一种一拖多无线传输的麦克风会议系统及控制方法与流程

1.本发明涉及通信领域技术，尤其是指一种一拖多无线传输的麦克风会议系统及控制方法。


背景技术：

2.会议系统由于应用环境复杂，噪声不可避免地产生，影响到会议系统的使用。采用会议系统已有麦克风进行降噪是一个很好的解决方案，可以使用双麦克风降噪解决方案，也可以使用多麦克风阵列降噪解决方案。
3.申请号201810203366.7公开了一种多麦克风阵列降噪的会议系统，该系统可以采用双麦克风降噪或多麦克风阵列降噪方案进行降噪处理，而且双麦克风降噪方案可提供2种不同的算法，多麦克风阵列降噪方案可提供3种不同的算法，在多麦克风阵列降噪方案中，可针对线性阵列、矩形阵列、圆形阵列等三种情况提供不同的选择降噪麦克风的方法。
4.然而此方案对于无线通讯的全向麦克风会议系统不适用，当采用无线通讯的方式进行一个无线收发器拖动多个全向麦克风喇叭时，还需要考虑通信频率和通信时间问题，每个全向麦克风喇叭如何在最短的时间(50毫秒)内，将音频信号与共同的一个无线收发器进行互通，不会存在噪音，是本领域技术人员需要解决的难题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种一拖多无线传输的麦克风会议系统及控制方法，其不但实现了一个无线收发器与多个全向麦克风喇叭的通讯，而且确保了音频信号的同步，从而降噪。
6.为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：
7.一种一拖多无线传输的麦克风会议系统，包括
8.一个无线收发器，所述无线收发器内置有第一le audio收发芯片；
9.多个全向麦克风喇叭，各个全向麦克风喇叭内置有第二le audio收发芯片，通过该第二le audio收发芯片与第一le audio收发芯片无线通讯。
10.作为一种优选方案，具有三个全向麦克风喇叭，一个无线收发器与三个全向麦克风喇叭同时通讯实现一拖三的麦克风会议系统。
11.作为一种优选方案，各个全向麦克风喇叭包括：数字信号处理器、多个麦克风、闪存、无线收发电路、音频放大电路和喇叭，多个麦克风与数字信号处理器电性连接，麦克风将拾取到的音频信息转换为数据信号再用pdm接口线路传输至数字信号处理器；所述闪存用spi接口线路连接于数字信号处理器，闪存读写以及存储数字信号处理器的数据；无线收发电路电连接于所述数字信号处理器，且无线收发电路上设置所述第二le audio收发芯片，通过该第二le audio收发芯片与第一le audio收发芯片无线通讯；所述音频放大电路的输出连接喇叭，音频放大电路还同时与所述无线收发电路及数字信号处理器连接。
12.作为一种优选方案，每个全向麦克风喇叭均设有4个麦克风，形成麦克风阵列。
13.作为一种优选方案，进一步包括电源电路，所述电源电路电连接于数字信号处理器。
14.作为一种优选方案，进一步包括有指示灯电路，所述指示灯电路电连接于数字信号处理器。
15.作为一种优选方案，进一步包括两控制开关，两控制开关分别连接于数字信号处理器。
16.作为一种优选方案，进一步包括触控电路，该控制电路电连接于数字信号处理器。
17.一种一拖多无线传输的麦克风会议系统的控制方法，基于权利要求1-8任一项所述的一拖多无线传输的麦克风会议系统，
18.所述无线收发器通过uac协议接入电脑，无线收发器一是以有线的方式获取电脑的音频信息，将电脑的音频信息无线发射至每一个全向麦克风喇叭进行音频播放；二是无线接收各个全向麦克风喇叭的音频信号，将各个全向麦克风喇叭的音频信号有线传输入电脑；
19.每一个全向麦克风喇叭通过相应的第二le audio收发芯片与所述无线收发器的第一le audio收发芯片形成无线连接；
20.全向麦克风喇叭播放时，各个全向麦克风喇叭接收无线收发器送来的无线音频信号，无线信号通过第二le audio收发芯片的lc3解码后将i2s音频信号送给数字信号处理器，数字信号处理器将i2s信号转换为模拟音频信号，模拟音频信号通过音频放大电路进行功率放大，功放将放大后的声音信号发给喇叭，喇叭产生声音；
21.全向麦克风拾音时，麦克风阵列拾取外部的声音，通过数字信号处理器内部的算法，经过算法处理后数字信号处理器将纯净的声音信号转为i2s信号，将i2s信号发给第二le audio收发芯片，第二le audio收发芯片通过lc3编码后，以无线数据的形式发给无线收发器，无线收发器通过lc3解码后将音频信号发给无线收发器的uac编解码器，uac编解码器将信号发给电脑，电脑通过通讯工具将拾取到的声音通过网络发送到会议的对方。
22.作为一种优选方案，数字信号处理器内部的算法包括：回声消除、环境噪声消除、远距离拾音、混响消除之至少一种。
23.本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，包括一个无线收发器和多个全向麦克风喇叭，所述无线收发器内置有第一le audio收发芯片；各个全向麦克风喇叭内置有第二le audio收发芯片，通过该第二le audio收发芯片与第一le audio收发芯片无线通讯。本系统的无线收发器与多个全向麦克风基于le audio的蓝牙芯片，通讯采用tdma通讯协议，再结合自适应跳频技术，实现了一个无线收发器拖动多个全向麦克风喇叭，同时达到音频传输同步从而达到降噪效果。
24.本发明基于tdma通讯技述、le audio同步广播技术、回声消除技术、自适应调频技术，达到降低环境噪声、双讲(线上线下同时讲话)的效果。
25.为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。
附图说明
26.图1是本发明之实施例的系统结构框图。
27.图2是本发明之实施例的一拖三系统硬件架构图。
28.图3是本发明之实施例的1号、2号、3号全向麦克风喇叭内部线路框图。
29.图4是本发明之实施例的1号、2号、3号全向麦克风喇叭(b1/b2/b3)单个系统的内部供电框架图。
30.图5是本发明之实施例的一个无线收发器及一个全向麦克风喇叭通讯架构框图，即是一拖一情况下的工作架构。
31.图6是本发明之实施例的系统通讯结构简图。
32.图7是本发明之实施例的数据通讯tdma架构图。
33.图8是本发明之实施例的下行广播 上行tdma通讯架构原理图。
34.图9是本发明之实施例的数据包简图。
35.图10是本发明回声消除的原理简图。
36.附图标识说明：
37.10、无线收发器
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11、第一le audio收发芯片
38.20、全向麦克风喇叭
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b1、1号全向麦克风喇叭
39.b2、2号全向麦克风喇叭
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b3、3号全向麦克风喇叭
40.21、数字信号处理器
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22、多个麦克风
41.23、闪存
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24、无线收发电路
42.241、第二le audio收发芯片
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25、音频放大电路
43.26、喇叭
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27、指示灯电路
44.28、控制开关
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29、触控电路
45.30、电源电路
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31、type-c接口
46.32、过压和过流保护电路
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33、电池充电路
47.34、锂离子电池
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35、第一ldo稳压电路
48.36、3.3v dc-dc电源电路
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37、第二ldo稳压电路
49.38、5v dc-dc电源电路。
具体实施方式
50.请参照图1至图10所示，其显示出了本发明之较佳实施例的具体结构，是一种一拖多无线传输的麦克风会议系统，包括一个无线收发器10和多个全向麦克风喇叭20，全向麦克风喇叭20至少为3个。所述无线收发器10内置有第一le audio收发芯片11，各个全向麦克风喇叭20内置有第二le audio收发芯片，通过该第二le audio收发芯片241与第一le audio收发芯片11无线通讯。
51.如图2所示，在一种实施例中，一拖多无线传输的麦克风会议系统具有三个全向麦克风喇叭20，一个无线收发器10与三个全向麦克风喇叭20同时通讯实现一拖三的麦克风会议系统。
52.使用时，将三个全向麦克风喇叭20定义为1号全向麦克风喇叭b1，2号全向麦克风喇叭26b2，3号全向麦克风喇叭b3。将三个全向麦克风喇叭20放在会议室的会议桌不同位置，例如1号全向麦克风喇叭b1放在会议桌的前部、2号全向麦克风喇叭26b2在中部、3号全向麦克风喇叭b3在后部，彼此有间隔地进行摆放，这样多个全向麦克风喇叭20形成的麦克
风网络均能拾取到参会人员的说话声音。
53.如图3所示，图3是本发明之实施例的1号、2号、3号全向麦克风喇叭内部线路框图。1号、2号、3号全向麦克风喇叭(b1/b2/b3)可单独运作，其本身就是依托4个硅麦组成麦克风阵列，配合dsp算法形成声学beam-form，具备了远距离拾音、回声消除、环境噪声消除、双讲等通讯功能。
54.各个全向麦克风喇叭20包括：数字信号处理器21、多个麦克风22、闪存23、无线收发电路24、音频放大电路25和喇叭26，多个麦克风22与数字信号处理器21电性连接，麦克风将拾取到的音频信息转换为数据信号再用pdm接口线路传输至数字信号处理器21；所述闪存23用spi接口线路连接于数字信号处理器21，闪存23读写以及存储数字信号处理器21的数据；无线收发电路24电连接于所述数字信号处理器21，且无线收发电路24上设置所述第二le audio收发芯片241，通过该第二le audio收发芯片241与第一le audio收发芯片11无线通讯；所述音频放大电路25的输出连接喇叭26，音频放大电路25还同时与所述无线收发电路24及数字信号处理器21连接。
55.更进一步的，每个全向麦克风喇叭20均设有4个麦克风，形成麦克风阵列。从而会议室内不同方向的声音均可以被更好地收集。加上会议桌上有多个麦克风22喇叭26，从而远和近的声音均可以更清晰地被收集。
56.所述全向麦克风喇叭20还一步包括有指示灯电路27，所述指示灯电路27电连接于数字信号处理器21。进一步包括两控制开关28，两控制开关28分别连接于数字信号处理器21。进一步包括触控电路29，该控制电路电连接于数字信号处理器21。
57.如图4所示，所述全向麦克风喇叭20还进一步包括电源电路30，所述电源电路30电连接于数字信号处理器21。所述电源电路30包括一type-c接口31、过压和过流保护电路32、电池充电路33、锂离子电池34、第一ldo稳压电路35、3.3v dc-dc电源电路36、第二ldo稳压电路37、5v dc-dc电源电路38。
58.所述type-c接口31电连接过压和过流保护电路32，过压和过流保护电路32限制了供电电源为5.54v，2.8a；所述过压和过流保护电路32的输出分两路，一路输出至电池充电路33，另一路输出至无线收发电路24；所述电池充电路33的最大电路为2a、给锂离子电池34充电；所述锂离子电池34为3.7v，锂离子电池34有5路输出电源，第1路输出至无线收发电路24之第二le audio收发芯片241、第2路经过第一ldo稳压电路35提供3.3v电压给触控电路29，给触摸按键供电、第3路通过3.3v dc-dc电源电路36提供3.3v电压给数字信号处理器21和闪存23、第4路通过第二ldo稳压电路37提供3.3v电压给麦克风、第5路通过5v dc-dc电源电路38供电给音频放大电路25。从而实现了各电路的供电，保障电路板正常运行。
59.其中，作为一种较优选择，电池充电路33芯片型号为eta6096；锂离子电池34为2600*2mah；第一ldo稳压电路35芯片型号ce6200b33m；3.3v dc-dc电源电路36的芯片型号采用ss3406afml；第二ldo稳压电路37的芯片型号为ss3406ml；5v dc-dc电源电路38采用lp6238b6f芯片。以及，所述第二le audio收发芯片241型号为tlsr9517c；触控电路29的芯片型号为kxd968；数字信号处理器21的芯片采用ga0217；闪存23采用gd25q32；音频放大电路25采用cs520e型号的芯片。
60.如图5至图9所示，基于上述的一拖多无线传输的麦克风会议系统，本发明提供一种一拖多无线传输的麦克风会议系统的控制方法，具体步骤如下：
61.见图5，所述无线收发器10通过uac协议接入电脑，无线收发器10一是以有线的方式获取电脑的音频信息，将电脑的音频信息无线发射至每一个全向麦克风喇叭20进行音频播放；二是无线接收各个全向麦克风喇叭20的音频信号，将各个全向麦克风喇叭20的音频信号有线传输入电脑；
62.每一个全向麦克风喇叭20通过相应的第二le audio收发芯片与所述无线收发器10的第一le audio收发芯片11形成无线连接；
63.全向麦克风喇叭20播放时，各个全向麦克风喇叭20接收无线收发器10送来的无线音频信号，无线信号通过第二le audio收发芯片的lc3解码后将i2s音频信号送给数字信号处理器21，数字信号处理器21将i2s信号转换为模拟音频信号，模拟音频信号通过音频放大电路25进行功率放大，功放将放大后的声音信号发给喇叭26，喇叭26产生声音；
64.全向麦克风拾音时，麦克风阵列拾取外部的声音，通过数字信号处理器21内部的算法，经过算法处理后数字信号处理器21将纯净的声音信号转为i2s信号，将i2s信号发给第二le audio收发芯片，第二le audio收发芯片通过lc3编码后，以无线数据的形式发给无线收发器10，无线收发器10通过lc3解码后将音频信号发给无线收发器10的uac编解码器，uac编解码器将信号发给电脑，电脑通过通讯工具将拾取到的声音通过网络发送到会议的对方。
65.数字信号处理器21内部的算法包括：回声消除、环境噪声消除、远距离拾音、混响消除之至少一种。
66.如图6所示，以三个全向麦克风喇叭20与一个无线收发器10所形成的集连系统来描述本发明的一种一拖多无线传输的麦克风会议系统的控制方法。
67.具体而言，见图7，所述无线收发器10基于tdma通讯协议实现多址联接的通信。从图7的时间轴看，将数据分成数据包1、数据包2、数据包3、数据包4，数据包1是无线收发器10对1～3号全向麦克风喇叭的广播，信号到达1～3号全向麦克风喇叭的时间相同，经过系统内部校准时间轴后，喇叭发出来的声音完全同步。数据包2～4是1～3全向麦克风发过来的信号。
68.故本通讯采用的是tdma通讯。
69.tdma通讯协议里有同步信息，所有全向麦克风喇叭20收到完整的无线收发器10发来的广播数据后存在全向麦克风喇叭20的缓存区中，等到3个全向麦克风喇叭20同步后lc3编码器才开始解码，所以3个全向麦克风喇叭20的音频信号是几乎同步的，这个同步为每个回声消除的数字信号处理器21提供了同步的参考信号，以至于在集连的过程中回声消除的效果可以做到与单连的效果几乎一样。
70.如图8所示，下行通讯时，无线收发器10接收来自电脑的音频信号，通过uac编码器解码后，进入各全向麦克风喇叭20的缓冲区，经过相同的缓冲时间tx，每个全向麦克风喇叭20的lc3编码器同时解码，将下行的音频信号同步输送给各个全向麦克风喇叭20。
71.上行通讯时，三个全向麦克风喇叭20通过以下方式共享上同的频率：1号全向麦克风喇叭b1在t1时间内使用射频频率，实现1号全向麦克风喇叭b1与无线收发器10的通讯，通讯时间为8毫秒，在t1时间内1号全向麦克风喇叭b1将其音频信号上传至无线收发器10；
72.然后断开1号全向麦克风喇叭b1与无线收发器10的通讯，通道恢复到2号全向麦克风喇叭26b2；2号全向麦克风喇叭26b2在t2时间内使用射频频率，实现2号全向麦克风喇叭
26b2与无线收发器10的通讯，通讯时间为8毫秒，在t2时间内2号全向麦克风喇叭26b2将其音频信号上传至无线收发器10；
73.然后断开2号全向麦克风喇叭26b2与无线收发器10的通讯，通道恢复到3号全向麦克风喇叭b3；3号全向麦克风喇叭b3在t3时间内使用射频频率，实现3号全向麦克风喇叭b3与无线收发器10的通讯，通讯时间为8毫秒，在t3时间内3号全向麦克风喇叭b3将其音频信号上传至无线收发器10；
74.与此同时，在t2时间、t3时间和t4时间内，1号全向麦克风喇叭b1上传的音频信号进行了缓冲；在t3时间和t4时间内，2号全向麦克风喇叭26b2上传的音频信号进行了缓冲；在t4时间内，3号全向麦克风喇叭b3上传的音频信号进行了缓冲；等到t4时间截止时，实现了1号全向麦克风喇叭b1、2号全向麦克风喇叭26b2、3号全向麦克风喇叭b3各音频信号的同步，同步后进行lc3解码，解码后通过混音器混成一个频道的音频信号，最后通过无线收发器10上传到电脑。
75.以上通讯架构确保了系统的各个(例如3个)喇叭26发出的声音是同步的；以及确保了各个麦克风上传的声音至电脑端也是同步的。
76.如图9所示，通讯架构采用自适应跳频技术，通信设备不断监测其环境的干扰，并不断改变信道图以解决干扰。通信射频频率在2402mhz～2480mhz，共有18通道，其中16通道用于数据流，2通道用于校准，通道带宽＝2m，速度＝2mbit/s；帧率＝100f/s。
77.数据流的传输以4个通道为一组，第一组的第1通道上用于一个无线收发器10将音频数据流分别同时下行传输给3个全向麦克风喇叭20，第2通道用于1号全向麦克风喇叭b1将音频数据流上行传输给无线收发器10、第3通道用于2号全向麦克风喇叭26b2将音频数据流上行传输给无线收发器10、第4通道用于3号全向麦克风喇叭b3将音频数据流上行传输给无线收发器10。
78.基于此，蓝牙技术通过使用扩频技术来降低冲突的风险。当两个设备连接时，需要自适应跳频技术。在每个连接事件中，一对连接设备可以使用它们的无线电以精确的时间间隔交换数据包。但除此之外，在每次连接事件开始时，都会发生跳频，使用通道选择算法从可用通道集合中确定一个无线电通道。然后，所连接的每个设备将切换到选定的通道。随着时间的推移和一系列连接事件的发生，通信将通过频繁变化的一系列不同通道进行，这些通道分布在2.4ghz频段上，从而大大降低了发生冲突的概率。
79.如图10所示，是回声消除的原理简图，在视频会议系统中，假设我们只有a和b两个人在通话，首先，a的声音传给b，b然后用喇叭放出来，而这时b的mic则会采集到喇叭放出来的声音，然后传回给a，如果这个传输的过程中时延足够大，a就会听到一个和自己刚才说过的话一样的声音，这就是回声，声学回声消除器的作用就是在b端对b采集到的声音进行处理，把采集到声音包含的a的声音去掉再传给a，这样，a就不会听到自己说过的话了。本发明能做到3个类似的设备在同一空间内都可以做到回声消除，其核心为，采用了广播 tdma的方式进行通讯，确保了回声的消除。
80.综上所述，本发明的设计重点在于，会议系统包括一个无线收发器和多个全向麦克风喇叭，所述无线收发器内置有第一le audio收发芯片；各个全向麦克风喇叭内置有第二le audio收发芯片，通过该第二le audio收发芯片与第一le audio收发芯片无线通讯。本系统的无线收发器与多个全向麦克风基于le audio的蓝牙芯片，通讯采用tdma通讯协
议，再结合自适应跳频技术，实现了一个无线收发器拖动多个全向麦克风喇叭，音频信号采用下行广播式，达到音频传输过程中全向麦克风中的喇叭发声同步，上行的音频信号通过麦克风dsp处理，从而达到降噪及消除回声的效果实现无障碍双讲，并满足各种线上会议及线上教学的需求。
81.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。