一种基于SOTDMA的Sub_1G网络无线音频通信方法及系统与流程

本发明涉及网络通信，具体而言，涉及一种基于sotdma的sub_1g网络无线音频通信方法及系统。

背景技术：

1、2.4ghz是一个ism(industrial scientific medical，工业、科学、医疗)频段，在城市环境下，发射功率不能超过100mw，无线局域网(ieee 802.11b/ieee 802.11g)、蓝牙、zigbee等无线网络，均可工作在2.4ghz频段上。目前的市场上，无线音频传输方案大多都是基于2.4g频段的蓝牙方案，该方案具有传输速率快的优势，但是传输距离有限，仅仅能传输几十米。

2、传统的sub_1g无线音频方案，传输距离远，但是都是半双工的通信方式，不能同时进行双向语音传输，并且音质也差，更不能实现多方同时通话。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决传统的sub_1g无线音频方案，传输距离远，但是都是半双工的通信方式，不能同时进行双向语音传输，并且音质也差，更不能实现多方同时通话的问题，提供一种基于sotdma的sub_1g网络无线音频通信方法及系统。

2、本发明的实施例通过以下技术方案实现：一种基于sotdma的sub_1g网络无线音频通信方法，所述方法应用于sotdma组网下的各节点中，包括：

3、监听本地输入事件以及网内广播时隙广播的当前网络信息；

4、判断是否监听到网内广播时隙广播的当前网络信息，若否，则在当前网络未组建或当前网络已销毁的情况下响应本地输入事件，将奇数次监听到本地输入事件的节点状态设置为中心节点模式，并向其余节点广播当前网络信息进行组网，若是，则在节点入网后将本节点的状态设置为终端节点模式，其中，偶数次监听到本地输入事件的中心节点将对应的网络销毁；

5、进一步判断网内通信时隙的时刻是否属于本节点通信时隙的时刻，若是，则读取本节点缓冲区中一个网络周期的音频数据帧，并将所述音频数据帧通过射频发送至其余在网节点，若否，则进一步判断是否收到其余在网节点的音频数据帧；

6、若是，则将所述音频数据帧存至本节点的缓冲区中，在完成一个网络周期的音频数据帧接收工作后，通过codec芯片对整个网络周期内接收到的多路音频数据帧执行混合解码处理并进行音频输出，若否，则在完成一个网络周期的音频数据采集后，通过codec芯片对整个网络周期内的音频数据进行编码处理，得到音频数据帧并存至本节点的缓冲区中。

7、根据一种优选实施方式，所述sotdma组网过程如下：

8、控制所有基于sub_1g频段的通信节点启动后进入到就绪状态，监听本地输入事件；

9、判断是否监听到本地输入事件，当奇数次监听到本地输入事件时，将对应节点的状态设置为中心节点模式，并开启本地定时器以及确定网内通信时隙信息；

10、利用本地定时器，在每个周期广播当前网络信息，所述网络信息中携带有同步信息和网内在线终端节点信息，以供其余通信节点基于网络信息进行时间同步并发起入网请求；

11、判断是否收到入网请求，当收到入网请求时提取所述入网请求中携带的节点地址，为该节点分配通信时隙并将该节点地址更新到网络信息表中；

12、将上一个周期请求入网的节点地址和对应分配的通信时隙广播给所有节点，以供对应的节点确定上网，并将节点的状态设置为终端节点模式。

13、根据一种优选实施方式，所述确定网内通信时隙信息，包括：

14、将一个帧划分为n个时隙；

15、将所述n个时隙中的第一个时隙确定为用于中心节点广播当前网络信息的广播时隙，将所述n个时隙中的第二个时隙确定为用于中心节点发送音频数据帧的通信时隙；

16、将所述n个时隙中剩余n-2个时隙确定为通信时隙。

17、根据一种优选实施方式，当广播当前网络信息后，所述中心节点在属于本节点通信时隙的时刻进行终端节点的心跳检测，判断是否在超时门限内收到在网终端节点发送的音频数据帧；

18、当在超时门限内未收到发送的音频数据帧，则将对应在网终端节点地址从网络信息表中移除，并将所述在网终端节点状态切换为就绪状态。

19、根据一种优选实施方式，当终端节点上网后，各所述终端节点在属于本节点通信时隙的时刻进行中心节点的心跳检测，判断是否在超时门限内收到中心节点广播的当前网络信息；

20、当在超时门限内未收到广播的当前网络信息，则自动退网，并将本节点状态切换为就绪状态。

21、根据一种优选实施方式，所述codec芯片的采样率为8khz。

22、根据一种优选实施方式，所述codec芯片对整个网络周期内的音频数据进行编码处理，包括：对应于8khz的采样率、16bits量化条件下的音频数据，以每20ms的音频数据作为一个音频数据帧，对所述的一个音频数据帧进行压缩，获得可在sub_1g频段的通信节点间进行无线音频通信的音频数据帧；

23、所述通过codec芯片对整个网络周期内接收到的多路音频数据帧执行混合解码处理并进行音频输出，包括：对应于同一个周期内的同一个音频数据帧，进行解压，对解压所得的多路音频数据帧进行合成，获得一帧8khz采样率、20ms的合成音频数据，通过codec芯片对合成音频数据解码并进行音频输出。

24、根据一种优选实施方式，方法还包括：为所有通信节点设置组号，所述组号用于指示各节点的不同工作频点。

25、根据一种优选实施方式，方法还包括：基于aes加密算法，对音频数据帧进行加密。

26、本发明还提供一种基于sotdma的sub_1g网络无线音频通信系统，所述系统应用于sotdma组网下的各节点中，包括：

27、监听模块，用于监听本地输入事件以及网内广播时隙广播的当前网络信息；

28、监听判断模块，判断是否监听到网内广播时隙广播的当前网络信息，若否，则在当前网络未组建或当前网络已销毁的情况下响应本地输入事件，将奇数次监听到本地输入事件的节点状态设置为中心节点模式，并向其余节点广播当前网络信息进行组网，若是，则在节点入网后将本节点的状态设置为终端节点模式，其中，偶数次监听到本地输入事件的中心节点将对应的网络销毁；

29、时隙确定模块，用于进一步判断网内通信时隙的时刻是否属于本节点通信时隙的时刻；

30、业务数据处理模块，用于在网内通信时隙的时刻属于本节点通信时隙的时刻的情况下，读取本节点缓冲区中一个网络周期的音频数据帧，并将所述音频数据帧通过射频发送至其余在网节点，否则进一步判断是否收到其余在网节点的音频数据帧，若是，则将所述音频数据帧存至本节点的缓冲区中，在完成一个网络周期的音频数据帧接收工作后，通过codec芯片对整个网络周期内接收到的多路音频数据帧执行混合解码处理并进行音频输出，若否，则在完成一个网络周期的音频数据采集后，通过codec芯片对整个网络周期内的音频数据进行编码处理，得到音频数据帧并存至本节点的缓冲区中。

31、本发明实施例一种基于sotdma的sub_1g网络无线音频通信方法及系统的技术方案至少具有如下优点和有益效果：本发明所提供的无线音频通信方法，任一节点都能作为中心节点，并且利用sotdma方式进行组网，这种方式对硬件的要求低，实现起来比较方便，非常适合在功耗、质量、尺寸受限的设备上使用；此外，通过codec芯片在sotdma网络中进行音频采集压缩以及合成混音，可以实现全双工语音多方通话。