专利名称：无线网络音频功率放大器及相应方法
技术领域：
本发明提供了一种基于802.11a\b\g无线局域网技术的无线网络音频功率放大器以及相应的无线网络音频功率放大方法。
背景技术：
当前，个人计算机(PC)、便携式计算机、MP3播放器等设备越来越成为个人、家庭进行娱乐所普遍使用的工具。例如，越来越多的人使用PC机等连接音响设备来播放音乐，玩多媒体游戏或收看A/V节目。
在现有的音响系统中，音频功率放大器扮演着重要的角色。其将来自每个声道内的声音信号加以放大，并分别将每个声道内被放大后的声音信号传送到对应的扬声器。
参考图1，图1示出了现有的有线音响系统100的简化示意图。有线音响系统100包括声道产生器110、多个功率放大器120以及多个扬声器130。声道产生器110可以从诸如麦克风、音乐光碟机或数字录像机等处接收这些装置产生的声音信号，并对接收到的声音信号进行处理(例如前置放大、混音、均衡、特效等)。同时，声道产生器110会将声音信号划分至不同的声道，并将每个声道内包含的声音信号传送到相应的功率放大器120，功率放大器120在将所接收的信号放大后，将信号传送到对应的扬声器130。
这里，信号都是通过电缆线来传输的。为了保证声音的质量需要费时费力地对电缆线进行走线布置，并且在布置好电缆线之后，扬声器或音响的移动就会因为电缆线的长度而受到限制。而且，专业音像系统所使用的电缆线价格不菲，这无疑会增加有线音响系统的成本。
为了解决上述问题，参考文献1(中国专利公开号CN1477736A)公开了一种无线多声道专业音响系统。图2示出了这种无线多声道专业音响系统200的简化示意图。多声道专业音响系统200包括信号处理电路210和多个扬声器220。其中信号处理电路210和多个扬声器220每个都具有各自的无线收发器，通过各自的收发器，信号处理电路210以无线传输的方式向相应的扬声器220传输声音信号。其部分解决了图1所示的有限音响系统的上述问题。然而，这种无线音响系统仅应用于多声道专业音响系统，不能被以个人计算机或MP3播放器为主要音乐播放工具的个人或家庭方便的使用。另外，上述无线系统需要在扬声器和信号处理电路中都配置无线收发器，无疑增加了音响系统的成本。
发明内容
本发明的目的是解决现有音响系统难以解决的上述问题，提供了一种基于802.11a\b\g无线局域网技术的无线网络音频功率放大器以及相应的音频功率放大方法。该功率放大器和方法能够无线接收来自个人计算机(PC)端的音频信号，并且在进行功率放大后将音频信号输出到用户的扬声器系统。
为实现上述目的，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种新型的无线网络音频功率放大器，用于将通过标准802.11a\b\g Wi-Fi网络从第一装置接收的数字音频信号传输到用户的音响装置，该无线音频功率放大器包括无线信号收发器，中央控制器，音效处理器，音频功率放大器，其中无线信号收发器接收来自第一装置的无线数字音频信号，并将该无线数字音频信号传送到中央控制器；中央控制器对从无线信号收发器接收到的无线数字音频信号进行解码，并将解码后的音频信号传输到音效处理器；以及音效处理器对所接收的音频信号进行音效处理，然后将音频信号传输到音频功率放大器进行功率放大。
根据本发明的另一方面，提供了一种无线网络音频信号功率放大方法，该方法包括如下步骤通过无线局域网接收来自第一装置的无线数字音频信号；对所述数字音频信号进行解码；对解码后的音频信号进行音效处理；以及将音效处理后的音频信号进行功率放大以用于音频输出。
根据本发明的又一个方面，提供了一种在对无线网络音频信号进行功率放大的同时进行网络数据传送的方法，所述方法包括如下步骤从第一装置接收无线网络数字音频信号或无线网络数据信号；判断从第一装置接收到的信号是无线网络数字音频信号还是无线网络数据信号；其中如果是无线网络数字音频信号，则对所述数字音频信号进行解码，对解码后的音频信号进行音效处理，以及将音效处理后的音频信号进行功率放大以用于音频输出；如果是无线网络数据信号，则对所述无线网络数据信号进行物理层数据处理，以及将处理后的网络数据信号发送到网络。
上面提到的本发明的技术方案具有以下特点1基于802.11a\b\g无线局域网技术；2能够无线接受PC端的音频信号，并进行功率放大后输出给音响；3能够在软件端进行虚拟3D声场效果处理，并通过该功率放大器实现声场效果；4能够在PC软件端将用户的音频信号处理成5.1声道的杜比音效信号，并通过该功率放大器实现5.1声道的杜比效果输出到用户的音响；5在处理音频信号的同时，能够提供无线AP功能，为多台PC或笔记本电脑提供无线上网功能。
本发明的无线网络音频功率放大器提供了用于将PC等设备通过标准802.11x无线局域网连接到消费者的声音播放系统的多声道无线网络音频解决方案。其可以在数字家庭中将PC等设备实现为多媒体中心，并且解决了PC与任意扬声器系统(例如，家庭立体声音响和A/V播放器)之间必须进行有线连接的问题。利用本发明的无线网络音频功率放大器，使用者可以将在PC上播放的所有音乐形式(例如，2声道音乐，3D游戏音乐、音频CD、VCD、DVD、因特网广播、在线音乐等)以PCM或杜比数字(AC3)、DTS5.1声道的格式实时无缝地传输到无线音频功放，进而传输到音响系统用于播放。此外，根据消费者的需要，本发明的无线网络音频功率放大器还可以提供标准的802.11b/g Wi-Fi接入点(AP)或路由器功能。使用户在利用PC聆听音乐的同时，能够上网进行浏览网页、下载文件等操作。
下面将参考附图来详细描述本发明的具体实施例。在附图中，相同的元件用相同的标号来表示，其中图1示出了现有的有线音响系统100的简化示意图；图2示出了现有无线多声道专业音响系统的简化示意图；图3示出了使用根据本发明第一实施例的无线音频功率放大器的系统的结构框图；图4示出了根据本发明第一实施例的无线音频功率放大器的结构框图；图5示出了根据本发明第一实施例的无线音频功率放大器中的中央控制器的结构框图；图6示出了使用根据本发明第二实施例的无线音频功率放大器的系统的结构框图；图7示出了根据本发明第二实施例的无线音频功率放大器的结构框图；图8示出了根据本发明第二实施例的无线音频功率放大器中的中央控制器的结构框图；图9示出了根据本发明第一实施例的无线音频功率放大方法的流程图；以及图10示出了根据本发明第二实施例的无线音频功率放大方法的流程图。
具体实施例方式
在下面对本发明的详细描述中阐述了很多具体细节，以便于充分理解本发明。但是，没有这些具体细节也可以实施本发明，对于本领域的技术人员来说是很明显的。在另外一些例子里，没有对公知的方法、过程、部件和电路进行详细的描述，以避免喧宾夺主、淡化了本发明的主要内容。另外，下文中将结合特定实施例描述本发明，但本发明也可以以硬件、软件、固件或其结合的形式实现。
第一装置实施例参考图3，图3示出了使用根据本发明第一实施例的无线网络音频功率放大器的系统300的结构框图。系统300主要包括个人计算机301、无线音频功率放大器302、用户音响装置303。个人计算机301用于播放诸如MP3等格式的音乐，并且通过内置的无线收发器将数字式的声音信号以无线传输的方式实时传送至无线音频功率放大器302。这里，无线传输的标准符合IEEE 802.11a\b\g无线局域网标准。无线音频功率放大器302与个人计算机301无线连接，在接收到个人计算机301发送的无线音频信号后，对该音频信号进行音频解码处理、无线局域网数据处理等，随后将处理后的音频信号经过功率放大发送到用户音响装置303。用户音响装置303与无线网络音频功率放大器302有线连接，用于接收经无线网络音频功率放大器302处理后的音频信号，进而播放对应于该音频信号的声音。
这里，本领域普通技术人员很容易认识到，用于播放音乐的装置不限于个人计算机301，其可以是有形或无形的任何音源形式，例如包括但不限于传统的CD、VCD、DVD、TV，MP3播放器，PDA，智能电话，便携式多媒体播放器(PMP)，网络多媒体服务器，在线音乐，无线电广播、PC游戏或在线游戏，以及能够播放音乐且能将音频进行无线发送的其它装置。而且，图3中示出的用户音响装置303包括音箱、立体声音响、家庭影院等声音输出系统。
图4详细示出了根据本发明第一实施例的无线网络音频功率放大器的结构框图。图4中的无线网络音频功率放大器400主要包括无线信号收发器401，中央控制器402，音效处理器403以及音频功率放大器404。无线信号收发器401与例如图3所示的个人计算机301无线连接，用于接收基于IEEE 802.11a\b\g无线局域网协议的数字无线音频信号，并将所接收的音频信号传送到中央控制器402进行适当的处理。中央控制器402是无线网络音频功率放大器400的核心部件，其具体结构将参考图5进行描述。中央控制器402分别与无线信号收发器401、音效处理器403连接。中央控制器402主要具备下述音频解码功能用于对接收自无线信号收发器401的数字音频信号进行解码，并将解码后的音频信号传送到音效处理器403。图4中的音效处理器403接收来自中央控制器402的音频信号，在对其进行本领域公知的音效处理(例如，混音、均衡、特效产生、声道划分、数模转换等)后，输出到音频功率放大器404。音效处理器403与音频功率放大器404(功能相当于一般的音频功放)相连接，连接方式可以是电路集成，S/PDIF接口规范的光纤、同轴或其它模拟连接方式。音频功率放大器404接受来自音效处理器403的音频信号，在对其进行本领域公知的功率放大处理后，输出到相应的音响设备(例如图3的用户音响装置303)用于播放声音。
此外，为了更好地理解本发明，这里描述音频信号的流程。
音频信号的路径无线信号收发器401接受来自PC(如图3的个人计算机301)的通过802.11a\b\g无线局域网络的数字无线音频信号，将其输出到中央控制器402，经中央控制器402处理后，传输到音效处理器403，音效处理器对音频信号进行音效处理后，传输到音频功率放大器404进行功率放大，最后通过有线输出到用户的音响系统播放出声音。
此外，图4中的无线信号收发器401优选地包括功率增益控制器405，用于对输入的数字音频信号进行功率匹配。中央控制器402优选地连接有用于存储所需数据和指令的数据/指令存储器406。
为了使中央控制器的结构更清楚，图5示出了图4中所示的中央控制器的结构框图。从图5可以看出，中央控制器500包括无线局域网处理器501以及音频解码处理器502。其中，音频解码处理器503对所接收的数字音频数据进行音频解码处理，并将处理后的音频信号传输到音频处理器(例如图4中的音效处理器403)。无线局域网(WLAN)处理器501实现对所接收的无线局域网络数据的处理功能，并将处理后的网络数据经过天线进行收发。可以看出，音频解码处理器502主要实现了上述无线网络音频功放的无线音频信号处理功能。这里，本领域普通技术人员可以认识到，图5所示的中央控制器并不限于上述结构，其中的一个或两个部件可以合并、替换或修改。根据具体应用，也可以去除其中的一个或多个部件。这些修改都在本发明所要求保护的范围之内。
第二装置实施例图6示出了使用根据本发明第二实施例的无线音频功率放大器的系统的结构框图。可以看到，图6与图3的不同之处在于根据用户设计，根据本发明第二实施例的无线网络音频功率放大器302还具有标准802.11b/gWi-Fi接入点或路由器的功能。利用该功能，个人计算机301可以通过无线网络音频功率放大器302连接到网络(例如，因特网304)。这样，个人计算机301的用户在无线聆听音乐的同时，也可以连接到因特网上进行浏览、下载等，实现无线上网。
图7详细示出了根据本发明第二实施例的无线网络音频功率放大器的结构框图。图7中的无线网络音频功率放大器400主要包括无线信号收发器401，中央控制器402，音效处理器403，网络收发器404以及音频功率放大器407。无线信号收发器401与例如图6所示的个人计算机301无线连接，用于接收基于IEEE 802.11a\b\g无线局域网协议的数字无线音频信号，并将所接收的音频信号传送到中央控制器402进行适当的处理。中央控制器402是无线网络音频功率放大器400的核心部件，其具体结构将参考图8进行描述。中央控制器402分别与无线信号收发器401、音效处理器403以及网络数据收发器404连接。中央控制器402主要具备下述两个功能，对在这两个功能之间的操作进行调节1.音频解码功能，用于对接收自无线信号收发器401的数字音频信号进行解码，并将解码后的音频信号传送到音效处理器403；2.无线/有线网络数据交换处理功能，用于对所接收的无线/有线数据进行处理，并将处理后的数据传输到网络数据收发器404。图7中的音效处理器403接收来自中央控制器402的音频信号，在对其进行本领域公知的音效处理(例如，混音、均衡、特效产生、声道划分、数模转换等)后，输出到音频功率放大器407。音效处理器403与音频功率放大器407(功能相当于一般的音频功放)相连接，连接方式可以是电路集成，S/PDIF接口规范的光纤、同轴或其它模拟连接方式。音频功率放大器407接受来自音效处理器403的音频信号，在对其进行本领域公知的功率放大处理后，输出到相应的音响设备(例如图6的用户音响装置303)用于播放声音。图7中的网络数据收发器404具有以太网物理层的所有功能，其接收来自中央控制器402的数据，在对数据进行公知的以太网物理层网络数据处理之后，将其发送到网络(例如图6的因特网304)。
此外，为了更好地理解本发明，这里分别描述两种数据信号的流程。
1.音频信号的路径无线信号收发器401接受来自PC(如图6的个人计算机301)的通过802.11a\b\g无线局域网络的数字无线音频信号，将其输出到中央控制器402，经中央控制器402处理后，传输到音效处理器403，音效处理器对音频信号进行音效处理后，传输到音频功率放大器407进行功率放大，最后通过有线输出到用户的音响系统播放出声音。
2.数据信号的路径作为一个标准的无线网络AP功能，数据信号的路径是双向的；无线信号收发器401接受来自PC(如图6的个人计算机301)的通过802.11a\b\g无线局域网络的无线网络数据信号，将其输出到中央控制器402，经中央控制器做网络路由处理后可以传输到网络数据收发器404，然后经RJ-45接口通过网络线缆输出到外部网络(如图6的因特网304)；另外，由网络数据收发器404从外部网络(如图6的因特网304)接收的网络数据也可以被传输回无线信号收发器401，通过上面提到的802.11a\b\g无线局域网将数据信号传输到本地无线局域网络中的任何已经连接到本装置(图7所示的无线音频功率放大器400)的PC。
其中，两路信号可以被无线收发器同时接收，并且在图7所示的装置中同时进行传输和处理，这里，对不同信号(音频或网络数据信号)的调度与控制是通过中央控制器402实现的。由于利用中央控制器402(例如DSP、微处理器等)来调度不同的数据流向是本领域技术人员公知的技术，因此这里省略了对其的进一步描述。此外，数据信号可以是多路输入的，既用户在用1台PC聆听音乐的同时，该PC和多台PC可以同时通过该装置无线上网。而这种实现方式在有了本发明的启示下，对于网络通信领域的普通技术人员来说也是显而易见的。
此外，图7中的无线信号收发器401优选地包括功率增益控制器405，用于对输入的数字音频信号进行功率匹配。中央控制器402优选地连接有用于存储所需数据和指令的数据/指令存储器406。
为了使中央控制器的结构更清楚，图8示出了图7中所示的中央控制器的结构框图。从图8可以看出，中央控制器500包括无线局域网处理器501、有线网络交换处理器502以及音频解码处理器503。其中，音频解码处理器503对所接收的数字音频数据进行音频解码处理，并将处理后的音频信号传输到音频处理器(例如图7中的音效处理器403)。无线局域网(WLAN)处理器501实现对所接收的无线局域网络数据的处理功能，并将处理后的网络数据经过天线进行收发。有线网络交换处理器502实现对所接收数据的有线广域网(WAN)的数据处理功能，并将处理后的网络数据传送到因特网。可以看出，音频解码处理器503主要实现了上述无线网络音频功放的无线音频信号处理功能，而无线局域网处理器501和有线网络交换处理器502则一起实现了该无线音频功放的接入点(AP)功能。这里，本领域普通技术人员可以认识到，图8所示的中央控制器并不限于上述结构，其中的一个或两个部件可以合并、替换或修改。根据具体应用，也可以去除其中的一个或多个部件。这些修改都在本发明所要求保护的范围之内。
上文结合附图描述了根据本发明的无线音频功率放大器的多个实施例。尽管以特定实施例描述了本发明，本发明也可以以硬件、软件、固件或其结合的形式实现，并可以应用在其它系统、子系统及其部件或子部件中。例如，无线功放可以集成到音响设备中。具体而言，上述的无线网络音频功率放大器可以集成到扬声器喇叭中。并且，本发明的某些部件可以以软件形式实现。当以软件形式实现时，本发明的元件基本上是完成必要功能的代码段。
第一方法实施例下面参考图9的流程图来说明根据本发明第一实施例的无线音频功率放大方法。方法900开始于步骤901。在步骤901，无线网络音频功率放大器通过无线局域网从诸如个人计算机的第一装置接收无线数字音频信号。然后在步骤902中，无线网络音频功率放大器对步骤901中接收到的数字音频信号进行音频解码处理等。然后方法900前进到步骤903。在步骤903中，无线网络音频功率放大器对在步骤902中经过解码后的音频信号进行音效处理。本领域公知的音效处理例如包括混音、均衡、特效产生、声道划分、数模转换等。在经过音效处理之后，音频信号在步骤904中进行功率放大。如本领域技术人员所能理解的那样，在步骤904中对音频信号的功率放大可以使用本领域常用的音频功率放大器。经音频功放之后的音频信号随后可以输出到相应的音响设备(例如图3的用户音响装置303)用于播放声音。
第二方法实施例下面参考图10的流程图来说明根据本发明第二实施例的无线音频功率放大方法。所述方法能够在对无线网络音频信号进行功率放大的同时实现网络接入点功能。
方法1000开始于步骤1001。在步骤1001，无线网络音频功率放大器从诸如个人计算机的第一装置接收无线数字音频信号或无线网络数据信号。然后在步骤1002中，无线网络音频功率放大器判断从第一装置接收到的信号是无线网络数字音频信号还是无线网络数据信号。
如果在步骤1002中判断出接收到的信号是无线网络数字音频信号，则在步骤1003中，无线网络音频功率放大器对步骤1001中接收到的数字音频信号进行音频解码处理等。然后方法1000前进到步骤1004。在步骤1004中，无线网络音频功率放大器对在步骤1003中经过解码后的音频信号进行音效处理。本领域公知的音效处理例如包括混音、均衡、特效产生、声道划分、数模转换等。在经过音效处理之后，音频信号在步骤1005中进行功率放大。如本领域技术人员所能理解的那样，在步骤1005中对音频信号的功率放大可以使用本领域常用的音频功率放大器。经音频功放之后的音频信号随后可以输出到相应的音响设备(例如图6的用户音响装置303)用于播放声音。
如果在步骤1002中判断出接收到的信号是无线网络数据信号，则方法1000前进到步骤1006中。在步骤1006中，无线网络音频功率放大器对步骤1001中接收到的无线网络数据信号进行网络通信领域公知的以太网网络层网络数据处理。然后在步骤1007中，将处理后的网络数据信号发送到网络(例如图6的因特网304)。
尽管在前面的描述中已描述了本发明的优选实施方式，但是，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离权利要求定义的本发明的情况下，可以对设计、构造或操作的细节作出许多改变或修改。例如本发明装置实施例的组件可以合并或进一步拆分，本发明方法实施例的步骤可以合并或进一步拆分，而这些修改也都在本发明所要求保护的范围之内。
权利要求
1.一种无线网络音频功率放大器，用于将通过标准802.11a\b\g Wi-Fi网络从第一装置接收的数字音频信号传输到用户的音响装置，该无线音频功率放大器包括无线信号收发器，中央控制器，音效处理器，音频功率放大器，其中无线信号收发器接收来自第一装置的无线数字音频信号，并将该无线数字音频信号传送到中央控制器；中央控制器对从无线信号收发器接收到的无线数字音频信号进行解码，并将解码后的音频信号传输到音效处理器；以及音效处理器对所接收的音频信号进行音效处理，然后将音频信号传输到音频功率放大器进行功率放大。
2.根据权利要求1所述的无线网络音频功率放大器，还包括网络数据收发器，以作为网络接入点在第一装置和其它网络之间传递无线网络数据信号，其中无线信号收发器接收来自第一装置的无线网络数据信号，并将该无线网络数据信号传送到中央控制器；中央控制器对从无线信号收发器接收到的无线网络数据信号进行网络数据处理，并将处理后的网络数据信号传输到网络数据收发器进行发送。
3.根据权利要求1或2所述的无线网络音频功率放大器，其特征在于还包括功率增益控制器，其连接到无线信号收发器和中央控制器之间，用于对无线音频数字信号进行功率匹配。
4.根据权利要求1或2所述的无线网络音频功率放大器，其特征在于第一装置是个人计算机、笔记本电脑、个人数字助理、智能电话、多媒体播放器、无线电广播、在线音乐中的一个或多个。
5.根据权利要求1或2所述的无线网络音频功率放大器，其特征在于中央控制器还连接有用于存储数据和指令的存储器。
6.根据权利要求1所述的无线网络音频功率放大器，其特征在于中央控制器包括与无线信号收发器相连接的无线局域网处理器以及与音效处理器相连接的音频解码处理器。
7.根据权利要求2所述的无线网络音频功率放大器，其特征在于中央控制器包括与无线信号收发器相连接的无线局域网处理器、与外部网络相连接的有线网络交换处理器以及与音效处理器相连接的音频解码处理器。
8.一种包含如权利要求1或2所述的无效网络音频功率放大器的扬声器设备。
9.一种无线网络音频信号功率放大方法，包括如下步骤通过无线局域网接收来自第一装置的无线数字音频信号；对所述数字音频信号进行解码；对解码后的音频信号进行音效处理；以及将音效处理后的音频信号进行功率放大以用于音频输出。
10.一种在对无线网络音频信号进行功率放大的同时实现网络接入点功能的方法，所述方法包括如下步骤从第一装置接收无线网络数字音频信号或无线网络数据信号；判断从第一装置接收到的信号是无线网络数字音频信号还是无线网络数据信号；其中如果从第一装置接收到的信号是无线网络数字音频信号，则对所述数字音频信号进行解码，对解码后的音频信号进行音效处理，以及将音效处理后的音频信号进行功率放大以用于音频输出；如果从第一装置接收到的信号是无线网络数据信号，则对所述无线网络数据信号进行物理层数据处理，以及将处理后的网络数据信号发送到外部网络。
全文摘要
本发明公开了一种新型的无线网络音频功率放大器，用于通过标准802.11a\b\g Wi－Fi网络将来自PC等设备的数字音频信号传输到用户的音响装置，该无线音频功率放大器包括无线信号收发器，中央控制器，音效处理器，音频功率放大器，其特征在于无线信号收发器接收来自第一装置的无线数字音频信号，并将该无线数字音频信号传送到中央控制器；中央控制器对从无线信号收发器接收到的无线数字音频信号进行解码，并将解码后的音频信号传输到音效处理器；以及音效处理器对所接收的音频信号进行声道处理后，将音频信号传输到音频功率放大器进行功率放大。本发明还公开了相应的无线网络音频功率放大方法。
文档编号H04L12/28GK1980053SQ200510126180
公开日2007年6月13日 申请日期2005年12月1日 优先权日2005年12月1日
发明者蒋云 申请人:蒋云