用于两个装置之间的无线通信的方法、听力仪器系统、介质与流程

用于两个装置之间的无线通信的方法、听力仪器系统、介质
1.相关申请的交叉引用
2.本专利申请要求于2021年1月7日提交的美国专利申请第17/143,324号的优先权。本专利申请的全部内容以引用方式并入本文。
技术领域
3.本公开涉及点对点无线通信，并且更具体地涉及具有低延时以促进用于听力仪器的双耳应用的数字无线通信协议。


背景技术：

4.可以在用户的每个耳朵中/在每个耳朵上佩戴诸如助听器或耳戴式扬声器(即耳塞)的听力仪器以向用户提供声音。附加地，听力仪器可以包括一个或多个麦克风以从用户的环境接收音频信号。例如，来自环境的音频可以通过左佩戴的听力仪器接收以及转换(即，采样)为第一数字信号(即，左信道)中，并且来自环境的音频可以通过右佩戴的听力仪器接收以及转换为第二数字信号(即，右信道)。如果左信道和右信道可以一起处理(即，双耳处理)，那么处理以改善用户的收听/聆听体验是可能的。这种双耳处理可能需要听力仪器与左信道和右信道的同步之间的数字通信。


技术实现要素：

5.在至少一个方面，本公开总体描述了一种用于两个装置之间的无线通信的方法。该方法包括将第一装置指定作为主装置以及将第二装置指定作为从装置。主装置和从装置通过以下操作通过帧传送数据：在帧的第一半部中以规律的间隔从主装置向从装置发射协议分组并且在帧的第二半部中以规律的间隔从从装置向主装置发射协议分组。所发射的每个协议分组向无线通信添加延时。因此，该方法还包括在协议分组之间的规律的间隔期间发射数据分组。该数据分组以交替方式在主装置与从装置之间发射。该数据分组的位数小于协议分组的位数，使得由每个协议分组添加的延时由在协议分组之间发射的数据分组补偿。
6.在另一方面，本公开大体描述了一种听力仪器系统。该听力仪器系统包括第一听力仪器，该第一听力仪器被指定作为主装置并且被配置为佩戴在用户的第一耳朵处。该第一听力仪器包括第一麦克风、第一扬声器、被配置用于无线通信的第一收发器和被配置为执行存储在第一存储器中的软件指令的第一处理器。当被执行时，该软件指令使第一处理器以分组形式发射在第一麦克风处收集的音频样本的第一信道，该分组各自包含一个音频样本，使得分组在收集到每个音频样本时被发射。该听力仪器系统还包括第二听力仪器，该第二听力仪器被指定作为从装置并且被配置为佩戴在用户的第二耳朵处。该第二听力仪器包括第二麦克风、第二扬声器、被配置用于无线通信的第二收发器和被配置为执行存储在第二存储器中的软件指令的第二处理器。当被执行时，该软件指令使第二处理器以分组形式发射在第二麦克风处收集的音频样本的第二信道，该分组各自包含一个音频样本，以使
得分组在收集到每个音频样本时被发射。还使第二处理器接收在第一麦克风处收集的音频样本的第一信道，将第一信道和第二信道组合用于双耳应用，以及将双耳应用的输出耦合到第二扬声器。
7.在另一方面，本公开大体上描述了一种非暂时性计算机可读介质，该非暂时性计算机可读介质包括存储在其上的指令，该指令在由第一听力仪器的处理器执行时使该第一听力仪器执行操作。该操作包括向第二听力仪器发射前导码分组，其中该前导码分组的发射引起对应于发射前导码分组的前导码数据所花费的时间的第一延迟。该操作还包括在该前导码分组之后以补偿该第一延迟的速率发射多个数据分组。该操作还包括向该第二听力仪器发射消息分组，其中该消息分组的该发射引起对应于发射该消息分组的消息数据所花费的时间的第二延迟。该操作还包括在该消息分组之后以补偿该第二延迟的速率发射多个数据分组。该操作还包括向第二听力仪器发射循环冗余校验(crc)分组，其中该crc分组的发射引起对应于发射crc分组的crc数据所花费的时间的第三延迟。该操作还包括在该crc分组之后以补偿该第三延迟的速率发射多个数据分组。
8.在用于两个装置之间的无线通信的方法的可能实施方式中，该两个装置是左听力仪器和右听力仪器。
9.在用于两个装置之间的无线通信的方法的另一可能实施方式中，协议数据是前导码数据、同步数据、消息数据或循环冗余校验(crc)数据，并且音频数据是音频信号的样本。在此实施方式中，协议数据可以是16个位，并且延时可以小于200微秒。此外，可以对音频数据进行编码。
10.在另一方面，本公开大体上描述了一种听力仪器系统，该听力仪器系统包括：被指定作为主装置的第一听力仪器，该第一听力仪器被配置为佩戴在用户的第一耳朵处；和被指定作为从装置的第二听力仪器，该第二听力仪器被配置为佩戴在用户的第二耳朵处。该第一听力仪器包括第一麦克风、第一扬声器、被配置用于无线通信的第一收发器、以及第一处理器。该第一处理器被配置为执行存储在第一存储器中的软件指令。当执行软件指令时，该软件指令使第一处理器以分组形式发射在第一麦克风处收集的音频样本的第一信道，该分组各自包含一个音频样本，其中每个分组在收集到每个音频样本时被发射。该第二听力仪器包括第二麦克风、第二扬声器、被配置用于无线通信的第二收发器、以及第二处理器。该第二处理器被配置为执行存储在第二存储器中的软件指令。当执行该软件指令时，第二处理器被配置为以分组形式发射在第二麦克风处收集的音频样本的第二信道，该分组各自包含一个音频样本，其中该分组在收集到每个音频样本时被发射。此外，第二处理器被配置为接收在第一麦克风处收集的音频样本的第一信道，将第一信道和第二信道组合用于双耳应用，并且将双耳应用的输出耦合到第二扬声器。
11.在听力仪器系统的可能实施方式中，该分组在收集到每个音频样本时被发射，以使得无线通信中的延时在音频样本的采样周期的数量级内。例如，采样周期的数量级可以是微秒。
12.在听力仪器系统的另一可能实施方式中，各自包含一个音频样本的分组包括协议分组和数据分组。例如，在帧中发射协议分组和数据分组，其中协议分组由多个数据分组分开。
13.在另一方面，本公开大体上描述了一种包括存储在其上的指令的非暂时性计算机
可读介质。当该指令由第一听力仪器的处理器执行时，使该第一听力仪器执行操作。该操作包括向第二听力仪器发射前导码分组，其中前导码分组的发射引起对应于发射前导码分组的前导码数据所花费的时间的第一延迟。该操作还包括在该前导码分组之后以补偿该第一延迟的速率发射多个数据分组。该操作还包括向该第二听力仪器发射消息分组，其中该消息分组的该发射引起对应于发射消息分组的消息数据所花费的时间的第二延迟。该操作还包括在该消息分组之后以补偿该第二延迟的速率发射多个数据分组。该操作还包括向第二听力仪器发射循环冗余校验(crc)分组，该crc分组的发射引起对应于发射crc分组的crc数据所花费的时间的第三延迟。该操作还包括在该crc分组之后以补偿该第三延迟的速率发射多个数据分组。
14.在可能实施方式中，前导码分组、消息分组、crc分组和每个数据分组包括一个音频数据样本，并且该分组以为音频数据的平均采样速率的速率被发射。
15.在以下具体实施方式及其附图内进一步解释了前述说明性发明内容，以及本公开的其他示例性目标和/或优点、以及实现方式。
附图说明
16.图1是示出了根据本公开的实施方式的波束形成工艺的示意性框图。
17.图2示出了根据本公开的可能实施方式的包括经由近场磁感应(nfmi)通信的听力仪器的双耳声音系统的框图。
18.图3是根据本公开的可能实施方式的听力仪器的框图。
19.图4示出了根据本公开的可能实施方式的低延时通信协议的时序图。
20.图5示出了根据本公开的实施方式的根据低延时通信协议的可能实施方式的上行链路和下行链路数据流的帧。
21.图6是根据本公开的可能实施方式的用于无线通信的方法的流程图。
22.图7示出了根据本公开的可能实施方式的来自用于无线通信协议的各种阶段的主装置和从装置的分组发射的帧。
23.附图中的部件未必相对于彼此按比例绘制。相似附图标记在若干附图中表示相应的零件。
具体实施方式
24.双耳处理可以通过处理在不同听力仪器(例如，佩戴在用户的每个耳朵处)处接收的音频来改善用户的收听/聆听体验。例如，耳朵失聪的用户可以在听得见的耳朵中听到组合的左/右音频信道，以使得可以更容易地听到在用户的失聪耳朵的一侧的声音。在另一示例中，用户可以使用被称为波束形成的双耳处理技术来接收具有降低的噪声的音频。双耳处理可能在处理之前需要声音数据在左听力仪器与右听力仪器之间的无线数字通信以及声音数据的同步。常规射频(rf)数字通信协议(例如，蓝牙、wifi)可能引入可能负面影响双耳处理的通信延迟(即，传送延迟、延时)。本文公开了用于改善音频数据的无线数字通信和同步以促进双耳处理(诸如波束形成)的电路和方法。
25.可以对来自在单个听力仪器上的两个空间上分开的麦克风的音频执行波束形成(即，单耳波束形成)；然而，对来自在用户的左耳处的左听力仪器和在用户的右耳处的右听
力仪器的麦克风的音频执行的波束形成(即，双耳波束形成)可以提供一些优点。例如，来自左听力仪器和右听力仪器的音频可以具有由左/右耳朵与声音方向之间的间距所得的耳间延迟和振幅差值，这可以改善波束形成的质量。
26.图1是示出示例波束形成过程的示意性框图。为了理解而简化了示例波束形成过程。该示例波束形成过程的变化是可能的并且在本公开的范围内。例如，可以调整麦克风的数目、布置(例如，空间间距)以及响应(例如，振幅)以适合特定的应用/环境。
27.如图1所示，第一麦克风(m1)和第二麦克风(m2)在空间上被分开一距离(d)。该空间间隔距离(d)和声音方向引入介于声音到达第一麦克风(m1)的第一时间与声音到达第二麦克风(m2)的第二时间之间的耳间延迟105。波束形成处理100包括应用于音频流中的一个音频流(例如，来自第一麦克风(m1)的音频)的缓冲延迟110。该缓冲延迟110可用于使音频流同步和/或形成用于波束形成的音频流之间的延迟。波束形成处理还包括组合器120，该组合器被配置为将音频流组合(例如，汇总)成波束形成的音频流130。通过调整缓冲延迟110(例如，相对于耳间延迟105)，可以通过波束形成工艺调整(例如，取消、减弱、增强)来自特定方向的音频。例如，如果在耳间延迟105和缓冲延迟110之后，可以针对特定方向完全取消由m1和m2接收的纯正弦波，那么组合器120处的正弦波的版本位相相差180度。
28.由波束形成产生的音频调整(即，取消、减弱、增强)的质量可以取决于第一麦克风(m1)和第二麦克风(m2)的匹配性能。附加地，波束形成的空间分布(即，方向性)可能受到第一麦克风(m1)和第二麦克风(m2)的空间间距(d)的影响。小空间间距(d)可以产生耳间延迟105，该耳间延迟在声音的方向上改变很少(如果有的话)。随着麦克风的空间间距(d)变大，可以增加可能来自波束形成的空间滤波。因此，可能期望将第一麦克风(m1)定位在用户的左耳处并且将第二麦克风(m2)定位在用户的右耳处(或反之亦然)。这种定位还可以通过在音频流通常出现在用户的每个耳朵处时保留该音频流的振幅和相位来对波束形成添加真实性。
29.相对较大的空间间距(d)可能需要向麦克风中的一个麦克风发射来自另一个麦克风的声音数据。参考图1，如果波束形成处理100位于第一麦克风(m1)本地(例如，包括在左听力仪器中)，那么可以向波束形成处理100发射来自第二麦克风(m2)(例如，来自右听力仪器)的声音数据。声音数据的无线通信在许多应用中(例如，在听力仪器中)可能是所需的，但可以将通信延迟140(即，延时)引入到图1所示的波束形成。
30.如所提及，常规的无线通信协议可以导致相对较大的通信延迟140。然而，增加缓冲延迟110以补偿通信延迟140可能降低波束形成的质量(即，可能降低用户的收听/聆听体验)。例如，由于补偿通信延迟140所必需的缓冲延迟，通信延迟可以导致在视觉上不与声源(尤其是对于高频声音)同步的波束形成的音频流130。
31.所公开的电路和方法描述了无线通信系统，该无线通信系统包括使通信延迟最小化的通信协议(即，提供超低延时)以允许在双耳应用中改善性能，诸如波束形成。附加地，通信协议可以利用非常适合于体佩听力仪器的无线通信技术。
32.常规数字无线通信可以包括发射发射器天线与接收器天线之间的传播射频(rf)信号(例如，2.4千兆赫(ghz))。对于常规数字无线通信，诸如蓝牙和wifi，rf信号旨在根据远场发射原理进行传播。使用这些形式的数字无线通信在相对耳朵中佩戴的听力仪器之间通信可能导致(至少)低效率并且干扰其他装置。为了避免这些问题，所公开的电路和方法
可以使用近场磁感应(nfmi)通信技术，该nfmi通信技术更适合于体佩装置(诸如听力仪器)之间的无线通信。
33.图2示出了根据本公开的可能实施方式的包括经由nfmi通信的听力仪器的双耳声音系统的框图。双耳声音系统200包括两个听力仪器。每个听力仪器300可以被配置为佩戴在用户的耳朵附近或接触使用者的耳朵。例如，在可能实施方式中，听力仪器是(至少部分地)佩戴在用户的耳道中的左听力仪器和右听力仪器。每个听力仪器300可以包括一个或多个扬声器，用于从听力仪器投射所发射的声音210(例如，波束形成的音频流)。每个听力仪器300还可以包括一个或多个麦克风，用于从环境接收所接收到的声音220。每个听力仪器300还可以包括发射器和/或接收器。例如，每个听力仪器300可以包括发射器/接收器(t/r)，该发射器/接收器被配置为通过无线通信链路230(例如，双向无线通信链路)发射以及接收数字数据。如先前所提及的，无线通信链路230可以包括nfmi。
34.nfmi促进在短范围内进行数字通信(例如，《1米(m))。对于nfmi通信，每个听力仪器300可以包括耦合到听力仪器300的发射器/接收器的线圈240。第一听力仪器的发射器可以被配置为激发发射器的线圈240中的电流以产生以电感方式耦合到第二听力仪器的接收器的线圈240的磁场250。该磁场250可以被调制(例如，频移键控(fsk))，用于在听力仪器之间传送数字信息。线圈可以基本上类似(例如，相同)，并且可以被布置成增加磁耦合，以使得nfmi的效率可以很高。此外，磁场250可以紧密耦合并且具有随范围快速下降的振幅，因为其不传播(即，近场发射)。因此，nfmi通信可以使与其他装置的干扰最小化。对于数字通信，磁场250可以在高频(hf)带(例如，10-14兆赫(mhz))中进行调制。hf频带信号可以经历比更高频率信号(例如，2.4ghz)更少的来自人体的失真/吸收。
35.图3示出了可用于图2的双耳音响系统的听力仪器300的框图。如先前所提及的，听力仪器可以包括耦合到无线换能器(诸如天线或线圈)的发射器/接收器。该发射器/接收器可以被实现为分立的发射器和接收器，或可以被实现为包括发射器部分和接收器部分的发射器/接收器装置。对于图3所示的听力仪器实施方式，发射器/接收器310(即，收发器)可以经由配置用于nfmi的线圈240通过无线通信链路230发射和接收数字数据(例如，音频数据流)。
36.听力仪器300包括至少一个麦克风(即，mic)320，该至少一个麦克风被配置为将所接收的声音220转换成模拟麦克风信号321。该模拟麦克风信号321耦合到模数转换器(即，a/d 330)，该模数转换器被配置为以采样速率(例如，24千赫兹(khz))对模拟麦克风信号321进行定期样本(即，样本按采样周期间隔开)，生成具有对应于二进制表示的振幅分辨率(例如，16个位)的数字样本，以及将数字样本依次输出作为数字数据流331。数字数据流331可以被发射到处理器(例如，数字信号处理器(即，dsp 340)，该处理器可以被配置为将数字数据流331用作诸如波束形成的双耳应用中的信道。在可能实施方式中，听力仪器可以包括延迟部335(例如，缓冲延迟部110)，该延迟部被配置为生成缓冲数字数据流332，该缓冲数字数据流在被提供给dsp 340之前缓冲一段时间。延迟部335可用于同步dsp 340处的数据流(例如，本地和所接收的)，并且还可以用于双耳应用(例如，波束形成)。数字数据流331还可以被提供给编码器344，该编码器被配置为编码(例如，压缩)数字数据流以便减少通过无线通信链路230传送的位数(即，带宽)。编码器344可以是包括(至少)编码器344和解码器345的音频编解码器350的一部分。音频编解码器350可以是多个可能类型中的一个类型，包
括(但不限于)自适应差分脉冲码调制(adpcm)编解码器。编码器344可以输出编码的数据流341，用于向发射器/接收器310的发射器部分发射以向另一听力仪器(未示出)发射。
37.该发射器/接收器310可以还包括接收器部分，该接收器部分被配置为经由线圈240通过无线通信链路230从另一听力仪器(未示出)接收编码数据流。接收器部分可以将所接收的编码的数据流342耦合到解码器345。解码器345可以被配置为对所接收的编码的数据流进行解码(例如，解压缩)以及将所接收的数字数据流346输出到dsp 340。
38.dsp 340可以被配置为接收/处理用于双耳应用的缓冲数字数据流332(即，第一信道、本地信道)和所接收的数字数据流346(即，第二信道、远程信道、所接收信道)，以及被配置为输出经处理的数字数据流351。经处理的数字数据流351可以是缓冲数字数据流332和所接收的数字数据流346的组合。在可能实施方式中，dsp 340被配置(例如，通过软件)成对第一信道和第二信道执行波束形成处理。在这种情况下，经处理的数字数据流351是波束形成的音频流130。
39.听力仪器300可以还包括非暂时性计算机可读介质(即，存储器360)。该存储器360可以被配置为存储计算机程序产品(即，软件)，该计算机程序产品包括指令，该指令在由处理器执行时可以配置处理器以执行操作以实现听力仪器的功能。例如，存储器360可以包括可以配置dsp 340以执行波束形成工艺(即，方法)的存储指令。附加地或另选地，存储器可以包括存储指令，该存储指令可以配置处理器(例如，dsp 340)以执行与超低延时nfmi通信协议相关联的方法。
40.听力仪器300可以还包括数模转换器(即，d/a 355)，该数模转换器被配置为解析经处理的数字数据流351的数字样本并且基于数字样本生成模拟扬声器信号324。模拟扬声器信号324可以被放大(未示出)并且耦合到听力仪器300的至少一个扬声器325以产生所发射的声音210。由于双耳应用，所发射的声音210可以为用户提供改善的收听/听力体验。例如，所发射的声音可以包括比没有由双耳应用提供的处理的所发射的声音更少的噪声。
41.如所提及，图3所示的听力仪器300可以是佩戴在用户的耳朵中的两个听力仪器中的一个听力仪器。在这种情况下，佩戴在左耳中的听力仪器可以与佩戴在右耳中的助听器相同。换句话说，可以在每个听力仪器处执行处理。另选地，一对听力仪器中的第一听力仪器可以包括电路/子系统的子组，作为该对听力仪器中的第二听力仪器。换句话说，可以在该对听力仪器中的一个听力仪器处执行用于双耳应用的处理。在任一情况下，可能需要听力仪器之间的无线通信链路230。无线通信链路230可以包括低延时通信协议，以便防止用于双耳应用的处理中的问题。
42.图4示出了根据本公开的可能实施方式的低延时通信协议的时序图。在正向方向(即，右hi到左hi)中，由编解码器和信道编码器在每个样本的基础上立即处理麦克风a/d样本。然后将编码的数据格式化成各自表示一个样本的小分组，并且以高数据速率进行无线发射。接下来，左hi接收所发射的信号并且对解调的分组进行解码。对解调的数据进行逐样本解码以生成d/a样本。d/a样本被转换为左扬声器的模拟音频。示例中的通信延迟是3个采样周期，该采样周期针对24khz采样速率为125微秒。换句话说，通信的延时仅是几个采样周期，并且主要是由于编码/解码。
43.图4包括相对于同一时间轴绘制的信号的多个曲线图。可以通过听力仪器来对多个曲线图进行分组。曲线图包括用于第一听力仪器(例如，右听力仪器401)的曲线图。曲线
图还包括用于第二听力仪器(例如，左听力仪器402)的曲线图。曲线图示出了与左听力仪器(左hi)和右听力仪器(右hi)之间的音频的双向通信相关联的时序，以提供对通信延迟(即，延时)的视觉理解。时序可以根据用于音频信号的采样时间(即，采样周期)(例如，41.67微秒(μs)/样本)来表达，该采样时间对于每个听力仪器通常相同。
44.在右听力仪器处，对麦克风音频进行采样以形成包括多个音频样本的右音频数据流。在常规通信协议(例如，蓝牙、wifi)中，收集多个样本以形成可以在分组中编码以及发射的块。当每个分组(例如，如在蓝牙、wifi中)需要一定量的开销数据时，可以通过增加块的大小来增加分组通信的效率。附加地，编码器可以对大块数据进行更好的工作。换句话说，数据块的压缩量可以随着数据块的大小(即，长度)增加而增加。
45.虽然较大的块对于常规通信可能是所需的，但是该较大的块可能导致更大的通信延迟(即，传送延迟、延时)。例如，从第一装置向第二装置发射数据块产生包括发射延迟和接收延迟的通信延迟。发射延迟可以包括与在第一装置处收集数据块的数据样本相关联的第一延迟、与对数据块进行编码相关联的第二延迟和与无线发射编码的数据块相关联的第三延迟。接收数据块可以产生接收延迟，该接收延迟包括与接收编码的数据块相关联的第四延迟、与对数据块进行解码相关联的第五延迟和与从第二装置处的数据块呈现音频相关联的第六延迟。
46.当数据块较大时，由常规协议产生的通信延迟对于双耳应用可能太大。使用本地收集的第一音频数据流和从远程装置接收的第二音频数据流的双耳应用可能需要音频数据流的同步。缓冲在通信延迟期间本地收集的音频数据流以便使其与远程收集的音频数据同步可以导致经处理的数字数据流(即，所发射的声音)的延迟输出。如果分组损坏或丢失，那么可以使该延迟更加严重。在听力仪器(例如，助听器)中，大延迟(例如，≥10毫秒(msec))可能是不可接受的，因为声音可能会与其视觉上可观察到的来源(即，对应物)变得明显不同步。因此，所公开的通信协议可以使块大小最小化(例如，≤2个样本)。例如，如图4所示，块大小是一个样本。为了防止与小块相关联的效率损失，所公开的通信协议消除了用每个块发射的顶部数据。相反，所公开的通信协议将开销数据(例如，消息、错误校正、同步等)分布在样本帧中以管理通信以及消除错误。
47.如图4所示，可以对从右hi处的麦克风收集的麦克风音频405进行采样以产生a/d样本的序列。每个a/d样本可以由多个位(例如，16个位)表示。每个样本的位可以由编码器409编码以产生用于分组的编码块。可以使用无线技术(例如，nfmi)向左hi 402发射分组。在左hi处，分组由解码器413进行解码并转换为d/a样本415，以使得从右hi 401接收到的音频417在左hi 402处重建。因为分组中的数据块被限制为样本，所以通过右hi 401对音频进行采样的时间和在左hi 402处样本变得可用的时间之间的延迟420是较小的(例如，约3个样本)。因此，使在左hi 402处所捕获的音频(即，左麦克风音频419)与从右hi所接收的音频(即，左扬声器音频417)同步需要短延迟(例如，约125μs)。如上所述，左hi 402还可以收集音频以及向右hi发射。
48.左hi 402和右hi 401可以以相同的速率但在不同的时间发射分组，以使得由右hi 401发射的分组411(即，下行链路分组)不与由左hi 402(即，上行链路分组)发射的分组412重叠。为了实现不重叠分组，右hi和左hi可以使用包括预定数据(例如，同步字)的传送消息同步。例如，在数据发射之前，主装置(例如，右hi)可以向从装置(例如，左hi)重复地发射短
(例如，16位)同步字。因为同步字对于从装置为已知的，所以可以对同步装置进行调整，直到在从装置处识别同步字为止。
49.左hi 402可能不总是正确地从右hi 401接收分组(并且反之亦然)。为了校正通信错误，每个分组可以包括奇偶校验位，该奇偶校验位可以帮助接收装置确定分组中的数据是正确还是不正确。奇偶校验位分析可以确定校正是否可能。如果校正是可能的，那么可以改变分组中的数据位以校正错误。如果校正是不可能的，那么代码可以应用算法(例如，分组丢失隐藏)以减轻错误丢失的信息。
50.为了至少同步和错误校正，除了音频数据之外，还可以传送一些开销信息。所公开的低延时通信协议的优点在于，可以在不显著影响分组到分组延迟的情况下发射该开销信息。例如，可以在逐帧的基础上发射关于通信的消息，其中帧包括多个(例如，128个)分组。由消息引起的延迟(即，延时)可以通过增加的分组发射速率平衡，以使得由开销信息引起的延时不显著(例如，为零)。通过考虑示例帧，可以最好地理解方案和其特征。
51.图5示出了根据低延时通信协议的可能实施方式的包括上行链路数据流501(例如，由装置指定从装置发射)和下行链路数据流502(例如，由装置指定主装置所发射)的帧500。低延时通信协议(即，协议)包括依序发射的多个帧。每个帧可以是相同的并且被布置为所示的帧500。因此，帧500可以包括刚好在所示帧之前且紧在所示帧之后的相同布置的帧。帧包括多个分组。在每个帧中，上行链路数据流501和下行链路数据流502可以交替发射分组。在帧500期间在上行链路数据流501中发射的分组的数目可以等于在帧500期间在下行链路数据流502中发射的分组的数目。数据流中的每个分组可以包括音频数据块512(即，数据)。如所提及，每个分组中的音频数据可以对应于模拟音频信号的一个样本的位。每个分组可以还包括由编码器344添加的奇偶校验位516(即，奇偶校验)以帮助诊断和校正由无线通信产生的音频数据中的位错误。因此，数据分组(d)可以被布置以使得在音频位之后发射奇偶校验位。换句话说，数据分组511(即，d)可以包括(依序)有效载荷(例如，音频数据(即，数据))和奇偶校验数据(即，奇偶校验)。在帧500中，下行链路发射器和上行链路发射器轮流发射数据分组。对于上行链路和下行链路发射以使用相同频带，可能需要数据流之间的时间同步。此初始时间同步可在通信开始时，在同步化周期(即，启动模式)期间发生。图5的帧示出在同步之后的分组发射的相对时序(即，在通信的启动模式之后)。
52.数据分组511可以是已被编解码器(例如，adpcm)压缩到短数据长度(例如，8个位)的音频数据(例如，16个位)的样本。奇偶校验可以短于压缩的音频样本(例如，4个位)。奇偶校验可以用于检测，并且在一些情况下，校正错误。所公开的低延时通信协议将奇偶校验与分组中的每个音频数据一起利用，以使得重新发送具有错误的分组不需要任何时间。每个分组都是短的，因此即使错误无法校正或分组丢失，对整个数据流的影响可能不会显著。
53.上行链路数据流501和下行链路数据流502中的一些分组可以还包括添加到数据分组(d)(即，添加到音频数据和奇偶校验数据)的开销数据(即，协议数据)。例如，同步分组513(即，s d)可以包括(依序)同步数据514(即，sync)、音频数据(即，数据)和奇偶校验数据(即，奇偶校验)。消息分组515(即，m d)可以包括(依序)消息数据(即，消息)、音频数据(即，数据)和奇偶校验数据(即，奇偶校验)。
54.同步数据514可以是短的(例如，16个位)以防止添加到数据分组(d)的同步数据(s)显著延迟数据流。同步数据514可以包括接收器可用于同步的同步字。换句话说，在同步
周期期间，接收器可能期望接收同步字。发射器可以重复地发射同步字，并且接收器可以自身调整直到正确接收到重复的同步字为止，此时发射器和接收器被同步。同步字可以相对较短，这可以增加随机数据被识别为同步字的风险。为了减轻这种风险，接收器可以被配置为检测用于多个帧的同步字的正确接收。
55.消息数据517可以是短的(例如，16个位)以防止添加到数据分组(d)的消息数据(m)显著延迟数据流。消息数据517可以包括关于通信的信息，诸如分组的数目、分组编号、消息长度以及所接收的最后消息的确认。
56.在一些情况下，消息数据是循环冗余校验数据(即，crc数据)。在这种情况下，消息分组(m d)可以包括(依序)crc数据519(crc)、音频数据(即，数据)和奇偶校验数据(即，奇偶校验)。crc数据519可以是短的(例如，16个位)以防止添加到数据分组(d)的crc数据(crc)显著延迟数据流。crc数据519可以包括有助于检测先前发送的消息数据(m)中的错误的信息。当消息分组包括crc数据时，该crc数据可以被称为crc分组。
57.消息分组(m d)和同步分组(s d)可以统称为协议分组。协议分组可以是相同的大小或不同的大小，并且可以通常比数据分组511大开销数据(即，协议数据)的位数。协议分组可以在帧中以间隔(即，规律的间隔)被发射(即，可以分布在帧中)。换句话说，协议分组可以由多个数据分组(d)间隔开，诸如图5所示。
58.当不通过协议分组以其他方式延迟时，数据分组可以按数据分组速率发射。换句话说，帧中的大多数数据分组可以由数据分组周期523分开。当发射协议分组525时，协议分组周围的数据分组可以由延迟的分组周期522分开。换句话说，帧中的每个延迟的分组周期可以促进帧的通信延迟。所公开的低延时通信协议可以通过调整数据分组周期523来减少(例如，消除)通信延迟以补偿延迟的分组周期522。
59.如所提及的，每个数据分组可以包括一个音频数据样本。在这种情况下，当音频数据的样本平均以音频数据的采样速率发射时，可以使通信延迟140最小化。所公开的低延时通信协议通过以比音频采样周期421(即，采样周期)快的数据分组周期523发射数据分组来维持平均发射速率，以使得在延迟的分组周期522之后，平均分组周期是采样周期421。换句话说，数据分组速率(即，数据分组周期)可以补偿由协议分组引起的延迟(即，延迟的分组周期)。将平均通信延迟保持处于最小值可能需要协议分组在帧中的恰当间隔。
60.上行链路数据流501和下行链路数据流502的发射器可以各自发射协议分组。例如，下行链路数据流502可以包括前导码分组、消息分组和每个帧500中包含crc的消息分组。同样地，上行链路数据流501可以包括前导码分组、消息分组和在每个帧500中包含crc的消息分组。帧500可以在从帧开始处50％偏移点处被划分成第一部分520(例如，第一半部)和第二部分521(例如，第二半部)。在可能实施方式中，用于帧的数据分组的半部(50％)在第一部分中发射且用于帧的数据分组的半部(50％)在第二部分中发射。下行链路数据流502的发射器可以在帧500的第一部分520中发射其所有协议分组，而上行链路数据流501的发射器可以在帧500的第二部分521中发射其所有协议分组。
61.协议分组在帧内分布(例如，相等地)。例如，如图5所示，下行链路数据流和上行链路数据流可以一起包括六个协议分组(即，上行链路数据流501中的三个和下行链路数据流502中的三个)。在一个可能实施方式中，下行链路数据流502(例如，由主hi发射)可以包括在帧的开始处的同步分组(s d)(即，从开始偏移0％)、在从开始处偏移16.7％处的第一消
息分组(m d)以及在从开始处偏移33.3％处的第二消息分组(m d)(即，crc分组)。上行链路数据流501(例如，由从hi发射)可以包括在从开始处偏移50％处的同步分组(s d)、在从开始处偏移66.7％处的第一消息分组(m d)以及从开始处偏移83.3％处的第二消息分组(m d)(即，crc分组)。换句话说，在从开始处偏移33.3％处的消息分组(m d)之后，下行链路数据流502仅包括数据分组，而在从开始处偏移50％处的同步分组(s d)之前，上行链路数据流仅包括数据分组。在从开始处偏移100％处，同步分组(即，前导码分组、标头)分组)可以在下行链路数据流502中发送用于下一帧。换句话说，前导码分组可以每n个样本由主发射器发送一次，其中n是帧中的数据分组的数目。应注意，在下行链路数据流502中发射(例如，通过主装置)的同步分组和消息分组(即，协议分组)可以不与在上行链路数据流501中发射(例如，通过从装置)的同步分组和消息分组相同。
62.协议分组在帧中扩散以使通信延迟最小化。例如，在0％偏移处的同步分组510引入与采样速率有关的延迟(即，延时)。后续消息分组515可以不发射，直到可以通过在同步分组之后发射的数据分组来补偿延迟为止。例如，可以按高于采样速率的分组发射速率来发射数据分组。换句话说，延迟补偿可以在同步分组510与消息分组515之间的多个数据分组524中划分。因此，数据分组发射的速率可能需要仅比音频信号的采样速率高一小部分。
63.图6是用于两个装置(例如，听力仪器)之间的低延时无线通信的方法的流程图。根据可能实施方式，方法600包括将第一装置(例如，左听力仪器)指定610为主装置(即，主)，并且将第二装置(例如，右听力仪器)指定作为从装置(即，从)。换句话说，帧可以包括由主和/或从装置发射的数据分组(例如，音频样本)的数目(n)。装置可以由工厂设置指定作为主装置或从装置。例如，按成对分组(例如，出售)的听力仪器可以包括设置，以使得一个听力仪器始终作为主装置开始通信。
64.该方法还包括从主装置向从装置发射620协议分组(例如，前导码分组、同步分组、消息分组、crc分组)。例如，左听力仪器可以被指定作为主装置，并且可以通过向右听力仪器发射同步分组来开始帧。同步分组可以包括同步数据和有效载荷(例如，音频样本)。可以根据发射同步数据所花费的时间来延迟数据流。延迟可以与数据分组的所需发射速率有关，发射率又可以与助听器处的音频数据的采样速率有关。
65.该方法还包括以交替方式在主装置与从装置之间发射630多个数据分组。换句话说，主装置和从装置可以交替发射用于预定数目的数据分组的数据分组。数据分组可以比协议分组小(例如，具有更小的位数)。数据分组的发射速率可以比所需发射速率略高，以使得由前导码分组形成的延迟可以由数据分组补偿。换句话说，由协议分组添加的延时可以由在协议分组之后发射的数据分组补偿。换句话说，数据分组的发射速率可以偏离帧期间所需发射速率，对于协议分组较慢，并且对于数据分组更快，但平均大约是每个帧的数据分组的所需发射速率(即，在1％内)。因此，数据分组的数目可以基于前导码数据的大小。
66.协议分组的发射可以针对帧的第一部分(例如，第一半部)以间隔(即，规律的间隔)发生。因此，发射数据分组之后的发射协议分组的工艺可以重复，直到已发射用于主装置的所有协议分组为止(即，直到帧的第一部分完成640为止)。
67.在主装置与从装置之间发射的较短数据分组可以各自部分地补偿由较长协议分组引起的延迟。在发射数据分组的周期之间分布协议分组有助于使通信的延时最小化，因为有效载荷数据的平均发射始终保持接近所需发射速率(例如，接近采样速率)。帧中每个
协议分组之间发射的数据分组的数目可以相同或可以变化。如果每个协议分组(即，前导码分组、消息分组)是相同大小，那么以协议分组之间的间隔发射的数据分组的数目可以是相同的。
68.当帧的第一部分的发射完成时，方法600于是包括在帧的第二部分(例如，第二半部)中以规律的间隔从从装置向主装置发射协议分组。在第二部分期间，该方法还包括以协议分组之间的(规律)间隔以交替方式在主装置与从装置之间发射660个数据分组。此工艺可以继续，直到帧的第二部分完成620为止。
69.当帧的第二部分完成620时，该方法包括开始690新帧并且针对下一帧重复上述工艺。可以根据不同应用的需要使帧长度更长或更短。例如，因为协议在逐样本基础上操作，所以帧长度不是由最小有效载荷大小确定。
70.图6所示的方法假设装置被同步。为了在两个装置之间同步，第一装置可以向第二装置重复地发射同步字。第二装置期望同步字并且可以调整其接收器，直到正确接收到同步字为止。在进行调整之后，第二装置可以向第一装置发射诸如图6所示的通信可以开始的确认。下面描述开始通信的可能的同步阶段(即，启动模式)的细节。
71.图7示出了根据本公开的可能实施方式的用于低延时无线通信协议的各种阶段的上行链路和下行链路数据流的帧。如所提及，两个装置之间的通信可以在通信之前同步。因此，通信协议可以包括用于同步的启动模式和用于通信的运行模式。启动模式可以包括第一阶段和第二阶段，而运行模式可以包括双向模式或单向模式。
72.这些模式的细节可以参考图7进行描述。图7示出了由指定作为主装置(即，主装置701)的第一听力仪器所发射的分组的下行链路数据流和由指定作为从装置(即，从装置702)的第二听力仪器所发射的分组的上行链路数据流的，并且针对启动模式的第一阶段(即，第一阶段711)、针对启动模式的第二阶段(即，第二阶段712)和针对运行模式713的帧700。
73.在启动模式的第一阶段711中，主装置701被配置为在从装置702被配置为不发射(即，收听)时发射分组。所发射的分组包括协议分组(即，s d、m d)，该协议分组包括协议信息(例如，同步字、消息、crc数据等)和音频数据(例如，一个或多个音频样本)的有效载荷。所发射的分组还包括(较短)数据分组(即，d)，该数据分组仅包括音频数据。在帧700的第一部分(例如，第一半部)中，协议分组以间隔(例如，规律的间隔)与其间的数据分组间隔开。通信类似于图5所示的通信，然而，为从装置702提供的时隙被填充而不是重复模式数据720(即，重复模式数据)。例如，重复模式数据分组(即，r)可以包括二进制模式。二进制模式可以含有50％的零和50％的一。一和零可以呈任何顺序，诸如重复的一-零-一二进制模式(即，
…
1010
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)。从装置可以在所发射数据上获取相位和频率锁定(即，同步)。第一阶段711的帧可以重复地发射以允许从装置同步。在帧700的第二部分(例如，第二半部)中，主装置701停止发射一个或多个收听周期。例如，帧700的第二部分可以包括第一收听周期731、第二收听周期732和第三收听周期733。收听周期为从装置提供时间以用它自己的协议分组做出响应。从装置可以在其已同步之后响应。
74.在启动模式的第二阶段712中，从装置在收听周期期间已同步并发射协议分组。例如，从装置可在第一收听周期731发射从装置的同步分组(s d)，在第二收听周期732期间发射第一消息分组(m d)，以及在第三收听周期733期间发射的第二消息分组(例如，crc分组
(c d))。由从装置发送的这些协议分组通知主装置从装置已同步。因此，通过使用从装置的同步分组(s d)，主装置与从装置同步。在主装置同步(例如，正确接收同步字)之后，主装置可以经由消息分组将其同步状态传送到从装置。
75.在主装置和从装置两者同步之后，通信可以进入运行模式713。运行模式713可以是双向的或单向的。例如，在图7中示出了双向运行模式。在此模式中，主装置701和从装置702如针对图5所描述的传送协议分组(s d、m d、c d)和数据分组(d)。在单向运行模式(未示出)中，主装置可以在从装置接收到的同时仅发射。另选地，从装置702可以在主装置701接收到的同时仅发射。
76.无线通信协议的延时是低的，因为数据分组(d)的有效载荷可以很小。每个分组可以包括一个音频样本，以使得每个样本在逐样本基础上单独发射以减少样本通信的延时。例如，可以在听力仪器处在逐样本基础上形成分组。无线通信协议的延时(即，通信延迟)也是低的(例如，≤3个样本周期，《125μ秒)，因为由发射协议数据(例如，前导码数据、同步数据、消息、crc数据等)引起的延迟可以通过增加数据分组的分组发射速率来补偿，以使得由协议数据引起的延时较低(例如，零)。无线通信协议的延时也是低的，因为不存在分组的重新发送。奇偶校验位与每个数据分组一起包括，因此如果数据分组被损坏，那么该数据分组可以被修复。如果数据分组丢失，那么它的损失对整个数据流不显著。无线通信协议的延时也是低的，因为协议数据可以保持小(例如，16个位)，因为双耳应用可以减少实施通信所需的信息的范围。至少出于这些原因，与其他无线协议(例如，蓝牙、wifi、uwb等)相比，延时可以被称为低。例如，这里描述的协议的延时可以是大约微秒(例如，对于24khz采样速率，125μs(3个样本))而不是毫秒。
77.在说明书和/或附图中，已经公开了典型的实施方案。本公开不限于此类示例性实施方案。例如，虽然已经描述了nfmi，但是本文描述的低延时协议可以与其他无线技术一起使用，诸如需要传播rf信号的无线技术。
78.除非另外定义，否则本文所用的所有技术和科学术语具有与本领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。可以在本公开的实践或测试中使用与本文所述的那些类似或等同的方法和材料。如本说明书中以及所附权利要求书中所用，单数形式“一个”、“一种”、“该”包括多个指代物，除非上下文另有明确规定。如本文所用的术语“包括”及其变型形式与术语“包括”及其变型形式同义地使用，并且是开放式的非限制性术语。本文所用术语“任选的”或“任选地”是指随后描述的特征、事件或情况可能发生或可能不发生，并且该描述包括所述特征、事件或情况发生的实例和不发生的实例。范围在本文中可以表达为从“约”一个特定值，和/或到“约”另一个特定值。当表达这样的范围时，一个方面包括从一个特定值和/或到另一个特定值。类似地，当值通过使用先行词“约”表达为近似值时，应当理解，该特定值形成另一个方面。还应当理解，每个范围的端点相对于另一个端点是重要的，并且独立于另一个端点。
79.虽然所描述的实施方式的某些特征已经如本文所述进行了说明，但是本领域技术人员现在将想到许多修改形式、替代形式、变化形式和等同形式。因此，应当理解，所附权利要求书旨在涵盖落入实施方式的范围内的所有此类修改形式和变化形式。应当理解，这些修改形式和变化形式仅仅以举例而非限制的方式呈现，并且可以进行形式和细节上的各种变化。除了相互排斥的组合以外，本文所述的设备和/或方法的任何部分可以任意组合进行
组合。本文所述的实施方式可包括所描述的不同实施方式的功能、部件和/或特征的各种组合和/或子组合。
80.将理解，在前述描述中，当元件被提及为在另一个元件上、连接到另一个元件、电连接到另一个元件、耦接到另一个元件或电耦接到另一个元件时，该元件可以是直接地在另一个元件上、连接或耦接到另一个元件，或可以存在一个或多个中间元件。相反，当元件被提及直接在另一个元件上、直接连接到另一个元件、或直接耦接到另一个元件时，不存在中间元件。虽然在整个具体实施方式中可能不会使用术语直接在
…
上、直接连接到
…
、或直接耦接到
…
，但是被示为直接在元件上、直接连接或直接耦接的元件能以此类方式提及。本技术的权利要求书(如果存在的话)可被修订以叙述在说明书中描述或者在附图中示出的示例性关系。
81.如在本说明书中所使用的，除非根据上下文明确地指出特定情况，否则单数形式可包括复数形式。除了附图中所示的取向之外，空间相对术语(例如，在
…
上方、在
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上面、在
…
之上、在
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下方、在
…
下面、在
…
之下、在
…
之以下等)旨在涵盖装置在使用或操作中的不同取向。在一些实施方式中，在
…
上面和在
…
下面的相对术语可分别包括竖直地在
…
上面和竖直地在
…
下面。在一些实施方式中，术语邻近能包括横向邻近或水平邻近。