一種低功耗實(shí)時監(jiān)聽系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種低功耗實(shí)時監(jiān)聽系統(tǒng)，利用開放的ISM433MHZ頻段以及移動網(wǎng)絡(luò)平臺實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的監(jiān)聽。通過使用開放的ISM433MHZ無線網(wǎng)絡(luò)可以使監(jiān)聽端實(shí)現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)功耗低，無線信號的傳輸距離遠(yuǎn)，穿透能力強(qiáng)等特點(diǎn)，同時在監(jiān)聽的接收端使用移動網(wǎng)絡(luò)平臺將接收到的數(shù)據(jù)上傳至互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)語音監(jiān)聽。
【專利說明】一種低功耗實(shí)時監(jiān)聽系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一套低功耗全球范圍內(nèi)監(jiān)聽解決方案，可應(yīng)用于各種語音監(jiān)聽場合。
【背景技術(shù)】
[0002]對于一個監(jiān)聽系統(tǒng)而言，如何同時實(shí)現(xiàn)監(jiān)聽語音信息清晰，監(jiān)聽設(shè)備功耗低，監(jiān)聽位置不受限等需求，設(shè)計一套完整的監(jiān)聽系統(tǒng)是非常有必要的。而目前的一些監(jiān)聽設(shè)備功能較單一，有些只能實(shí)現(xiàn)近距離監(jiān)聽，即使設(shè)備集成了移動終端，由于移動終端功耗較大，導(dǎo)致設(shè)備續(xù)航能力差，另外一些設(shè)備采用了較低語音采樣率，以達(dá)到省電的目的，但監(jiān)聽到的語音信息較不清晰。
[0003]對于以上多種需求，必須從系統(tǒng)角度出發(fā)利用現(xiàn)有的技術(shù)和資源設(shè)計出一套最佳優(yōu)化方案.對此，基于ISM 433MHZ無線網(wǎng)絡(luò)低功耗全球監(jiān)聽系統(tǒng)，基于以上的多種需要，從系統(tǒng)的角度考慮，提出了一套全新的系統(tǒng)解決方案，有效的應(yīng)用在各種場合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了實(shí)現(xiàn)低功耗全球范圍內(nèi)語音監(jiān)聽，利用現(xiàn)有的技術(shù)和資源，提出這種全新的全球監(jiān)聽系統(tǒng)方案，適用于隨時隨地實(shí)時監(jiān)聽，而且監(jiān)聽設(shè)備功耗低。
[0005]由于監(jiān)聽數(shù)據(jù)發(fā)送采用了 ISM 433MHZ無線網(wǎng)絡(luò)，使得設(shè)備功耗降低，433MHZ網(wǎng)絡(luò)在傳輸功率小于50mW范圍內(nèi)空曠傳輸距離達(dá)500M以上，可以透射穿墻達(dá)3層，傳輸距離可靠。通過接收端的移動終端將接收的數(shù)據(jù)上傳到移動網(wǎng)絡(luò)，利用移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)全球?qū)崟r監(jiān)聽。
[0006]一種低功耗實(shí)時監(jiān)聽系統(tǒng)，包括:音頻CODEC，DSP數(shù)據(jù)處理，ISM433MHZ無線數(shù)據(jù)收發(fā)，移動終端；其特性在于:聲音信號通過高采樣率，高量化率的音頻編碼后產(chǎn)生較高碼率的數(shù)字音頻信號，使用DSP音頻編碼將高碼率數(shù)字音頻信號壓縮成低碼率AAC格式文件，并通過ISM 433MHZ無線網(wǎng)絡(luò)傳輸該監(jiān)聽數(shù)據(jù)，且433MHZ無線網(wǎng)絡(luò)具有傳輸功耗低，傳輸距離遠(yuǎn)，透傳能力強(qiáng)等特點(diǎn)，同時利用移動網(wǎng)絡(luò)將該數(shù)據(jù)上傳至收聽者。
[0007]根據(jù)權(quán)利要求1所述的音頻CODEC部分，其特征在于:使用超低功耗的16bit Σ Δ調(diào)制器，將麥克風(fēng)端的音頻模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字音頻信號，通過I2S接口傳送給DSP做數(shù)據(jù)處理。
[0008]根據(jù)權(quán)利要求1所述的DSP數(shù)據(jù)處理模塊，其特征在于:將通過I2S接收到的數(shù)字音頻信號通過DSP轉(zhuǎn)換成低速率的AAC格式，由于壓縮率較高，使得數(shù)據(jù)容量大幅度減小，從而減少數(shù)據(jù)帶寬，方便數(shù)據(jù)無線傳輸，同時達(dá)到省電目的。
[0009]根據(jù)權(quán)利要求1所述的ISM 433MHZ無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊，其特征在于:將AAC格式的數(shù)據(jù)通過該網(wǎng)絡(luò)發(fā)射出去，由于433MHZ網(wǎng)絡(luò)是免費(fèi)開放的，而且該頻段傳輸數(shù)據(jù)功耗低，傳輸數(shù)據(jù)速率可達(dá)256Kbps,完全滿足AAC文件的傳輸需求，且具有傳輸距離遠(yuǎn)，透傳能力強(qiáng)等特點(diǎn)，是微功率無線網(wǎng)絡(luò)傳輸領(lǐng)域的首選網(wǎng)絡(luò)。[0010]根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動終端部分，其特征在于:可以使用目前國內(nèi)GSM/CDMA/WCDMA/TD-SCDMA制式的移動終端實(shí)現(xiàn)全球網(wǎng)絡(luò)互連，以達(dá)到監(jiān)聽數(shù)據(jù)在整個互連網(wǎng)內(nèi)傳輸，如通過移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將數(shù)據(jù)上傳至互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)全球?qū)崟r監(jiān)聽。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為系統(tǒng)應(yīng)用簡圖。
圖2為EK-23027-P35性能曲線。
圖3為XE3006內(nèi)部功能方框圖。
圖4為TMS320C553x功能方框圖。
圖5為SI4432功能方框圖。
圖6為QSC6085功能方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合系統(tǒng)應(yīng)用簡圖對本發(fā)明的各個模塊部分做進(jìn)一步說明。在此，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說明用于解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。
[0013]圖1為系統(tǒng)應(yīng)用簡圖，分為監(jiān)聽端和監(jiān)聽接收端兩部分，監(jiān)聽端主要包括語音采樣編碼，數(shù)據(jù)處理以及利用433MHZ無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)，該部分設(shè)備放在需要監(jiān)聽的地方。監(jiān)聽接收端主要是接收監(jiān)聽端發(fā)射過來的數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)通過移動終端上傳到移動網(wǎng)絡(luò)。
[0014]語音采樣編碼部分:選用高靈敏度的麥克風(fēng)以及音頻CODEC實(shí)現(xiàn)對語音數(shù)據(jù)的米集編碼。
[0015]麥克風(fēng)可以采用Knowles electronics公司EK-23027-P35這款型號，性能好，指標(biāo)曲線如圖2。
[0016]音頻CODEC可選用Semtech的XE3005/XE3006,它是一款超低功耗ADC/DAC轉(zhuǎn)換器，它集成了麥克風(fēng)供電，音頻前置放大器，16 bit ADC/DAC，I2S音頻接口，電源管理，采樣速率在4KHZ-48KHZ可調(diào)，功能方框圖如圖3。
[0017]PCM音頻:一個采樣率為44.ΙΚΗζ，采樣大小為16bit，雙聲道的PCM編碼⑶文件，它的數(shù)據(jù)速率則為44.1KX16X2 =1411.2 Kbps,單聲道為705.6Kbps
DSP數(shù)據(jù)處理部分:該部分主要是將數(shù)字音頻信號轉(zhuǎn)換成AAC格式。經(jīng)DSP數(shù)據(jù)編碼壓縮后，705.6Kbps的PCM信號可以轉(zhuǎn)換成48Kbps碼率的AAC文件。
[0018]選用TI超低功耗DSP器件TMS350C553X，它是一款高性能低功耗定點(diǎn)數(shù)字信號處理器，多用在便攜式音頻設(shè)備中。其具有1ns指令周期，100MHZ時鐘頻率，雙乘法器(高達(dá)每秒2億次乘法運(yùn)算)，4個I2S音頻接口，多個串行總線接口等特點(diǎn)，音頻編解碼性能十分出色。
[0019]在該系統(tǒng)中DSP通過I2S接口讀取到數(shù)字音頻信號，然后通過軟件算法將其壓縮為AAC格式數(shù)據(jù)，并通過SPI總線控制SI4432 (無線收發(fā)器)來傳輸AAC格式的數(shù)據(jù)，其中需要3個GP1來作為AAC數(shù)據(jù)的傳輸，其功能方框圖如圖4。
[0020]ISM 433MHZ無線網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器:該部分主要是將AAC格式的數(shù)據(jù)通過433MHZ無線收發(fā)器發(fā)出，同時在監(jiān)聽接收端使用相同的433MHZ無線收發(fā)器接收AAC格式數(shù)據(jù)，兩者之間的數(shù)據(jù)傳輸是透傳模式。
[0021]433MHZ無線網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器可選用Slicon LabS的SI4432，該芯片支持433MHZ無線網(wǎng)絡(luò)傳輸，接收靈敏度達(dá)_121dBm，輸出功率可達(dá)20dBm(功率可調(diào)，國內(nèi)該頻段要求小于17dBm)，同時支持0.123-256kbps的數(shù)據(jù)速率，完全滿足傳輸48Kbps碼率的AAC文件。由于采用了 FSK/00K調(diào)制方式，使得在發(fā)射數(shù)據(jù)時也有超低功耗，供電電壓為1.8V-3.6V下，接收模式為18.5mA，20dBm發(fā)射功率下85mA，這些性能指標(biāo)保證了監(jiān)聽設(shè)備的整體功耗。另外數(shù)據(jù)傳輸過程采用了曼徹斯特編碼，CRC等編碼，以確保數(shù)據(jù)傳輸過程中穩(wěn)定可靠，其功能方框圖如圖5。
[0022]移動終端部分:該部分主要是把接收到的AAC格式數(shù)據(jù)，通過移動終端上傳到移動網(wǎng)絡(luò)?？梢允褂貌煌囊苿泳W(wǎng)絡(luò)制式，這主要依據(jù)終端的基帶芯片支持哪種制式。
[0023]這里選用CDMA制式的高通QSC6085,它是顆單芯片，集成了 Baseband, Modem等多種功能，支持3G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。這里只需QSC6085通過SPI總線控制SI4432，通過3個GP1將AAC數(shù)據(jù)讀取出來，并存放在約定好的EFS目錄下即可，并通過上層應(yīng)用將AAC格式的文件上傳到移動網(wǎng)絡(luò)，功能方框圖如圖6，其通過數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上傳到移動網(wǎng)絡(luò)流程如下:
當(dāng)需要上傳數(shù)據(jù)時，上層應(yīng)用會通知終端調(diào)用存放在約定好的EFS目錄下的數(shù)據(jù)文件，每次由終端自己去固定的目錄下或者文件中讀取需要上傳的數(shù)據(jù)。
[0024]終端在取得數(shù)據(jù)文件后，會將文件通過高通的IFILE、IFILEMGR等接口將其數(shù)據(jù)讀取出來，該數(shù)據(jù)都是以字節(jié)流的方式表達(dá)的。
[0025]比如AAC格式的音頻文件，讀取出來的數(shù)據(jù)可能會是:
4D 54 68 64 00 00 00 06 00 00 00 01 01 EO 4D 54......等等一長串的字節(jié)流。
[0026]終端在將音頻文件讀取完成后就會開始向某個固定的URL地址發(fā)送，該地址需要先預(yù)置到終端程序中。終端發(fā)送數(shù)據(jù)是使用CDMA的無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，走TCP協(xié)議。當(dāng)然，由于需要上傳的音頻文件較大，可能存在一次無法發(fā)送完全的情況，所以需要多次續(xù)傳。那么在服務(wù)器接收端需要將多次續(xù)傳過來的數(shù)據(jù)拼接起來，然后再將所有數(shù)據(jù)寫文件，最終以音頻文件保存即可，用戶可以通過對應(yīng)的URL地址保存該音頻文件，或者使用音頻編解碼播放軟件實(shí)現(xiàn)實(shí)時在線收聽。
[0027]當(dāng)然，為了確保發(fā)送數(shù)據(jù)的正確性，可以在終端每次發(fā)送的數(shù)據(jù)前面加入描述頭信息，該信息可以是一些需要發(fā)送數(shù)據(jù)的總長度，本次發(fā)送數(shù)據(jù)長度等等。加入該信息，可以在服務(wù)器端更好的做數(shù)據(jù)檢查以及拼接處理。
[0028]當(dāng)發(fā)送完成后，終端將關(guān)閉斷開數(shù)據(jù)連接。等待下一次的發(fā)送命令觸發(fā)。
[0029]以上所述的【具體實(shí)施方式】，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種低功耗實(shí)時監(jiān)聽系統(tǒng)，包括:音頻C0DEC，DSP數(shù)據(jù)處理，ISM433MHZ無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊及移動終端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的音頻CODEC部分，其特征在于:使用超低功耗的16bitΣ Δ調(diào)制器，將麥克風(fēng)端的音頻模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字音頻信號，通過I2S接口傳送給DSP做數(shù)據(jù)處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DSP數(shù)據(jù)處理模塊，其特征在于:將通過I2S接收到的數(shù)字音頻信號通過DSP轉(zhuǎn)換成低速率的AAC格式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ISM433MHZ無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊，其特征在于:將AAC格式的數(shù)據(jù)通過該網(wǎng)絡(luò)發(fā)射出去。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動終端部分，其特征在于:可以使用目前國內(nèi)GSM/CDMA/WCDMA/TD-S⑶MA制式的移動終端實(shí)現(xiàn)全球網(wǎng)絡(luò)互連，以達(dá)到監(jiān)聽數(shù)據(jù)在整個互連網(wǎng)內(nèi)傳輸，如通過移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將數(shù)據(jù)上傳至互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)全球?qū)崟r監(jiān)聽。
【文檔編號】H04W52/02GK104038644SQ201310069019
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月5日
【發(fā)明者】董德福, 華國富 申請人:德信無線通訊科技（北京）有限公司