CN113453111A - 基于WiFi-6的多用户无线耳机*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线通信领域，具体涉及一种基于WiFi‑6的多用户无线耳机***，包括内嵌WiFi‑6通信芯片的耳机和内嵌MCU处理器的音频存储器，采用WiFi‑6通信技术，音频存储器将音频信息发送给多个耳机，有效提高传输码率以及实现同一音频的一对多传输。一种无线耳机，包括第一MCU处理器、第一WiFi通信器件、解码芯片与播放单元；所述第一MCU处理器将用户的操作信息解析为具体操作，传送给第一WiFi通信器件，第一WiFi通信器件以WiFi‑6的通信方式实现耳机与外界交互；所述交互具体为：第一WiFi通信器件将所述第一MCU处理器解析的用户的操作信息以WiFi‑6的通信方式传送给外界；第一WiFi通信器件接收并解析外界传送给耳机的音频信号。

Description

基于WiFi-6的多用户无线耳机***

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体涉及一种基于WiFi-6的多用户无线耳机***。

背景技术

随着通信技术的发展，人们对无线设备的需求越来越高，而目前无线设备中，无线耳机的使用最为频繁。传统的无线耳机***，是音频播放器通过蓝牙的无线通讯方式，将音频信息传送给无线耳机，无线耳机对接收到的音频信息进行解码、功率放大等操作进行播放。

目前，无线耳机***对蓝牙协议进行改进以提高音频存储器与耳机之间的传输效率，当前最优的蓝牙协议为LDAC协议与aptxHD协议。音频存储器使用LDAC协议与aptxHD协议进行音频传输时，高解析度的音频文件不会被过分压缩，音质损失较小。

现有的无线耳机***存在的缺点为：通过蓝牙协议进行无线音频传输的方法，由于其压缩与编码的优化算法限制，导致最终耳机的播放效果不够好；使用蓝牙协议进行无线音频传输，其覆盖范围较小；限于蓝牙通信协议的抗干扰能力弱，大多数基于蓝牙协议的无线耳机***，只能实现单用户使用。

发明内容

为解决上述背景技术中存在的问题，本发明提出一种基于WiFi-6的多用户无线耳机***，包括内嵌WiFi-6通信芯片的耳机和内嵌MCU处理器的音频存储器，采用WiFi-6通信技术，音频存储器将音频信息发送给多个耳机，有效提高传输码率以及实现同一音频的一对多传输。

本发明实现上述功能的技术方案是：一种无线耳机，其特殊之处在于：

包括第一MCU处理器、第一WiFi通信器件、解码芯片与播放单元；

所述第一MCU处理器将用户的操作信息解析为具体操作，传送给第一WiFi通信器件，第一WiFi通信器件以WiFi-6的通信方式实现耳机与外界交互；

所述交互具体为：第一WiFi通信器件将所述第一MCU处理器解析的用户的操作信息以WiFi-6的通信方式传送给外界；第一WiFi通信器件接收并解析外界传送给耳机的音频信号；

第一WiFi通信器件通过与外界交互后得到音频信号传送给解码芯片，解码芯片将获得的音频信号以电流、电压或电荷的形式转换为音频模拟信号，播放单元用于将解码芯片转换的音频模拟信号进行播放。

进一步地，还包括触控板，触控板用于给予用户进行交互操作，并将信息传送给MCU。

触控板获取用户手势信息，如调节音量、切换歌曲、暂停播放、开始播放等操作。

进一步地，还包括能量供给单元，所述能量供给单元用于给耳机内部其余部件进行供电。

进一步地，所述播放单元是耳机中的发声部件，用于将解码芯片转换的模拟信号进行播放。播放单元为动铁单元、动圈单元、平板单元或静电单元。

考虑到成本与耳机续航能力，所述播放单元采用动圈单元。

进一步地，用户可在触控面板上使用对应手势实现音量调整、上一曲、下一曲等操作。在触控面板上进行左滑、右滑手势可实现将当前播放曲目相应切换为上一个曲目、下一个曲目；在触控面板上进行上滑、下滑手势可实现增大、减小当前音量分贝值。

进一步地，还包括耳机外壳，耳机外壳上设有控制按键，包括开关按键、配对按键等。

可选的，上述耳机可提供助听器功能。

另外，本发明还提出一种音频存储器，其与上述无线耳机配合使用，其特殊之处在于：

包括存储器件、第二MCU处理器、第二WiFi通信器件；

所述存储器件用于存储音频信息，所述第二MCU处理器将读取的音频信息传送给第二WiFi通信器件，第二WiFi通信器件将音频信息转换格式并进行无线传输。

第二WiFi通信器件支持2.4GHz频段与5GHz频段，所述WiFi通信器件支持802.11ax协议，即WiFi-6无线通信协议。

进一步地，还包括电源器件，电源器件用作为所述音频存储器提供电能。

进一步地，所述音频存储器设有显示屏，所述显示屏是触控显示屏。所述显示屏上显示当前播放曲目、当前曲目的演奏者、当前曲目播放进度、音量大小等信息。

所述音频存储器设有控制按键，所述控制按键包括音量调节旋钮、电源开关按键、上一曲按键、下一曲按键、播放/暂停按键等，所述控制按键与所述MCU处理器连接。

通过按压所述控制按键，音频存储器将执行相应操作。如单次按压下一曲按键，则将当前播放曲目相应切换为下一个曲目。

所述音量调节按钮为阻尼结构，用户通过转动音量调节按钮，调整音量大小，音量大小将在所述显示屏上显示。顺时针转动所述音量调节旋钮，将提高音量分贝值；反之，将降低音量分贝值。

进一步地，所述音频存储器包括壳体，壳体上设置有TF插口，所述TF插口用于对外设TF存储卡进行数据读取。

进一步地，所述音频存储器的壳体上设置有USB插口，所述USB插口用于对外设U盘进行数据读取。

进一步地，所述音频存储器可以通过无线或有线的方式连接显示设备，将所述无线耳机***扩展为基于WiFi的智能家居影音***、多人会议***等。

进一步地，所述音频存储器的壳体四周设置有多个多孔散热区域，所述多孔散热区域用于对音频存储器进行散热。

进一步地，所述音频存储器可安装外界软件，如优酷、喜马拉雅有声小说等。

进一步地，所述音频存储器必须具有4个以上的发射天线与接收天线。

本发明的优点：

1.本发明提出的基于WiFi-6的多用户无线耳机***，包括内嵌WiFi-6通信芯片的耳机和内嵌MCU处理器的音频存储器，采用WiFi-6通信技术，传输速度更快，延迟低。

2.本发明提出的基于WiFi-6的多用户无线耳机***，传输距离更远，覆盖范围大。

3.本发明提出的基于WiFi-6的多用户无线耳机***，更能实现高品质音频的传输。

4.本发明提出的基于WiFi-6的多用户无线耳机***，更易于实现多用户同时使用音频存储器。

5.本发明提出的基于WiFi-6的多用户无线耳机***，采用WiFi-6通信技术，WiFi协议更新速度快，可扩展性强。

附图说明

图1是本发明提供的无线耳机***的应用示意图；

图2是一个OFDM符号的子载波示意图；

图3是WiFi中MU-MIMO传输的示意图；

图4是本发明提供的耳机内部器件的结构示意图；

图5是本发明音频存储器内部器件的结构示意图。

图中标号说明：

100、音频存储器，200、耳机，300、AP，400、第一天线，401、第二天线，500、STA，600、触控板，601、第一MCU处理器，602、第一WiFi通信器件，603、蓄电池，604、解码芯片，605、播放单元，700、存储器件，701、第二MCU处理器，702、第二WiFi通信器件，703、电源器件。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。

WiFi是现在人们生活中不可缺少的一个角色，几乎每个家庭中都会配备路由器使用WiFi。WiFi-6是当前最为新颖且成熟的WiFi协议。WiFi-6主要使用了OFDMA、MU-MIMO等技术，实现路由器同时与多个设备通信，而不是依次进行通信。故WiFi-6相比蓝牙协议和以往的WiFi协议，更能有效的利用频段资源，提高网络利用率。

基于WiFi-6通信技术，本发明提出一种多用户无线耳机***，该***包括内嵌WiFi-6通信芯片的无线耳机和内嵌MCU处理器的音频存储器，二者配合使用，下面将对该无线耳机和音频存储器进行具体说明。

一种无线耳机，包括第一MCU处理器601、第一WiFi通信器件602、解码芯片604与播放单元605；所述第一MCU处理器601将用户的操作信息解析为具体操作，传送给第一WiFi通信器件602，第一WiFi通信器件602以WiFi-6的通信方式实现耳机与外界的音频存储器交互。其中，所述交互具体为：第一WiFi通信器件602将所述第一MCU处理器601解析的用户的操作信息以WiFi-6的通信方式传送给外界；第一WiFi通信器件602接收并解析外界传送给耳机的音频信号。

第一WiFi通信器件602通过与外界交互后得到音频信号传送给解码芯片604，解码芯片604将获得的音频信号以电流、电压或电荷的形式转换为音频模拟信号，播放单元605用于将解码芯片604转换的音频模拟信号进行播放。

作为本发明的一个优选实施例，所述无线耳机还包括触控板600，触控板600用于给予用户进行交互操作，并将信息传送给MCU601。

触控板600获取用户手势信息，如调节音量、切换歌曲、暂停播放、开始播放等操作。用户可在触控面板上使用对应手势实现音量调整、上一曲、下一曲等操作。在触控面板上进行左滑、右滑手势可实现将当前播放曲目相应切换为上一个曲目、下一个曲目；在触控面板上进行上滑、下滑手势可实现增大、减小当前音量分贝值。

作为本发明的一个优选实施例，所述无线耳机还包括能量供给单元，能量供给单元可以是蓄电池603，所述蓄电池603用于给耳机内部其余部件进行供电。

所述播放单元605是耳机中的发声部件，用于将解码芯片604转换的模拟信号进行播放。播放单元605为动铁单元、动圈单元、平板单元或静电单元。考虑到成本与耳机续航能力，所述播放单元605采用动圈单元。

作为本发明的一个优选实施例，所述无线耳机还包括耳机外壳，耳机外壳上设有控制按键，包括开关按键、配对按键等。

可选的，上述耳机可提供助听器功能。

实施例1：

参见图4，该耳机包括触控板600、第一MCU处理器601、第一WiFi通信器件602、蓄电池603、解码芯片604与播放单元605。其中，触控板600用于给予用户进行交互操作，如调节音量、切歌等操作。触控板600获取用户手势信息，并将信息传送给第一MCU处理器601。第一MCU处理器601用于处理触控板信息、并将该信息解析为具体操作，传送给第一WiFi通信器件602。第一WiFi通信器件602用于实现耳机与音频存储器的交互。第一WiFi通信器件602将所述第一MCU处理器601解析的手势操作以WiFi-6的通信方式传送给音频存储器；第一WiFi通信器件602还负责接收并解析音频存储器传送给耳机的音频信号，并将解析出的音频信号传送给解码芯片604。解码芯片604将获得的音频数字信号以电流、电压或电荷的形式转换为音频模拟信号，其本质是一个数字模拟转换器，又称为DAC(DigitaltoAnalogConverter)。播放单元605是耳机中的发声部件，用于将解码芯片604转换的模拟信号进行播放。考虑到成本与耳机续航能力，所述无线耳机***采用动圈单元。所述蓄电池603用于给所述耳机内部其余部件进行供电。

一种音频存储器，包括存储器件700、MCU处理器701、WiFi通信器件702；所述存储器件700用于存储音频信息，所述MCU处理器701将读取的音频信息传送给WiFi通信器件702，WiFi通信器件702将音频信息转换格式并进行无线传输给上述无线耳机。WiFi通信器件702支持2.4GHz频段与5GHz频段，所述WiFi通信器件支持802.11ax协议，即WiFi-6无线通信协议。

作为本发明的一个优选实施例，音频存储器还包括电源器件703，电源器件703用作为所述音频存储器提供电能。

作为本发明的一个优选实施例，所述音频存储器设有显示屏，所述显示屏是触控显示屏。所述显示屏上显示当前播放曲目、当前曲目的演奏者、当前曲目播放进度、音量大小等信息。

在本发明的一些实施例中，所述音频存储器设有控制按键，所述控制按键包括音量调节旋钮、电源开关按键、上一曲按键、下一曲按键、播放/暂停按键等，所述控制按键与所述MCU处理器连接。通过按压所述控制按键，音频存储器将执行相应操作。如单次按压下一曲按键，则将当前播放曲目相应切换为下一个曲目。所述音量调节按钮为阻尼结构，用户通过转动音量调节按钮，调整音量大小，音量大小将在所述显示屏上显示。顺时针转动所述音量调节旋钮，将提高音量分贝值；反之，将降低音量分贝值。

在本发明的一些实施例中，所述音频存储器包括壳体，壳体上设置有TF插口，所述TF插口用于对外设TF存储卡进行数据读取。

在本发明的另一些实施例中，所述音频存储器的壳体上设置有USB插口，所述USB插口用于对外设U盘进行数据读取。

作为本发明的一个优选实施例，所述音频存储器可以通过无线或有线的方式连接显示设备，将所述无线耳机***扩展为基于WiFi的智能家居影音***、多人会议***等。

作为本发明的一个优选实施例，所述音频存储器的壳体四周设置有多个多孔散热区域，所述多孔散热区域用于对音频存储器进行散热。

作为本发明的一个优选实施例，所述音频存储器可安装外界软件，如优酷、喜马拉雅有声小说等。

作为本发明的一个优选实施例，所述音频存储器具有4个以上的发射天线与接收天线。

实施例2：参见图5，所述音频存储器包括存储器件700、第二MCU处理器701、第二WiFi通信器件702与电源器件703。所述存储器件700可包括磁盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)等非易失性存储器以及随机存取存储器(RandomAccessMemory，RAM)。非易失性存储器用于存储操作***和计算机程序。随机存取存储器用于为操作***和计算机程序提供高速缓存的运行环境。第二MCU处理器701为所述音频存储器的中央处理芯片，用于读取存储器件的音频信息与运行计算机程序。第二MCU处理器701将读取的音频信息传送给第二WiFi通信器件702。第二WiFi通信器件702将音频信息，转换为对应的802.11ax的帧格式进行无线传输给上述无线耳机的第一WiFi通信器件602。电源器件703用作为所述音频存储器提供电能。

以下对本发明提出的多用户无线耳机***的工作原理进行说明。

图1为所述多用户无线耳机***的应用示意图，包括音频存储器100，与多个支持WiFi-6通信的耳机200等设备。

其中，音频存储器100与多个耳机200进行通信连接。由于耳机内部集成了WiFi-6通信芯片，考虑到需要保证高质量的音频信号解码与耳机的续航能力，耳机200的类型仅限定为耳罩式耳机。音频存储器100与耳机200使用WiFi-6进行无线通信，实现音频数据的传输。

本***使用WiFi-6进行音频存储器与耳机之间的无线通信。WiFi-6，即802.11ax无线局域网协议，相比于以往的WiFi协议具有更高的物理层吞吐量以及更大的覆盖范围，并且WiFi-6可以更加有效地使用当前的频段资源，从而提供更高的实际网络速率。

图2为一个OFDM符号的子载波示意图。OFDM是一种调制方式，通过频分复用实现高速串行数据的并行传输。OFDM将信道分成若干个子载波，子载波之间相互正交，可以有效减少子载波之间的相互干扰，发射器将需要传输的数据信号转换为并行的低速子数据流，调制到每个子载波上进行传输。所述子载波示意图中共有7个子载波，每个子载波之间相互正交。

WiFi-6的通信协议引入了OFDMA技术，传统的OFDM技术中，一个OFDM符号在同一个时间片中所具有的子载波，只能提供个同一用户使用，导致频段资源的利用率较低。而OFDMA技术，允许将一个OFDM符号在同一个时间片中所具有的子载波分配给不同的用户使用，提高资源利用率。OFDMA将整个信道的资源分成一个个固定时频资源块(RU)，用户的数据承载在每一个RU上，即在每一个时间片上，有一个或多个用户的数据在同时发送。

在使用WiFi-6通信协议的前提下，20MHz的信道中，一个OFDMA符号具有256个子载波，其中供用户使用的子载波个数最多为242个。在图1的无线耳机***中，对子载波进行RU分配，两个耳机200分别获得106个子载波的使用权限(由于传输的音频信号一样，故使用平均分配)，记为RU1和RU2。音频存储器100发送音频信息时，将相同的音频信息调制到RU1与RU2对应的子载波中，可保证两个耳机200获得的音频信息相同。

当耳机个数多于两个时，可根据802.11ax协议，即WiFi-6通信协议，调整RU的分配策略，尽可能最大化利用所有子载波。

图3为WiFi中MU-MIMO传输的示意图。支持MIMO技术的发送设备允许将数据分成多份，从不一样的天线发出，在接收设备再进行整合，有效提高传输效率并扩大WiFi信号覆盖范围。WiFi通信协议最早于802.11n协议，即WiFi4协议中引入了MIMO技术，在802.11ac协议，即WiFi5协议中规定了支持下行的MU-MIMO。MU-MIMO允许同一发送设备的不同天线发送给不同的用户。

当所述无线耳机***中耳机数目较多时，可以使用MU-MIMO技术，实现多用户的稳定、高质量的传输。所述MU-MIMO传输的示意图中，AP300具有3根天线，其中第一天线400与第二天线401负责与STA500进行通信；而第三天线402负责与STA501进行通信。

以上所述仅为本发明的实施例，并非以此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的***领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种无线耳机，其特征在于：

包括第一MCU处理器(601)、第一WiFi通信器件(602)、解码芯片(604)与播放单元(605)；

所述第一MCU处理器(601)将用户的操作信息解析为具体操作，传送给第一WiFi通信器件(602)，第一WiFi通信器件(602)以WiFi-6的通信方式实现耳机与外界交互；

所述交互具体为：第一WiFi通信器件(602)将所述第一MCU处理器(601)解析的用户的操作信息以WiFi-6的通信方式传送给外界；第一WiFi通信器件(602)接收并解析外界传送给耳机的音频信号；

第一WiFi通信器件(602)通过与外界交互后得到音频信号传送给解码芯片(604)，解码芯片(604)将获得的音频信号以电流、电压或电荷的形式转换为音频模拟信号，播放单元(605)用于将解码芯片(604)转换的音频模拟信号进行播放。

2.根据权利要求1所述的一种无线耳机，其特征在于：

还包括触控板(600)，触控板(600)用于给予用户进行交互操作，并将信息传送给第一MCU处理器(601)。

3.根据权利要求1所述的一种无线耳机，其特征在于：

还包括能量供给单元，所述能量供给单元用于给耳机内部其余部件进行供电。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种无线耳机，其特征在于：

所述播放单元(605)用于将解码芯片(604)转换的模拟信号进行播放。

5.根据权利要求2或3任一所述的一种无线耳机，其特征在于：

所述触控板(600)用于实现用户使用对应手势完成音量调整、上一曲、下一曲的操作。

6.根据权利要求1-3任一所述的一种无线耳机，其特征在于：

还包括耳机外壳，耳机外壳上设有控制按键，包括开关按键、配对按键。

7.一种音频存储器，其特征在于：

包括存储器件(700)、第二MCU处理器(701)、第二WiFi通信器件(702)；

所述存储器件(700)用于存储音频信息，所述第二MCU处理器(701)将读取的音频信息传送给第二WiFi通信器件(702)，第二WiFi通信器件(702)将音频信息转换格式并进行无线传输；

第二WiFi通信器件(702)支持WiFi-6无线通信协议。

8.根据权利要求7所述的一种音频存储器，其特征在于：

还包括电源器件(703)，电源器件(703)用作为所述音频存储器提供电能。

9.根据权利要求8所述的一种基于WiFi-6的多用户无线耳机***，其特征在于：

所述音频存储器设有显示屏，所述显示屏是触控显示屏；所述显示屏上显示当前播放曲目、当前曲目的演奏者、当前曲目播放进度、音量大小信息。

10.根据权利要求9所述的一种基于WiFi-6的多用户无线耳机***，其特征在于：

所述音频存储器包括壳体，壳体上设置有TF插口和/或USB插口，所述TF插口用于对外设TF存储卡进行数据读取；所述USB插口用于对外设U盘进行数据读取；

音频存储器的壳体上设置有多孔散热区域，所述多孔散热区域用于对音频存储器进行散热。

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