CN216649687U - 一种用于无线音频传输的片上系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种用于无线音频传输的片上系统，包括：第一音频压缩电路，用于对待发送的原始模拟音频信号进行压缩，生成第一音频信号；模数转换器，用于将第一音频信号转换成第二音频信号；微处理器内核，用于对第二音频信号进行扩展，生成第三音频信号，还用于对第三音频信号音效处理，生成第四音频信号；无线收发单元，用于调制第四音频信号，并发送调制后的第四音频信号。音频转换单元、微处理器内核和无线收发单元都集成单个芯片上，这样可以解决现有技术中采用分立器件的无线话筒，不好将各分立器件调试至一致的问题。

Description

一种用于无线音频传输的片上系统

技术领域

本申请属于芯片技术领域，尤其涉及一种用于无线音频传输的片上系统。

背景技术

在无线音频传输中，为减小传输量或者适应传送通道的能力，通常将音频信号压缩后再传输。以生活中常见的设备无线话筒为例，在一种实现方式中，如图1所示，在发射时，音频信号首先通过一个音频信号压缩器，将音频信号从较大的动态范围压缩到一个较小的动态范围，然后送入到FM调制芯片中，经过调制之后，再经过上变频芯片将载波频率变频到较高的VHF或者UHF，然后再通过功率放大器将信号放大，最后送入天线；在接收时，从天线接收到的VHF或者UHF信号，首先经过低噪声放大器将信号放大，然后经过下变频器降频率变频到中频，然后送入到FM解调器中进行解调，这时候的信号仍然处于动态范围被压缩的状态，需要送入音频扩展器中将动态范围扩展成原始信号的动态范围。

图1中这种实现方式，由于无线话筒采用分立器件的方案来实现，因此，实际应用中不好将各分立器件调试至一致。

实用新型内容

为解决现有技术中由于无线话筒采用分立器件的方案来实现，因此，实际应用中不好将各分立器件调试至一致的技术问题，本申请提供一种用于无线音频传输的片上系统。

第一方面，本申请提供一种用于无线音频传输的片上系统，包括：音频转换单元、无线收发单元和微处理器内核，所述音频转换单元包括第一音频压缩电路和模数转换器；

所述第一音频压缩电路的输出端与所述模数转换器的输入端连接，所述模数转换器的输出端通过总线与所述微处理器内核连接，所述微处理器内核通过所述总线与所述无线收发单元的第一端连接，所述无线收发单元的第二端与天线连接；

其中，所述第一音频压缩电路用于对待发送的原始模拟音频信号进行压缩，生成第一音频信号，所述第一音频信号的动态范围小于所述原始模拟音频信号的动态范围；所述模数转换器，用于将第一音频信号转换成第二音频信号，所述第二音频信号为数字信号；

所述微处理器内核，用于处理所述第二音频信号；

所述无线收发单元，用于调制处理后的所述第二音频信号，并发送调制后的所述第二音频信号。

在一种可实现方式中，所述音频转换单元还包括第一音频扩展电路和数模转换器；

所述数模转换器的输入端通过总线与所述微处理器内核连接，所述数模转换器的输出端与所述第一音频扩展电路的输入端连接；

其中，所述无线收发单元，还用于接收原始数字音频信号，并解调接收到的所述原始数字音频信号；

所述微处理器内核，还用于处理解调后的所述原始数字音频信号；

所述数模转换器，用于将处理后的原始数字音频信号转换成模拟信号；

所述第一音频扩展电路，用于对所述模拟信号进行扩展。

在一种可实现方式中，所述无线收发单元包括基带处理器、数字调制解调器和射频前端。

在一种可实现方式中，还包括存储器，所述存储器与所述微处理器内核通过总线连接。

在一种可实现方式中，所述原始模拟音频信号的动态范围为120dB，所述模数转换器的精度为10bits。

在一种可实现方式中，所述原始数字音频信号的动态范围为120dB，所述数模转换器的精度为10bits。

第二方面，本申请提供一种用于无线音频传输的片上系统，包括：音频转换单元、无线收发单元和微处理器内核，所述音频转换单元包括第一音频扩展电路和数模转换器，

所述数模转换器的输入端通过总线与所述微处理器内核连接，所述数模转换器的输出端与所述第一音频扩展电路的输入端连接，所述微处理器内核与所述无线收发单元的第一端连接，所述无线收发单元的第二端与天线连接；

其中，所述无线收发单元，用于接收原始数字音频信号，并解调接收到的所述原始数字音频信号；

所述微处理器内核，用于处理解调后的所述原始数字音频信号；

所述数模转换器，用于将处理后的原始数字音频信号转换成模拟信号；所述第一音频扩展电路，用于对所述模拟信号进行扩展。

第三方面，本申请提供一种用于无线音频传输的片上系统，包括：音频转换单元、无线收发单元和微处理器内核，所述音频转换单元包括第一音频压缩电路、模数转换器和第二音频扩展电路；

所述第一音频压缩电路的输出端与所述模数转换器的输入端连接，所述模数转换器的输出端与所述第二音频扩展电路的输入端连接，所述第二音频扩展电路的输出端通过总线与所述微处理器内核连接，所述微处理器内核通过所述总线与所述无线收发单元的第一端连接，所述无线收发单元的第二端与天线连接；

其中，所述第一音频压缩电路用于对待发送的原始模拟音频信号进行压缩，生成第一音频信号，所述第一音频信号的动态范围小于所述原始模拟音频信号的动态范围；所述模数转换器，用于将第一音频信号转换成第二音频信号，所述第二音频信号为数字信号；所述第二音频扩展电路，用于将所述第二音频信号进行扩展，生成第三音频信号，所述第三音频信号的动态范围与所述原始模拟音频信号的动态范围相同；

所述微处理器内核，用于对所述第三音频信号音效处理，生成第四音频信号；

所述无线收发单元，用于调制所述第四音频信号，并发送调制后的所述第四音频信号。

在一种可实现方式中，所述音频转换单元还包括第一音频扩展电路、数模转换器和第二音频压缩电路；

所述第二音频压缩电路的输入端通过总线与所述微处理器内核连接，所述第二音频压缩电路的输出端与所述数模转换器的输入端连接，所述数模转换器的输出端与所述第一音频扩展电路的输入端连接；

所述无线收发单元，还用于接收原始数字音频信号，并解调接收到的所述原始数字音频信号；

所述微处理器内核，还用于对所述原始数字音频信号音效处理，生成第五音频信号；

所述第二音频压缩电路，还用于对所述第五音频信号进行压缩，生成第六音频信号，所述第六音频信号的动态范围小于所述原始数字音频信号的动态范围；

所述数模转换器，用于将所述第六音频信号转换成第七音频信号，所述第七音频信号为模拟信号；所述第一音频扩展电路，用于对所述第七音频信号进行扩展，生成第八音频信号，所述第八音频信号的动态范围与所述原始数字音频信号的动态范围相同。

第四方面，本申请提供一种用于无线音频传输的片上系统，包括：音频转换单元、无线收发单元和微处理器内核，所述音频转换单元包括第一音频扩展电路、第二音频压缩电路和数模转换器；

无线收发单元的第一端通过总线与所述微处理器内核连接，所述无线收发单元的第二端与天线连接，所述微处理器内核与所述第二音频压缩电路的输入端连接，所述第二音频压缩电路的输出端与所述数模转换器的输入端连接，所述数模转换器的输出端与所述第一音频扩展电路的输入端连接；

所述无线收发单元，用于接收原始数字音频信号，并解调接收到的所述原始数字音频信号；

所述微处理器内核，用于对所述原始数字音频信号音效处理，生成第五音频信号；

所述第二音频压缩电路，用于对所述第五音频信号进行压缩，生成第六音频信号，所述第六音频信号的动态范围小于所述原始数字音频信号的动态范围；

所述数模转换器，用于将所述第六音频信号转换成第七音频信号，所述第七音频信号为模拟信号；

所述第一音频扩展电路，用于对所述第七音频信号进行扩展，生成第八音频信号，所述第八音频信号的动态范围与所述原始数字音频信号的动态范围相同。

综上，本申请提供的用于无线音频传输的片上系统，首先，音频转换单元、微处理器内核和无线收发单元都集成单个芯片上，这样可以解决现有技术中采用分立器件的无线话筒，不好将各分立器件调试至一致的问题；其次，音频转换单元中在音频信号进入模数转换器或数模转换器之前，先对其进行压缩，这样可以降低对模数转换器和模数转换器的精度要求，从而降低整个片上系统的面积和功耗；再其次，本申请通过微处理器内核调用用于实现音效处理的软件程序，实现对音频信号的音效处理，这样，只要更新存储在存储器中的用于实现音效处理的软件程序，即可实现针对不同用户的定制化需求；最后，本申请在无线收发单元采用数字调制解调器，这样，从最大程度上消除了整个无线音频传输系统对本振相位噪声的需求，从而可以极大地降低射频前端电路的功耗。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，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为现有技术中一种用于无线音频传输的结构框图；

图2为本申请实施例一提供的一种用于无线音频传输的片上系统的结构示意图；

图3为本申请实施例一提供的一种用于无线音频传输的片上系统作为发射端时，音频信号在片上系统的传输示意图；

图4为本申请实施例一提供的一种用于无线音频传输的片上系统作为接收端时，音频信号在片上系统的传输示意图；

图5为本申请实施例二提供的一种用于无线音频传输的片上系统的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种音频压缩电路的电路图；

图7为本申请实施例提供的一种音频扩展电路的电路图。

附图标记说明

10-音频转换单元，20-微处理器内核，30-无线收发单元，40-存储器，50-天线，60-匹配网络；

110-第一音频压缩电路，120-模数转换器，130-第一音频扩展电路，140-数模转换器， 150-第一可编程增益放大器，160-第二可编程增益放大器；170-第二音频扩展电路，180-第二音频压缩电路；

310-基带处理器，320-数字调制解调器，330-射频前端。

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清楚、完整地描述，显然，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。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例一

如图2所示，本申请提供一种用于无线音频传输的片上系统，可以应用于无线话筒，包括音频转换单元10、微处理器内核20和无线收发单元30。

本申请将音频转换单元10、微处理器内核20和无线收发单元30都集成单个芯片上，音频转换单元10、微处理器内核20和无线收发单元30之间可以通过总线连接，形成片上系统，这样可以解决现有技术中采用分立器件的无线话筒，不好将各分立器件调试至一致的问题。

音频转换单元10用于实现模拟音频信号与数字音频信号之间的转换，音频转换单元10 可以包括第一音频压缩电路110、模数转换器120、第一音频扩展电路130和数模转换器140。其中，第一音频压缩电路110和模数转换器120形成发射通路，第一音频扩展电路130和数模转换器140形成接收通路，发射通路和接收通路为两个并列的通路。

如图2所示，第一音频压缩电路110的输出端与模数转换器120的输入端连接，模数转换器120的输出端通过总线与微处理器内核20连接，微处理器内核20通过总线与无线收发单元30的第一端连接，无线收发单元30的第二端与天线50连接；数模转换器140的输入端通过总线与微处理器内核20连接，数模转换器140的输出端与第一音频扩展电路130的输入端连接。

在向外发送音频信号时，发射通路工作；在接收到外来音频信号时，接收通路工作。由此可知，本申请提供的用于无线音频传输的片上系统，既可以用于向外发送音频信号的工作场景，也可以用于接收外来的音频信号的工作场景。

首先，对本申请提供的用于无线音频传输的片上系统，应用于向外发送音频信号的工作场景进行介绍。

本申请提供的用于无线音频传输的片上系统作为发射端，用于向外发送音频信号时，音频转换单元10中的发射通路工作。

图3为本申请提供的用于无线音频传输的片上系统作为发射端时，音频信号在片上系统的传输示意图。如图2和图3所示，对于发射通路，本申请将第一音频压缩电路110的输出端与模数转换器120的输入端连接。其中，第一音频压缩电路110用于对待发送的原始模拟音频信号进行压缩，生成第一音频信号，其中，第一音频信号的动态范围小于原始模拟音频信号的动态范围。模数转换器120，用于将第一音频信号转换成第二音频信号，第二音频信号为数字信号。这样，在待发送的原始模拟音频信号进入模数转换器120之前，先进入第一音频压缩电路110对其进行动态范围压缩，这样就可以降低对模数转换器120精度要求。

需要说明的是，本申请中音频信号的动态范围是指音频信号中最大信号电平与最小信号电平之间的差别，通常以分贝(dB)计量。

还需要说明的是，原始模拟音频信号的动态范围与模数转换器120的分辨率精度之间满足公式SNR＝6.02N+1.76，公式中，SNR表示原始模拟音频信号的动态范围，N表示模数转换器120的分辨率。

以原始模拟音频信号的动态范围为120dB为例，如果将发射通路中的第一音频压缩电路 110和模数转换器120的位置调换，根据公式SNR＝6.02N+1.76可知，公式中SNR＝120dB，这样，可以计算到这种情况下模数转换器120的分辨率N要达到20bits的精度，对于模数转换器120来说，20bits的精度意味着要消耗极大的芯片面积和功耗，这会给整个片上系统的成本带来压力。如果采用本申请提供的发射通路，只需要对输入的原始模拟音频信号的动态范围进行2:1的压缩，那么进入模数转换器120之前的动态范围就变成了60dB，这样只需 10bits精度的模数转换器120即可满足要求，而精度为10bits的模数转换器120，相对于之前 20bits的模数转换器120而言，在面积和功耗两方面，都会有极大的降低。

由此可知，本申请实施例提供的片上系统中发射通路的设计，可以降低对模数转换器120 的精度要求，从而降低整个片上系统的面积和功耗。

需要说明的是，在第一音频压缩电路110之前还可以配置第一可编程增益放大器150，用于对原始模拟音频信号的动态范围进行增益处理，以优化原始模拟音频信号的动态范围，然后，再通过第一音频压缩电路110对增益后的原始模拟音频信号进行处理。

音频转换单元10中通过模数转换器120将模拟音频信号转换为数字信号，这样便于微处理器内核30以该数字信号为基础进一步处理，例如音效处理。

如图2所示，音频转换单元10上模数转换器120的输出端可以通过一个总线接口与总线连接，这样，音频转换单元10输出的第二音频信号可以通过总线传输至微处理器内核20，微处理器内核20接收到第二音频信号后，可以调用用于实现发射端音效处理的软件程序对第二音频信号进行音效处理。为了达到最优音效处理效果，本申请首先将第二音频信号的动态范围重新还原至与原始模拟音频信号相同的动态范围，然后对该重新还原后的音频信号进行音效处理，最后将音效处理后的音频信号通过总线送往无线收发单元30。

如图3所示，微处理器内核20，用于对第二音频信号进行扩展，生成第三音频信号，以将第二音频信号的动态范围扩展至与原始模拟音频信号相同的动态范围，具体的，微处理器内核20可以通过调用用于实现音频动态范围扩展的软件程序，实现对第二音频信号的动态方位的扩展。微处理器内核20还用于对第三音频信号进行音效处理，生成第四音频信号，具体的，微处理器内核20可以通过调用用于实现发射端音效处理的软件程序，实现对第三音频信号的音效处理。

需要说明的是，本申请提供的片上系统还可以包括存储器40，其中，本申请对存储器40 的数量及形式不进行限定，例如可以包括RAM存储器和Flash存储器。这样，本申请中用于实现音频动态范围扩展的软件程序、用于实现发射端音频音效处理的软件程序、用于实现音频动态范围压缩的软件程序、以及用于实现接收端音频音效处理的软件程序均可存储在存储器40中。例如，用于实现音频动态范围扩展的软件程序和用于实现音频动态范围压缩的软件程序可以存储在RAM存储器，用于实现发射端音频音效处理的软件程序和用于实现接收端音频音效处理的软件程序均可以存储在Flash存储器。

还需要说明的是，RAM存储器可以直接通过总线与微处理器内核20连接，Flash存储器可以通过Flash控制器与总线连接后，实现与微处理器内核20连接。

由此可知，相比于现有技术中绝大部分的功能尤其是音效处理部分，通过集成电路设计方法(ASIC)固化在了芯片上面，从而无法满足用户多种定制化的需求。本申请实施例提供的片上系统中的微处理器内核20，可以通过调用存储在存储器中的软件程序实现对第二音频信号的动态范围扩展和音效处理，这样，只要更新存储于存储器的用于实现音频信号的动态范围扩展的软件程序和用于实现发射端音效处理的软件程序，即可实现针对不同用户的定制化需求。

如图2所示，无线收发单元30用于接收或发送数字音频信号，无线收发单元30也设有一个总线接口，无线收发单元30通过该总线接口与总线连接，可以实现与微处理器内核20 的数据传输。这样，经过微处理器内核20处理后输出的第四音频信号通过总线输送至无线收发单元30。无线收发单元30对接收到的第四音频信号处理后，通过天线50发射出去，其中，无线收发单元30的输出端与天线50连接。

本申请对无线收发单元30的电路组成不进行限定，在一种可实现方式中，无线收发单元 30包括依次连接的基带处理器310、数字调制解调器320和射频前端330。

其中，基带处理器310，用于对传输进来的第四音频信号进行组包等操作，这里针对不同的通信标准，会有不同的组包的操作；然后，数字调制解调器320，用于将组包好的数据进行数据调制，这里针对不同的通信标准也会采用不同的调制方式；最后，射频前端330，用于将经过调制后的数据送往天线50，通过天线50发送出去。

需要说明的是，现有技术采用的FM调制解调方式中，音频信号的信噪比主要由本振相位噪声决定，因此，为了得到好的通信质量，需要消耗比较大的功耗来降低本振相位噪声。

相比现有的采用的FM调制解调方式，本申请实施例提供的片上系统中无线收发单元30 采用数字调制解调器320，数字调制解调最终是以误码率来衡量通信质量，在调制解调过程中，只要将“0”和“1”识别出来，即可认为信号被顺利传输，因此误差容限非常大。也就是说，采用数字调制解调器，从最大程度上消除了整个无线音频传输系统对本振相位噪声的需求，从而可以极大地降低射频前端电路的功耗。

需要说明的是，无线收发单元30与天线50之间还可以设置匹配网络60，本申请对此不进行限定。

综上，本申请实施例提供的用于无线音频传输的片上系统，作为发射端，应用于向外发送音频信号的工作场景中，首先，音频转换单元10、微处理器内核20和无线收发单元30都集成单个芯片上，这样可以解决现有技术中采用分立器件的无线话筒，不好将各分立器件调试至一致的问题；其次，发射通路中第一音频压缩电路110的输出端与模数转换器120的输入端连接，这样可以降低对模数转换器120的精度要求，从而降低整个片上系统的面积和功耗；再其次，本申请通过微处理器内核20调用用于实现发射端音效处理的软件程序，实现对音频信号的音效处理，这样，只要更新存储在存储器中的用于实现发射端音效处理的软件程序，即可实现针对不同用户的定制化需求；最后，本申请在无线收发单元30采用数字调制解调器320，这样，从最大程度上消除了整个无线音频传输系统对本振相位噪声的需求，从而可以极大地降低射频前端电路的功耗。

下面对本申请提供的用于无线音频传输的片上系统，应用于接收外来的音频信号的工作场景进行介绍。

首先需要说明的是，图4为本申请提供的用于无线音频传输的片上系统作为接收端时，音频信号在片上系统的传输示意图。如图3和图4所示，发射音频信号和接收音频信号是两个相反的信号传输过程，发射音频信号时，原始音频信号为模拟信号，该原始模拟信号经过发射通路处理后形成数字信号，该数字信号再依次经过微处理器内核20和无线收发单元30 处理后，通过天线50发射出去；接收音频信号时，通过天线50接收到的原始音频信号为数字信号，该数字信号依次经过无线收发单元30和微处理器内核20处理后，通过总线输送至音频转换单元10中的接收通路，进一步的，输入至音频转换单元10的数字信号通过接收通过处理后形成模拟信号，最终被用户接收到对应的音频。

如图2和图4所示，在接收外来的音频信号的工作场景中，无线收发单元30用于接收原始数字音频信号。其中，无论是接收音频信号，还是发送音频信号，无线收发单元30的组成不变，不同在于，对音频信号的处理过程。

以无线收发单元30包括依次连接的基带处理器310、数字调制解调器320和射频前端 330为例，原始数字音频信号首先被射频前端330接收到，然后，射频前端330将原始数字音频信号输送至数字调制解调器320，数字调制解调器320用于对原始数字音频信号进行解调，解调后的数字音频信号继续被输送至基带处理器310，基带处理器310用于对解调后的数字音频信号进行拆包操作，拆包后的数据通过总线送入到微处理器内核20进行进一步处理。

在接收音频信号的工作场景中，微处理器内核20，首先用于对解调后的原始数字音频信号音效处理，生成第五音频信号；然后，微处理器内核，用于对经过音效处理后得到的第五音频信号进行压缩，生成第六音频信号，第六音频信号的动态范围小于所述原始数字音频信号的动态范围。

微处理器内核20对解调后的原始数字音频信号处理的方法与上述利用微处理器内核20 对第二音频信号的处理方法类似，微处理器内核20可以调用存储在存储器中的用于实现接收端音频音效处理的软件程序以及用于实现音频动态范围压缩的软件程序来实现对解调后的原始数字音频信号音效处理和压缩，具体可以参见上述对发射音频信号的工作场景实施例的介绍，此处不再赘述。

本申请提供的用于无线音频传输的片上系统，作为接收端，用于接收外来的音频信号时，音频转换单元10中的接收通路工作。

接收通路中，本申请将数模转换器140的输出端与第一音频扩展电路130的输入端连接。这样，微处理器内核20输出的第六音频信号经过总线输送至数模转换器140的输入端，首先，数模转换器140用于将第六音频信号转换为第七音频信号，第七音频信号为模拟信号，然后，第七音频信号输送至第一音频扩展电路130，第一音频扩展电路130用于对第七音频信号进行扩展，生成第八音频信号，第八音频信号的动态范围与原始数字音频信号的动态范围相同。

由于输送至数模转换器140的音频信号为经过音频动态范围压缩后的音频信号，因此，这样可以降低对数模转换器140的精度要求，从而降低整个片上系统的面积和功耗，具体可以参见上述对模数转换器120的分辨率精度的计算分析，此处不再赘述。

需要说明的是，在第一音频扩展电路130之后还可以配置第二可编程增益放大器160，用于对第八音频信号的动态范围进行增益处理，以优化原始模拟音频信号的动态范围。

综上，在接收音频信号的工作场景中，本申请实施例提供的片上系统，可以实现与发射音频信号工作场景相同的技术效果。即首先可以解决现有技术中采用分立器件的无线话筒，不好将各分立器件调试至一致的问题；其次，接收通路中数模转换器140的输出端与第一音频扩展电路130的输入端，这样可以降低对数模转换器140的精度要求，从而降低整个片上系统的面积和功耗；再其次，本申请通过微处理器内核20调用用于实现接收端音效处理的软件程序，实现对音频信号的音效处理，这样，只要更新存储在存储器中的用于实现接收端音效处理的软件程序，即可实现针对不同用户的定制化需求；最后，本申请在无线收发单元30 采用数字调制解调器320，这样，从最大程度上消除了整个无线音频传输系统对本振相位噪声的需求，从而可以极大地降低射频前端电路的功耗。

需要说明的是，上述实施例提供的片上系统中仅以音频转换单元10同时包括发射通路和接收通路进行示例性说明，并不表示对音频转换单元10的限定。例如，本申请的音频转换单元10可以只包括发射通路，这样，本申请提供的片上系统可以仅用作发射端发射音频信号；又例如，本申请的音频转换单元10可以只包括接收通路，这样本申请提供的片上系统可以仅用作接收端接收音频信号。

实施例二

本申请实施例二提供又一种用于无线音频传输的片上系统，实施例二与实施例一基本相同，不同之处在于，实施例一中在对音频信号进行音效处理前，均使用软件程序实现对音效信号的压缩或扩展，实施例二中在对音频信号进行音效处理前，均使用硬件电路实现音频信号的压缩或扩展。

如图5所示，本申请实施例二提供的用于无线音频传输的片上系统，依然包括音频转换单元10、微处理器内核20和无线收发单元30。

其中，音频转换单元10的发射通路包括第一音频压缩电路110、模数转换器120和第二音频扩展电路170；音频转换单元10的接收通路包括第一音频扩展电路130、数模转换器140 和第二音频压缩电路180。

如图5所示，第一音频压缩电路110的输出端与模数转换器120的输入端连接，模数转换器120的输出端与第二音频扩展电路170的输入端连接，第二音频扩展电路170的输出端通过总线与微处理器内核20连接，微处理器内核20通过总线与无线收发单元30的第一端连接，无线收发单元30的第二端与天线50连接；第二音频压缩电路180的输入端通过总线与微处理器内核20连接，第二音频压缩电路180的输出端与数模转换器140的输入端连接，数模转换器140的输出端与第一音频扩展电路130的输入端连接。

这样，在对向外发送音频信号的工作场景中，第一音频压缩电路110，用于对待发送的原始模拟音频信号进行压缩，生成第一音频信号，第一音频信号的动态范围小于所述原始模拟音频信号的动态范围；模数转换器120，用于将第一音频信号转换成第二音频信号，所述第二音频信号为数字信号；第二音频扩展电路170，用于对所述第二音频信号进行扩展，生成第三音频信号，所述第三音频信号的动态范围与所述原始模拟音频信号的动态范围相同。

第三音频信号通过总线输送至微处理器内核20，微处理器内核20用于对所述第三音频信号音效处理，生成第四音频信号。

经过音效处理后得到的第四音频信号通过总线送往无线收发单元30。

进一步的，无线收发单元30，对第四音频信号进行调制，并将调制后的第四音频信号发送出去。

在接受外来的音频信号的工作场景中，无线收发单元30，用于接收原始数字音频信号，并解调接收到的原始数字音频信号；微处理器内核20，用于对解调后的所述原始数字音频信号音效处理，生成第五音频信号；第二音频压缩电路180，用于对生成的第五音频信号进行压缩，生成第六音频信号，第六音频信号的动态范围小于原始数字音频信号的动态范围；数模转换器140，用于将第六音频信号转换成第七音频信号，第七音频信号为模拟信号；第一音频扩展电路130，用于对第七音频信号进行扩展，生成第八音频信号，第八音频信号的动态范围与原始数字音频信号的动态范围相同。

其中，第一音频压缩电路110、模数转换器120、第一音频扩展电路130、数模转换器140、音效处理方法和无线收发单元30可以参见实施例一中描述，此处不再赘述。

综上，本申请实施例二可以实现与实施例一相同的技术效果，具体可以参见实施例一中描述，此处不再赘述。

需要说明的是，上述实施例二提供的片上系统中仅以音频转换单元10同时包括发射通路和接收通路进行示例性说明，并不表示对音频转换单元10的限定。例如，本申请的音频转换单元10可以只包括发射通路，这样，本申请实施例二提供的片上系统可以仅用作发射端发射音频信号；又例如，本申请的音频转换单元10可以只包括接收通路，这样本申请实施例二提供的片上系统可以仅用作接收端接收音频信号。

还需要说明的是，本申请提供的用于无线音频传输的片上系统还可以结合实施例一实施例二中的方案，例如，在发射音频信号时，通过音频扩展软件程序对第二音频信号进行扩展；在接收音频信号时，通过第二音频压缩电路180对音效处理后的第五音频信号进行压缩。又例如，在发射音频信号时，通过第二音频扩展电路170对第二音频信号进行扩展；在接收音频信号时，通过音频压缩软件程序对音效处理后的第五音频信号进行压缩。

还需要说明的是，上述实施例一和二提供的片上系统，还可以包括其他外部设备，本申请对此不进行限定，其中，其他外部设备可以通过一个对应的总线接口与总线连接，进而可以实现与音频转换单元10、微处理器内核20和无线收发单元30数据传输。

应理解，本申请中模数转换器120之前的第一音频压缩电路110为模拟电路，模数转换器120之后的第二音频扩展电路170为数字电路；本申请中数模转换器140之前第二音频压缩电路180为数字电路，数模转换器140之后的第一音频扩展电路130为模拟电路。

还需要说明的是，本申请对模拟电路中的音频压缩电路和音频扩展电路不进行限定，可采用任一种可实现方式，在一种可实现方式中，如图6和图7所示，图6示出了一种模拟电路中的音频压缩电路的电路图，图7示出了一种模拟电路中的音频扩展电路的电路图。

如图6所示，音频压缩电路包括输入电阻R_in、可变电阻R_g、幅度检测电路、电容Crec和运算放大器，其中，V_in表示输入信号幅度；V_out表示输出信号幅度，幅度检测电路用于将输出信号的幅度信息提取出来，来控制可变电阻R_g的阻值，R_in为输入电阻，V_com为运算放大器的共模偏置电压，核心器件为运算放大器单元。

根据运算放大器的基本原理，

其中R_g与输出信号幅度V_out直接相关，如果将R_g设计成与V_out之间有如下关系，

R_g＝R₀-V_out·R_v

则有，

很容易得出结论，该电路的增益是与输入信号幅度密切相关的；输入信号幅度越大，链路增益越低；输入信号幅度与小，链路增益越高。

举例而言，假设

那么当输入信号为-120dBV(对应幅度为1uV)的时候，

此时，链路增益约为1000，输出信号幅度为1mV(-60dBV)；

当输入信号为0dBV(对应幅度为1V的时候)，有，

链路增益约为1，此时输出信号幅度为1V(0dBV)。

不难看出，输入信号的动态范围为120dB，输出信号的动态范围为60dB，这样就实现了动态范围的压缩。

如图7所示，音频扩展电路中除R_f为反馈电阻外，其他元器件与图6中音频压缩电路相同。

根据运算放大器基本原理，有

其中R_g与输出信号幅度V_in直接相关，如果将R_g设计成与V_in之间有如下关系，

则有，

很容易得出结论，该电路的增益是与输入信号幅度密切相关的；输入信号幅度越大，链路增益越高；输入信号幅度越小，链路增益越低。

举例而言，假设

那么当输入信号为-60dBV(对应幅度为 1mV)的时候，链路增益为-60dB，此时输出信号幅度为1uV(-120dBV)；当输入信号为0dBV(对应信号幅度为1V)的时候，链路增益为0dB，此时输出信号幅度为1V(0dBV)。这样，输入信号的动态范围为60dB，输出信号的动态范围为120dB，信号的动态范围就被扩展了。

这样，本申请中第一音频压缩电路均可以采用上述图6中示出的音频压缩电路，本申请中第一音频扩展电路均可以采用上述图7中示出的音频扩展电路。

此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。

还需要说明的是，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。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种用于无线音频传输的片上系统，其特征在于，包括：音频转换单元、无线收发单元和微处理器内核，所述音频转换单元包括第一音频压缩电路和模数转换器；

所述第一音频压缩电路的输出端与所述模数转换器的输入端连接，所述模数转换器的输出端通过总线与所述微处理器内核连接，所述微处理器内核通过所述总线与所述无线收发单元的第一端连接，所述无线收发单元的第二端与天线连接；

其中，所述第一音频压缩电路用于对待发送的原始模拟音频信号进行压缩，生成第一音频信号，所述第一音频信号的动态范围小于所述原始模拟音频信号的动态范围；所述模数转换器，用于将第一音频信号转换成第二音频信号，所述第二音频信号为数字信号；

所述微处理器内核，用于处理所述第二音频信号；

所述无线收发单元，用于调制处理后的所述第二音频信号，并发送调制后的所述第二音频信号。

2.根据权利要求1所述的片上系统，其特征在于，所述音频转换单元还包括第一音频扩展电路和数模转换器；

所述数模转换器的输入端通过总线与所述微处理器内核连接，所述数模转换器的输出端与所述第一音频扩展电路的输入端连接；

其中，所述无线收发单元，还用于接收原始数字音频信号，并解调接收到的所述原始数字音频信号；

所述微处理器内核，还用于处理解调后的所述原始数字音频信号；

所述数模转换器，用于将处理后的原始数字音频信号转换成模拟信号；

所述第一音频扩展电路，用于对所述模拟信号进行扩展。

3.根据权利要求1所述的片上系统，其特征在于，所述无线收发单元包括基带处理器、数字调制解调器和射频前端。

4.根据权利要求1所述的片上系统，其特征在于，还包括存储器，所述存储器与所述微处理器内核通过总线连接。

5.根据权利要求1所述的片上系统，其特征在于，所述原始模拟音频信号的动态范围为120dB，所述模数转换器的精度为10bits。

6.根据权利要求2所述的片上系统，其特征在于，所述原始数字音频信号的动态范围为120dB，所述数模转换器的精度为10bits。

7.一种用于无线音频传输的片上系统，其特征在于，包括：音频转换单元、无线收发单元和微处理器内核，所述音频转换单元包括第一音频扩展电路和数模转换器，

所述数模转换器的输入端通过总线与所述微处理器内核连接，所述数模转换器的输出端与所述第一音频扩展电路的输入端连接，所述微处理器内核与所述无线收发单元的第一端连接，所述无线收发单元的第二端与天线连接；

其中，所述无线收发单元，用于接收原始数字音频信号，并解调接收到的所述原始数字音频信号；

所述微处理器内核，用于处理解调后的所述原始数字音频信号；

所述数模转换器，用于将处理后的原始数字音频信号转换成模拟信号；所述第一音频扩展电路，用于对所述模拟信号进行扩展。

8.一种用于无线音频传输的片上系统，其特征在于，包括：音频转换单元、无线收发单元和微处理器内核，所述音频转换单元包括第一音频压缩电路、模数转换器和第二音频扩展电路；

所述第一音频压缩电路的输出端与所述模数转换器的输入端连接，所述模数转换器的输出端与所述第二音频扩展电路的输入端连接，所述第二音频扩展电路的输出端通过总线与所述微处理器内核连接，所述微处理器内核通过所述总线与所述无线收发单元的第一端连接，所述无线收发单元的第二端与天线连接；

其中，所述第一音频压缩电路用于对待发送的原始模拟音频信号进行压缩，生成第一音频信号，所述第一音频信号的动态范围小于所述原始模拟音频信号的动态范围；所述模数转换器，用于将第一音频信号转换成第二音频信号，所述第二音频信号为数字信号；所述第二音频扩展电路，用于将所述第二音频信号进行扩展，生成第三音频信号，所述第三音频信号的动态范围与所述原始模拟音频信号的动态范围相同；

所述微处理器内核，用于对所述第三音频信号音效处理，生成第四音频信号；

所述无线收发单元，用于调制所述第四音频信号，并发送调制后的所述第四音频信号。

9.根据权利要求8所述的片上系统，其特征在于，所述音频转换单元还包括第一音频扩展电路、数模转换器和第二音频压缩电路；

所述第二音频压缩电路的输入端通过总线与所述微处理器内核连接，所述第二音频压缩电路的输出端与所述数模转换器的输入端连接，所述数模转换器的输出端与所述第一音频扩展电路的输入端连接；

所述无线收发单元，还用于接收原始数字音频信号，并解调接收到的所述原始数字音频信号；

所述微处理器内核，还用于对所述原始数字音频信号音效处理，生成第五音频信号；

所述第二音频压缩电路，还用于对所述第五音频信号进行压缩，生成第六音频信号，所述第六音频信号的动态范围小于所述原始数字音频信号的动态范围；

所述数模转换器，用于将所述第六音频信号转换成第七音频信号，所述第七音频信号为模拟信号；所述第一音频扩展电路，用于对所述第七音频信号进行扩展，生成第八音频信号，所述第八音频信号的动态范围与所述原始数字音频信号的动态范围相同。

10.一种用于无线音频传输的片上系统，其特征在于，包括：音频转换单元、无线收发单元和微处理器内核，所述音频转换单元包括第一音频扩展电路、第二音频压缩电路和数模转换器；

无线收发单元的第一端通过总线与所述微处理器内核连接，所述无线收发单元的第二端与天线连接，所述微处理器内核与所述第二音频压缩电路的输入端连接，所述第二音频压缩电路的输出端与所述数模转换器的输入端连接，所述数模转换器的输出端与所述第一音频扩展电路的输入端连接；

所述无线收发单元，用于接收原始数字音频信号，并解调接收到的所述原始数字音频信号；

所述微处理器内核，用于对所述原始数字音频信号音效处理，生成第五音频信号；

所述第二音频压缩电路，用于对所述第五音频信号进行压缩，生成第六音频信号，所述第六音频信号的动态范围小于所述原始数字音频信号的动态范围；

所述数模转换器，用于将所述第六音频信号转换成第七音频信号，所述第七音频信号为模拟信号；

所述第一音频扩展电路，用于对所述第七音频信号进行扩展，生成第八音频信号，所述第八音频信号的动态范围与所述原始数字音频信号的动态范围相同。

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