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TI Sub-1G無(wú)線SoC方案改善無(wú)線麥克風(fēng)的工作距離

星星科技指導(dǎo)員 ? 來(lái)源:TI ? 作者:Albin Zhang ? 2023-03-15 09:47 ? 次閱讀

進(jìn)入智能時(shí)代以來(lái),隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、新概念教育/會(huì)議、直播經(jīng)濟(jì)等產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展,使用者對(duì)于麥克風(fēng)的需求越來(lái)越多樣。特別是對(duì)于麥克風(fēng)的話音質(zhì)量、便攜性、通信距離、待機(jī)和使用時(shí)間、用戶體驗(yàn)等都提出了一些新的需求。本文就著重給大家介紹一下基于TI的無(wú)線MCU芯片開發(fā)出的無(wú)線麥克風(fēng)解決方案。

無(wú)線麥克風(fēng)將麥克風(fēng)產(chǎn)生的音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為無(wú)線電信號(hào),無(wú)線電信號(hào)由發(fā)射器通過(guò)空氣發(fā)送到接收器。 接收器將無(wú)線電信號(hào)轉(zhuǎn)換回音頻信號(hào),然后通過(guò)音響系統(tǒng)發(fā)送。 它們消除了對(duì)電纜的需求,因此您不再被束縛在音響系統(tǒng)上。 隨著音質(zhì)和可靠性的持續(xù)技術(shù)進(jìn)步和改進(jìn),無(wú)線麥克風(fēng)比以往任何時(shí)候都更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠,更受歡迎。 市場(chǎng)潛力非常大。

無(wú)線麥克風(fēng)的最大優(yōu)點(diǎn)就是便攜性。但是,在有一些場(chǎng)景下,對(duì)于無(wú)線麥克風(fēng)通信距離和抗干擾性要求很高,比如大型會(huì)議室、大型教室、演唱會(huì)現(xiàn)場(chǎng)等,另外,隨著WiFi,藍(lán)牙zigbee等工作在2.4GHz頻段設(shè)備的布置和使用越來(lái)越廣泛,對(duì)于無(wú)線麥克風(fēng)的頻段規(guī)避也提出了更苛刻的需求。Sub-1G由于物理傳輸特性等原因,可以更好的解決上述痛點(diǎn)。本文也會(huì)著重介紹TI提供的基于CC131x的單芯片Sub-1G解決方案。

本文會(huì)涉及:

Sub-1G頻段的優(yōu)點(diǎn)及中國(guó)地區(qū)相關(guān)無(wú)線ISM頻段介紹

TI無(wú)線Audio/Voice Plugin的介紹

基于CC1312的低延遲高音質(zhì)解決方案

Sub-1G頻段的優(yōu)點(diǎn)及中國(guó)地區(qū)相關(guān)無(wú)線ISM頻段介紹

這里我們先引用一個(gè)Friis傳輸公式。

pYYBAGQRI86AMgMwAABzuujAIAQ735.png

這是一個(gè)表征自由空間的無(wú)線信號(hào)傳輸公式??梢院?jiǎn)單的看出,在其他參數(shù)不變的情況下,接收端的接收信號(hào)強(qiáng)度和波長(zhǎng)的平方成正比,也就是說(shuō),使用更低的頻段(也就是波長(zhǎng)更長(zhǎng)),可以傳輸更遠(yuǎn)的距離。另外,在一個(gè)真實(shí)非理想場(chǎng)景下,更長(zhǎng)的波長(zhǎng)也可以提供更好的繞射衍射的性能。所以,使用Sub-1G頻段,可以提供更好的傳輸通信距離。

另外,如果空間干擾電平太大,也勢(shì)必對(duì)于接收機(jī)的解調(diào)信噪比提出了更高的要求。2.4GHz頻段由于wifi,藍(lán)牙等設(shè)備的普及,空間噪聲電平越來(lái)越高。這樣勢(shì)必大大影響了工作在2.4GHz頻段的無(wú)線麥克風(fēng)設(shè)備的實(shí)得接收機(jī)靈敏度。簡(jiǎn)單說(shuō),就是通信距離變短。目前在Sub-1G頻段,特別是在民用領(lǐng)域設(shè)備還很有限,統(tǒng)計(jì)上來(lái)講,可以有更低的噪聲和干擾,所以有更好的傳輸性能。

但是sub-1G頻段也有一定的局限性,第一,由于波長(zhǎng)比較長(zhǎng),在相同性能情況下,天線的尺寸會(huì)大于2.4GHz頻段,這樣對(duì)于有些小型化設(shè)備來(lái)說(shuō)還是比較受限。第二,對(duì)于Sub-1G頻段每個(gè)國(guó)家的合規(guī)ISM(Industrial Scientific Medical)頻段都不相同。所以對(duì)于不同國(guó)家地區(qū)需要設(shè)計(jì)調(diào)試不同的產(chǎn)品。

下面是中國(guó)開放給無(wú)線麥克風(fēng)的頻段。

Application Band OBW permitted TX power Time domain duty
Wireless Microphone/speaker 470-510MHz,630-698MHz 200kHz 50mW(e.r.p) Frequency tolerance: 100ppm

TI無(wú)線Audio/Voice Plugin

下圖是無(wú)線麥克風(fēng)的簡(jiǎn)略框圖。一個(gè)無(wú)線麥克風(fēng)由基礎(chǔ)的電源、信號(hào)傳輸、編解碼等部分構(gòu)成。

poYBAGQRI86AP1JtAAA2vDrjmpo000.png

關(guān)于無(wú)線部分,TI提供了基于不同的物理層通訊的音頻解決方案。 無(wú)線的音頻碼流可以基于不同的物理層設(shè)備進(jìn)行傳輸。SimpleLink Audio Plugin 可以工作在TI不同的基于不同通信協(xié)議之上,比如WiFi, 低功耗藍(lán)牙,或者私有無(wú)線模式。

pYYBAGQRI8-ARY8TAACz9ArNHUg577.png

上圖中綠色框圖部分的芯片可以是支持不同協(xié)議的芯片。

基于CC1312的低延遲高音質(zhì)解決方案

在TI標(biāo)準(zhǔn)的插件代碼中,采用了一些比較流行的編解碼壓縮方案,所以,可以最大程度的節(jié)約頻譜資源。并且較低的空中碼率,也可以提升通信距離和抗干擾性。但是,在某些場(chǎng)景當(dāng)中,為了更好的體驗(yàn),需要無(wú)線麥克風(fēng)具有端到端低延遲的特性。一般的語(yǔ)音要求在10mS之內(nèi)。TI也提供了一套不經(jīng)過(guò)壓縮直接傳輸?shù)姆桨浮?/p>

性能如下:

音頻質(zhì)量: CD quality

sample rate: 44.1kHz

bit depth: 16 bits

MONO mode

compresion: None (PCM audio)

Audio latency (end-to-end): 8.8ms

- 射頻配置:

frequency: 433MHz

symbol rate: 1Mbit

審核編輯:郭婷

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