本发明涉及蓝牙通信技术领域，特别涉及一种低功耗播放的一拖二蓝牙耳机及其通信方法。
背景技术：
随着社会进步和人民生活水平的提高，耳机已成为人们必不可少的生活用品。传统有线耳机通过导线连接音频播放设备(比如智能手机，笔记本电脑，平板电脑等)，这会限制佩戴者的行动，尤其在运动场合十分不便。同时，耳机线的缠绕和拉扯，以及听诊器效应都影响用户体验。普通蓝牙耳机取消了耳机和音频播放设备之间的连线，但左右耳之间仍然存在连线，也并非是真正意义上的无线耳机。
现有的真无线立体声(tws)耳机的两个耳机通过无线通信，一种实现方式是一拖二的方式，即：音频播放设备与主耳机通过蓝牙进行数据传输(可以是音乐或语音数据包等)，再由主耳机向从耳机转发数据。这种方式，主耳机功耗高，且要收发更多的数据，影响了传输性能。另一种实现方式是音频播放设备分别独立地与左右耳机建立蓝牙连接，进行数据传输。针对一拖二的无线通信方式，其严重的缺陷就是主耳机功耗过高。
因此，为了解决上述问题，需要一种低功耗播放的一拖二蓝牙耳机。
技术实现要素：
本发明的一个方面在于提供一种低功耗播放的一拖二蓝牙耳机，所述蓝牙耳机包括主耳机和副耳机，
所述主耳机内置第一蓝牙芯片，包括第一蓝牙物理层和第二蓝牙物理层；所述副耳机内置第二蓝牙芯片，包括与所述第二蓝牙物理层协议结构相同的第三蓝牙物理层，所述第二蓝牙物理层将传输数据调制为4mbit/s或6mbit/s的速率包格式；
所述第一蓝牙物理层与所述第二蓝牙物理层共用同一2.4ghz射频模块，以及共用同一蓝牙介质访问控制层。
优选地，所述第二蓝牙物理层将传输数据调制为4mbit/s的速率包格式，包括通过高斯频移键控调制对存取码和标头调制为2mbit/s的速率包格式，以及通过差分相位键控调制对有效载荷调制为4mbit/s的速率包格式。
优选地，所差分相位键控调制为差分四相相位键控。
优选地，所述第二蓝牙物理层或所述第三蓝牙物理层将传输数据调制为6mbit/s的速率包格式，包括通过高斯频移键控调制对存取码和标头调制为2mbit/s的速率包格式，以及通过差分相位键控调制对有效载荷调制为6mbit/s的速率包格式。
优选地，所差分相位键控调制为差分八相相位键控。
本发明的另一个方面在于提供一种低功耗播放的一拖二蓝牙耳机的通信方法，所述方法包括：
音频播放设备蓝牙芯片通过2.4ghz射频模块发送音频信号，主耳机通过第一蓝牙芯片的2.4ghz射频模块接收音频信号；
第一蓝牙物理层以2mbit/s的速度接收数据，并传输至蓝牙介质访问控制层和第二蓝牙物理层；
所述第二蓝牙物理层对接收的数据调制成4mbit/s或6mbit/s的速率包格式，并通过所述第一蓝牙芯片的2.4ghz射频模块发送音频信号；
所述副耳机通过第二蓝牙芯片的2.4ghz射频模块接收音频信号，所述第三蓝牙物理层按照4mbit/s或6mbit/s的速率接收数据，并传输至蓝牙介质访问控制层。
优选地，所述方法还包括第一蓝牙芯片的2.4ghz射频模块发送的音频信号后，对来自音频播放设备的音频进行音频解码，分离出单声道音频信号，并对单声道音频信号进行opus编码；
在第二蓝牙芯片的2.4ghz射频模块接收到来自第一蓝牙芯片的2.4ghz射频模块发送的单声道音频信号后，并对接收到的单声道音频信号进行opus解码。
优选地，所述第二蓝牙物理层将传输数据调制为4mbit/s的速率包格式，包括通过高斯频移键控调制对存取码和标头调制为2mbit/s的速率包格式，以及通过差分四相相位键控调制对有效载荷调制为4mbit/s的速率包格式。
优选地，所述第二蓝牙物理层或所述第三蓝牙物理层将传输数据调制为6mbit/s的速率包格式，包括通过高斯频移键控调制对存取码和标头调制为2mbit/s的速率包格式，以及通过差分八相相位键控调制对有效载荷调制为6mbit/s的速率包格。
本发明在主耳机与从耳机之间对蓝牙物理层进行改进，并且主耳机对蓝牙物理层结构分为第一蓝牙物理层和第二蓝牙物理层，仅对第二蓝牙物理层进行速率包格式的调制，保留原蓝牙协议栈的链路层和传输层，使主从耳机之间的功耗降低的同时，与现有的智能播放设备具有完美的兼容性。
应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。
附图说明
参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：
图1示意性示出了本发明低功耗播放的一拖二蓝牙耳机的系统框图。
图2示出了本发明第一蓝牙物理层的速率包格式示意图。
图3示出了本发明第二蓝牙物理层的速率包格式示意图。
图4示出了本发明主耳机向从耳机发送的音频的流程框图。
具体实施方式
通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。
在下文中，将参考附图描述本发明的实施例，相关技术术语应当是本领域技术人员所熟知的。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤，除非另有说明。
下面通过具体的实施例对本发明的内容进行说明，根据本发明的实施例，本发明提供一种低功耗播放的一拖二蓝牙耳机，耳机的机械结构制造为单独的两个耳机，并不由具体的耳机线或头带式的支架相连，减少的使用者由耳机线或头戴式支架的影响。如图1所示本发明低功耗播放的一拖二蓝牙耳机的系统框图。蓝牙耳机包括主耳机100和副耳机200，主耳机100接收音频播放设备300的微波信号。音频播放设备300(例如手机，mp3，pad，电脑等音频播放设备)内置蓝牙协议栈，播放设备300蓝牙协议栈的蓝牙物理层301具有通用2.4ghz射频模块，与主耳机的2.4ghz射频模块实现微波通信，由音频播放设备将音频发送至主耳机。
主耳机100内置第一蓝牙芯片，包括第一蓝牙物理层101和第二蓝牙物理层102；副耳机200内置第二蓝牙芯片，包括与第二蓝牙物理层102协议结构相同的第三蓝牙物理层201，第二蓝牙物理层102将传输数据调制为4mbit或6mbit/s的速率包格式；
第一蓝牙物理层101与第二蓝牙物理层102共用同一2.4ghz射频模块，以及共用同一蓝牙介质访问控制层103。
图2示出了本发明第一蓝牙物理层的速率包格式示意图，音频播放设备300的蓝牙物理层301与主耳机的第一蓝牙物理层101的速率包格式相同。即：按照现有的蓝牙协议连接音频播放设备300与主耳机。图3示出了本发明第二蓝牙物理层的速率包格式示意图，主耳机100的第二蓝牙物理层102与从耳机的第三蓝牙物理层201的数据结构相同。第二蓝牙物理层102将传输数据调制为4mbit或6mbit/s的速率包格式进行数据传输。
根据本发明的实施例，第二蓝牙物理层102将传输数据调制为4mbit或6mbit/s的速率包格式，包括通过高斯频移键控调制(gfsk)对存取码和标头调制为2mbit/s的速率包格式，以及通过差分相位键控调制(dpsk)对有效载荷调制为4mbit或6mbit/s的速率包格式。在一个实施例中，第二蓝牙物理层102将传输数据调制为4mbit/s的速率包格式，包括通过高斯频移键控调制(gfsk)对存取码和标头调制为2mbit/s的速率包格式，以及通过差分相位键控调制(dpsk)对有效载荷调制为4mbit/s的速率包格式，具体地，差分相位键控调制(dpsk)为差分四相相位键控(dqpsk)。
在另一个实施例中，第二蓝牙物理层102将传输数据调制为6mbit/s的速率包格式，包括通过高斯频移键控调制(gfsk)对存取码和标头调制为2mbit/s的速率包格式，以及通过差分相位键控调制(dpsk)对有效载荷调制为6mbit/s的速率包格式，具体地，差分相位键控调制(dpsk)为差分八相相位键控(8dpsk)。
实施例中，内置于主耳机100的第一蓝牙芯片还包括蓝牙介质访问控制层103和主机控制接口104。内置于副耳机200的第二蓝牙芯片还包括蓝牙介质访问控制层202和主机控制接口203。
本发明提供的低功耗播放的一拖二蓝牙耳机，仅对主耳机100和从耳机的蓝牙协议栈的物理层进行改进，音频播放设备300与主耳机100之间的蓝牙连接，以及主耳机100与从耳机200之间的蓝牙连接均只有一套蓝牙协议栈，不增加成本。
根据本发明提供一种适用于低功耗播放的一拖二蓝牙耳机的通信方法，实施例中通信方法包括：
音频播放设备300的蓝牙芯片通过2.4ghz射频模块发送音频信号，主耳机100通过第一蓝牙芯片的2.4ghz射频模块接收音频信号；
第一蓝牙物理层101根据主耳机与音频播放设备建立的蓝牙链路，以2mbit/s的速度接收数据，并传输至蓝牙介质访问控制层103和第二蓝牙物理层102。蓝牙介质访问控制层103将接收到的数据传输至主机控制接口104，用于接入主耳机100的主机对音频的播放。
第二蓝牙物理层102对接收的数据调制成4mbit/s或6mbit/s的速率包格式，并通过第一蓝牙芯片的2.4ghz射频模块发送音频信号。
副耳机通过第二蓝牙芯片的2.4ghz射频模块接收音频信号，第二蓝牙物理层102根据主耳机与副耳机建立的蓝牙链路，以4mbit/s或6mbit/s的速度发送数据，第三蓝牙物理层201按照4mbit/s或6mbit/s的速率包接收数据，并传输至蓝牙介质访问控制层202。副耳机200的蓝牙介质访问控制层202将接收到的数据传输至主机控制接口203，用于接入副耳机200的主机对音频的播放。
实施例中，第二蓝牙物理层102对接收的数据调制成4mbit/s或6mbit/s的速率包格式，包括通过高斯频移键控调制(gfsk)对存取码(accesscode)和标头(header)调制为2mbit/s的速率包格式，以及通过差分相位键控调制(dpsk)对有效载荷(payload)调制为4mbit/s或6mbit/s的速率包格式。在一个实施例中，第二蓝牙物理层102对接收的数据调制成4mbit/s的速率包格式，包括通过高斯频移键控调制(gfsk)对存取码(accesscode)和标头(header)调制为2mbit/s的速率包格式，以及通过差分相位键控调制(dpsk)对有效载荷(payload)调制为4mbit/s的速率包格式。具体地，差分相位键控调制(dpsk)为差分四相相位键控(dqpsk)
在另一个实施例中，第二蓝牙物理层102将传输数据调制为6mbit/s的速率包格式，包括通过高斯频移键控调制(gfsk)对存取码和标头调制为2mbit/s的速率包格式，以及通过差分相位键控调制(dpsk)对有效载荷调制为6mbit/s的速率包格式，具体地，差分相位键控调制(dpsk)为差分八相相位键控(8dpsk)。
如图4所示本发明主耳机向从耳机发送的音频的流程框图，根据本发明适用于低功耗播放的一拖二蓝牙耳机的通信方法还包括：主耳机100第一蓝牙芯片的2.4ghz射频模块发送的音频信号后，对来自音频播放设备300的音频进行音频解码，分离出单声道音频信号，并对单声道音频信号进行opus编码；
在副耳机200第二蓝牙芯片的2.4ghz射频模块接收到来自第一蓝牙芯片的2.4ghz射频模块发送的单声道音频信号后，并对接收到的单声道音频信号进行opus解码。
本发明通过对主耳机蓝牙芯片的蓝牙物理层改进为第一蓝牙物理层和第二蓝牙物理层，分别用于与音频播放设备和副耳机建立蓝牙协议进行连链路连接，主耳机向从耳机发送音频时，通过第二蓝牙物理层和第三蓝牙物理层调制传输数据的速率包，有效降低了一拖二蓝牙耳机传输数据时主耳机的功耗。
本发明在主耳机与从耳机之间对蓝牙物理层进行改进，并且主耳机对蓝牙物理层结构分为第一蓝牙物理层和第二蓝牙物理层，仅对第二蓝牙物理层进行速率包格式的调制，保留原蓝牙协议栈的链路层和传输层，并且主耳机与音频播放设备依然通过现有的蓝牙协进行连接通信，使主从耳机之间的功耗降低的同时，与现有的智能播放设备具有完美的兼容性。
结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。