基于CSR CVC-HF系统的汽车蓝牙免提解决方案

随着驾驶安全问题受到更广泛的关注，蓝牙车载免提也因此而获得强大的市场支持。蓝牙车载免提系统的设计涉及两大主要问题，第一个是蓝牙技术的问题，第二个是在车内空间狭小的情况下所涉及的回音消除及噪声抑制的问题，CSR公司在这两个方面都处于领导者的地位，本文将详细描述基于CSR芯片方案和CSR-HF回声消除软件系统的蓝牙车载免提系统方案。

今天，汽车已经不再是少数人的奢侈品，走下了神坛，进入寻常百姓家中。从而汽车驾驶安全的问题也就自然成为大众关心的话题。为了行车安全，目前很多国家都不允许开车时用手接听电话，这也就给采用蓝牙技术的车载免提造就了巨大的市场空间。但要实现车载的蓝牙免提，需要解决两大技术问题，其一是蓝牙技术问题，其二是在车内复杂的空间环境下所带来的回音问题，即通话的语音品质问题。

蓝牙协议是由特别兴趣小组SIG(Special Intresting Group)组织制定并推广的一个开放的短距离、低功耗的无线解决方案。其射频工作在无需授权的ISM(工业，科学以及医疗)频段，并采用跳频技术来消除干扰和降低衰减。蓝牙技术一个重要的特点是它不仅是一个连接层的规范，同时还制定了很多基于这个连接协议层上的很多的应用，比如Handfree Profile、文件传输、网络接入等。本文所谈到的车载系统就应用到了其中的Handfree Profile。

整个蓝牙协议体系结构可以分为底层硬件模块、中间协议层和高端应用层三大部分，如图1所示。

图1：蓝牙协议体系构



链路管理层(LM)、基带层(BB)和射频(RF)构成了蓝牙的底层模块。中间协议层包括逻辑链路控制与适配协议(L2CAP)、服务发现协议(SDP)、串口仿真协议(RFCOMM)和电话控制协议规范(TCS)，最高层是应用层，即众多的profile。

蓝牙的车载实际应用总是和手机联系在一起的，虽然蓝牙SIG组织在互操作性方面做了很多的规定。但是各个手机厂商在具体实现上各有各的不同，这些实现方式只能保证在基本的方面没有问题，而目前有很多手机厂商并没有做BQB认证，这更加加剧了互操作性的问题。所以与手机的兼容性问题对于产品实现非常重要。CSR(Cambridge Silicon Radio)公司是蓝牙业界的领导者，其在兼容性方面做了非常充分的测试，这样OEM厂商可以从这个问题中解放出来。

前面提到第二项关键技术是回音消除和噪音抑制，这也是本文讨论的重点。汽车内的空间特别狭小，由扬声器发出的声音通过在车内不同的地方发生反射，又传回到车载系统的麦克风是车载系统产生回音的一个根本原因，从图2可以看出车载系统在使用时回音产生的复杂情况。

图2：车载系统产生回音的复杂情况。



从回音的产生到用户听到回音有一定的时间间隔，主要是由于电波传输以及反射会引起时间消耗。如何提高车载系统通话的语音质量是一个关键的话题，直接关系到用户体验，而由于车内的复杂环境，又使得该项技术充满了挑战。

CSR推出的BlueCore3-Multimedia和其回音消除软件整合在一起构成了蓝牙车载系统的完整解决方案，BlueCore3-Mutlimedia是一颗集处理器和蓝牙无线射频控制于一体的单芯片方案。图2是它的系统架构。

图3：BlueCore3-Multimedia系统架构。



从图3可以看到，BlueCore3-Multimedia还集成了开放平台DSP－Kalimba DSP。Kalimba DSP作为基带处理器的协处理器，用于完成对语音通信中的回音消除。

该方案将实现车载系统的两大关键技术整合到一颗芯片中来，无疑降低了产品的开发难度和系统成本，为产品的快速上市创造了很好条件。

在BlueCore3-Mulitmedia的基带控制器(MCU)中运行蓝牙协议栈以及Handfree Profile和Handset　Profile，并从蓝牙的同步面向连接(SCO)链路中提取语音信息并转送给Kalimba DSP，Kalimba DSP中的软件完成语音处理，再经过数模转换到扬声器放出来，反方向是模数转换从麦克风中收集语音信息，到Kalimba DSP中进行处理，然后传送给基带控制器，再通过蓝牙的SCO链路发送出去，流程示意见图4。

图4： CSR蓝牙车载系统的语音信号流向示意。



前面已经提到回音产生的一个根本原因是扬声器发出的声音耦合到麦克风而产生的，所以回音消除的方法就是采用一定的技术手段把这些耦合进去的声音信号提取出来。可以从图5中理解这个消除回音的基本原理。

图5：回声消除的基本原理。



在图5中，先在从SCO链路到扬声器这个通路上采集参考信号，在回声消除器里对这些参考信号进行处理，得到处理好的结果再与从麦克风里的信号进行叠加，从而去掉回音。