CN117978784B

CN117978784B - 一种应用于音频通信的低延迟连接方法及相关设备

Info

Publication number: CN117978784B
Application number: CN202410386711.0A
Authority: CN
Inventors: 韦伟才; 邓海蛟; 马健莹; 潘晖
Original assignee: Shenzhen Longxinwei Semiconductor Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Longxinwei Semiconductor Technology Co ltd
Priority date: 2024-04-01
Filing date: 2024-04-01
Publication date: 2024-06-25
Anticipated expiration: 2044-04-01
Also published as: CN117978784A

Abstract

本申请实施例属于广播通信技术领域，涉及一种应用于音频通信的低延迟连接方法、装置、计算机设备及存储介质。本申请可以使已有主从设备组进行低延迟音频通信的过程中，快速地加入更多的从设备进行低延迟音频通信，且不会影响已有的主从设备组的音频通信质量，同时，新加入从设备时，不需要手动去控制主设备，主设备始终处于可配对的状态，任意从设备可以随时加入主设备。

Description

一种应用于音频通信的低延迟连接方法及相关设备

技术领域

本申请涉及广播通信技术领域，尤其涉及一种应用于音频通信的低延迟连接方法、装置、计算机设备及存储介质。

背景技术

基于BLE协议标准的连接方式，会由从设备打广播，主设备发起扫描并进行连接。

然而，扫描和连接过程会极大的占用BLE带宽，如果是用来传输同步音频的场景，并且已有设备正在进行主从音频通信的情况下，该扫描连接过程，会对该条链路上的音频质量产生影响；反之，如果特意去缩减扫描和连接过程中的时间，会因为频繁错过连接的时间点，导致主从设备之间的连接变得很慢，并且扫描和连接过程会导致大量的功耗产生，不适用于用作多个从设备的同步音频通信模式。

发明内容

本申请实施例的目的在于提出一种应用于音频通信的低延迟连接方法、装置、计算机设备及存储介质，以解决传统的音频通信存在连接很慢、功耗过大的问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种应用于音频通信的低延迟连接方法，采用了如下所述的技术方案：

主设备获取初始化配置的连接参数；

所述主设备根据已连接从设备数计算广播锚点，将所述连接参数填入广播包，并根据所述广播锚点周期性发送所述广播包；

当待连接从设备启动，并扫描到所述广播包时，根据所述广播包的连接信息，发起低延迟连接操作；

所述待连接从设备根据所述广播包中的连接参数，计算出与所述主设备第一次交互的连接锚点；

根据所述连接锚点进行主从模式的切换，并进行同步音频通信。

进一步的，所述主设备根据已连接从设备数计算广播锚点，将所述连接参数填入广播包，并根据所述广播锚点周期性发送所述广播包的步骤，具体包括下述步骤：

根据所述连接参数计算同步音频通信的周期、通信过程中各个从设备的平均服务时间以及广播周期；

以所述主设备的本地时钟零点值作为参考时间点；

根据已经连接的从设备数计算指定周期下所述广播锚点的理论时间点；

根据当前系统调度情况计算出所述广播锚点，其中，所述广播锚点包括首次设定给所述系统调度的时间以及每个周期系统调度的时间；

根据所述广播锚点对所述广播包的连接参数进行计算以及更新操作。

进一步的，所述理论时间点表示为：其中，表示低延迟要求配置的音频通信周期；n表示与所述主设备连接的从设备数量；/>表示平均服务时间。

进一步的，所述首次设定给所述系统调度的调度时间表示为：其中，表示当前的本地时间；/>表示低延迟要求配置的音频通信周期；n表示与所述主设备连接的从设备数量；/>表示平均服务时间。

进一步的，所述每个周期系统调度的调度时间表示为：其中，表示上一个周期的系统调度时间；/>表示低延迟要求配置的音频通信周期。

为了解决上述技术问题，本申请实施例还提供一种应用于音频通信的低延迟连接装置，采用了如下所述的技术方案：

连接参数获取模块，用于主设备获取初始化配置的连接参数；

广播锚点计算模块，用于所述主设备根据已连接从设备数计算广播锚点，将所述连接参数填入广播包，并根据所述广播锚点周期性发送所述广播包；

扫描模块，用于当待连接从设备启动，并扫描到所述广播包时，根据所述广播包的连接信息，发起低延迟连接操作；

连接锚点计算模块，用于所述待连接从设备根据所述广播包中的连接参数，计算出与所述主设备第一次交互的连接锚点；

主从切换模块，用于根据所述连接锚点进行主从模式的切换，并进行同步音频通信。

进一步的，所述广播锚点计算模块包括：

计算子模块，用于根据所述连接参数计算同步音频通信的周期、通信过程中各个从设备的平均服务时间以及广播周期；

参考时间点确认子模块，用于以所述主设备的本地时钟零点值作为参考时间点；

理论时间点计算子模块，用于根据已经连接的从设备数计算指定周期下所述广播锚点的理论时间点；

广播锚点计算子模块，用于根据当前系统调度情况计算出所述广播锚点，其中，所述广播锚点包括首次设定给所述系统调度的调度时间以及每个周期系统调度的调度时间；

连接参数计算子模块，用于根据所述广播锚点对所述广播包的连接参数进行计算以及更新操作。

进一步的，所述理论时间点表示为：其中，表示低延迟要求配置的音频通信周期；n表示与所述主设备连接的从设备数量；/>表示平均服务带宽。

为了解决上述技术问题，本申请实施例还提供一种计算机设备，采用了如下所述的技术方案：

包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机可读指令，所述处理器执行所述计算机可读指令时实现如上所述的应用于音频通信的低延迟连接方法的步骤。

为了解决上述技术问题，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，采用了如下所述的技术方案：

所述计算机可读存储介质上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被处理器执行时实现如上所述的应用于音频通信的低延迟连接方法的步骤。

本申请提供了一种应用于音频通信的低延迟连接方法，包括：主设备获取初始化配置的连接参数；所述主设备根据已连接从设备数计算广播锚点，将所述连接参数填入广播包，并根据所述广播锚点周期性发送所述广播包；当待连接从设备启动，并扫描到所述广播包时，根据所述广播包的连接信息，发起低延迟连接操作；所述待连接从设备根据所述广播包中的连接参数，计算出与所述主设备第一次交互的连接锚点；根据所述连接锚点进行主从模式的切换，并进行同步音频通信。与现有技术相比，本申请可以使已有主从设备组进行低延迟音频通信的过程中，可以快速地加入更多的从设备进行低延迟音频通信，且不会影响已有的主从设备组的音频通信质量，同时，新加入从设备时，不需要手动去控制主设备，主设备始终处于可配对的状态，任意从设备可以随时加入主设备，并且主设备的功耗会比原方案持续扫描链接更低。

附图说明

为了更清楚地说明本申请中的方案，下面将对本申请实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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他的附图。

图1是本申请实施例一提供的应用于音频通信的低延迟连接方法的实现流程图；

图2是本申请实施例一提供的低延迟模式主设备广播过程的示意图；

图3是本申请实施例一提供的低延迟模式主从连接和切换过程的示意图；

图4是本申请实施例二提供的应用于音频通信的低延迟连接装置的结构示意图。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1所示，示出了根据本申请的应用于音频通信的低延迟连接方法的一个实施例的流程图。所述的应用于音频通信的低延迟连接方法，包括：步骤S201、步骤S202、步骤S203、步骤S204以及步骤S205。

在步骤S201中，主设备获取初始化配置的连接参数。

在本申请实施例中，根据实际应用方案，配置支持N个从设备，作为计算广播锚点的基本条件。

在步骤S202中，主设备根据已连接从设备数计算广播锚点，将连接参数填入广播包，并根据广播锚点周期性发送广播包。

在本申请实施例中，为了更简化准确的计算连接参数，广播锚点上只会发送一次广播包。

在本实施例的一些可选的实现方式中，统一广播锚点的参考时间为主设备的绝对零点时间。

作为示例，假设示例条件为 N = 3，n = 1，低延迟模式下，主设备的广播过程如图2所示。

在步骤S203中，当待连接从设备启动，并扫描到广播包时，根据广播包的连接信息，发起低延迟连接操作。

在本申请实施例中，待连接从设备根据与主设备指定的 Pattern，在约定的广播频段上进行快速切换扫描，并在找到该广播的频段上发起连接。

在步骤S204中，待连接从设备根据广播包中的连接参数，计算出与主设备第一次交互的连接锚点。

在本申请实施例中，主设备在广播的过程中，收到连接请求后，关闭广播，并计算出第一次握手的连接锚点；从设备在开启连接扫描后，收到对应广播后，对主设备发起连接请求；并在此计算出第一次握手的连接锚点，以及对应的扩展接收窗口；主从设备在第一次握手的连接锚点，各自发起主从模式切换，并从第一次握手交互时，发出模式切换后的数据包，并在完成交互后，周期性地进行音频同步通信过程。

在本申请实施例中，主设备在收到连接请求时，获取当前的广播锚点以及在广播数据中得到的连接位置偏移/>对于主设备的连接锚点为/>

在本申请实施例中，从设备在收到广播，发起连接请求后，计算出该广播接收开始的时间为：

其中为从设备检测到同步头的时间，/>为同步头的持续时间；

以及接收的扩展窗口为：

由此，计算出从设备的连接锚点为:

其中和/>表示为时间偏移量。

在本申请实施例中，第一次握手交互时，主从设备就已经在进行连接模式下的主从切换：即主设备由广播角色转变为连接模式下的主角色，而从设备由扫描连接角色转变为连接模式下的从角色。

因此，主设备会在发出一包Packetmaster，而从设备在开始接收Packetmaster;如果接收到，就回复一包Packetslave，完成握手交互;如果在/>时间内没有收到，则没有回复，也会停止该次交互；

如果没有完成握手交互，则会在设定的时间内，持续进行握手：

主设备的交互点会更新为：

从设备的交互点会更新为：其中，第m次握手的在本申请实施例中，完成握手交互后，主从设备便可以周期性的进行数据交互，以此用作同步音频通信的数据传输通道。

在步骤S205中，根据连接锚点进行主从模式的切换，并进行同步音频通信。

在本申请实施例中，原本 BLE 连接过程中带有的连接参数，会从连接请求中转移到广播数据中；广播中的连接参数，会在每次锚点实时进行更新，同时也会根据已连接的设备数进行计算；为了减少计算的复杂度，准确计算出连接参数，每次广播锚点由三个连续的广播包，变为一个广播包；主从设备连接后的第一次交互开始的角色，会由从主角色切换至主从角色，并以主设备的时钟作为整个网络参考时钟，用作音频通信时间同步。

作为示例，假设示例条件为N = 3，n = 1，低延迟模式下，主从设备的连接和切换过程如图3所示。

在本申请实施例中，提供了一种应用于音频通信的低延迟连接方法，包括：主设备获取初始化配置的连接参数；主设备根据已连接从设备数计算广播锚点，将连接参数填入广播包，并根据广播锚点周期性发送广播包；当待连接从设备启动，并扫描到广播包时，根据广播包的连接信息，发起低延迟连接操作；待连接从设备根据广播包中的连接参数，计算出与主设备第一次交互的连接锚点；根据连接锚点进行主从模式的切换，并进行同步音频通信。与现有技术相比，本申请可以使已有主从设备组进行低延迟音频通信的过程中，可以快速地加入更多的从设备进行低延迟音频通信，且不会影响已有的主从设备组的音频通信质量，同时，新加入从设备时，不需要手动去控制主设备，主设备始终处于可配对的状态，任意从设备可以随时加入主设备，并且主设备的功耗会比原方案持续扫描链接更低。

在本实施例的一些可选的实现方式中，步骤S202具体包括：步骤S301、步骤S302、步骤S303、步骤S304以及步骤S305。

在步骤S301中，根据连接参数计算同步音频通信的周期、通信过程中各个从设备的平均服务时间以及广播周期。

在本申请实施例中，方案是根据产品应用的形态决定，假设初始化配置为支持N个从设备的音频通信，以及根据低延迟要求配置的音频通信周期为了简化，方案默认各从设备之间服务平等，且不会发生变化，因此平均服务带宽为而广播周期会由应用考虑到耗电的情况进行配置，需要为满足音频通信周期的整数倍

在步骤S302中，以主设备的本地时钟零点值作为参考时间点。

在本申请实施例中，广播周期的参考时间点的选择为主设备的本地时间零点，即这样是为了保证后续的连接计算保持一致，简化整体计算过程。

在步骤S303中，根据已经连接的从设备数计算指定周期下广播锚点的理论时间点。

在本申请实施例中，理论的广播包锚点是呈现以周期性的时间变化，主设备每次重新计算锚点时，都会动态去获取当前已连接的从设备数 n，在每个周期内除预留已占有带宽外的空闲时隙内，找到首次广播的锚点，在此时间点上再进行周期性地广播，理论锚点的计算如下：

其中，表示低延迟要求配置的音频通信周期；n表示与主设备连接的从设备数量；/>表示平均服务带宽。

在步骤S304中，根据当前系统调度情况计算出广播锚点，其中，广播锚点包括首次设定给系统调度的时间以及每个周期系统调度的时间。

在本申请实施例中，需要告诉系统具体调度时间。由于应用发起广播的时间点是随机的，所以根据上述理论锚点计算方法；首先需要实时获取当前的本地时间以及已连接的从设备个数n。

在本申请实施例中，根据上述配置的通信周期以及从设备的平均服务时间为/>

在本申请实施例中，首次需要给系统设定的调度时间为：

其中，表示当前的本地时间；/>表示低延迟要求配置的音频通信周期；n表示与主设备连接的从设备数量；/>表示平均服务带宽；/>表示平均服务带宽。

在本申请实施例中，每个周期系统调度的调度时间表示为：

其中，表示上一个周期的系统调度时间；/>表示低延迟要求配置的音频通信周期。

在步骤S305中，根据广播锚点对广播包的连接参数进行计算以及更新操作。

在本申请实施例中，需要在确认广播锚点的基础上，将接下来的连接锚点的位置计算出，并在广播数据中进行广播。连接锚点的呈现是以相对位置偏移的方式提供为表示广播锚点开始的时间位置到连接锚点开始的时间位置的距离；

实际计算的方法如下：

在本申请实施例中，只需要首次计算出offset，放入广播包的连接参数中即可，不需要再周期性计算，除非广播过程重新开始。

应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

实施例

进一步参考图4，作为对上述图1所示方法的实现，本申请提供了一种应用于音频通信的低延迟连接装置的一个实施例，该装置实施例与图1所示的方法实施例相对应，该装置具体可以应用于各种电子设备中。

如图4所示，本实施例的应用于音频通信的低延迟连接装置200包括：连接参数获取模块210、广播锚点计算模块220、扫描模块230、连接锚点计算模块240以及主从切换模块250，其中：

连接参数获取模块210，用于主设备获取初始化配置的连接参数；

广播锚点计算模块220，用于主设备根据已连接从设备数计算广播锚点，将连接参数填入广播包，并根据广播锚点周期性发送广播包；

扫描模块230，用于当待连接从设备启动，并扫描到广播包时，根据广播包的连接信息，发起低延迟连接操作；

连接锚点计算模块240，用于待连接从设备根据广播包中的连接参数，计算出与主设备第一次交互的连接锚点；

主从切换模块250，用于根据连接锚点进行主从模式的切换，并进行同步音频通信。

在本申请实施例中，从设备根据与主设备指定的 Pattern，在约定的广播频段上进行快速切换扫描，并在找到该广播的频段上发起连接。

以及接收的扩展窗口为：由此，计算出从设备的连接锚点为:其中和/>表示为时间偏移量。

主设备的交互点会更新为：

从设备的交互点会更新为：

其中，第m次握手的在本申请实施例中，完成握手交互后，主从设备便可以周期性的进行数据交互，以此用作同步音频通信的数据传输通道。

在本实施例中，提供了一种应用于音频通信的低延迟连接装置200，包括：连接参数获取模块210，用于主设备获取初始化配置的连接参数；广播锚点计算模块220，用于主设备根据已连接从设备数计算广播锚点，将连接参数填入广播包，并根据广播锚点周期性发送广播包；扫描模块230，用于当待连接从设备启动，并扫描到广播包时，根据广播包的连接信息，发起低延迟连接操作；连接锚点计算模块240，用于待连接从设备根据广播包中的连接参数，计算出与主设备第一次交互的连接锚点；主从切换模块250，用于根据连接锚点进行主从模式的切换，并进行同步音频通信。与现有技术相比，本申请可以使已有主从设备组进行低延迟音频通信的过程中，可以快速地加入更多的从设备进行低延迟音频通信，且不会影响已有的主从设备组的音频通信质量，同时，新加入从设备时，不需要手动去控制主设备，主设备始终处于可配对的状态，任意从设备可以随时加入主设备，并且主设备的功耗会比原方案持续扫描链接更低。

在本实施例的一些可选的实现方式中，上述广播锚点计算模块220包括：计算子模块、参考时间点确认子模块、理论时间点计算子模块、广播锚点计算子模块以及连接参数计算子模块，其中：

计算子模块，用于根据连接参数计算同步音频通信的周期、通信过程中各个从设备的平均服务时间以及广播周期；

参考时间点确认子模块，用于以主设备的本地时钟零点值作为参考时间点；

理论时间点计算子模块，用于根据已经连接的从设备数计算指定周期下广播锚点的理论时间点；

广播锚点计算子模块，用于根据当前系统调度情况计算出广播锚点，其中，广播锚点包括首次设定给系统调度的时间以及每个周期系统调度的时间；

连接参数计算子模块，用于根据广播锚点对广播包的连接参数进行计算以及更新操作。

在本申请实施例中，理论的广播包锚点是呈现以周期性的时间变化，主设备每次重新计算锚点时，都会动态去获取当前已连接的从设备数 n，在每个周期内除预留已占有带宽外的空闲时隙内，找到首次广播的锚点，在此时间点上再进行周期性地广播，理论锚点的计算如下：其中，表示低延迟要求配置的音频通信周期；n表示与主设备连接的从设备数量；/>表示平均服务带宽。

在本申请实施例中，首次需要给系统设定的调度时间为：其中，表示当前的本地时间；/>表示低延迟要求配置的音频通信周期；n表示与主设备连接的从设备数量；/>表示平均服务带宽；表示平均服务带宽。

在本申请实施例中，每个周期系统调度的调度时间表示为：其中，表示上一个周期的系统调度时间；/>表示低延迟要求配置的音频通信周期。

实际计算的方法如下：在本申请实施例中，只需要首次计算出offset，放入广播包的连接参数中即可，不需要再周期性计算，除非广播过程重新开始。

显然，以上所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本申请的较佳实施例，但并不限制本申请的专利范围。本申请可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本申请专利保护范围之内。

Claims

1.一种应用于音频通信的低延迟连接方法，其特征在于，包括下述步骤：

主设备获取初始化配置的连接参数；

根据所述连接锚点进行主从模式的切换，并进行同步音频通信；

所述主设备根据已连接从设备数计算广播锚点，将所述连接参数填入广播包，并根据所述广播锚点周期性发送所述广播包的步骤，具体包括下述步骤：

以所述主设备的本地时钟零点值作为参考时间点；

根据所述广播锚点对所述广播包的连接参数进行计算以及更新操作；

所述理论时间点表示为：其中，表示低延迟要求配置的音频通信周期；n表示与所述主设备连接的从设备数量；/>表示平均服务时间；

所述首次设定给所述系统调度的调度时间表示为：其中，表示当前的本地时间；/>表示低延迟要求配置的音频通信周期；n表示与所述主设备连接的从设备数量；/>表示平均服务时间；

所述每个周期系统调度的调度时间表示为：其中，/>表示上一个周期的系统调度时间；/>表示低延迟要求配置的音频通信周期。

2.一种应用于音频通信的低延迟连接装置，其特征在于，所述装置包括：

主从切换模块，用于根据所述连接锚点进行主从模式的切换，并进行同步音频通信；

所述广播锚点计算模块包括：

连接参数计算子模块，用于根据所述广播锚点对所述广播包的连接参数进行计算以及更新操作；

3.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机可读指令，所述处理器执行所述计算机可读指令时实现如权利要求1所述的应用于音频通信的低延迟连接方法的步骤。

4.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被处理器执行时实现如权利要求1所述的应用于音频通信的低延迟连接方法的步骤。