CN116249045A - 一种采用无线星链方式的集联麦克风声学技术设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种采用无线星链方式的集联麦克风声学技术设备，其组成包括：无线收发终端、多个一级麦克风音箱、多个二级麦克风音箱、多个三级麦克风音箱，还可以包括四级、五级等更多细分级别的麦克风音箱。所述无线收发终端作为一个信号总节点，各一级麦克风音箱作为信号的一级分节点，各二级麦克风音箱作为信号的二级分节点，各三级麦克风音箱作为信号的三级分节点，如此逐级细分。通讯时，通过无线传输互联的方式，总节点拖动多个一级分节点，各一级分节点又拖动多个二级分节点，各二级分节点再拖动多个三级分节点，如此类推，各级节点逐级无线连接，形成星链式集联的麦克风音箱声学系统。

Description

一种采用无线星链方式的集联麦克风声学技术设备

技术领域

本发明涉及无线通讯领域技术，尤其是指一种采用无线星链方式的集联麦克风声学技术设备。

背景技术

目前，网络会议应用越来越普遍，在企业工作沟通中的作用越来越重要。为实现免布线、快速搭建网络会议，集成了麦克风的蓝牙麦克风音箱取代了专业级的麦克风和扬声器，成为了网络会议的一种重要语音交流工具。然而，目前的网络会议设备只能连接一个蓝牙麦克风音箱，并且，蓝牙麦克风的有效采集距离通常在2-3米，蓝牙音箱的功率通常是5W，对于多人参加的中大型会议室，网络会议的语音质量较差，难以满足需求。

中国专利申请号为202222832727.9的实用新型专利，其公开一种实现多蓝牙麦克风音箱的网络会议管理系统，其包括多个蓝牙麦克风音箱、蓝牙网关和上位机，所述蓝牙网关上设有多个蓝牙模块，并与多个蓝牙麦克风音箱一一配对连接；所述蓝牙网关实时接收每一个所述蓝牙麦克风音箱的发言语音，并通过所述上位机发送给网络会议系统；所述蓝牙网关将所述上位机接收到的会议语音，发送给每一个蓝牙模块，并通过对应的所述蓝牙麦克风音箱播放。

上述实用新型专利通过在蓝牙网关将多个蓝牙麦克风音箱与会议系统连接，将分散的多个蓝牙麦克风音箱进行统一管理，实现了分布式的麦克风和音箱效果，满足了中大型会议室的分散音频采集和音箱发声的需求，并提高了网络会议的语音质量。

然而，上述蓝牙通讯并未改变其一对一无线通讯的方式，在蓝牙网关上设置多个蓝牙模块，每个蓝牙模块连接一个蓝牙麦克风音箱，从而仍然是实现一对一的蓝牙连接。当存在20个蓝牙麦克风音箱时，需要配置20个蓝牙模块进行匹配。这种设计，仅仅是将传统的分离的蓝牙模块从分离状态变为集成在蓝牙网关，并未真正做到采用一个蓝牙模块托动多个蓝牙麦克风音箱。

传统蓝牙通讯，采用一对一的连接方式，是受其通信信道限制，因由数据上的上行和下行通讯均需要占用信道，现有的蓝牙技术仅能支持一对一的同步上行和下行通讯的双模通讯模式，没有足够信道进行分配，无法通过一个蓝牙模块一次性拖动更多的终端设备，存在通讯数据传输延迟和数据无法同步的问题。本领域技术人员应及力研发新的方式以突破此技术壁垒。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种采用无线星链方式的集联麦克风声学技术设备，其不但可以拖动更多的终端设备，而且解决了声音传输同步性问题，从而克服现有技术的不足。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种采用无线星链方式的集联麦克风声学技术设备，包括

无线收发终端，具有第一连接端，该第一连接端用于与客户端电脑的第二连接端插接；

多个一级麦克风音箱，至少包括分别与无线收发终端无线连接的1号、2号和3号麦克风音箱；

多个二级麦克风音箱，包括分别与1号麦克风音箱无线连接的11号、12号和13号麦克风音箱；分别与2号麦克风音箱无线连接的21号、22号和23号麦克风音箱；分别与3号麦克风音箱无线连接的31号、32号和33号麦克风音箱；

多个三级麦克风音箱，包括

分别与11号麦克风音箱无线连接的111号、112号和113号麦克风音箱；分别与12号麦克风音箱无线连接的211号、212号和213号麦克风音箱；分别与13号麦克风音箱无线连接的231号、232号和233号麦克风音箱；

分别与21号麦克风音箱无线连接的211号、212号和213号麦克风音箱；分别与22号麦克风音箱无线连接的221号、222号和223号麦克风音箱；分别与23号麦克风音箱无线连接的231号、232号和233号麦克风音箱；

分别与31号麦克风音箱无线连接的311号、312号和313号麦克风音箱；分别与32号麦克风音箱无线连接的321号、322号和323号麦克风音箱；分别与33号麦克风音箱无线连接的331号、332号和333号麦克风音箱；

由无线收发终端拖动首层的多个一级麦克风音箱，各个一级麦克风音箱又拖动下一层的多个二级麦克风音箱，各个二级麦克风音箱再拖动下一层多个三级麦克风音箱，如此多层逐级无线连接，形成星链式集联的麦克风音箱声学系统。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，所述无线收发终端作为一个信号总节点，各一级麦克风音箱作为信号的一级分节点，各二级麦克风音箱作为信号的二级分节点，各三级麦克风音箱作为信号的三级分节点，如此逐级细分。通讯时，通过无线传输互联的方式，总节点拖动多个一级分节点，各一级分节点又拖动多个二级分节点，各二级分节点再拖动多个三级分节点，如此类推，各级节点逐级无线连接，形成星链式集联的麦克风音箱声学系统。

采用无线集联的方式一次性可以拖动更多的麦克风终端，一方面解决声音收集（上行通信）和声音播放（下行通信）时各麦克风相互通讯时有足够信道进行分配的问题，另一方面解决一次性拖动太多的麦克风终端，其上行通信和下行通信宽带传输的信号延迟问题，保证信号传输的同步性。

本发明的麦克风音箱声学系统可以应用于大型会议室、教室、体育会场等场所，实现无线传输，不需要布线，并且采用集联技术，无线收发终端以及各个一级麦克风音箱、二级麦克风音箱、三级麦克风音箱内仅需内置单个无线收发芯片而不需要多个蓝牙模块。本发明由一个无线收发终端拖动多级麦克风音箱，以星链的方式发散式连接，解决大型会场的会议通讯问题。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明之实施例的无线星链方式的集联麦克风声学系统结构图。

图2是本发明之实施例的单个无线收发芯片的架构图。

图3是本发明之实施例的私有协议序列化和返序列化的通讯架构图。

图4是本发明之实施例的私有协议数据传输原理结构图。

图5是本发明之实施例的无线收发终端与三个一级麦克风音箱的通讯下行和上行架构图。

图6是本发明之实施例的私有协议无线收发芯片的信道示意图。

图7是本发明之实施例的无线收发终端与各一级麦克风音箱的通讯时序梯形图。

图8是本发明之实施例的一级麦克风音箱与各二级麦克风音箱的通讯时序梯形图。

图9是本发明之实施例的二级麦克风音箱与各三级麦克风音箱的通讯时序梯形图。

图10是本发明之实施例的两个无线收发芯片交换数据包的示意图。

图11是本发明之实施例的各级麦克风音箱在T1/T2/T3时刻的通讯控制原理图。

图12是本发明之实施例的无线收发终端与各一级麦克风音箱的通讯下行和上行加构图。

附图标识说明：

100、无线收发终端 200、客户端电脑。

具体实施方式

实施例

本发明是一种采用无线星链方式的集联麦克风声学技术设备，其组成包括：无线收发终端100、多个一级麦克风音箱、多个二级麦克风音箱、多个三级麦克风音箱，还可以包括四级、五级等更多细分级别的多个麦克风音箱。

其中，所述无线收发终端100作为一个信号总节点，各一级麦克风音箱作为信号的一级分节点，各二级麦克风音箱作为信号的二级分节点，各三级麦克风音箱作为信号的三级分节点，如此逐级细分。通讯时，通过无线传输互联的方式，总节点拖动多个一级分节点，各一级分节点又拖动多个二级分节点，各二级分节点再拖动多个三级分节点，如此类推，各级节点逐级无线连接，形成星链式集联的麦克风音箱声学系统。

本发明的麦克风音箱声学系统可以应用于大型会议室、教室、体育会场等场所，实现无线传输，不需要布线，并且采用集联技术，无线收发终端100以及各个一级麦克风音箱、二级麦克风音箱、三级麦克风音箱内仅需内置单个无线收发芯片，由一个无线收发终端100拖动多级麦克风音箱，以星链的方式发散式连接，解决大型会场的会议通讯问题。应用时，可以将各麦克风制作成筒灯的外形，以无线的方式安装于天花板上，不会占用会场桌面的空间，从而布局可以更为简洁。

请参照图1至图9所示，其显示出了本发明之较佳实施例的具体结构，是一种采用无线星链方式的集联麦克风声学技术设备。见图1，包括无线收发终端100、多个一级麦克风音箱、多个二级麦克风音箱、多个三级麦克风音箱。

其中，无线收发终端100类似于一个U盾，其具有第一连接端，该第一连接端用于与客户端电脑200的第二连接端插接。第一连接端例如是USB插头，第二连接端为例如是笔记本电脑的USB插座，当类似于U盾的无线收发终端100通过其USB插头形式的第一连接端接入USB插座的第二连接端时，则该无线收发终端100接到了客户端电脑上200上，从而实现无线收发终端100与客户端电脑上200的数据传输。

多个一级麦克风音箱，至少包括分别与无线收发终端100无线连接的1号麦克风音箱、2号麦克风音箱、3号麦克风音箱。

多个二级麦克风音箱，包括分别与1号麦克风音箱无线连接的11号麦克风音箱、12号麦克风音箱、13号麦克风音箱；分别与2号麦克风音箱无线连接的21号麦克风音箱、22号麦克风音箱、23号麦克风音箱；分别与3号麦克风音箱无线连接的31号麦克风音箱、32号麦克风音箱、33号麦克风音箱。

多个三级麦克风音箱，包括

分别与11号麦克风音箱无线连接的111号、112号、113号麦克风音箱；分别与12号麦克风音箱无线连接的211号麦克风音箱、212号麦克风音箱、213号麦克风音箱；分别与13号麦克风音箱无线连接的231号麦克风音箱、232号麦克风音箱、233号麦克风音箱；

分别与21号麦克风音箱无线连接的211号麦克风音箱、212号麦克风音箱、213号麦克风音箱；分别与22号麦克风音箱无线连接的221号麦克风音箱、222号麦克风音箱、223号麦克风音箱；分别与23号麦克风音箱无线连接的231号麦克风音箱、232号麦克风音箱、233号麦克风音箱；

分别与31号麦克风音箱无线连接的311号麦克风音箱、312号麦克风音箱、313号麦克风音箱；分别与32号麦克风音箱无线连接的321号麦克风音箱、322号麦克风音箱、323号麦克风音箱；分别与33号麦克风音箱无线连接的331号麦克风音箱、332号麦克风音箱、333号麦克风音箱。

由无线收发终端100拖动首层的多个一级麦克风音箱，各个一级麦克风音箱又拖动下一层的多个二级麦克风音箱，各个二级麦克风音箱再拖动多个三级麦克风音箱，如此多层逐级无线连接，形成星链式集联的麦克风音箱声学系统。

本发明的重点在于，采用无线集联的方式一次性可以拖动更多的麦克风终端，一方面解决声音收集（上行通信）和声音播放（下行通信）时各麦克风相互通讯时有足够信道进行分配的问题，另一方面解决一次性拖动太多的麦克风终端，其上行通信和下行通信宽带传输的信号延迟问题，保证信号传输的同步性。

基于此，所述无线收发终端100、各一级麦克风音箱、各二级麦克风音箱、各三级麦克风音箱均分别内置无线收发芯片。无线收发芯片基于以下传统的无线技术作为基中一种通讯基础：(1)平流层气球通信技术；(2)广带无线接入技术；(3)蓝牙技术；(4)GSM技术；(5)CDMA技术；(6)无绳系统；(7)蜂窝数字数据分组系统(CDPD)技术；(8)第三代移动通信系统技术；(9)i–Mode技术；(10)WAP技术；(11)GPRS技术；(12)LAS-CDMA技术。但是，又由于现有的无线技术难以做到一次性拖动多个终端进行通讯的要求，尤其是常用的蓝牙通讯也无法一次性由一个主节点同步与多个分节点进行同时互联、同步通讯，因此本发明还需要进一步有针对性地研发。

如图2所示，本发明实施例是以一种私有协议的无线传输来实现本发明的星链式集联的麦克风音箱声学系统。所述无线收发芯片为私有协议无线收发芯片，从而与常见的蓝牙收发芯片区别开。

所述私有协议无线收发芯片的芯片架构包含物理层101、交互层102、私有协议栈103、应用层104。

物理层101负责提供数据传输的物理通道（通常称为信道）。通常情况下，一个通信系统中存在几种不同类型的信道，如控制信道、数据信道、语音信道等等。交互层102是在物理层的基础上，提供两个或多个设备之间、和物理无关的逻辑传输通道（也称作逻辑链路）。私有协议栈103是逻辑链路控制和适配协议（Logical Link Control and AdaptaonProtocol）的缩写，负责管理逻辑层提供的逻辑链路。基于该协议，不同应用可共享同一个逻辑链路。应用层104是基于私有协议栈提供的通道，实现各种各样的应用功能。应用层的应用场景、功能、使用方式是私有协议的特有概念，为了实现不同平台下的不同设备的互联互通，私有协议不止规定了规范，也为各种不同的应用场景，定义了各种协议规范，这些应用层规范称作私有应用场景、功能、使用方式。

如图2所示，所述物理层101包含射频层、基带层、链路管理层、主机控制器接口层、私有协议物理层、私有协议链路层。

其中，射频层通过本地无线数据通过射频发送给远端设备，并且通过射频接收来自远端无线终端设备的数据。基带层进行射频信号与数字或语音信号的相互转化，实现基带协议和其它的底层连接规程。链路管理层负责管理各收发终端设备之间的通信，实现链路的建立、验证、链路配置等操作。

主机控制器接口层在物理层和私有协议栈都有，物理层的主机控制器接口层负责把协议栈的数据做处理，转换为物理层内部动作，并且接收到远端的数据，通过主机控制器接口层上报给私有协议栈。

私有协议物理层：包含模拟通信电路，负责在空中转换数字符号，是协议栈的最底层，向私有协议链路层提供服务。私有协议链路层是直接连接到私有协议物理层的部分，负责广播、扫描和创建/维护连接。

交互层102包含私有协议接口交互层、第一单向数据接口、第二单向数据接口、第一双向数据接口、第二双向数据接口。

私有协议接口交互层分别有UART数据的交互、USB数据的交互、SDIO数据的交互等；私有协议接口交互层电性连接第一单向数据接口、第二单向数据接口、第一双向数据接口、第二双向数据接口，以实现数据交互。

其中，第一单向数据接口接收由私有协议栈发送给私有协议无线收发芯片的命令；第二单向数据接口发送由私有协议无线收发芯片上报给私有协议栈的事件。第一双向数据接口发送以及接收私有协议栈跟私有协议无线收发芯片双向交互的普通数据。第二双向数据接口发送以及接收私有协议无线收发芯片跟私有协议栈双向交互的通话/语音识别等音频数据。以及还有可以增加其它接口，例如增加（1）HCI ACL接口:私有协议栈跟私有协议无线收发芯片双向交互的普通数据；（2）HCI ISO接口:私有协议用的数据包格式等。

私有协议栈103包含主机控制层接口和各种私有协议：逻辑链路控制与适配协议；服务发现协议；串口仿真协议；对象交换协议；免提协议；私有耳机协议；私有串口协议；苹果的特有协议；无线通话本访问协议；短信访问协议；对象推送协议；音视频控制传输协议；音视频分布传输协议；人机接口协议；私有音乐协议；私有音乐控制协议；私有属性协议；私有通用属性协议；私有专用属性协议；私有安全管理协议等。

私有协议是程序员自已定义的程序沟通的数据格式约定完成序列化与反序列化的一种标准，本发明的私有协议的通讯数据包结构包括：

数据包头部：数据包头部是必须的，在粘包的时候可以作为的分隔符进行分包。

数据包长度：数据包长度加上可以判断数据包是否完整。

版本号：版本号为V1.0/V1.1/V1.2等版本，在无线网络通讯中，不同项目之间的数据包可以通过版本号进行甄别。

目的地址：目的地址根据硬件特性决定添加指向已经有硬件地址。

源地址：源地址根据硬件特性添加加。在无线通讯过程中不曾定义过有硬件地址，通过源地址实现添加。

包标识符：包标识符有利于问答模式下的重发机制或者网络导致的重复收包问题。

协议码：协议码可包含请求/响应位、是否需要应答位、协议类型位。

有效数据：有效数据承载传输信息。

校验：数据包校验字节根据硬件特性而选择添加。硬件部分已经有校验的可以不加，硬件部分没有的最好加上。

数据包尾部：数据包尾部是必须的，表示数据传输结束。

如图3和图4所示，程序员设计自定制协议时按①传输性能、②解析性能、③调试便捷性进行序列化和反序列化的传输。具体步骤如下：先定制一个协议，传输时的数据尽可能的短小，传输数据的时候才能尽可能的快；接着传输多个数据对象的时候需要序列化，对方拿到数据后要进行反序列化，解析性能指的就是序列化和反序列化要足够快；最后对传输的数据进行最快速度的识别。此外所提及的序列化是指：在网络传输或者数据的持久化存储时，将多个数据对象按照指定格式组织成为一个二进制数据进行传输或持久化的过程；反序列化是对二进制数据传输按照指定格式进行解析，得到各个数据对象的过程。

以本发明的以无线收发终端100与1号麦克风音箱之间进行俩个数据的传输为例，更为详细地介绍私有协议的其中一种应用模型：

如图4和图5所示，1号麦克风音箱进行俩个数据的运算，运算的过程并不是自己执行，而是将数据传输给私有协议无线收发芯片，让私有协议无线收发芯片运算、并返回结构；

例如要传输数学运算：11 + 22

需要向私有协议无线收发芯片传输的数据对象有三个：第一个数字、第二个数字、运算符协议定制方法如下之一种：

方案一： 11 + 22字符串传输，解析过程：获取数字字符，遇到其他字符截止，取出第一个数字，特殊字符为运算符，剩下的获取数字字符；

方案二：11；22；+；逆波兰表达式，进行字符串分割，前俩个字符串转化为数字，最后为运算符；

方案三：二进制序列化：将三个对象的二级制数据分别放到一整块内存的指定位置，最终按照位置进程解析即可。

如图2所示，以下介绍私有协议栈103各构造：其中，主机控制层接口主要负责透过交互层把协议栈的数据发送给私有协议无线收发芯片，并且接受来自私有协议无线收发芯片的数据，数据主要通过第一单向数据接口、第一单向数据接口、第一双向数据接口、第二双向数据接口的数据等进行交互。

逻辑链路控制与适配协议将HCI ACL数据分组交换为便于高层应用的数据分组格式，并提供协议复用和服务质量交换等功能；通过协议多路复用、分段重组操作和组概念，向高层提供面向连接的和无连接的数据服务。服务发现协议为应用程序提供了一种方法来发现哪些服务可用，并确定这些可用服务的特征。串口仿真协议用于上层协议无线通话，私有协议透传至应用层等协议都是直接走的串口仿真协议。对象交换协议：无线通话本，私有协议短信，文件传输等协议都是走的对象交换协议。私有属性协议用于发现、读、写对端设备的协议(针对无线终端设备)，私有属性协议允许设备作为服务端提供拥有关联值的属性集，让作为客户端的设备来发现、读、写这些属性；同时服务端能主动通知客户端。

基于以上私有协议的无线收发芯片的通讯架构，如图5至图8所示，本发明还提供一种基于无线星链方式的集联麦克风声学技术设备的通讯方法：

如图6所示，各私有协议无线收发芯片的通信射频频率从2.4000 GHz到2.4835GHz，从2402 MHz开始将该频段划分为40个频道，间隔为2 MHz，这40个通道分为三个广播通道(第37、38、39段)和37个数据通道(第0-36段)；当传输数据时，无线电以1mbps的速度传输，每个符号1位。

私有协议无线收发芯片的双向通讯包括下行通信和上行通信两部分。如图7至图10为无线星链方式的集联麦克风音箱声学系统的下行通信和上行通讯的架构。

一级下行通信时：如图7所示，

无线收发终端100接收来自客户端电脑200的音频信号，通过UAC编码器解码后，数据进入缓存区，缓存后进行LC3解码，解码后的音频信号分割为T1时间段、T2时间段、T3时间段不断循环广播向外发送；

1号麦克风音箱在T1时间段开锁，在T2时间段和T3时间段关闭，因此在T1时间段，1号麦克风音箱接收无线收发终端100的音频信号；2号麦克风音箱在T2时间段开锁，在T1时间段和T3时间段关闭，因此在T2时间段，2号麦克风音箱接收无线收发终端100的音频信号；3号麦克风音箱在T3时间段开锁，在T1时间段和T2时间段关闭，因此在T3时间段，3号麦克风音箱接收无线收发终端100的音频信号。

二级下行通信时：如图8所示，

1号麦克风音箱接收来自无线收发终端100的音频信号，通过UAC编码器解码后，数据进入缓存区，缓存后进行LC3解码，解码后的音频信号分割为T11时间段、T12时间段、T13时间段不断循环广播向外发送；

11号麦克风音箱在T11时间段开锁，在T12时间段和T13时间段关闭，因此在T11时间段，11号麦克风音箱接收1号麦克风音箱的音频信号；12号麦克风音箱在T12时间段开锁，在T11时间段和T13时间段关闭，因此在T12时间段，12号麦克风音箱接收1号麦克风音箱的音频信号；13号麦克风音箱在T13时间段开锁，在T11时间段和T12时间段关闭，因此在T13时间段，A3号一级麦克风音箱接收1号麦克风音箱的音频信号；2号麦克风音箱、3号麦克风音箱下行通信的方式与1号麦克风音箱相同，在此不再赘述；

三级下行通信时：如图9所示，

11号麦克风音箱接收来自无线收发终端100的音频信号，通过UAC编码器解码后，数据进入缓存区，缓存后进行LC3解码，解码后的音频信号在T110时间段内不分先后同步以广播向外发送；

111号、112号、113号麦克风音箱在T110时间段均开锁，因此在T110时间段，111号、112号、113号麦克风音箱同步接收11号麦克风音箱的音频信号；

12号麦克风音箱、13号麦克风音箱、21号麦克风音箱、22号麦克风音箱、23号麦克风音箱、31号麦克风音箱、32号麦克风音箱、33号麦克风音箱下行通信的方式与11号麦克风音箱相同，在此不再赘述。

三级上行通信时：如图9所示，

111号麦克风音箱在T111时间段占用射频频率，实现111号麦克风音箱与11号麦克风音箱的通讯；在T111时间段内111号麦克风音箱将其音频信号上传至11号麦克风音箱，然后111号麦克风音箱关闭通讯；

112号麦克风音箱在T112时间段占用射频频率，实现112号麦克风音箱与11号麦克风音箱的通讯；在T112时间段内112号麦克风音箱将其音频信号上传至11号麦克风音箱，然后112号麦克风音箱关闭通讯；

113号麦克风音箱在T113时间段占用射频频率，实现113号麦克风音箱与11号麦克风音箱的通讯；在T113时间段内113号麦克风音箱将其音频信号上传至11号麦克风音箱，然后113号麦克风音箱关闭通讯；

121号麦克风音箱、122号麦克风音箱、123号麦克风音箱与12号麦克风音箱的上行通讯方式与111号、112号、113号麦克风音箱的上行通讯方式相同；

131号麦克风音箱、132号麦克风音箱、133号麦克风音箱与13号麦克风音箱的上行通讯方式与111号、112号、113号麦克风音箱的上行通讯方式也相同；

其它的各三级麦克风音箱211、212、213；221、222、223；231、232、233等各麦克风与其对应的各二级麦克风音箱上行通讯方式与以上各三级麦克风音箱111，112，113上行通讯方式也相同，在此不再赘述；

以及，各三级麦克风音箱311、312、313；321、322、323；331、332、333与其对应的各二级麦克风音箱上行通讯方式与上述各三级麦克风音箱111，112，113上行通讯方式也相同，在此不再赘述。

二级上行通信时：如图8所示，

11号麦克风音箱在T11时间段占用射频频率，实现11号麦克风音箱与1号麦克风音箱的通讯；在T11时间段内11号麦克风音箱将其音频信号上传至1号麦克风音箱，然后11号麦克风音箱关闭通讯；

12号麦克风音箱在T12时间段占用射频频率，实现12号麦克风音箱与1号麦克风音箱的通讯；在T12时间段内12号麦克风音箱将其音频信号上传至1号麦克风音箱，然后12号麦克风音箱关闭通讯；

13号麦克风音箱在T13时间段占用射频频率，实现13号麦克风音箱与1号麦克风音箱的通讯；在T13时间段内13号麦克风音箱将其音频信号上传至1号麦克风音箱，然后13号麦克风音箱关闭通讯；

同样的，各二级麦克风音箱21，22，23与其对应的各一级麦克风音箱2上行通讯方式与上述各二级麦克风音箱11，12，13上行通讯方式也相同，在此不再赘述；

各二级麦克风音箱31，32，33与其对应的各一级麦克风音箱上行通讯方式上述各二级麦克风音箱11，12，13上行通讯方式也相同，在此不再赘述。

一级上行通信时：如图7所示，

1号麦克风音箱在T1时间段段占用射频频率，实现1号麦克风音箱与无线收发终端100的通讯；在T1时间段段内1号麦克风音箱将其音频信号上传至无线收发终端100，然后1号麦克风音箱关闭通讯；

2号麦克风音箱在T2时间段占用射频频率，实现2号麦克风音箱与无线收发终端100的通讯；在T2时间段内2号麦克风音箱将其音频信号上传至无线收发终端100，然后2号麦克风音箱关闭通讯；

3号麦克风音箱在T3时间段占用射频频率，实现3号麦克风音箱与无线收发终端100的通讯；在T3时间段内3号麦克风音箱将其音频信号上传至无线收发终端100，然后3号麦克风音箱关闭通讯；

最后无线收发终端100通过混频器将各一级麦克风音箱的音频信号收集，混成一个频道的音频信号上传至客户端电脑200。所述无线收发终端100的第一连接端为USB公头，客户端电脑200上有USB母座，USB公头与USB母座对插，实现无线收发终端100与客户端电脑200的数据通讯。

更为具体的，如图10所示，RX意思为接收，是交换机端口上传数据接收至上联端。TX意思为发送，是交换机端口接收数据，发送至下联（用户）端。一旦无线收发终端100与某一个一级麦克风音箱形成连接，则无线收发终端100与这个一级麦克风音箱交换数据包，连接间隔在7.5 ms到4 s之间（步长：1.25 ms），如果没有其他数据可交换，则交换0字节数据包，也就是空数据包。每个连接事件都在不同的频率通道上进行。同理，各一级麦克风音箱与各二级麦克风音箱之间的连接、各二级麦克风音箱与各三级麦克风音箱之间的连接与数据包交换方式也是在连通后进行。

如图1所示，假设定音频信号设为Sn，n为相应的麦克风的号码，则本发明系统的各终端的音频信号公式如下：

S100=S1+S2+S3：无线收发终端100收发的音频信号为三个一级麦克风音箱1号；2号和3号音频信号之和；

S1=S11+S12+S13：1号麦克风音箱收发的音频信号为三个二级麦克风音箱11号；12号和13号音频信号之和；

S2=S21+S22+S23：2号麦克风音箱收发的音频信号为三个二级麦克风音箱21号；22号和23号音频信号之和；

S3=S31+S32+S33：3号麦克风音箱收发的音频信号为三个二级麦克风音箱31号；32号和33号音频信号之和；

S11=S111+S112+S113：11号麦克风音箱收发的音频信号为三个三级麦克风音箱111号；112号和113号音频信号之和；

S12=S121+S122+S123：12号麦克风音箱收发的音频信号为三个三级麦克风音箱121号；122号和123号音频信号之和；

S13=S131+S132+S133：13号麦克风音箱收发的音频信号为三个三级麦克风音箱131号；132号和133号音频信号之和；

S21=S211+S212+S213：21号麦克风音箱收发的音频信号为三个三级麦克风音箱211号；212号和213号音频信号之和；

S22=S221+S222+S223：22号麦克风音箱收发的音频信号为三个三级麦克风音箱221号；222号和223号音频信号之和；

S23=S231+S232+S233：23号麦克风音箱收发的音频信号为三个三级麦克风音箱231号；232号和233号音频信号之和；

S31=S311+S312+S313：31号麦克风音箱收发的音频信号为三个三级麦克风音箱331号；332号和333号音频信号之和；

S32=S321+S322+S323：32号麦克风音箱收发的音频信号为三个三级麦克风音箱321号；322号和323号音频信号之和；

S33=S331+S332+S333：33号麦克风音箱收发的音频信号为三个三级麦克风音箱331号；332号和333号音频信号之和。

相当于无线收发终端100是对应的三个一级麦克风音箱的信号的集联；各一级麦克风音箱均是对应的三个二级麦克风音箱的信号集联；各二级麦克风音箱均是对应的三个三级麦克风音箱的信号集联。

以上各麦克风之间的无线通讯，S100与S1、S2、S3之间占用三个频率通道，S1与S11、S12、S13之间占用三个频率通道，S2与S21、S22、S23之间占用三个频率通道，S3与S31、S32、S33之间占用三个频率通道，S11与S111、S112、S113之间占用三个频率通道，如此类推，A组麦克风共占用13个频率通道；B组麦克风共占用13个频率通道；C组麦克风共占用13个频率通道，共39个通道。

如图6所示，私有协议无线收发芯片使用2.4 GHz频段进行通信，并将该频段划分为40个频道，间隔为2 MHz，从2.4000 GHz到2.4835 GHz，从2402 MHz开始，共有40个通道。这40个通道分为三个广播通道(第37、38、39段)和37个数据通道(第0-36段)。由于本发明系统需要39个数据通道，比传统无线蓝牙的37个数据通道更多，传统无线蓝牙不足以支撑本发明如此多的设备终端的通信信道，因此本发明采用了以下传输技术：

如图1和图7所示，在T1时间段内，本系统的无线收发终端100只连接着1号麦克风音箱的通讯，以及还进一步将T1时间段细分为T11; T12; T13，分别连接着11号、12号和13号麦克风音箱的通讯（如图8所示）；还将T11; T12; T13更为细分为T111；T112; T113/T211；T212; T213/T311；T312; T313时间段（如图1和图9），用于负责A组麦克风中各二级麦克风音箱与三级麦克风音箱之间的通讯，这样，在T1时间段内的通信由于只用到13个频率通道，即可在37个数据通道(第0-36段)的任意通道中进行选择，不会造成干扰。

通信方法如图11所示。当T1时间段截止后，A组麦克风的信号收发已经完成，此时A组麦克风上锁无中断通讯，锁止A组麦克风的通信信号；当T2时间到达，启动对B组麦克风进行通信，直至B组麦克风的收发信号完成后中断通讯，锁止B组麦克风的通信信号; 如此类推，在T3时间到达时对C组麦克风进行通信，直至完成通讯后锁止C组麦克风。

同理，在T11时间段内，11号麦克风音箱打开通讯，完成通讯后关闭；在T12时间段内，12麦克风打开通讯; 在T13时间段内，13麦克风打开通讯，如此循环，系统不断扫描各组、各级、各个麦克风，有顺序地抓取该打开通讯的麦克风，以实现当下麦克风的信号传输，从而实现多个多级麦克风音箱的星链式集联通讯模式，并且避免了干扰问题，还解决了传统无线协议通道不够用无法拖动更多终端设备的问题。

更有，如图12所示，为了保证语音信号在每个麦克风音箱中播放的同步性，以无线收发终端100与1号、2号和3号麦克风之间的通讯为例，详细阐述本发明的声音同步播放以及同步收集的方法。

无线收发终端100在T1时间与1号麦克风音箱通讯，在T2时间与2号麦克风音箱通讯，在T3时间与3号麦克风音箱通讯；T1时间在T2时间之前，T3时间在T2时间之后。导致下行通讯时，无线收发终端100给每个麦克风音箱发送音频信号后，如果直接进行播放，则1号麦克风音箱最早播放、接着2号麦克风音箱播放、进而3号麦克风音箱才会播放。例如T1、T2、T3分别有10ms的时长，则1号麦克风音箱最早播放时间比3号麦克风音箱提前了20ms，声音不同步会造成音箱播放的叠音问题，从而出现了回音。

本发明通过增加缓存模块，用于对收集到的音频信号进行缓存，当所有音频信号均全部下行通讯完成之后，在Tn时间，同时对每个麦克风音箱上所收到的音频信号解码，完成解码后立刻播放，从而保证了音频信号播放的同步性，从而避免了回音问题。

例如，由于1号麦克风音箱是最早进行了通讯，最早收集了无线收发终端100下发的音频信号，此时1号麦克风音箱所收到的音频信号处于缓存等待状态，等待时间为T1+T2+T3，直到2号麦克风音箱和3号麦克风音箱均完成音频信号收集之后，才解码播放。同理，2号麦克风音箱也进行了音频信号数据的缓存，缓存时间为T2+T3；而3号麦克风的缓存时间为T3，只需要在缓存时间内将自身的数据收集完毕，达到Tn时刻即可解码，确保通讯的同步性。

上行通讯架构与下行通讯架构相似，1号麦克风音箱最早与无线收发终端100接通，最早实现数据交换。由1号麦克风音箱上传的音频数据需要更长的缓存时间，缓存时间为T1+T2+T3；以同样的方式，2号麦克风音箱上传的音频数据缓存时间为T2+T3；而3号麦克风的缓存时间为T3，只需要在缓存时间内将自身的数据收集完毕，达到Tm时刻即可解码，确保通讯的同步性。解码后的数据通过编码，形成能够被客户端电脑200识别的数据，再由无线收发终端100上传至客户端电脑200。

除此之外，各一级麦克风音箱与其相应的各二级麦克风音箱、三级麦克风之间也是采用相同的方式进行数据的缓存，以保证语音播放的同步性，在此不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种采用无线星链方式的集联麦克风声学技术设备，其特征在于：包括

无线收发终端，具有第一连接端，该第一连接端用于与客户端电脑的第二连接端插接；

多个一级麦克风音箱，至少包括分别与无线收发终端无线连接的1号、2号和3号麦克风音箱；

多个二级麦克风音箱，包括分别与1号麦克风音箱无线连接的11号、12号和13号麦克风音箱；分别与2号麦克风音箱无线连接的21号、22号和23号麦克风音箱；分别与3号麦克风音箱无线连接的31号、32号和33号麦克风音箱；

多个三级麦克风音箱，包括

分别与11号麦克风音箱无线连接的111号、112号和113号麦克风音箱；分别与12号麦克风音箱无线连接的211号、212号和213号麦克风音箱；分别与13号麦克风音箱无线连接的231号、232号和233号麦克风音箱；

分别与21号麦克风音箱无线连接的211号、212号和213号麦克风音箱；分别与22号麦克风音箱无线连接的221号、222号和223号麦克风音箱；分别与23号麦克风音箱无线连接的231号、232号和233号麦克风音箱；

分别与31号麦克风音箱无线连接的311号、312号和313号麦克风音箱；分别与32号麦克风音箱无线连接的321号、322号和323号麦克风音箱；分别与33号麦克风音箱无线连接的331号、332号和333号麦克风音箱；

由无线收发终端拖动首层的多个一级麦克风音箱，各个一级麦克风音箱又拖动下一层的多个二级麦克风音箱，各个二级麦克风音箱再拖动下一层多个三级麦克风音箱，如此多层逐级无线连接，形成星链式集联的麦克风音箱声学系统。

2.根据权利要求1所述的一种采用无线星链方式的集联麦克风声学技术设备，其特征在于：所述无线收发终端、各一级麦克风音箱、各二级麦克风音箱、各三级麦克风音箱均分别仅内置一个而非多个无线收发芯片。

3.根据权利要求2所述的一种采用无线星链方式的集联麦克风声学技术设备，其特征在于：所述无线收发芯片为私有协议无线收发芯片；所述私有协议无线收发芯片的芯片架构包含物理层、交互层、私有协议栈、应用层。

4.根据权利要求3所述的一种采用无线星链方式的集联麦克风声学技术设备，其特征在于：各私有协议无线收发芯片的通信射频频率从2.4000 GHz到2.4835 GHz，从2402 MHz开始将频段划分为40个频道，间隔为2 MHz，这40个通道分为三个广播通道：第37、38、39段，和37个数据通道：第0-36段；当传输数据时，无线电以1mbps的速度传输，每个符号1位。

5.根据权利要求1所述的一种采用无线星链方式的集联麦克风声学技术设备，其特征在于：一级下行通信时，

无线收发终端接收来自电脑的音频信号，通过UAC编码器解码后，数据进入缓存区，缓存后进行LC3解码，解码后的音频信号分割为T1时间段、T2时间段、T3时间段不断循环广播向外发送；

1号麦克风音箱在T1时间段开锁，在T2时间段和T3时间段关闭，因此在T1时间段，1号麦克风音箱接收无线收发终端的音频信号；

2号麦克风音箱在T2时间段开锁，在T1时间段和T3时间段关闭，因此在T2时间段，2号麦克风音箱接收无线收发终端的音频信号；

3号麦克风音箱在T3时间段开锁，在T1时间段和T2时间段关闭，因此在T3时间段，3号麦克风音箱接收无线收发终端的音频信号。

6.根据权利要求5所述的一种采用无线星链方式的集联麦克风声学技术设备，其特征在于：二级下行通信时，

1号麦克风音箱接收来自无线收发终端的音频信号，通过UAC编码器解码后，数据进入缓存区，缓存后进行LC3解码，解码后的音频信号分割为T11时间段、T12时间段、T13时间段不断循环广播向外发送；

11号麦克风音箱在T11时间段开锁，在T12时间段和T13时间段关闭，因此在T11时间段，11号麦克风音箱接收1号麦克风音箱的音频信号；

12号麦克风音箱在T12时间段开锁，在T11时间段和T13时间段关闭，因此在T12时间段，12号麦克风音箱接收1号麦克风音箱的音频信号；

13号麦克风音箱在T13时间段开锁，在T11时间段和T12时间段关闭，因此在T13时间段，A3号一级麦克风音箱接收1号麦克风音箱的音频信号；

2号麦克风音箱、3号麦克风音箱下行通信的方式与1号麦克风音箱相同。

7.根据权利要求6所述的一种采用无线星链方式的集联麦克风声学技术设备，其特征在于：三级下行通信时，

11号麦克风音箱接收来自无线收发终端的音频信号，通过UAC编码器解码后，数据进入缓存区，缓存后进行LC3解码，解码后的音频信号在T110时间段内不分先后同步以广播向外发送；

111号、112号、113号麦克风音箱在T110时间段均开锁，因此在T110时间段，111号、112号、113号麦克风音箱同步接收11号麦克风音箱的音频信号；

12号麦克风音箱、13号麦克风音箱、21号麦克风音箱、22号麦克风音箱、23号麦克风音箱、31号麦克风音箱、32号麦克风音箱、33号麦克风音箱下行通信的方式与11号麦克风音箱相同。

8.根据权利要求1所述的一种采用无线星链方式的集联麦克风声学技术设备，其特征在于：三级上行通信时，

111号麦克风音箱在T111时间段占用射频频率，实现111号麦克风音箱与11号麦克风音箱的通讯；在T111时间段内111号麦克风音箱将其音频信号上传至11号麦克风音箱，然后111号麦克风音箱关闭通讯；

112号麦克风音箱在T112时间段占用射频频率，实现112号麦克风音箱与11号麦克风音箱的通讯；在T112时间段内112号麦克风音箱将其音频信号上传至11号麦克风音箱，然后112号麦克风音箱关闭通讯；

113号麦克风音箱在T113时间段占用射频频率，实现113号麦克风音箱与11号麦克风音箱的通讯；在T113时间段内113号麦克风音箱将其音频信号上传至11号麦克风音箱，然后113号麦克风音箱关闭通讯；

211号、212号、213号麦克风音箱与21号麦克风音箱的上行通讯方式与111号、112号、113号麦克风音箱的上行通讯方式相同；

231号、232号、233号麦克风音箱与23号麦克风音箱的上行通讯方式与111号、112号、113号麦克风音箱的上行通讯方式也相同；

B族、C族的各三级麦克风音箱与其对应的各二级麦克风音箱上行通讯方式、与A族各三级麦克风音箱上行通讯方式也相同。

9.根据权利要求8所述的一种采用无线星链方式的集联麦克风声学技术设备，其特征在于：二级上行通信时，

11号麦克风音箱在T11时间段占用射频频率，实现11号麦克风音箱与1号麦克风音箱的通讯；在T11时间段内11号麦克风音箱将其音频信号上传至1号麦克风音箱，然后11号麦克风音箱关闭通讯；

12号麦克风音箱在T12时间段占用射频频率，实现12号麦克风音箱与1号麦克风音箱的通讯；在T12时间段内12号麦克风音箱将其音频信号上传至1号麦克风音箱，然后12号麦克风音箱关闭通讯；

13号麦克风音箱在T13时间段占用射频频率，实现13号麦克风音箱与1号麦克风音箱的通讯；在T13时间段内13号麦克风音箱将其音频信号上传至1号麦克风音箱，然后13号麦克风音箱关闭通讯；

同样的，B族、C族的各二级麦克风音箱与其对应的各一级麦克风音箱上行通讯方式与A族各二级麦克风音箱上行通讯方式也相同。

10.根据权利要求9所述的一种采用无线星链方式的集联麦克风声学技术设备，其特征在于：一级上行通信时，

1号麦克风音箱在T1时间段段占用射频频率，实现1号麦克风音箱与无线收发终端的通讯；在T1时间段段内1号麦克风音箱将其音频信号上传至无线收发终端，然后1号麦克风音箱关闭通讯；

2号麦克风音箱在T2时间段占用射频频率，实现2号麦克风音箱与无线收发终端的通讯；在T2时间段内2号麦克风音箱将其音频信号上传至无线收发终端，然后2号麦克风音箱关闭通讯；

3号麦克风音箱在T3时间段占用射频频率，实现3号麦克风音箱与无线收发终端的通讯；在T3时间段内3号麦克风音箱将其音频信号上传至无线收发终端，然后3号麦克风音箱关闭通讯；

最后无线收发终端通过混频器将各一级麦克风音箱的音频信号收集，混成一个频道的音频信号上传至客户端电脑。

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