专利名称：高密度无线系统的制作方法
技术领域：
本发明领域涉及无线设备并且更具体地涉及无线麦克风。
背景技术：
全球规则的趋势是降低无线麦克风的可用带宽。一些国家超前于其他国家，但是用户应当预期总的来说将会有更小的带宽。例如，在2010年3月16日，美国FCC公布了它的宽带计划。在这个计划中，他们宣布他们的目标是要收回120MHz的广播带宽来用于全国范围的宽带接入。需求的趋势正好相反。大的场所和设施想要同时使用越来越多的麦克风。在美国城市中，在带宽上的最新限制使场所难以同时使用他们以前使用的相同数量的信道。在世界上大部分区域允许的用于无线麦克风的频谱与广播电视频谱重叠。根据细则规定无线麦克风必须在电视广播使用的信道之间的开放频谱内使用。依赖运行区域，广播信道的大小是6MHz或者8MHz。在日本，可用于无线麦克风的频谱被保留在电视广播频带之外的频带。存在可利用的两个9MHz的频带(A带)以及一个4MHz的频带(B带)。在当前用于无线麦克风系统的技术中，有两个因素限制在特定的带宽内可以使用的信道数量。该两个因素包括信道间距和互调分量。互调分量可以通过将在信道方案中可用的频率限制到与在信道方案中的其他频率的互调分量不相等或者不接近的那些频率来避免。现有技术通过增加信道间距来避免这些问题从而避免了这些困难。因此，存在无线麦克风之间更有效的频率使用的需求。附图的简要描述
图1示出与本发明说明的实施方式大体上一致的无线麦克风系统的框图；图2示出可以在图1的系统中使用的接收器模块架构的例子；图3是用于美国的6MHz标准电视信道的图2的接收器前端模块的例子；图4是用于欧洲、中国等的8MHz标准电视信道的图2的接收器前端的另一个例子；图5是用于日本的图2的接收器前端的另一个例子；图6是图2的接收器第二级架构的例子；以及图7是在美国使用的用于单频率块的简化的图2的前端模块。示出的实施方式的详细描述图1示出与本发明说明的实施方式大体上一致的用于语音和/或音乐的无线麦克风系统10。系统10可以包括一个或者多个无线麦克风12、14以及基站，该基站包括至少一个收发器16、18、控制器20和至少一个信道接收器22、24的功能。系统10的麦克风12、14可以在任何合适的无线电频率范围内运行。例如，在美国， 系统10可以运行在470到698MHz范围内并且可以配置成占用没有以其他方式被本地电视台使用的一个或者多个6MHz宽的广播信道。在日本，系统10可以运行在为无线麦克风分配的32MHz宽的频谱。由于在可利用的频谱内存在其他用户(例如电视台、其他无线麦克风系统等等)，系统10经常必须在可利用的广播信道内的小的离散部分上运行。例如，在美国的6MHz宽的电视广播信道内，可能必须允许在6MHz的广播信道的相对两侧具有IMHz的保护带，并且将剩余的4MHz划分成许多潜在可用的无线电频率(rf)信道，其可以被每一个无线麦克风使用。如在图1中所示，麦克风系统10包括许多无线麦克风(无线麦克风单元)12、14。 根据这一概念，每一个无线麦克风可以包括接收器和小的、较低功率的发射器，所述发射器在控制信道上运行并且还在传输信道内发射音频信号。音频传输信道具有少于75kHz的所需要的带宽，进行适当的滤波，并留出125kHz的信道间隔。75kHz的带宽和125kHz的信道间隔潜在地允许最多31个无线麦克风12、14来占用电视广播信道的剩余的4MHz。为了便于使用窄频谱传输信道，麦克风单元12、14可以设置有特定的特征来减小或消除互调失真分量。这些特征中的一个可以是无线电频率(rf)隔离器36。在这个情况下，rf隔离器被设置在功率放大器和麦克风单元12、14的传输天线之间。图1还示出了两个或多个接收器16、18，其一起作为连接到控制器20的分集接收器。控制器20可以包括一个或者多个被编程的处理器34、35，其控制麦克风12、14的运行、 来自麦克风12、14的信号的处理和这些音频信号的路由。用户可以经由在信道接收器22、 24上的用户接口 40与被编程的处理器34、35交互来建立麦克风12、14的运行，并且配置来自每一个麦克风12、14的音频信号的路由路径，如下更加详细的论述。分集接收器16、18可以遍及无线麦克风12、14的使用区域来分布。每一个分集接收器16、18可以包括收发器，其与每一个无线麦克风12、14交换控制信号并且从每一个无线麦克风12、14接收音频信号。通过两个以上分集接收器16、18的音频信号通过控制器20 提供到指定的信道接收器22、24的预定的音频输出沈、28、30、32的并行路径。尽管图1示出两个分集接收器16、18和控制器20，系统10还可以被构建为其内只有单个接收器16、18和控制器20。在这种情况下，单个接收器16、18和控制器20可以组
口 O接收器16、18和控制器20可以位于天线组件附近或者与天线组件整合，该天线组件通过一些中间的空域直接从无线麦克风12、14接收rf信号。在这种情况下，无线电频率处理可以发生在接收器16、18和/或控制器20内。总的来说，无线麦克风12、14可以在频分多址(FDMA)模式下运行，其中通过控制器20自动地为每一个无线麦克风12、14分配特定的rf信道，或者可以通过用户手动分配。 为了进一步提高频谱效率，还可以分配许多无线麦克风12、14在TDMA模式下的相同的rf 信道上的不同的时隙内运行。每一个无线麦克风12、14可以经由控制器20通过关联的和在一个或者多个接收器16、18内的发射器发射的同步信号同步到控制器20。图2说明简化的接收器50，其执行在接收器16、18和/或控制器20内完成的rf 处理。图2的接收器50包括三个功能块前端模块52、54，公用的本机振荡器(L0)56，以及接收器第二级58。接收器前端模块5254提供如下功能选择频率范围并且将在该范围内的任何信号降低到第一中频(IFl)输出。这些模块包括实现系统10的高频谱密度信号处理所需要的滤波、高线性放大器和混频器。该概念的核心是将选择的频带分解成离散的广播子带或小块无线电频谱(与单个广播电视信道关联)的设备，该离散的广播子带或小块无线电频谱能够为了最大数量的同时可用的、可能的麦克风信道而最大化。所选择的频谱的子带的宽度通常与在运行区域内允许的一个或者多个TV广播信道的带宽相等(例如，在美国为6MHz，在欧洲为8MHz等)。 依赖于预期的运行区域将使用不同的滤波器配置。两个前端模块5254提供在图1中示出的分集接收器16、18的功能。它们共享公用本机振荡器(LOl) 56。前端模块52、54的每一个可以在美国要求的24MHz (6MHz*4)格式下运行，如图3所示。RF信号从麦克风12、14到达天线端口 60。前端模块50、52可以装配具有24MHz 带宽的预选滤波器62。在这个例子中，预选滤波器62允许系统10在每一个电视广播信道为6MHz的4个非重叠但邻接的电视广播信道的任何一个或者所有频道上运行。在接收器处理器34控制下的复用器或者复用开关64可以允许选择4个广播信道的一个或者多个。当4个广播信道中的任何一个被选择时，相应的6MHz带通滤波器66可以将信号通过所选择的广播信道而到达线性放大器68和6MHz后带通滤波器70。在接收器处理单元34的控制下的第二复用器或开关72路由所选择的广播信道的信号到可选的自动增益控制(AGC)放大器74和二极管双平衡(DDB)混频器、或者其他高线性类型的rf混频器76。在混频器76内，所选择的广播信道可以与来自振荡器56的选择频率混合来将选择的广播信道降低到公共IF频率(IF1)。应当注意，在这点上，振荡器56可以以6MHz增量被编程来将选择的广播信道降低到相同的基带频率IF1，并且可以用于开关64、72可能选择的四个广播信道中的任何一个。图4描述可以在具有8MHz电视广播带宽的区域内使用的前端模块52、54。在这种情况下，模块50与用于美国的那种非常类似。但是，用于该实现的模块包括3个信道，每一个信道具有8MHz的通带。图5描述可以在日本使用的前端模块52、54。在这种情况下，全通带是32MHz。子信道包括两个9MHz宽的广播子信道和单个4MHz宽的广播子信道。图7是前端模块52、54的简化的可替换版本，其可以在麦克风12、14的数量相对较小时使用。图7的前端模块可以用于选择电视广播信道或广播信道频谱的任何部分。在这种情况下，本机振荡器56用于将广播信道的频谱的一部分降频转换到预定的IF频率。图6描述图2的第二级接收器58。应当注意，可以提供独立的第二级接收器58来为每一个输出26、观、30、32处理音频信号。在接收器58内，使用一组混频器80、82来选择分配给每一个麦克风单元12、14以及通过分集接收器16、18接收的特定的频率或者麦克风子信道(广播信道的一部分)。在这种情况下，来自选择的广播信道的信号与来自第二本机振荡器(L02)84的合适的频率混
I=I O在该模块58内的L02振荡器84也可以被处理器34控制并且可以是直接数字合成(DDQ类型的振荡器。回想一下整个子带(广播信道)在前端模块52、54内被降频转换并且被传递到该级58。因而，该振荡器用于选择在6MHz宽的广播子带内的特定的125kHz 间隔的载波以进行解调。图6中在混频器80、82后的滤波器-放大器-滤波器级86用于在模拟到数字转换器(ADC)之前将选择的麦克风载波与广播子带内的其他每一个麦克风载波分离。来自两个分集系统模块52、54的每一个的输出被发送到该第二级接收器模块58 用于最终的处理。每一个信号被转换并且可以被发送到数字调谐器模块88，在数字调谐器模块88中可以使用数字处理技术进行分集决策(diversity decision)。产生的数字音频信号将被转换为模拟信号，并且然后通过可变比率的压缩扩展器(VRC)处理并且然后发送到最终的音频级22、24。在数字调谐器模块88内，基于来自接收器控制处理器34的控制信号，从两个分集路径的每一个恢复帧和超帧。在每一个帧内的音频信号可以根据其在帧内的位置进行路由。现在将提供系统10的控制说明。应当注意，尽管之前结合音频信号的流程描述了图1的连接，该连接还用于指示控制信息的流程。参考图1，基站可以由一组互联模块构成。在这一点上，控制器20 (具有或不具有所包含的接收器16、18)可以被构造为单片模块，并且每一个信道接收器22J4可以被构造为独立的单片模块，其插入控制器20或者经由低功率无线收发器(例如蓝牙)与控制器20 交换无线信号。接收器16、18可以以类似的方式构造。为了建立并使用系统10，用户可以首先输入每一个无线麦克风12、14唯一的标识 (例如系统地址)。系统地址的输入可以通过用户接口(例如滑动开关)38实现。一旦系统地址被提供给每一个无线麦克风12、14，用户可以激活系统10。一旦被激活，控制处理器34、35可以自动发现并建立与分集接收器16、18以及与信道接收器22、24 的控制连接。一旦被激活，在无线麦克风12、14内的被编程的处理器可以使麦克风12、14转到合适的默认频率(例如，最低的广播信道和广播信道最低的125kHz部分，最高广播信道和广播信道最高的125kHz部分，等)并且开始传输。与此相对，接收器16、18和控制器20可以开始搜索来自麦克风单元12、14的信号。控制器20可以使接收器16、18调谐到默认的频率并且监控来自麦克风12、14的信号。一旦接收器16、18和控制器20接收到来自麦克风单元12、14的信号，用户可以开始通过信道接收器22、24的运行建立麦克风12、14的功能。在这种情况下，接收器控制处理器34或者在控制器20内的独立的被编程的建立处理器可以在信道接收器22、对的显示器40上呈现一个或者多个交互的建立屏幕。在这一点上，为了建立系统10，可以通过显示器40访问从非临时性计算机可读介质(存储器)42 获取的并且在一个或者多个处理器34、35上运行的一个或者多个建立程序44、46。例如，第一程序44、46可以描述包括每一个无线麦克风12、14的系统地址的第一建立屏幕。在第一建立屏幕上还可以示出分配的运行频率(以及时隙，如果在TDMA模式下使用)。用户可以查看在第一建立屏幕上的信息并且根据需要改变分配的运行频率(以及时隙)，并且将分配的频率保存入麦克风12、14的各自的程序文件90、92内。另一个程序44、46可以为频谱分析程序，其在显示器40上描述第二建立屏幕，并且其示出在运行频谱(通过广播信道)内的干扰信号(例如，来自本地电视发射器等)，及在每一个广播信道上分配的125kHz麦克风子信道。用户可以首先查看第二建立屏幕来找到不受干扰(或受到较少干扰)的麦克风子信道。找到这些子信道后，用户可以返回第一建立屏幕并且将麦克风12、14分配到这些信道。还有一个程序44、46，其可以是在显示器40上呈现的路由屏幕，用于将麦克风12、 14分配到音频输出沈、28、30、32。在这种情况下，用户可以通过系统地址依次选择每一个麦克风12、14，并且将麦克风12、14分配到具体的输出沈、28、30、32的地址。在每一种情况下，改变被写入麦克风12、14的各自的程序文件90、92，并且还传输到麦克风12、14的被编程的处理器。一旦被编程，系统10可以如上所述运行。麦克风12、14调谐到合适的分配频率 (以及时隙，如果使用的话)。类似地，接收器控制处理器34可以使前端模块5254的开关64、72调谐到合适的频率并且调谐器88选择合适的麦克风子信道，以便接收来自每一个麦克风12、14的信号并且根据程序文件90、92路由音频信号。系统10与传统的无线麦克风系统相比，提供了许多优点。例如，系统10使用独一无二的窄带处理结构，其以低于每麦克风信道75kHz的必须的带宽和以125kHz的麦克风信道间距运行来实现在预定的信道带宽内的高信道密度而没有牺牲音频性能。系统10允许用户在需要时选择和运行全范围的可用开放信道而不需要执行用于不同频率的多个处理系统。在这一点上，用户可以选择一组用于麦克风系统10使用的频谱频率的前端模块52、54。由于第二级接收器58在公共第二 IF运行，第二级接收器58可以用于任何前端模块52、54。系统10允许用户在针对本地要求优选的带宽配置内选择并且配置信道。在这一点上，前端模块5254可以配置用于例如在美国使用的6MHz的广播信道，或者容易地替换为用于全球其它区域例如中国或者欧洲的前端模块52、54。出于说明实现和使用本发明的方式的目的，已经说明了在音频系统中运行无线麦克风的方法和设备的具体实施方式
。应当理解，本发明的其它变形和修改以及它的多个方面的实现对本领域技术人员是明显的，并且本发明并不被说明的具体实施方式
限制。因而， 预期覆盖本发明和落入本文公开和权利要求的基本原理的精神和范围内的任何以及所有修改、变形或者等效物。
权利要求
1.一种用于在具有多个音频信道的无线麦克风系统内通信的方法，包括将与单个电视广播信道关联的小块无线电频谱划分成至少为20个的多个邻接的子信道，所述子信道与所述电视广播信道的边界也是邻接的，其中每一个所述子信道小于 75kHz ；以及通过发射器在所述多个子信道中的一个上发射来自麦克风发射器的音频信号，所述发射器具有无线电频率隔离器或者用于抑制耦合到天线的互调能量的其他装置；以及通过麦克风接收器接收所述音频信号。
2.如权利要求1所述的方法，其中最大频率偏差还包括16.5kHz。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述广播电视信道还包括6MHz的带宽。
4.如权利要求1所述的方法，还包括在所述麦克风发射器内的压缩扩展器压缩从麦克风接收的模拟信号。
5.如权利要求1所述的方法，还包括所述麦克风发射器和所述麦克风接收器在时分复用模式下收发所述音频信号。
6.如权利要求1所述的方法，还包括将所述接收器定义为分集接收器。
7.如权利要求6所述的方法，还包括利用滤波器对所述接收器的输入进行滤波，所述滤波器具有与所述单个电视广播信道的频谱相等的频率的通带。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述滤波还包括在所述小块无线电频谱的带宽处为 17dB。
9.如权利要求6所述的方法，还包括利用多个滤波器对所述接收器的输入进行滤波， 每一个滤波器具有与所述小块无线电频谱的非重叠部分内的频率相等的通带。
10.如权利要求9所述的方法，还包括调节所述多个滤波器中的每一个的滤波频率来选择所述小块无线电频谱的不同的非重叠部分。
11.如权利要求6所述的方法，还包括利用滤波器对所述接收器的输入进行滤波，所述滤波器具有通过所述小块无线电频谱的频谱限定的频率的通带。
12.如权利要求11所述的方法，还包括降频转换器将所述小块无线电频谱的通带频率降频转换到中频。
13.如权利要求11所述的方法，还包括分离接收器从所降频转换的通带频率分离所述多个邻接的子信道中的每一个。
14.一种用于在具有多个音频信道的无线麦克风系统内通信的设备，包括基站，其将与单个电视广播信道关联的小块无线电频谱划分成多个邻接的子信道，所述多个邻接的子信道为至少20个邻接的子信道，所述子信道与所述电视广播信道的边界也是邻接的，其中每一个所述子信道小于75kHz ；以及至少一个无线麦克风，其通过发射器在所述多个子信道中的一个上发射音频信号，所述发射器具有无线电频率隔离器或者用于抑制耦合到天线的互调能量的其他装置，所述无线电频率隔离器具有不大于所划分的所述多个子信道中的任何一个的带宽；以及通过麦克风接收器接收所述音频信号。
15.如权利要求14所述的设备，还包括接收来自所述无线麦克风的信号的一对分集接收器。
16.如权利要求15所述的设备，还包括在所述分集接收器中的至少一个内的发射器，该发射器向所述至少一个无线麦克风发射同步信号。
17.如权利要求14所述的设备，还包括复用器，该复用器基于所述至少一个无线麦克风的系统地址选择所述至少20个邻接的子信道中的一个，并且基于所述系统地址在所选择的子信道上将音频信号路由到所述基站的多个输出中的一个。
18.一种用于在具有多个音频信道的无线麦克风系统内通信的设备，包括基站，所述基站包括一对分集接收器、控制器、和至少一个指定的信道接收器，所述控制器和所述一对分集接收器将与单个电视广播信道关联的小块无线电频谱划分成多个邻接的子信道，所述多个邻接的子信道为至少20个邻接的子信道，所述子信道与所述电视广播信道的边界也是邻接的，其中每一个所述子信道小于75kHz，所述分集接收器基于在所选择的信道上运行的无线麦克风的系统地址选择所述至少20个邻接的子信道中的至少一个，将来自所述无线麦克风的在所选择的信道上的音频信号降低到基带，并且将所述音频信号路由到所述至少一个指定的信道接收器，所述指定的信道接收器基于所述无线麦克风的所述系统地址将所述音频信号路由到所述指定的信道接收器的多个输出中的一个。
19.如权利要求18所述的设备，还包括通过所述至少一个指定的信道接收器可访问的用户接口，所述用户接口包括来自非临时性计算机可读介质的用户接口软件，所述用户接口允许用户向所述至少一个无线麦克风分配系统地址。
20.如权利要求19所述的设备，还包括通过所述至少一个指定的信道接收器可访问的用户接口，所述用户接口包括来自非临时性计算机可读介质的用户接口软件，所述用户接口允许用户基于所述系统地址向所述至少一个无线麦克风分配所述邻接的子信道中的一个。
全文摘要
本发明涉及高密度无线系统。一种用于在具有多个音频信道的无线麦克风系统内通信的方法和设备。所述方法包括以下步骤将与单个电视广播信道关联的小块无线电频谱划分成多个至少20个邻接的子信道，所述子信道与所述电视广播信道的边界也是邻接的，其中每一个所述子信道小于75kHz；以及通过发射器在所述多个子信道中的一个上发射来自麦克风发射器的音频信号，所述发射器具有无线电频率隔离器或者用于抑制耦合到天线的互调能量的其他装置，所述无线电频率隔离器具有不大于所述多个划分的子信道的任何一个的带宽；以及通过麦克风接收器接收所述音频信号。
文档编号H04B7/02GK102468875SQ201110363238
公开日2012年5月23日 申请日期2011年11月16日 优先权日2010年11月16日
发明者五十岚正彦, 内藤义彦, 罗伯特·格林, 菊谷正 申请人:声音技术美国公司