓝牙封包；以及以所述从装置播放所述蓝牙封包中的音讯封包。

本发明实施例的蓝牙音讯系统中，包含麦克风的携带携带装置或配件可具有传感器以检测使用者的接触、敲击、按压、旋转等操作，来改变耳机组所播放的音讯内容。藉此，可减少耳机组的功能，进一步缩小其尺寸。

本发明实施例的蓝牙音讯系统中，耳机组的倾听或监听是为了接收麦克风与网关之间传送的蓝牙封包，以进行音讯播放或接收控制指令，但耳机组并未涉入麦克风与网关之间的蓝牙传输。

为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显，下文将配合所附图示，详细说明如下。此外，于本发明的说明中，相同的构件以相同的符号表示，于此合先述明。

附图说明

图1是本发明实施例的蓝牙音讯系统的示意图；

图2是本发明实施例的蓝牙音讯系统的使用示意图；

图3A是本发明实施例的蓝牙音讯系统的运作时序图；

图3B是本发明另一实施例的蓝牙音讯系统的运作时序图；及

图4是本发明实施例的蓝牙音讯系统的运作方法的流程图。

附图标记说明

100 蓝牙音讯系统

101 主装置

1031、1033 从装置

109 网关

PN1、PN2 微网络

具体实施方式

本发明的一个目的在于提供一种包含实体分离的麦克风与耳机组的真无线蓝牙音讯装置，可以消除麦克风收音不良的问题并提升使用者经验，同时还可达到缩减耳机组尺寸的效果。

本发明中，当麦克风与网关(gateway)通过标准蓝牙通讯协议欲形成蓝牙连接时，耳机组并不涉入或参与麦克风与网关间的蓝牙连接，而是通过倾听(listen)或监听(snoop)麦克风与网关之间传送的蓝牙封包，以接收并播放其中的音讯内容。亦即，网关在与主装置的蓝牙连接过程中，并看不到耳机组而只看到主装置。

请参照图1所示，其为本发明实施例的蓝牙音讯系统100的示意图，其包含网关109以及蓝牙音讯装置，该蓝牙音讯装置包含主装置101及至少一个从装置(例如此处以两个耳机1031及1033为例来说明，但并不限于此)。

图1中，网关109是以移动电话为例进行说明，但本发明并不限于此。网关109可以是任何适当的计算机，例如平板计算机、笔记本电脑、桌面计算机或音乐播放器等。

图1中，主装置101是显示为麦克风，但本发明并不限于此。本发明中，主装置101可以是一个独立装置(如图1所示)，或是配置于戒指(如图2所示)、手表、手环、项链、充电盒或其他使用者的携带装置或配件上，只要与耳机组彼此实体分离即可。操作时，使用者仅需将麦克风靠近口部(如图2所示)即能得到良好的收音效果。

所述充电盒例如用于充电耳机1031及1033和麦克风。当蓝牙音讯装置不使用时，耳机1031及1033和麦克风均收纳于充电盒中进行回充。

蓝牙音讯装置用于与所述计算机基于标准蓝牙通讯协议(standard Bluetoothcommunication protocol)进行蓝牙通讯。例如，麦克风在蓝牙时间槽(Bluetooth timeslots)与所述计算机间往复传送蓝牙封包，例如参照图3A的蓝牙时间槽TS1～TS4。

例如，在时间槽TS1内，网关109在期间(a)传送包含控制信号和/或音频内容的蓝牙封包至主装置101；在时间槽TS2内，主装置101在期间(c)回复应答信号(ACK)或否定应答信号(NACK)至网关109；在时间槽TS3内，主装置101的麦克风用于产生音讯封包，该音讯封包携带于所述蓝牙封包以在期间(d)传送至网关109；在时间槽TS4内，网关109在期间(e)回复应答信号(ACK)或否定应答信号(NACK)至主装置101。透过上述程序，在网关109与主装置101之间可在连续的时间槽进行蓝牙封包交换。各种蓝牙封包的编码为已知，且并非本发明的主要目的，故于此不再赘述。

主装置101用于通过标准蓝牙通讯协议与网关109完成蓝牙连接。例如一种关于主装置101与网关109之间的标准蓝牙连接实施方式，主装置101用作为广播者(advertiser)，其以一定周期广拨ADV_DIRECT_IND封包；网关109用作为起始器(initiator)，其在收到所述广拨封包后，回应CONNECT_REQ请求，该请求携带了后续通讯时序的参数，包含在哪个时间点和在哪一个频道收发数据。最后，主装置101与网关109按照CONNECT_REQ的参数，在定义的时间点切换到定义的频道以于彼此间依序收发数据。因为标准蓝牙通讯协议为已知，故于此不再赘述。

可以了解的是，主装置101与网关109分别包含内建有软件及固件(firmware)的蓝牙芯片以执行上述标准蓝牙连接，以在主装置101与网关109之间形成第一微网络PN1。

本发明中，从装置1031及1033分别包含扬声器用于播放所收听的蓝牙封包内的音讯封包，例如从装置1031及1033为真无线蓝牙耳机组，其不具有内建的麦克风。

从装置1031及1033与主装置101实体分离，并于其间形成第二微网络PN2。第一微网络PN1与第二微网络PN2通过分散网络(scatternet)来完成同步。更详言之，从装置1031及1033通过自定义蓝牙通讯协议(user-defined Bluetooth communication protocol)与主装置101完成同步，以倾听或监听网关109与主装置101之间传送的蓝牙封包。例如，在网关109与主装置101形成蓝牙连接之前或之后，主装置101通知耳机组关于主装置101与网关109传送所述蓝牙封包时使用的时间区间和频道(或频率)，以使耳机组在自定义蓝牙通讯协议定义的时间点，例如图3A的蓝牙时间槽TS1及TS3，进入连接模式(connection mode)，以在所定义的频道倾听或监听蓝牙封包，并播放接收到的蓝牙封包中的音讯封包。

此外，当耳机组接收到所述蓝牙封包后，还在接收所述蓝牙封包的所述蓝牙时间槽(如图3A的TS1)的剩余时间(如图3A的期间(b))内回复应答信号ACK1至主装置101，以表示确实接收到所述蓝牙封包。

此外，当主装置101接收到来自所述耳机组的所述应答信号ACK1后，还在下一个蓝牙时间槽(如图3A的TS2中的期间(c))回复另一个应答信号ACK2至网关109。必须说明的是，主装置101是分别收到每个耳机的应答信号ACK1后才会发送另一个应答信号ACK2至网关109，且来自不同耳机的应答信号ACK1可以是在同一个蓝牙时间槽发送至主装置101，或在不同蓝牙时间槽发送至主装置101(例如在蓝牙封包被重送的情况)。换句话说，主装置101代表整个蓝牙音讯装置与网关109进行通讯。

请参照图4所示，其为本发明实施例的蓝牙音讯系统的运作方法的流程图，所述运作方法适用于图1至图2的蓝牙音讯系统100。所述运作方法包含下列步骤：以主装置与网关形成标准蓝牙连接(步骤S41)；以所述主装置通过自定义蓝牙通讯协议与从装置完成同步(步骤S42)；以所述从装置倾听所述网关与所述主装置之间传送的蓝牙封包(步骤S43)；以所述从装置播放所述蓝牙封包中的音讯封包(步骤S44)；以所述从装置回复所述主装置应答信号(步骤S45)；以及以所述主装置回复所述网关另一个应答信号(步骤S46)。

请同时参照图1、图3A及图4，接着说明本运作方法的一种实施方式。

步骤S41：首先，主装置101与网关109基于标准蓝牙通讯协议完成标准蓝牙连接，以进行主装置101与网关109之间的蓝牙封包交换。由于本发明是适用于蓝牙音讯系统，因此蓝牙封包主要包含音讯封包和其他控制信号，例如控制音量、连线及断线等的指令。

步骤S42：在主装置101与网关109间完成标准蓝牙连接之前或之后，主装置101通过自定义蓝牙通讯协议与从装置1031及1033完成同步，例如，在主装置101与网关109完成标准蓝牙连接之前或之后，主装置101通知从装置1031及1033关于主装置101与网关109之间传送蓝牙封包的时间区间及频道，以使从装置1031及1033能够在后续步骤中在定义的时间点及频道倾听或监听主装置101与网关109之间的蓝牙封包。

步骤S43～S44：例如，在蓝牙时间槽TS1(例如625微秒)的期间(a)时，网关109传送蓝牙封包至主装置101，从装置1031及1033则在相同期间(a)(根据所述自定义蓝牙通讯协议的接收信息得知)倾听或监听所述蓝牙封包，并播放接收到的蓝牙封包中的音讯封包。

步骤S45：当从装置1031及1033接收到所述蓝牙封包后，在收到所述蓝牙封包的蓝牙时间槽TS1的剩余时间(例如期间(b))内回复应答信号ACK1至主装置101。本发明中，从装置1031及1033并不发送任何应答信号至网关109，而仅发送应答信号ACK1至主装置101。

步骤S46：当主装置101接收到来自从装置1031及1033的所述应答信号ACK1后，在下一个蓝牙时间槽(例如TS2)回复另一个应答信号ACK2至网关109。如前所述，不同从装置1031及1033可能不在相同蓝牙时间槽内发送应答信号ACK1主装置101，该主装置101要收到两个应答信号ACK1后，才会回复应答信号ACK2至网关109。

亦即，当主装置101未接收到来自从装置1031或1033的应答信号ACK1或接收到来自从装置1031和/或1033的否定应答信号(NACK)，不在所述下一个蓝牙时间槽(例如TS2)传送另一应答信号ACK2或在所述下一个蓝牙时间槽传送另一否定应答信号至网关109。另外，当网关109在所述下一个蓝牙时间槽未接收到所述另一应答信号ACK2或接收到所述另一否定应答信号，表示从装置1031及1033和主装置101至少一者未收到前一次发送的蓝牙封包，网关109则重送所述前一个蓝牙封包。

蓝牙时间槽TS3中，主装置101将使用者的说话内容转换为音讯封包埋入于蓝牙封包内发送至网关109，于此同时，从装置1031及1033同样切换至倾听所传送的蓝牙封包并播放所述说话内容的状态，以增加使用者经验。

蓝牙时间槽TS4中，网关109发送应答信号至主装置101，于此同时，从装置1031及1033同样切换至倾听所传送的蓝牙封包的状态，例如确认传送的蓝牙封包中是否包含终止倾听的信息。

请参照图3B，其为本发明另一实施例的蓝牙音讯系统的运作时序图，其同样适用于图1及图2的系统。图3B与图3A的实施例的主要差别在于：

(1)在蓝牙时间槽TS1中，当主装置101判断来自网关109的蓝牙封包是音讯封包而不包含其他控制信息时，主装置101如果不使用音讯封包而可提早停止接收剩下的蓝牙封包，藉以降低耗能。亦即，主装置101可根据目前蓝牙封包的内容缩短接收期间(a)；

(2)本发明实施例的从装置1031及1033，可配置成仅倾听网关109传送至主装置101的蓝牙封包，但不倾听主装置101传送至网关109的蓝牙封包，根据不同应用而定。亦即，蓝牙时间槽TS3中，从装置1031及1033在期间(d)不切换至倾听主装置101传送至网关109的蓝牙封包的状态；以及

(3)在蓝牙时间槽TS4中，从装置1031及1033在期间(e)不切换至倾听网关109回复主装置101的应答信号的状态。其他步骤则与图3A相同，故于此不再赘述。

某些实施方式中，内建麦克风(例如101)的行动装置或配件可具有生理检测功能以检测使用者的生理信号，例如检测光体积变化描述波形(PPG)信号。例如，当麦克风101内建于戒指时(如图2所示)，该戒指检测到PPG信号时才与网关109形成蓝牙连接，而当戒指未检测到PPG信号(例如PPG信号的SNR小于阈值、无法从PPG信号检测到心跳等)时，则自动终止蓝牙连接。

必须说明的是，上述实施例中，虽然耳机组是以包含两个分离的耳机1031及1033为例进行说明，但本发明并不以此为限。本发明实施例的蓝牙音讯系统中，可包含多组耳机组同时倾听网关与主装置之间的蓝芽封包，且所述多组耳机组同播放蓝牙封包中的音讯内容。此外，从装置不限定为耳机组，亦可为蓝牙音箱等车上或室内的固定式设备，只要其能播放蓝牙封包中的音讯内容即可，并无特定限制。

综上所述，已知真无线蓝牙耳机的麦克风由于是配置于耳机中，因而距离使用者的口部较远而具有较差的收音效果，同时耳机还需配置其他控制组件，例如控制接听电话、选取音乐内容或调整音量等，而无法进一步降低耳机尺寸。因此，本发明另提供一种麦克风与耳机组分离的蓝牙音讯装置、蓝牙音讯系统(参照图1)及其运作方法(参照图3A至图4)，其中耳机组倾听或监听麦克风与网关之间传送的蓝牙封包并播放所接收的蓝牙封包中的音讯内容。藉此，因为麦克风可移动至使用者的嘴边而可解决真无线蓝牙音讯装置的收音不良的问题。同时，由于耳机组的其他功能可设置于内建麦克风的行动装置或配件上，可有效缩小耳机组的尺寸。

虽然本发明已通过前述实例披露，但是其并非用以限定本发明，任何本发明所属技术领域中具有通常知识技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与修改。因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (16)

1.一种蓝牙音讯系统，该蓝牙音讯系统包含：

网关；

主装置，该主装置用于基于标准蓝牙通讯协议与所述网关传送蓝牙封包；以及

至少一从装置，该至少一从装置与所述主装置实体分离，并用于通过自定义蓝牙通讯协议与所述主装置完成同步，以倾听所述网关与所述主装置之间传送的所述蓝牙封包，

其中，当该主装置判断来自该网关的蓝牙封包是音讯封包而不包含其他控制信息时，该主装置提早停止接收剩下的蓝牙封包；

其中，当所述从装置接收到所述蓝牙封包后，在接收所述蓝牙封包的蓝牙时间槽的剩余时间内回复应答信号至所述主装置；当所述主装置接收到来自所述从装置的所述应答信号后，在下一个蓝牙时间槽回复另一个应答信号至所述网关。

2.根据权利要求1所述的蓝牙音讯系统，其中所述网关是移动电话、平板计算机、笔记本电脑、桌面计算机或音乐播放器。

3.根据权利要求1所述的蓝牙音讯系统，其中所述主装置包含麦克风用于产生音讯封包，该音讯封包携带于所述蓝牙封包传送至所述网关。

4.根据权利要求3所述的蓝牙音讯系统，其中所述麦克风为独立装置。

5.根据权利要求3所述的蓝牙音讯系统，其中所述麦克风配置于戒指、手表、手环、项链或充电盒内。

6.根据权利要求1所述的蓝牙音讯系统，其中所述至少一从装置的每一者包含扬声器，该扬声器用于播放所述蓝牙封包内的音讯封包。

7.根据权利要求1所述的蓝牙音讯系统，其中所述至少一从装置为真无线蓝牙耳机组。

8.一种蓝牙音讯装置，用于与计算机基于标准蓝牙通讯协议进行蓝牙通讯，所述蓝牙音讯装置包含：

麦克风，该麦克风用于在蓝牙时间槽与所述计算机间往复传送蓝牙封包；以及

耳机组，该耳机组与所述麦克风实体分离，并用于在所述蓝牙时间槽倾听所述蓝牙封包并播放所述蓝牙封包中的音讯封包，

其中，当该麦克风判断来自所述计算机的蓝牙封包是音讯封包而不包含其他控制信息时，该麦克风提早停止接收剩下的蓝牙封包；

其中，当所述耳机组接收到所述蓝牙封包后，还在接收所述蓝牙封包的所述蓝牙时间槽的剩余时间内回复应答信号至所述麦克风；当所述麦克风接收到来自所述耳机组的所述应答信号后，还在下一个蓝牙时间槽回复另一个应答信号至所述计算机。

9.根据权利要求8所述的蓝牙音讯装置，其中所述耳机组通过自定义蓝牙通讯协议与所述麦克风完成同步，以倾听所述蓝牙封包。

10.根据权利要求9所述的蓝牙音讯装置，其中所述自定义蓝牙通讯协议包含通知所述耳机组所述麦克风与所述计算机间传送所述蓝牙封包时使用的时间区间和频道。

11.根据权利要求8所述的蓝牙音讯装置，其中所述麦克风为独立装置。

12.根据权利要求8所述的蓝牙音讯装置，其中所述麦克风配置于戒指、手表、手环、项链或充电盒内。

13.一种蓝牙音讯系统的运作方法，所述蓝牙音讯系统包含网关、主装置以及从装置，其中所述主装置及所述从装置实体分离，所述运作方法包含：

以所述主装置与所述网关形成标准蓝牙连接；

以所述主装置通过自定义蓝牙通讯协议与所述从装置完成同步；

以所述从装置倾听所述网关与所述主装置之间传送的蓝牙封包；

以所述从装置播放所述蓝牙封包中的音讯封包；

当所述从装置接收到所述蓝牙封包后，在接收所述蓝牙封包的蓝牙时间槽的剩余时间内回复应答信号至所述主装置；以及

当所述主装置接收到来自所述从装置的所述应答信号后，在下一个蓝牙时间槽回复另一个应答信号至所述网关，

其中，当该主装置判断来自该网关的蓝牙封包是音讯封包而不包含其他控制信息时，该主装置提早停止接收剩下的蓝牙封包。

14.根据权利要求13所述的运作方法，还包含：

当所述主装置未接收到来自所述从装置的所述应答信号或收到来自所述从装置的否定应答信号时，

不在所述下一个蓝牙时间槽回复所述另一应答信号，或

在所述下一个蓝牙时间槽传送另一否定应答信号至所述网关。

15.根据权利要求14所述的运作方法，还包含：

当所述网关在所述下一个蓝牙时间槽未接收到所述另一应答信号或接收到所述另一否定应答信号时，重送前一个蓝牙封包。

16.根据权利要求13所述的运作方法，其中

所述从装置仅倾听所述网关传送至所述主装置的所述蓝牙封包，且

不倾听所述主装置传送至所述网关的所述蓝牙封包。