一种无线信息交流方法及无线通信设备与流程

1.本发明涉及无线通信领域，具体涉及一种无线信息交流方法及无线通信设备。


背景技术：

2.在tws无线通信领域，两个耳机为了实现功能同步，让用户感觉到两个耳机是一体的，会在无线链路上进行信息交流。但是，无线链路上存在信号衰减与不确定干扰环境，导致信息交流出现错误，通信不稳定。
3.传统的技术方案中，为了加强稳定性、减少重传率，可能会使用蓝牙协议规定的dm1包，该类型包采用fec1/3进行纠错，以及gfsk调制方式。这种方式的性能一般，容易被干扰，抗信号衰减差。另一种传统技术是采用一段相关码进行通信，该相关码指标是1比特信息，即是或否。由于只使用一连串的相关码表达1比特信息，性能极高，重传率很低。但是，可表达的信息量很低。
4.传统的技术方案存在以下弊端：
5.1、容易被干扰，抗信号衰减差；
6.2、信息传输量低。


技术实现要素：

7.基于上述现状，本发明的主要目的在于提供抗干扰和抗衰减能力强，且传输信息量较高的无线信息交流方法及无线通信设备。
8.为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
9.一种无线信息交流方法，用于无线通信设备，所述无线通信设备包括发送端和接收端，包括步骤：
10.s10：根据需要无线传输的功能信息数量、无线信道参数和预设的汉明距阈值制定相关码，所述相关码为二进制数序列，每个相关码用来表示需要无线传输的一种功能信息；
11.s20：所述发送端保存所述相关码为第一组相关码，所述接收端保存所述相关码为第二组相关码；
12.s30：所述发送端根据待发送的功能信息在所述第一组相关码中选择对应的相关码并发送；
13.s40：所述接收端接收所述发送端发送的相关码，并将接收到的相关码与所述第二组相关码分别进行相关计算，得到相关值组，并计算出最大相关值；
14.s50：当所述最大相关值大于预设的相关阈值时，执行步骤s60；
15.s60：所述接收端执行所述最大相关值对应的相关码所表示的功能。
16.优选地，所述无线信道参数包括：所述信道环境造成的相关码比特位错误的概率、相关码正确识别概率，相关码误检测概率和相关码之间误识别概率。
17.优选地，所述步骤s10包括：
18.根据所述无线传输的功能信息数量制定所述相关码的数量；
19.根据相关码的数量、所述信道环境造成的相关码比特位错误的概率、所述相关码正确识别概率、所述相关码误检测概率、所述相关码之间误识别概率和所述汉明距阈值制定所述相关码的长度和内容，所述相关码之间的汉明距大于所述预设的汉明距阈值。
20.优选地，所述步骤s40中将接收到的相关码与所述第二组相关码分别进行相关计算包括：
21.将接收到的相关码与所述第二组相关码中的每一个相关码分别进行卷积计算。
22.优选地，所述卷积计算包括将所述相关码与所述第二组相关码的各数据位分别进行异或非计算。
23.优选地，所述预设的相关阈值根据所述信道环境造成的相关码比特位错误的概率、相关码正确识别概率，相关码误检测概率和相关码之间误识别概率设置。
24.优选地，还包括，部分功能信息采用蓝牙协议的dm1包传输。
25.优选地，所述无线通信设备为蓝牙通信设备。
26.本发明还提供一种无线通信设备，包括发送端和接收端，
27.所述发送端包括第一存储器和发射模块，
28.所述第一存储器，用于存储至少一个相关码，所述相关码是根据所述无线通信设备需要传输的功能信息数量、信道参数和预设的汉明距阈值制定，所述相关码为二进制数序列，每个相关码用来表示所述无线通信设备需要传输的一种功能信息；
29.所述发射模块，用于根据待发送的功能信息在所述至少一个相关码中选择对应的相关码并发送；
30.所述接收端包括第二存储器、接收模块、相关计算模块、相关值比较模块、相关值阈值比较模块和执行模块，
31.所述第二存储器，用于存储所述至少一个相关码，
32.所述接收模块，用于接收所述发射模块发送的相关码；
33.所述相关计算模块，用于根据所述接收模块接收的相关码和所述第二存储器存储的相关码分别进行相关计算，得到至少一个相关值；
34.所述相关值比较模块，用于根据所述至少一个相关值计算出最大相关值；
35.所述相关值阈值比较模块，用于将所述最大相关值与预设的相关值阈值进行比较，当所述最大相关值大于预设的相关阈值时，所述接收模块能够执行所述最大相关值对应的相关码所表示的功能。
36.优选地，所述信道参数包括：所述信道环境造成的相关码比特位错误的概率、相关码正确识别概率，相关码误检测概率和相关码之间误识别概率。
37.优选地，所述相关计算模块包括至少一个相关计算单元，
38.所述至少一个相关计算单元分别根据所述接收模块接收的相关码和所述第二存储器存储的至少一个相关码进行相关计算，所述相关计算单元的数量与所述相关码的数量相同。
39.优选地，所述相关计算单元包括m个寄存器、m个卷积计算电路和m-1个累加器，其中，m等于所述相关码的长度值；
40.所述m个寄存器分别接收所述接收模块接收到的相关码的每位二进制数值；
41.所述m个卷积计算电路接收所述m个寄存器接收的所述相关码的每位二进制数值，
并与所述第二存储器存储的至少一个相关码的对应位二进制数值进行卷积相关计算；
42.所述m-1个累加器分别对所述m个卷积计算电路的输出值进行累加，以输出所述接收模块接收的相关码和所述第二存储器存储的至少一个相关码的相关值。
43.优选地，所述m个卷积计算电路为异或非电路，所述异或非电路接收所述m个寄存器接收的所述相关码的每位二进制数值和所述第二存储器存储的至少一个相关码的对应位二进制数值，并进行异或非计算。
44.优选地，所述相关值比较模块包括多个比较器，所述比较器接收所述至少一个相关值，并计算出最大相关值。
45.优选地，所述相关值阈值比较模块包括一个比较器，所述比较器用于接收所述最大相关值，并与所述预设的相关阈值进行比较，当所述最大相关值大于预设的相关阈值时，所述接收端执行所述最大相关值对应的相关码的功能。
46.优选地，所述发射模块为蓝牙发射模块，所述接收模块为蓝牙接收模块，所述发射模块还能够采用蓝牙协议的dm1包发送部分功能信息，所述接收模块还能够接收所述蓝牙协议的dm1包。
47.优选地，所述无线通信设备是无线耳机对或无线音响对。
48.优选地，所述无线耳机对是tws蓝牙耳机，或，所述无线音响对是tws蓝牙音响。
49.本发明的无线信息交流方法，根据需要无线传输的功能信息数量、无线信道参数和预设的汉明距阈值制定相关码，发射端选择其中一个相关码来发送预发送的功能信息，接收端并行多个相关码的相关计算，解析出发送端的功能信息，实现了无线信息交流的双方功能同步，相比传统技术一，加强了无线通信性能，抗干扰和抗衰减能力增强，相比传统技术二，可以交流更多的信息量。
50.本发明的无线通信设备中存储了定制的相关码，通过增加硬件资源，发射端选择其中一个相关码来发送预发送的功能信息，接收端并行多个相关码的相关计算，解析出发送端的功能信息，实现了无线信息交流的双方功能同步，抗干扰和抗衰减能力增强，且传输的信息量增加。
51.本发明的其他有益效果，将在具体实施方式中通过具体技术特征和技术方案的介绍来阐述，本领域技术人员通过这些技术特征和技术方案的介绍，应能理解所述技术特征和技术方案带来的有益技术效果。
附图说明
52.以下将参照附图对根据本发明的无线信息交流方法和无线通信设备的优选实施方式进行描述。图中：
53.图1为根据本发明的一种优选实施方式的无线信息交流方法流程图；
54.图2为根据本发明的一种优选实施方式的无线通信设备结构示意图；
55.图3为根据本发明的一种优选实施方式的相关计算模块结构示意图；
56.图4为根据本发明的一种优选实施方式的相关计算单元电路结构图；
57.图5为根据本发明的一种优选实施方式的相关值比较电路结构图；
58.图6为根据本发明的一种优选实施方式的相关值阈值比较电路结构图；
59.图7为根据本发明的一种优选实施方式的无线通信设备的发送端结构示意图；
60.图8为根据本发明的一种优选实施方式的无线通信设备的接收端结构示意图。
具体实施方式
61.图1为根据本发明的一种优选实施方式的无线信息交流方法，用于无线通信设备，该无线通信设备包括发送端和接收端，该方法包括：步骤s10：根据需要无线传输的功能信息数量、无线信道参数和预设的汉明距阈值制定相关码，其中的相关码可以是二进制数序列，每个相关码用来表示需要无线传输的一种功能信息；步骤s20：发送端保存所述相关码为第一组相关码，所述接收端保存所述相关码为第二组相关码；步骤s30：发送端根据待发送的功能信息在第一组相关码中选择对应的相关码并发送；步骤s40：接收端接收发送端发送的相关码，并将接收到的相关码与第二组相关码分别进行相关计算，得到相关值组，并计算出最大相关值；步骤s50：当最大相关值大于预设的相关阈值时，执行步骤s60：接收端执行最大相关值对应的相关码所表示的功能。其中，功能信息可以是提示音、发送端和接收端进通信交流、发送端和接收端进行音频同步、确定音频包是否接收正确等功能信息。
62.本发明的无线信息交流方法，根据需要无线传输的功能信息数量、无线信道参数和预设的汉明距阈值制定相关码，发射端选择其中一个相关码来发送预发送的功能信息，接收端并行多个相关码的相关计算，解析出发送端的功能信息，实现了无线信息交流的双方功能同步，相比传统技术一，加强了无线通信性能，抗干扰和抗衰减能力增强，相比传统技术二，可以交流更多的信息量。
63.在一实施方式中，无线信道参数可以包括：无线信道环境造成的相关码比特位错误的概率p、相关码正确识别概率pc，相关码误检测概率pe和相关码之间误识别概率pr。
64.在具体实施方式中，相关码正确识别概率pc，相关码误检测概率pe和相关码之间误识别概率pr可以根据无线信道环境造成的相关码比特位错误的概率p进行计算。例如，相关码长度为n bit，定义功能信息为发送端和接收端进入交流为一个相关码序列，预设的相关阈值为n-1，即，允许错一bit，那么相关码正确识别概率为：
65.pc＝(1-p)
m-1
p
66.相关码误检测概率为：
67.pe＝0.5
n-1
68.相关码误检测到是指接收端在干扰或噪声里得到了相关码对应的信息，但实施上发送端并没有发送相关码。
69.相关码之间误识别概率pr为：
70.pr＝(1-p)p
n-1
71.从上述计算公式可以看出，相关码长度越大，被误检测概率会越低，另外，随着预设的相关阈值下降，可以得到更高的正确检测概率，同时，通过增加相关码长度和相关阈值，是可以减低相关码之间误识别概率。上述概率值是在知道相关码长度的情况下，给出的理论计算值。在本方案中，是根据设计需求统计出上述概率值，再根据上述概率值，以及相关码的数量和预设的汉明距阈值设计相关码的长度。
72.所以，本方案根据信道环境造成的相关码比特位错误的概率、相关码正确识别概率，相关码误检测概率和相关码之间误识别概率来制定相关码长度和相关阈值。当然，也不能无限增加相关码长度，因为带宽资源与能量资源有限，所以也考虑带宽与能量资源制定
最长相关码长度。
73.在一实施方式中，可以先根据需要无线传输的功能信息数量制定相关码的数量，通常，相关码的数量与需要无线传输的功能信息数量相等；再根据相关码的数量、信道环境造成的相关码比特位错误的概率、相关码正确识别概率、相关码误检测概率、相关码之间误识别概率和汉明距阈值制定相关码的长度和内容，相关码之间的汉明距应该大于预设的汉明距阈值。可以先根据已经确定的相关码的数量确定需要的相关码的最小长度；接下来，由于相关码长度越大，被误检测概率会越低，所以可以再结合无线信道环境造成的相关码比特位错误的概率p、相关码正确识别概率pc，相关码误检测概率pe和相关码之间误识别概率pr的需要去扩展相关码的长度；同时，还要保证相关码之间的汉明距大于预设的汉明距阈值，所以，最后再根据汉明距要求去设计相关码的长度和内容。
74.现有技术是采用一段固定的相关码进行通信，与无线信道的参数、传输的功能信息数量均无关联，导致传输的信息量很低。本发明根据无线信道的参数、无线传输的功能信息数量和预设的汉明距阈值为每个传输的功能信息制定对应的相关码，在保证传输性能的同时，提高了传输的信息量。
75.通常，汉明距是指两个相关码中不同位的数量，使得该数量大于预设的汉明距阈值，从而满足抗干扰需求。预设的汉明距阈值通常是根据无线通信设备的软硬件条件测试出来的满足某些需求的阈值。例如，可以是64。
76.在一实施方式中，步骤s40可以是将接收到相关码与第二组相关码中的每一个相关码分别进行卷积计算，从而计算出相关值组。在具体实施方式中，卷积计算可以是对上述相关码的各数据位进行异或非计算。通过异或非计算出接收端接收到的相关码和第二组相关码中各数据位中相同的数位，相同位数最多的会输出最大相关值，经过相关值比较之后就会输出该最大相关值，当该最大相关值大于预设的相关值阈值时，接收端会执行对应相关码的功能。
77.在一实施方式中，预设的相关阈值可以根据无线信道环境造成的相关码比特位错误的概率p、相关码正确识别概率pc，相关码误检测概率pe和相关码之间误识别概率pr去设置的。由于随着预设的相关阈值下降，可以得到更高的正确检测概率，所以，可以设置相对较低的相关阈值，但为保证准确性，也不能无限下降相关阈值。
78.在一实施方式中，本发明的无线信息交流方法可以结合蓝牙协议进行使用，把相对重要的信息由本发明的无线信息交流方法传输，把相对次要的信息由采用蓝牙协议的dm1包传输，信息传输量增加，抗干扰能力强，且可以加强稳定性减少重传率。
79.在一实施方式中，执行本发明的无线信息交流方法的无线通信设备可以是蓝牙通信设备。也可以是其他无线通信设备。
80.本发明还提供一种无线通信设备，图2为根据本发明的一种优选实施方式的无线通信设备结构示意图，包括发送端70和接收端80，发送端70包括第一存储器701和发射模块702，接收端80包括第二存储器801、接收模块802、相关计算模块803、相关值比较模块804、相关值阈值比较模块805和执行模块806。
81.第一存储器701中存储至少一个相关码，该相关码是根据无线通信设备需要传输的功能信息数量、信道参数和预设的汉明距阈值制定，相关码为二进制数序列，每个相关码用来表示无线通信设备需要传输的功能信息；发射模块702根据预发送的功能信息在至少
一个相关码中选择对应的相关码并发送。
82.第二存储器801中也存储了上述的至少一个相关码；接收模块802接收发射模块702发送的相关码；相关计算模块803根据接收模块802接收到的相关码和第二存储器801存储的相关码分别进行相关计算，得到至少一个相关值；相关值比较模块804根据该至少一个相关值计算出最大相关值；相关值阈值比较模块805将该最大相关值与预设的相关值阈值进行比较，当最大相关值大于预设的相关阈值时，执行模块806能够执行最大相关值对应的相关码所表示的功能，从而完成发送端和接收端的功能信息交流，实现了发送端和接收端的功能同步。
83.本发明的无线通信设备中存储了定制的相关码，通过增加硬件资源，发射端选择其中一个相关码来发送预发送的功能信息，接收端并行多个相关码的相关计算，解析出发送端的功能信息，实现了无线信息交流的双方功能同步，抗干扰和抗衰减能力增强，且传输的信息量增加。
84.在一实施方式中，制定相关码中依据的信道参数可以包括信道环境造成的相关码比特位错误的概率、相关码正确识别概率，相关码误检测概率和相关码之间误识别概率。
85.在具体实施方式中，可以根据无线通信设备传输的功能信息数量制定相关码的数量；再根据相关码的数量、信道参数可以包括信道环境造成的相关码比特位错误的概率、相关码正确识别概率，相关码误检测概率和相关码之间误识别概率和预设的汉明距阈值制定相关码的长度和内容，相关码之间的汉明距大于预设的汉明距阈值。根据上述方法制定对应的相关码，在保证传输性能的同时，提高了传输的信息量。
86.在一实施方式中，如图3所示，相关计算模块803可包括至少一个相关计算单元，例如，可以是n个，n大于等于1，该n个相关计算单元分别根据接收模块接收的相关码和第二存储器存储的至少一个相关码进行相关计算，相关计算单元的数量与第二存储器存储的至少一个相关码的数量相同。至少一个相关计算单元同时对接收到的相关码进行多组相关计算，以最快计算出最大相关值，降低了通信延迟，提升用户体验。
87.在一实施方式中，如图4所示，相关计算单元可以包括m个寄存器、m个卷积计算电路和m-1个累加器，其中，m等于相关码的长度值。其中，m个寄存器分别接收接收模块接收到的相关码的每位二进制数值；m个卷积计算电路接收m个寄存器存储的相关码的每位二进制数值，并与和第二存储器存储的至少一个相关码的对应位二进制数值进行卷积相关计算；m-1个累加器分别对m个卷积计算电路的输出值进行累加，以输出接收模块接收的相关码和第二存储器存储的至少一个相关码的相关值。
88.在具体实施方式中，m个卷积计算电路可以为异或非电路(xor-not)，该异或非电路接收m个寄存器接收的相关码的每位二进制数值，并与第二存储器存储的至少一个相关码的对应位二进制数值进行异或非计算。
89.在一实施方式中，如图5所示，相关值比较模块804包括多个比较器，多个比较器接收相关值计算模块输出的至少一个相关值，并计算出最大相关值。
90.在一实施方式中，如图6所示，相关值阈值比较模块805可包括一个比较器，该比较器接收最大相关值，并与预设的相关阈值进行比较，当最大相关值大于预设的相关阈值时，接收端执行最大相关值对应的相关码的功能，完成发送端和接收端的功能信息交流。
91.在具体实施方式中，预设的相关阈值是可以根据信道环境造成的相关码比特位错
误的概率、相关码正确识别概率，相关码误检测概率和相关码之间误识别概率设置的。
92.在一实施方式中，本发明的无线通信设备的发射模块可以为蓝牙发射模块，接收模块可以为蓝牙接收模块，其中，发射模块还能够采用蓝牙协议的dm1包发送部分功能信息，接收模块还能够接收所述蓝牙协议的dm1包。当接收到有效的功能信息数据包时，执行模块806执行该功能信息数据包对应的功能。通常，可把相对重要的信息由本发明的方案传输，把相对次要的信息由采用蓝牙协议的dm1包传输，信息传输量增加，抗干扰能力强，且可以加强稳定性减少重传率。
93.在一实施方式中，本发明的无线通信设备可以是无线耳机对或无线音响对。其中的发送端和接收端分别是第一无线耳机和第二无线耳机，或，第一无线音响和第二无线音响。
94.在具体实施方式中，无线耳机对可以是tws蓝牙耳机，无线音响对可以是tws蓝牙音响。其中的第一无线耳机和第二无线耳机是tws蓝牙耳机，第一无线音响和第二无线音响可以是tws蓝牙音响。
95.图7中示出了发送端的结构示意图，图8中示出了接收端的结构示意图，接下来以图7和图8为例说明本发明技术方案的工作过程。
96.首先，根据无线通信设备需要传输的功能信息数量、信道参数和预设的汉明距阈值制定相关码，确保各个码之间的汉明距大于预设的汉明距阈值，然后将相关码存入发送端和接收端的存储器。
97.当发送端需要发送某一功能信息时，例如提示音，发送端的调制电路把相关码数字流调制成特定的时域波形，再通过rf发射电路进行da转换、上变频和功率放大等，再发送出去。
98.接收端的rf接收电路对接收到的信号进行ad转换、下变频和降噪处理后至解调电路，解调电路把特定的时域波形解调成数字信号，通常是数字比特流或者带有幅度信息的比特流；相关计算电路将解调信号与本地的所有相关码做卷积相关计算得到一组相关值，通常，当接收到与本地相同的相关码，卷积输出出现峰值；之后，相关值比较器比较各个相关极端电路的输出幅度，得到最大相关值，并把最大值输出到相关阈值比较器；相关阈值比较器将最大相关值与预设的相关阈值进行比较，如果大于预设的相关阈值，则说明已经检测到某一相关码，接收端的执行电路便执行该相关码对应的功能，从而实现了发送端和接收端的功能同步。
99.需要说明的是，本发明中采用步骤编号(字母或数字编号)来指代某些具体的方法步骤，仅仅是出于描述方便和简洁的目的，而绝不是用字母或数字来限制这些方法步骤的顺序。本领域的技术人员能够明了，相关方法步骤的顺序，应由技术本身决定，不应因步骤编号的存在而被不适当地限制。
100.本领域的技术人员能够理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。
101.应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本发明的权利要求范围内。