專利名稱：具有可變帶寬業務信道的數字通信系統的制作方法
具有可變帶寬業務信道的數字通信系統本申請要求于2010年2月8日提交的美國臨時專利申請No. 61/302505和于2010年9月21日提交的美國專利申請No. 12/887468的優先權，通過引用將它們的全部內容合并于此。
背景技術：
諸如計算機、媒體播放器和蜂窩電話之類的電子設備典型地包含音頻插孔。諸如頭戴式耳機之類的附件具有配對的插頭。希望將頭戴式耳機與電子設備一起使用的用戶可以通過將頭戴式耳機插頭插入到電子設備上配對的音頻插孔中來將頭戴式耳機連接到電子設備。在諸如筆記本計算機和媒體播放器之類的電子設備中普遍使用微小尺寸(3. 5mm)電話插孔和插頭，這是因為諸如這些的音頻連接器相對緊湊。普遍用于處理立體聲音頻的音頻連接器具有尖端連接器、環連接器和軸套連接器，并且有時被稱為三觸點連接器或TRS連接器。在諸如蜂窩電話之類的設備中，通常需要將麥克風信號從頭戴式耳機傳送到蜂窩電話。在希望處理立體聲音頻信號和麥克風信 號兩者的布置中，音頻連接器典型地包含額外的環端子。諸如這些的音頻連接器具有尖端(tip)、兩個環和軸套，因此有時被成為四觸點連接器或TRRS連接器。典型地，音頻信號以模擬形式在電子設備和附件之間傳送。例如，典型地，使用頭戴式耳機線纜中的“左聲道”線路和“右聲道”線路，將左音頻音軌和右音頻音軌作為模擬信號傳送到立體聲頭戴式耳機。在頭戴式耳機線纜中不提供額外的模擬信號線路的情況下，通過這種類型的模擬信號傳輸方案來改善音頻保真度并支持額外的音頻信道可能是困難或不可能的。這種類型的布置可能不與現存的音頻連接器相兼容。因此，將希望能夠提供用于在電子設備和外部裝置之間傳送諸如音頻信號之類的信號的改進的技術。
發明內容
電子設備和裝置可以通過有線通信路徑進行通信。有線通信路徑可以包括一條或多條線路，并且可以與諸如用于雙耳式耳機對或其他附件的線纜之類的線纜相關聯。該電子設備和裝置可以包括產生并消耗音頻數據的諸如麥克風和揚聲器之類的部件。可以使用差分發送機和接收機電路通過線纜的線路傳送音頻數據和其他數據。可以以包含多個業務信道的數字數據流的形式傳送數據。數字數據流可以包括超幀，每個超幀具有數據的多個幀。數據的幀均可以包含多個數據時隙。超幀中的一些時隙可以專門被業務信道中的特定一個使用。邊界時隙可以在業務信道之間共享。數據接口電路可以實施數據分散算法，該數據分散算法確定來自每個業務信道的數據被分發到每個邊界時隙內的圖案。在有線通信路徑的一端，發送數據接口電路可以將業務信道合并為單一數據流。在有線路徑的另一端，接收數據接口電路可以重新構建業務信道。然后，重新構建的業務信道可以被分發到相應的揚聲器或其他部件。
根據附圖和以下對優選實施例的詳細描述，本發明的其他特征、其本質和各種優點將更加明顯。
圖I是根據本發明實施例的在系統中與諸如頭戴式耳機或其他外部裝置之類的附件通信的說明性的電子設備的示意圖。圖2是根據本發明實施例的可以在電子設備和外部裝置中用來在電子設備和外部裝置之間形成有線通信路徑的說明性的音頻連接器和相關聯的切換電路的示圖。圖3是示出根據本發明實施例的可以如何使用差分信號傳輸來通過圖2所示的類型的通信路徑傳送數字數據的電路圖。圖4是根據本發明實施例的可以生成并消耗通過圖2所示的類型的有線通信路徑傳送的數據的說明性的電子設備電路的電路圖。圖5是根據本發明實施例的可以通過圖2所示的類型的有線通信路徑與主機電子設備通信的說明性的基于揚聲器的端點的電路圖。圖6是根據本發明實施例的可以通過圖2所示的類型的有線通信路徑與主機電子設備通信的說明性的基于麥克風的端點的電路圖。圖7是示出根據本發明實施例的可以用作多個業務信道和通過圖2所示的類型的有線通信路徑傳送的數字數據流之間的接口的說明性的數據分配電路的電路圖。圖8是根據本發明實施例的可以在通過圖2所示的類型的有線通信路徑傳送數據中使用的說明性的數據結構的示圖。圖9是示出根據本發明實施例的可以如何在超幀中的幀的時隙之間分配不同業務信道中的數據的字節的表格。圖10是根據本發明實施例的在確定如何分配數據流內的數據字節中涉及的說明性的步驟的流程圖。圖11是根據本發明實施例的在通過電子設備和外部裝置之間的通信路徑傳送數字數據中涉及的說明性的步驟的流程圖。
具體實施例方式可以使用有線路徑和無線路徑將諸如電子設備和其他裝置之類的電子部件互連。例如，可以使用無線路徑將蜂窩電話與無線基站連接。有線路徑和無線路徑可以用于將電子設備連接到諸如計算機外設和音頻附件之類的裝置。作為例子，用戶可以使用有線或無線路徑將便攜式音樂播放器連接到頭戴式耳機。可以使用有線或無線路徑連接到外部裝置的電子設備包括臺式計算機和便攜式電子設備。便攜式電子設備可以包括筆記本計算機和有時被稱為超便攜筆記本類型的小型便攜式計算機。便攜式電子設備還可以包括諸如腕表設備、掛件設備和其他可佩帶且小型的設備之類的某種程度更小的便攜式電子設備。
與外部裝置連接的電子設備還可以是手持式電子設備，諸如蜂窩電話、具有無線通信能力的媒體播放器、手持式計算機(有時也被稱為個人數字助理)、遠程控制器、全球定位系統(GPS)設備和手持式游戲設備。電子設備還可以是組合有多個傳統設備的功能的混合設備。混合電子設備的例子包括包含媒體播放器功能的蜂窩電話、包含無線通信能力的游戲設備、包含游戲和電子郵件功能的蜂窩電話、以及接收電子郵件、支持移動電話呼叫、具有音樂播放器功能并支持網頁瀏覽的便攜式設備。這些僅僅是說明性的例子。可以與這樣的電子設備連接的外部裝置的例子是諸如頭戴式耳機之類的附件。典型地，頭戴式耳機包括用戶可以用來從電子設備播放音頻的揚聲器對。頭戴式耳機或其他附件還可以具有一個或多個麥克風和諸如一個或多個按鈕或顯示屏之類的用戶接口。當用戶向用戶控制接口提供輸入時，該輸入可以被傳送到電子設備。與設備連接的外部裝置還可以包括諸如適配器之類的裝置。適配器例如可以是在一端具有音頻插頭并在另一端具有滑到諸如汽車錄音機之類的錄音機中的磁帶的磁帶適配器。諸如磁帶適配器之類的裝置可以用來通過與錄音機相關聯的揚聲器播放音樂或其他音頻。在用戶的家中或汽車中的諸如立體聲系統之類的音頻裝置也可以與電子設備連接。作為例子，用戶可以將音樂播放器連接到汽車音響系統。 典型地，使用音頻插頭(凸形(male)音頻連接器)和配對的音頻插孔(凹形(female)音頻連接器)來將諸如頭戴式耳機之類的附件連接到電子設備。諸如這些的音頻連接器可以通過多種形式因子來提供。更普遍地，音頻連接器采取3. 5_ (1/8”)小型插頭和插孔的形式。有時也使用諸如2. 5_超小型連接器和1/4英寸連接器之類的其他尺寸。在諸如頭戴式耳機之類的附件的情況下，這些音頻連接器和它們相關聯的線纜通常被用來攜帶諸如用于揚聲器和麥克風信號之類的音頻信號之類的模擬信號。電子設備也可以使用諸如通用串行總線(USB)和Firewire (IEEE 1394)連接器之類的數字連接器來連接到諸如頭戴式耳機之類的外部裝置，但是通常優選的是使用諸如3. 5_音頻連接器之類的標準音頻連接器來將頭戴式耳機連接到電子設備。諸如USB連接器和IEEE 1394連接器之類的數字連接器主要用在需要將大量數字數據通過外部裝置傳輸的情況，例如當連接到諸如打印機之類的外設設備時。可以集成有數字連接器和模擬連接器的光學連接器可以用來在電子設備和所關聯的附件之間傳送數據，特別地是在攜帶諸如視頻業務之類的高帶寬業務的環境中。如果需要的話，音頻連接器可以包括支持該類型的業務的光學通信結構。可以在將電子設備連接到外部裝置中使用的音頻連接器可以具有多個觸點。立體聲音頻連接器典型地具有三個觸點。音頻插頭的最外端典型地被稱為尖端。插頭的最內部分典型地被稱為軸套。環觸點位于尖端和軸套之間。當使用該術語時，諸如這些的立體聲音頻連接器有時被稱為尖端一環一軸套(TRS)連接器。軸套可以用作接地。尖端觸點可以與軸套結合使用以處理左音頻聲道，而環觸點可以與軸套結合使用以處理音頻的右聲道(作為例子)。在四觸點音頻連接器中，提供額外的環觸點以形成有時被稱為尖端一環一環一軸套(TRRS)連接器類型的連接器。四觸點音頻連接器可以用于處理麥克風信號、左音頻聲道和右音頻聲道以及接地(作為例子)。還可以在各種模式中操作電子設備和外部裝置。例如，可以在音樂播放器模式中使用蜂窩電話來向用戶回放立體聲音頻。當在電話模式中操作時，可以使用相同的蜂窩電話來向用戶播放電話呼叫左音頻信號和右音頻信號，同時處理來自用戶的電話呼叫麥克風信號。當回放包括多于兩個聲道的信號的音頻(例如，5. I環繞聲)時，可以同時回放五個或更多個聲道的音頻數據。噪聲消除功能涉及與麥克風相關聯的一個或多個音頻流的發送。在典型的方案中，利用有線路徑與外部裝置連接的電子設備可以產生音頻信號。可以以模擬音頻的形式(作為例子)將這些音頻信號發送給外部裝置。外部裝置可以包括麥克風。可以使用有線路徑將麥克風信號(例如，與用戶的語音或其他聲音對應的音頻信號)傳送到電子設備。有線路徑還可以用于傳送諸如功率信號和控制信號之類的其他信號。在一些情形下，以模擬形式傳送信號可能是困難或不可能的。例如，當使用四觸點音頻連接器(例如， 3. 5mm TRRS插孔和插頭)和相關聯的四線路線纜將設備和頭戴式耳機耦接時，可能沒有足夠數量的模擬信號路徑來支持多聲道音頻(例如，5. I環繞聲音頻)。模擬格式還可能比數字信號更易受到噪聲影響。可以通過向電子設備和外部裝置提供數字通信能力來解決模擬格式的這些缺點。通過有效地發送數據，可以使功耗最小并可以延長電池壽命。可以實施有效的數字通信方案，所述方案避免每聲道用過多的數據比特數來編碼數據，并避免使用過高的比特率來編碼數據。延時可以不利地影響音頻性能，所以可以關注這種有效的數字通信方案來以使延時最小化的方式發送數據。在圖I中示出了電子裝置可以使用諸如這些的數字通信方案的說明性的系統。如圖I所示，系統10可以包括諸如電子設備12之類的電子設備和外部裝置14。電子設備12有時可以被稱為主機。外部裝置14有時可以被稱為電子附件或設備。電子設備12可以是臺式計算機或便攜式計算機、諸如具有無線能力的手持式電子設備之類的便攜式電子設備、諸如電視或音頻接收機之類的裝置或者任何其他合適的電子裝置。電子設備12可以以單機裝置的形式被提供(例如，用戶的口袋中攜帶的手持式設備)，或者可以作為嵌入式系統被提供。設備12可以嵌入在其中的系統的例子包括汽車、船、飛機、家、安全系統、用于商業和家庭應用的媒體分布系統、顯示裝置(例如，計算機監視器和電視)等。外部裝置14可以是如下裝置，例如，具有音響系統的汽車、具有音頻能力的諸如音頻接收機或電視之類的消費電子裝置、對等設備(例如，諸如設備12之類的另一電子設備)、諸如頭戴式耳機之類的附件或者任何其他合適的電子裝置。裝置14可以包括一個或多個端點22。每個端點可以與生成并消耗數據的諸如揚聲器或麥克風之類的電子部件相關聯。設備12可以包含數據接口電路18。裝置14可以包含數據接口電路20。數據接口電路18和數據接口電路20可以被用作發送機和接收機。在數字通信期間，數據接口 18可以封裝在設備12中創建的數字數據，并可以將該數據通過路徑16發送給裝置14。數據接口 20可以從路徑16接收所發送的數據，并可以通過相應的業務信道TCl……TCN將數字數據分發給端點22。將數據從設備12傳輸到裝置14的過程有時可以被稱為下行過程，而數據接口 18有時可以被稱為下行接口。還可以從端點22向設備12發送數字數據。該過程有時可以被稱為上行過程，而數據接口 20在該能力中有時可以被稱為上行接口。在上行操作期間，上行接口將業務信道TCl......TCN中的每一個上的數據業務組合為用于通過路徑16發送的數據流。下行過程的例子是音頻數據到揚聲器的分發。裝置14例如可以包含五個揚聲器(驅動器、驅動器組等)。分發的音頻數據例如可以對應于音頻數據的五個聲道。數據接口20可以通過路徑16從數據接口 18接收數據流。數據流可以包括與五個音頻數據聲道中的每一個對應的數據字節。數據接口 20可以將音頻數據流分離為五個相應的業務信道，每個業務信道攜帶用于五個音頻聲道的相應一個的音頻數據。五個相應的端點可以接收數字數據，并可以使用內部的數模轉換器電路、放大器電路和驅動器來回放音頻的五個聲道。上行過程的例子是來自裝置14中的一個或多個基于麥克風的端點22的麥克分音頻的分發。麥克風可以用于收集電話呼叫的語音數據或噪聲消除數據。端點可以具有使麥克風信號數字化的模數轉換器電路。來自一個或多個端點的麥克風信號可以通過一個或多個對應的業務信道TCl……TCN被提供給數據接口 20。數據接口 20可以將來自麥克風中的每一個的音頻數據復用到路徑16上作為數字數據流。路徑16可以包括具有傳導線的線纜。在路徑16中通常可以具有任何合適數量的線。例如，可以有兩條、三條、四條、五條或多于五條的單獨的線。這些線可以是一條或多條線纜的一部分。線纜可以包括單股線、絞線、屏蔽的單接地結構、多接地結構、雙絞線結構或任何其他合適的線纜結構。為了確保與諸如常規的頭戴式耳機之類的傳統設備的兼容性，在路徑16中的傳導線中的一端或兩端使用諸如3. 5_音頻連接器之類的標準音頻連接器可能是有利的。諸 如這些的連接器被廣泛用于處理音頻信號。諸如3. 5_音頻連接器之類的音頻連接器還是相對緊湊的，這允許設備12和裝置14的尺寸被最小化。路徑16的傳導線可以被包含在線纜內。音頻連接器可以被提供在線纜的一端或兩端。在僅僅在一端具有音頻連接器的線纜中，另一線纜端可以用于形成硬連線的連接。在典型的布置中，線纜的一端可以被硬連線到裝置14中的電路，而線纜的另一端可以具有凸形音頻連接器(S卩，TRRS插頭)。設備12可以具有配對的凹形音頻連接器(即，TRRS插孔)。在圖2中示出了該類型的說明性的布置。如圖2所示，路徑16可以在線纜70中包括傳導線88路。線纜70的一端可以在裝置14中終止。線纜70的另一端可以具有音頻插頭34。首頻插頭34可以與設備12中的首頻插孔38配對。如圖2所示，可以在電子設備12中提供切換電路160，并且可以在裝置14中提供切換電路164。在模擬信號傳輸模式中，切換電路160可以被配置為使得模擬信號線170耦接到插孔38的觸點，而切換電路164可以被配置為使得模擬信號線174耦接到插頭34的觸點。在數字信號傳輸模式中，切換電路160可以被配置為使得數字信號線172耦接到插孔38的觸點，而切換電路164可以被配置為使得數字信號線176耦接到插頭34的觸點。還可以支持其中存在數字信號和模擬信號的組合的混合模式。如果需要的話，模擬線170和174可以用于傳送電源信號。音頻插頭34是四觸點插頭的例子。四觸點插頭具有與諸如插孔38之類的四觸點插孔中的四個對應的導電區域配對的四個導電區域。如圖2所示，這些區域可以包括諸如區域48之類的尖端區域、諸如環50和52之類的環區域以及諸如區域54之類的軸套區域。這些區域圍繞插頭34的圓柱形表面，并通過絕緣區域56被分離。當插頭34被插入到配對的插孔38時，尖端區域48可以與插孔尖端觸點74形成電接觸，環50和52可以與相應的環區域76和78配對，而軸套54可以與軸套端子80形成接觸。在典型的配置中，在線纜70中存在四條線，每條線與相應的觸點電連接。在音頻連接器46中使用的信號分配依賴于正被使用的附件和電子設備的類型。在一個典型的配置中，環52可以用作接地。在模擬信號通信期間，尖端48和環52可以一起用來處理左模擬音頻聲道(例如，用于頭戴式耳機中的左手揚聲器的信號)，而環50和環52可以用于右聲道模擬音頻。在包含麥克風的裝置中，環52和軸套54可以用于在模擬信號傳輸模式期間攜帶從裝置到電子設備12的模擬麥克風音頻信號。如果需要的話，可以使用其他信號分配。在數字通信期間，線纜70的線路以及連接器38和34的對應的觸點可以用于攜帶數字信號。例如，線纜70中的一對或多對導體以及連接器38和34中的一對或多對對應的觸點可以用于實施圖3所示的類型的差分信號傳輸方案。在端子Cl和C2處可以形成插孔38和插頭34中的配對的觸點對之間的電連接。設備12可以包括差分發送機TA和差分接收機RA。裝置14可以包括差分發送機TB和差分接收機RB。在下行操作期間，設備12可以接收輸入INA上的單端數據，并可以使用發送機TA將該數據以差分形式通過傳導線Wl和W2 (圖2的線纜70中的線路88的雙絞線)發送。接收機RB可以接收所發送的差分信號，并可以將所接收的差分信號轉換為輸出OUTB上的單端數字數據。在上行操作期間，可以使用發送機TB將裝置14中的發送機TB的輸入INB上的單端數據以差分形式發送到設備12中的接收機RA。接收機RA可以將所接收的差分數據轉換為輸出OUTA上的單端數據。可以從線纜70中的線路的任何兩個(例如，左音頻線 和右音頻線、麥克風線和接地線等)來選擇線路Wl和W2。剩余的線可以用于額外的數據信號、模擬信號、功率信號等。通過路徑16傳送的信號可以包括控制信號、音頻信號、視頻信號或其他合適的信號。有時作為例子在這里描述音頻信號的發送和接收。圖4示出了可以用于在系統10中處理音頻信號的說明性的音頻電路。音頻電路180可以位于設備12或裝置14中。例如，音頻電路180可以位于設備12中，并可以用于生成模擬音頻信號和數字音頻數據。可以使用一個或多個集成電路來實施音頻編解碼器182。編解碼器182和音頻電路180中的其他電路可以包括模數轉換器184和數模轉換器186。模數轉換器184可以用于將接收的模擬信號(例如，來自設備12或裝置14中的麥克風的模擬麥克風信號)轉換為數字音頻數據。數模轉換器186可以用于將數字音頻數據轉換為模擬音頻數據(例如，模擬揚聲器信號)。數字信號處理器188可以用于處理數字音頻數據。例如，數字信號處理器188可以通過路徑16或從模數轉換器184接收數字麥克風信號，并可以從設備12或裝置14中的音頻電路180接收與回放的媒體對應的數字音頻數據，并可以處理該數字信息來產生消除噪聲的音頻信號。輸入-輸出線190可以用于發送和接收模擬信號和數字信號。例如，多條線190可以用于發送或接收與相應的業務信道相關聯的數字數據。在典型的配置中，音頻電路180可以位于設備12中，并可以向裝置14中的一個或多個端點發送數字音頻信號同時從一個或多個端點接收數字音頻數據。可以在發送和接收數據中使用輸入-輸出線190。裝置14中的端點可以包括產生通過路徑16向設備12發送的數據的一個或多個端點以及消耗已通過路徑16從設備12接收的數據的一個或多個端點。消耗數據的端點的例子是圖5所示的類型的基于揚聲器的端點。如圖5所示，端點200可以包括接收已通過路徑16傳送的數字數據(例如，業務信道中的數據)的諸如輸入198之類的輸入。數模轉換器192將輸入198上的數字信號轉換為對應的輸出199上的模擬信號。放大器194可以放大路徑199上的模擬信號，并可以將這些模擬信號的放大版本提供給揚聲器196以產生聲音。產生數據的端點的例子是圖6所示的類型的基于麥克風的端點。如圖6所示，端點202可以包括諸如麥克風204之類的麥克風。麥克風204可以將聲音轉換為模擬信號。模數轉換器206可以將來自麥克風204的模擬麥克風信號轉換為路徑208上的數字輸出信號(例如，業務信道的數據)。圖7是示出可以在實施諸如圖I的數據接口 18和數據接口 20之類的數據接口中使用的說明性的電路的電路圖。每個數據接口通常可以具有與相應的端點耦接的諸如路徑212之類的輸入-輸出路徑。路徑212可以攜帶相應的數據業務信道(例如，圖I的業務信道TCl……TCN)。緩沖器214 (例如，先進先出緩沖器)可以用于緩存輸入和輸出數據，并可以用作數據分配電路216和耦接到路徑212的電路之間的相應接口。可以將信道分配設置218存儲在數據分配電路216中的存儲器中(例如，電路216中的寄存器中)。設置218可以包括數據分配電路216在復用和解復用數據中使用的信息。
在典型的復用操作期間，數據輸入-輸出路徑212接收數據(例如，從端點中的麥克風、從圖4的音頻電路180的路徑190或者從其他合適的源)。該數據被暫時存儲在緩沖器電路214中。每個緩沖器可以處理相應數據信道的數據。數據分配電路216使用信道分配信息218將來自每個緩沖器的數據分配到外發數據流中的恰當位置。該外發數據流可以經由先進先出緩沖器220和路徑222發送。路徑222例如可以與圖3的輸入INA或輸入INB耦接。在典型的解復用操作期間，路徑222從圖3的OUTA或OUTB接收數據，并將該數據緩存到緩沖器220。數據分配電路216使用信道分配設置218來確定如何解復用到來數據流中的數據從而重新構建業務信道。解復用的數據可以經由恰當的緩沖器214被路由到路徑 212。數據分配電路216可以通過為這些緩沖器中的每一個生成時鐘來控制通過緩沖器214和220的數據的流動。例如，如果已在緩沖器220中接收的特定數據項要被分配給特定業務信道，那么數據分配電路216可以為與該業務信道相關聯的緩沖器(例如，緩沖器214之一)生成時鐘脈沖，同時增加緩沖器220的時鐘。這將使數據從緩沖器220移動到緩沖器214中的恰當的一個。當相逆地(in reverse)操作數據分配電路216時(即，當將來自每個業務信道的數據分配到路徑222上的組合數據流中時)，可以使用相同類型的緩沖器時鐘控制方案。通過在路徑16的每一端使用諸如圖7所示的電路之類的數據接口電路，可以在路徑16上支持雙向數據傳輸。為了避免競爭，數據接口電路可以輪流發送和接收數據(即，可以使用在任何給定時刻路徑16用作上行路徑或下行路徑的任一者的時間共享技術)。還可以支持同時的上行和下行操作(例如，通過提供額外的物理路徑或者使用支持同時雙向信號傳輸的電路)。可以使用任何合適的數據結構布置來封裝正被數據接口 18和數據接口 20發送和接收的數字數據。通過圖8所示的一種合適的配置，使用一系列超幀來傳送數據(例如，數據流DS)。每個超幀可以包含多個幀。每個幀轉而可以包含多個數據時隙。每個數據時隙可以是空的，或者可以被填充有數據的字節。每個時隙中的數據字節可以是未編碼的(例如，通過使用8比特字或16比特字)或者可以是編碼的(例如，作為10比特8B/10B編碼的數據字節)。在圖8的例子中存在三層數據結構(超幀、幀和時隙)。如果需要的話，可以在數據流DS中使用更少嵌套層的數據結構或更多嵌套層的數據結構。圖8的例子僅僅是說明性的。通過一個說明性的配置，可以在每個超幀內嵌套160個幀并且在每個幀中有34個數據時隙。填充有數據的每個數據時隙可以包含使用8B/10B編碼(S卩，形成8比特字節的10比特編碼版本)來編碼的一個8比特字節。如果需要的話，可以使用其他類型的編碼以及不同的幀數和時隙數。每個超幀可以具有三又三分之一毫秒(作為例子)的持續時間。數據流DS的數據速率可以是例如約9MHz。該數據速率足夠低，使得諸如圖3的線路Wl和W2之類的雙絞線可以被視為DC (直流)線路。在典型的路徑長度(例如，小于一米)的情況下，沿著路徑16的線路Wl和W2行進的信號所經歷的時間延遲明顯地小于比特寬度。使用該類型的信號傳輸方案，在通過路徑16傳送信號中消耗的功率量相當小(例如，小于lmW)，從而使得該類型的方案適合用在小電池供電的設備中。 應該以低的延時來傳送音頻數據以避免創建不希望的音頻人為現象(artifacts)。即便當每個業務信道中的穩定狀態數據量不與每幀的整數的時隙均勻地相匹配時，仍可以通過在數據時隙上均勻地分發數據來使延時和功耗最小化。要通過每個業務信道傳送的數據量可以依賴于諸如用戶定義和缺省的設置、鏈路質量、媒體類型、編碼方案等因素而改變。例如，沒有噪聲消除的語音電話呼叫可以要求比高質量5. I聲道環繞聲信號小的帶寬。因此，與數據流DS相關聯的帶寬量可以依賴于系統10的需要而改變。在需要相對小的帶寬的情形下，每單位時間傳送更少的數據。當相對少量的數據正被傳送時，每幀中許多數據時隙(如果不是大多數數據時隙的話)可能未被占據，從而減小發送機和接收機電路中的功耗。當要求更大的帶寬量時，對應更大量的數據時隙可以被數據占據。在該類型的情形下，功耗將某種程度較大。在一些情形下，在路徑16中給定業務信道所需要的帶寬量可能要求在每幀中使用分數的數據時隙(例如，3. 375)。在每幀中該要求的數據時隙數可以通過提供路徑16，使得給定業務信道在每幀中被分配足夠大的整數的時隙(例如，4時隙/幀)來滿足。雖然有可能，但是該類型的提供方案過度地向給定業務信道分配帶寬，并傾向于增加功耗。為了使功耗最小同時使延時最小化以確保高質量音頻回放，可以允許分配給每個業務信道的時隙數逐幀改變。通過該類型的方案，每幀中的時隙的平均數不需要是整數。因為時隙分配不停地改變，所以可以向發送機和接收機兩者提供足以識別當前正在使用的時隙填充圖案的信息。例如，在與路徑16的發送側相關聯的數據接口處，諸如圖7的數據分配電路216之類的數據分配電路可以使用信道分配設置218來確定如何在數據流DS中的時隙和幀上分發來自每個業務信道的數據。在與路徑16的對應的接收側相關聯的數據接口處，諸如數據分配電路216之類的數據分配電路可以使用相同的信道分配設置來確定如何從數據流DS提取數據以重新構建業務信道。作為例子，考慮圖9所示的布置。在圖9的例子中，有四個不同的業務信道信道
a、信道b、信道c和信道d。信道a在每個超幀中具有54個時隙的帶寬要求，信道b在每個超幀中具有70個時隙的帶寬要求，信道c在每個超幀中具有23個時隙的帶寬要求，而信道d在每個超幀中具有38個時隙的帶寬要求。圖9的表格示出了在單一超幀的時隙和幀上分發每個業務信道的數據字節的圖案。圖9的超幀具有16個幀(0……15)，而每個幀具有13個時隙。圖9的超幀中的幀和時隙的數量被選擇來幫助簡化附圖。如果需要的話，可以使用其他數量的幀和時隙。如圖9所示，數據業務逐幀不同地分發。在幀0中，時隙1-4填充有業務信道a的相應的數據字節，時隙5-8填充有業務信道b的相應的數據字節，時隙9和10填充有業務信道c的相應的數據字節，時隙11和12填充有業務信道d的相應的數據字節，而時隙13是空的。在幀I中，時隙1-3填充有業務信道a的相應的數據字節，時隙4-8填充有業務信道b的相應的數據字節，時隙9填充有業務信道c的相應的數據字節，時隙10-12填充有業務信道d的相應的數據字節，而時隙13是空的。后續幀的時隙也被不同地填充。
如圖9所示，數據在相鄰信道之間過渡的點是不均勻的(即，信道a數據過渡到信道b數據的時隙位置逐幀改變)。在幀0中，信道a和信道b之間的過渡發生在時隙4和5之間，在幀I中，信道a和信道b之間的過渡發生在時隙3和4之間，等等。可以使用數據分發算法來實施有秩序的處理，通過該處理，在路徑16的一端可以將來自多個業務信道的數據合并為單一數據流，而在路徑16的另一端可以提取來自多個業務信道的數據以重新構建多個業務信道中的每一個。通過一個合適的布置，數據接口 18和數據接口 20各自可以具有實施圖10所示的類型的數據分散算法的數據分配電路(諸如圖7的電路216)。例如，圖10的算法可以用于產生圖9的數據分發。數據分散算法確定將來自每個業務信道的數據分配到每幀中的時隙的圖案。例如，數據分散算法允許發送機和接收機兩者針對每個幀確定信道之間的過渡的時隙位置。圖10的算法是說明性的。如果需要的話，數據接口電路18和數據接口電路20可以使用其他數據分散算法。在步驟224處，可以為數據分散處理選擇根(ROOT)。參數ROOT用作數據分散算法的種子。例如，根可以是合適的質數。在選擇ROOT的值之后，可以初始化索引i (例如，初始化為0)。根據圖10的數據分散算法的第一實施例，處理接著前進到步驟226。根據圖10的數據分散算法的第二實施例，處理前進到步驟228。通過步驟226的方法，通過計算索引i和ROOT的乘積模上NF來計算幀號參數Ri，其中NF是每個超幀中存在的幀數(圖9的例子中為16)。步驟228的方法使用圖10所示的替代性等式組來計算每個Ri值。在對于每個i(即，從0到NF-I的所有i值，其中NF是每個超幀中的幀數)計算Ri值之后，處理前進到步驟230。在步驟230的操作期間，通過對于每個業務信道計算每個超幀中的累積時隙數模上NF來計算每個業務信道的REMAINDER (差數)的值。對于本例子中的信道 a，SL0TS/SUPERFRAME (時隙 / 超幀)等于 54 以及 NF 是 16，所以 SL0TS/SUPERFRAMEmod NF是6。該值(即，該例子中的6)表示正被填充到信道a和b之間的邊界處的時隙中的數據的額外字節數。該類型的時隙有時被稱為邊界時隙。在對于信道b計算REMAINER中，SL0TS/SUPERFRAME的累積值是124 (業務信道a的54個時隙加上業務信道b的70個時隙)。因此，業務信道b的REMAINDER的值是12，因為124mod 16等于12。同樣地，當檢測業務信道c (邊界時隙8)和業務信道d (邊界時隙12)的REMAINDER的值時，計算SLOTS/SUPERFRAME的累積值。如圖9所示，每個幀中的時隙1、2和3填充有信道a數據，并且因此，時隙1、2和3不是邊界時隙。類似地，時隙5、6和7完全填充有來自業務信道b的數據，而不是邊界時隙。然而，時隙4部分被來自信道a的數據業務占據，且部分被來自信道b的數據業務占據。因此，時隙4是邊界時隙(表示信道a和b之間的邊界)。同樣地，時隙8是信道b和c之間的邊界時隙，等等。在步驟232處，對于每個業務信道，將每個Ri值與該業務信道的REMAINDER的值相比較。如果Ri小于該業務信道的REMAINDER，那么該業務信道的Bi被設置為一(即，該業務信道和下一業務信道之間的邊界時隙將被來自該業務信道的數據填充)。如果Ri大于REMAINDER，那么Bi被設置為零(即，該業務信道和下一業務信道之間的邊界時隙將不被來自該業務信道的數據填充)。通過將圖9的表格的“R”列中的R值與對于信道a計算的REMAINDER值(S卩，6)相比較，可以看到該處理操作來將信道a的數據分發到時隙4的方式。在幀0中，R=0，并且，因為0小于6，所以BO被設置為1，而信道a的數據用來填充幀0中的時隙4。然而，在幀I中，R=7，并且，因為7大于6，所以BI被設置為0，信道a的數據不被用于填充幀0中的時隙4 (而是信道b的數據用于填充幀0中的時隙4)。該方案適用于圖9中的“R”(S卩，超幀中 的所有幀)的所有所計算的R值(R0……R15)。每個邊界時隙中的數據字節的圖案(在圖7中被示出為信道分配設置218)可以被緩存以用于之后的使用，或者圖10的數據分散算法可以用于實時地計算每個邊界時隙中的數據字節的圖案。可以以任何合適的格式(例如，使用關于REMAINDER的值的信息，使用關于所有幀的Ri值的信息，使用所有幀的Bi值，等等)來存儲信道分配信息。在圖11中示出了使用數據接18和數據接口 20通過路徑16發送和接收數據中所涉及的說明性的步驟。在步驟234處,確定數據業務信道中的每一個的信道容量(channel capacity)。例如，如果設備12希望傳送5. I聲道環繞聲信號同時回放來自媒體文件的音頻，那么可以通過設備12的存儲和處理電路來查明所要求的業務信道數和每個信道的帶寬。可以根據每個超幀要傳輸的數據的字節數(例如，在圖9的例子中對于信道a的54字節/超幀)來量化每個信道的容量。在步驟236處，可以確定每個超幀中的邊界時隙的位置(例如，使用要在每個超幀發送的每個業務信道中的已知字節數)。在圖9的例子中，信道a的邊界時隙是時隙4。在步驟236的操作期間，諸如圖10的算法之類的數據分散算法可以用于確定每個業務信道的數據要被分配到每個幀的時隙的圖案。例如，數據分散算法可以指示來自每個業務信道的數據如何在邊界時隙內分配，如結合圖9所述。數據分散算法的結果可以被存儲在數據接口 18和數據接口 20處(例如，該信息可以如圖7的信道分配設置218所示的緩存在數據分配電路216中)。可以在執行步驟234、236和238的操作中使用設備12和/或裝置14。在執行了步驟234、236和238的設置操作之后，鏈路16可以用來攜帶數據業務(步驟240)。在步驟240的操作期間，數據接口 18中的數據分配電路和數據接口 20中的數據分配電路可以執行實時的數據分散計算以確定如何將數據字節放置在每個幀的時隙內，或者可以使用信道分配設置218的緩存的值來確定如何分配數據。在路徑16的一端，發送數據接口可以將多個業務信道合并到數據流DS中，而在路徑16的另一端，接收數據接口可以從數據流DS的接收版本重新構建業務信道。可以向端點22提供用于相應的業務信道的數據。該方案靈活，足以適應廣泛的業務信道帶寬和數據速率。例如，在涉及小的業務信道的情形下，每個超幀中由每個業務信道使用的時隙數可以足夠地小以允許三個或更多個業務信道在單一時隙中共存。該類型的布置的例子是如下例子，即，業務信道a在每個超幀中使用18個時隙，業務信道b在每個超幀中使用5個時隙，業務信道c在每個超幀中使用7個時隙，而業務信道d在每個超幀中使用22個時隙。如果在每個超幀中有16個幀(在該例子中)，那么時隙I可以完全被來自信道a的業務填充，而時隙3可以完全被來自信道d的業務填充。時隙4可以用于容納來自業務信道d的數據的4個額外字節。時隙2 (在該例子中)用作攜帶來自四個信道的業務(來自信道a的2個字節，來自信道b的5個字節，來自信道c的7個字節，來自信道d的2個字節)的邊界時隙。圖10的數據分發算法可以用于將來自這四個信道中的每一個的數據分發到時隙2內以使延時最小化。因為多個信道可以使用相同的時隙，所以在傳送數據中使用的時隙數被最小化。 根據一個實施例，提供了一種用于通過通信路徑傳送數據的方法，該方法包括通 過發送數據接口，獲取與多個業務信道對應的數據；以及通過發送數據接口中的發送數據分配電路，將來自多個業務信道中的每一個的數據組合為單一數據流，其中數據流包括超幀流，每個超幀包含多個幀，每個幀包括包含至少一個邊界時隙的多個數據時隙，其中邊界時隙在給定超幀中的幀的第一子集中攜帶多個業務信道中的一個的數據，以及其中邊界時隙在給定超幀中的幀的第二子集中攜帶多個業務信道中的另一個的數據。根據另一實施例，提供了一種方法，其中發送數據接口形成通過通信路徑與電子裝置中的接收數據接口通信的電子設備的一部分，該方法還包括通過發送數據接口，向接收數據接口發送數據流。根據另一實施例，其中接收數據接口包括接收數據分配電路，該方法還包括通過接收數據接口接收所發送的數據流；以及通過接收數據接口中的接收數據分配電路，重新構建多個業務信道。根據另一實施例，提供了一種方法，其中電子裝置包括多個端點，該方法還包括將重新構建的業務信道提供給多個端點中的相應的端點。根據另一實施例，提供了一種方法，其中電子裝置包括多個揚聲器，該方法還包括將重新構建的業務信道提供給多個揚聲器中的相應的揚聲器。根據另一實施例，提供了一種方法，其中業務信道攜帶音頻數據，以及其中將來自多個業務信道中的每一個的數據組合為單一數據流包括將來自多個業務信道中的每一個的音頻數據組合為單一數據流。根據另一實施例，提供了一種方法，其中在每個幀中的至少一些時隙是空的，以及其中發送數據流包括發送包含空的時隙的幀。根據一個實施例，提供了一種被配置為通過通信路徑從電子設備接收數據的電子裝置，包括路徑中的音頻連接器，至少具有第一端子和第二端子；差分接收機，該差分接收機從第一端子和第二端子接收差分數據信號，并提供對應的數字數據流；以及數據接口，該數據接口接收數字數據流，并從數字數據流提取數據的多個業務信道。根據另一實施例，提供了一種電子裝置，該電子裝置還包括多個揚聲器，其中數據接口將所提取的業務信道中的每一個提供給揚聲器中的相應一個。
根據另一實施例，提供了一種電子裝置，其中數字數據流包括多個超幀，其中每個超幀包括多個幀，以及其中每個幀包括多個數據時隙，數據接口包括數據分配電路，該數據分配電路從數字數據流提取數據的多個業務信道。根據另一實施例，提供了一種電子裝置，其中數字數據流包括多個超幀，其中每個超幀包括多個幀，以及其中每個幀包括包含至少一個邊界時隙的多個數據時隙，其中邊界時隙在給定超幀中的幀的第一子集中攜帶業務信道中的一個的數據，以及其中邊界時隙在給定超幀中的幀的第二子集中攜帶業務信道中的另一個的數據，數據接口包括數據分配電路，該數據分配電路從數字數據流提取數據的多個業務信道。根據另一實施例，提供了一種電子裝置，其中數據接口包括與數據分配電路耦接的多個緩沖器，以及其中數據的多個業務信道中的每一個傳遞通過緩沖器中的相應一個。 根據另一實施例，提供了一種電子裝置，該電子裝置還包括收集麥克風信號的至少一個麥克風，其中數據接口被配置為通過通信路徑發送麥克風信號的數字版本。根據另一實施例，提供了一種電子裝置，其中音頻連接器包括凸形尖端一環一環一軸套音頻連接器。根據一個實施例，提供了一種電子設備，該電子設備包括音頻電路，該音頻電路生成多個業務信道中的數字音頻信號；連接器，至少具有第一觸點和第二觸點，其中連接器與有線通信路徑電耦接；以及數據接口電路，該數據接口電路通過第一觸點和第二觸點在具有超幀的數據流中發送數字音頻信號，每個超幀包含多個幀，以及每個幀具有多個數據時隙，其中數據時隙中的至少一些被數字音頻信號填充。根據另一實施例，提供了一種電子設備，其中多個業務信道至少包括具有不同容量的第一業務信道和第二業務信道，以及其中數據接口電路被配置為在用數字音頻信號填充的數據時隙中發送第一業務信道和第二業務信道的數據字節。根據另一實施例，提供了一種電子設備，其中每個幀中的數據時隙中的至少一些是空的，以及其中連接器包括音頻連接器。根據另一實施例，提供了一種電子裝置，其中音頻連接器至少包括尖端觸點、環觸點和軸套觸點。根據另一實施例，提供了一種電子設備，其中數據時隙中的至少一個是在相應的幀中傳送第一業務信道和第二業務信道的邊界時隙。根據另一實施例，提供了一種電子設備，該電子設備還包括與數據接口電路相關聯的差分發送機，該差分發送機通過第一觸點和第二觸點發送數據流，其中第一觸點和第二觸點是音頻連接器的一部分，并選自由左音頻觸點、右音頻觸點、麥克風觸點和接地觸點組成的組。上述內容對于本發明的原理僅僅是說明性的，并且本領域技術人員可以做出各種修改而不背離本發明的范圍和精神。上述實施例可以單獨或以任何組合來實施。
權利要求
1.一種用于通過通信路徑傳送數據的方法，包括 通過發送數據接口，獲取與多個業務信道對應的數據；以及 通過所述發送數據接口中的發送數據分配電路，將來自所述多個業務信道中的每一個的數據組合為單一數據流，其中所述數據流包括超幀流，每個超幀包含多個幀，每個幀包括包含至少一個邊界時隙的多個數據時隙，其中所述邊界時隙在給定超幀中的幀的第一子集中攜帶所述多個業務信道中的一個的數據，以及其中所述邊界時隙在所述給定超幀中的幀的第二子集中攜帶所述多個業務信道中的另一個的數據。
2.根據權利要求I所述的方法，其中所述發送數據接口形成通過所述通信路徑與電子裝置中的接收數據接口通信的電子設備的一部分，所述方法還包括 通過所述發送數據接口，向所述接收數據接口發送所述數據流。
3.根據權利要求2所述的方法，其中所述接收數據接口包括接收數據分配電路，所述方法還包括 通過所述接收數據接口接收所發送的數據流；以及 通過所述接收數據接口中的所述接收數據分配電路，重新構建所述多個業務信道。
4.根據權利要求3所述的方法，其中所述電子裝置包括多個端點，所述方法還包括 將所述重新構建的業務信道提供給所述多個端點中的相應的端點。
5.根據權利要求3所述的方法，其中所述電子裝置包括多個揚聲器，所述方法還包括 將所述重新構建的業務信道提供給所述多個揚聲器中的相應的揚聲器。
6.根據權利要求3所述的方法，其中所述業務信道攜帶音頻數據，以及其中將來自所述多個業務信道中的每一個的數據組合為單一數據流包括將來自所述多個業務信道中的每一個的音頻數據組合為單一數據流。
7.根據權利要求2所述的方法，其中在每個幀中至少一些時隙是空的，以及其中發送所述數據流包括發送包含空的時隙的幀。
8.—種被配置為通過通信路徑從電子設備接收數據的電子裝置，包括 所述路徑中的音頻連接器，至少具有第一端子和第二端子； 差分接收機，所述差分接收機從所述第一端子和所述第二端子接收差分數據信號，并提供對應的數字數據流；以及 數據接口，所述數據接口接收所述數字數據流，并從所述數字數據流提取數據的多個業務信道。
9.根據權利要求8所述的電子裝置，還包括多個揚聲器，其中所述數據接口將所提取的業務信道中的每一個提供給所述揚聲器中的相應一個。
10.根據權利要求9所述的電子裝置，其中所述數字數據流包括多個超幀，其中每個超幀包括多個幀，以及其中每個幀包括多個數據時隙，所述數據接口包括 數據分配電路，所述數據分配電路從所述數字數據流提取數據的所述多個業務信道。
11.根據權利要求9所述的電子裝置，其中所述數字數據流包括多個超幀，其中每個超幀包括多個幀，以及其中每個幀包括包含至少一個邊界時隙的多個數據時隙，其中所述邊界時隙在給定超幀中的幀的第一子集中攜帶所述業務信道中的一個的數據，以及其中所述邊界時隙在所述給定超幀中的幀的第二子集中攜帶所述業務信道中的另一個的數據，所述數據接口包括數據分配電路，所述數據分配電路從所述數字數據流提取數據的所述多個業務信道。
12.根據權利要求11所述的電子裝置，其中所述數據接口包括與所述數據分配電路耦接的多個緩沖器，以及其中數據的所述多個業務信道中的每一個傳遞通過所述緩沖器中的相應一個。
13.根據權利要求12所述的電子裝置，還包括收集麥克風信號的至少一個麥克風，其中所述數據接口被配置為通過所述通信路徑發送所述麥克風信號的數字版本。
14.根據權利要求9所述的電子裝置，其中所述音頻連接器包括凸形尖端一環一環一軸套音頻連接器。
15.—種電子設備,包括 音頻電路，所述音頻電路生成多個業務信道中的數字音頻信號； 連接器，至少具有第一觸點和第二觸點，其中所述連接器與有線通信路徑電耦接；以及 數據接口電路，所述數據接口電路通過所述第一觸點和所述第二觸點在具有超幀的數據流中發送所述數字音頻信號，每個超幀包含多個幀，以及每個幀具有多個數據時隙，其中所述數據時隙中的至少一些被所述數字音頻信號填充。
16.根據權利要求15所述的電子設備，其中所述多個業務信道至少包括具有不同容量的第一業務信道和第二業務信道，以及其中所述數據接口電路被配置為在用所述數字音頻信號填充的數據時隙中發送所述第一業務信道和所述第二業務信道的數據字節。
17.根據權利要求16所述的電子設備，其中每個幀中的數據時隙中的至少一些是空的，以及其中所述連接器包括音頻連接器。
18.根據權利要求17所述的電子設備，其中所述音頻連接器至少包括尖端觸點、環觸點和軸套觸點。
19.根據權利要求18所述的電子設備，其中所述數據時隙中的至少一個是在相應的幀中傳送所述第一業務信道和所述第二業務信道的邊界時隙。
20.根據權利要求19所述的電子設備，還包括與所述數據接口電路相關聯的差分發送機，所述差分發送機通過第一觸點和第二觸點發送所述數據流，其中所述第一觸點和所述第二觸點是音頻連接器的一部分，并選自由左音頻觸點、右音頻觸點、麥克風觸點和接地觸點組成的組。
全文摘要
電子設備和裝置可以通過有線通信路徑進行通信。有線通信路徑可以包括一條或多條線路并可以與雙耳式耳機線纜相關聯。可以以包含多個業務信道的數字數據流的形式傳送數據。數字數據流可以包括超幀，每個超幀具有數據的多個幀。數據的幀均可以包含多個數據時隙。超幀中的一些時隙可以專門被業務信道中的特定一個使用。邊界時隙可以在業務信道之間共享。數據接口電路可以實施數據分散算法，該數據分散算法確定來自每個業務信道的數據被分發到每個邊界時隙內的圖案。發送數據接口電路可以將業務信道合并為單一數據流。接收數據接口電路可以重新構建業務信道。
文檔編號H04J3/16GK102812653SQ201180014154
公開日2012年12月5日 申請日期2011年2月2日 優先權日2010年2月8日
發明者W·B·桑德, B·科爾萊特, D·塔普曼, B·桑德, J·J·特利茲, A·布賴特, A·莎爾瑪 申請人:蘋果公司