真無線技術的演進及面臨的挑戰

引言：真無線時代，

擁抱自由

在我們的生活中，無論是每天的通勤途中，還是外出散步或慢跑，越來越多的消費者都在通過無線耳塞享受他們喜愛的音樂或聆聽最新的播客。六年前，第一款真無線耳塞面市，緊湊忙碌的生活方式正不斷驅動著人們對完全無線的自由、便攜性和更長續航提出更高的要求，也讓真無線耳塞品類得到了快速發展。自從率先推出 Qualcomm TrueWireless? Stereo 技術以來，我們在這一領域持續耕耘，幫助客戶在真無線耳塞品類中不斷實現新的突破。如今，享受到真無線自由的消費者正提出更高的期待，包括全天佩戴、舒適性、無縫的用戶體驗，以及可靠的連接 。

無線耳塞和耳機通過藍牙連接至移動終端。藍牙是幾乎所有移動終端的標配，能夠實現短距離內的無線連接。它可以與 Wi-Fi 和其他免許可無線電應用共享 2.4GHz ISM 頻段（工業、科學和醫療頻段），同時，藍牙設備可以通過在 80 個信道間進行跳頻來幫助減小對其他設備的干擾。藍牙技術正在不斷演進，而我們的藍牙音頻 SoC 在為廣泛的移動終端和耳機設備提供高品質音頻方面發揮了關鍵作用。

第一代真無線設備旨在支持語音通話和音頻播放。自此之后，多樣化的使用場景也對最新一代耳塞產品提出了更高要求，希望其可以支持更加豐富的用戶體驗，比如聽力增強、主動降噪、環境音感知的通透模式及集成的語音助手等特性。制造商面臨的另一個挑戰是，耳塞既要支持長續航和超小型設計，還要滿足復雜用例對于更高處理性能的要求。下一代真無線耳機的頂級和入門級 / 中端產品均需要支持日益豐富的功能和應用，并繼續通過無縫的無線連接體驗滿足用戶需求。

真無線耳塞面臨的挑戰

在用戶體驗和易用性方面，無線耳塞在與采用標準操作系統且支持藍牙連接的移動終端進行連接時，面臨以下三項關鍵挑戰：

1. 藍牙地址管理

用戶需要在移動終端的藍牙設備列表中看到單對耳塞顯示已配對或連接。為了營造無縫的用戶體驗，上述操作應在后臺順利進行，而用戶無需采取任何操作。每個藍牙設備均擁有一個專屬的藍牙地址，手機自身的操作系統使用單一藍牙地址與耳機或音箱等第三方無線音頻設備進行連接。通過只顯示單一藍牙地址，一對耳塞可以與任何移動終端進行連接，而無需通過手機應用程序或操作系統來處理專用協議。

2. 確保耳塞的藍牙連接穩健性

得益于藍牙技術的發展，消費者已經習慣于享受無干擾的無線音頻體驗，相應地，他們也對真無線耳塞持有同樣的期待。由于 ISM 頻段非常擁擠，因此盡可能減小真無線耳機所占用的帶寬至關重要。此外，由于音頻質量會受到其他設備的干擾，因此通過一些措施包括連接切換或耳塞之間分享信息來降低干擾的影響也十分必要。

3. 滿足用戶所有的使用需求，包括僅使用一只耳塞或耳塞之間的切換

對于兩只獨立的無線耳塞，用戶可以選擇同時佩戴兩只耳塞或僅佩戴其中一只，或者在這兩種使用方式之間進行切換，無論用戶采用哪種佩戴方式，都不會造成音樂或語音通話的連接中斷。常見的使用場景包括：取下一只耳塞與周圍的人進行對話，之后將取下的耳塞放下并離開，此后仍能夠使用另一只耳塞收聽音頻或繼續通話。用戶也可能想先給一只耳塞充電，隨后切換并使用這只已充滿電的耳塞。如果用戶丟失了一只耳塞，則希望購買單個耳塞來替代，而不是重新購買一整副新耳塞。

Qualcomm TrueWireless?技術演進

自 Qualcomm 率先推出 Qualcomm TrueWireless Stereo 技術后，已有多項技術能夠實現以單一藍牙地址連接真無線耳塞與移動終端。

解決單一藍牙地址需求的最簡單解決方案是指定并永久固定主副耳塞的角色，并使用轉發功能來連接主副耳塞。在這種情況下，主耳塞與手機連接，并將信息中繼轉發至副耳塞，而手機上僅顯示主耳塞地址。但該解決方案在進行中繼轉發時，需要占用雙倍的藍牙帶寬，并要求用戶始終使用主耳塞。若要減小占用帶寬，可通過采用單聲道轉發的解決方案，即只有副耳塞所需的音頻數據被中繼轉發。一些音頻編解碼器，例如 Qualcomm? aptX?音頻編解碼器，可以顯著減小帶寬；但是，其他編解碼器對于減小帶寬起到的作用則十分有限。

還有一種更為復雜的方式，用戶無需區分主副耳塞，即讓耳塞自身來決定。但是，在用戶使用一只耳塞作為單聲道設備的情況下，用戶從充電盒中先取出的耳塞即為主耳塞，并且兩只耳塞無法切換主副角色。該解決方案仍需兩只耳塞間進行中繼轉發，相應地，也需要占用比傳統無線耳機更高的藍牙帶寬。此外，當耳塞被單獨使用或受到其他設備干擾時，也可能出現問題。

QualcommTrueWireless? Mirroring

Qualcomm TrueWireless? Mirroring 基于前代轉發技術而打造，旨在提升連接穩定性、消除一些使用限制并提升使用的便捷性。該解決方案利用以下三種全新技術實現主、副耳塞的動態角色切換，包括偵聽、同步和選擇性數據中繼轉發，旨在提供無縫的用戶體驗。

在主耳塞與移動終端連接時，副耳塞可以感知到該連接，并開始針對發送的消息進行偵聽。兩個耳塞之間的同步可使副耳塞獲得藍牙鏈路的更新，包括信道映射和加密的變更。該方法可支持包括語音提示等音頻內容的同步。通過偵聽，副耳塞將接收到大多數數據包，但仍會發生數據丟包的可能。為了幫助副耳塞接收所有數據包，主耳塞可以選擇性地中繼轉發丟失的數據。選擇性中繼轉發數據結合了兩種方法：當鏈路狀況良好時，則會利用偵聽的方法；而當鏈路狀況欠佳時（例如用戶將手機放入口袋，導致手機和耳塞之間的連接穩定性減弱），則可采用中繼轉發的方法來重新發送丟失的數據包。

此外，Qualcomm? aptX? Adaptive 音頻編解碼器還能夠提高藍牙連接穩健性和適應性。它能夠幫助實現無斷音的音頻體驗，其支持的可變碼率技術可基于藍牙鏈路質量進行動態碼率調節。aptX Adaptive 音頻編解碼器還可使左右音頻信道在解碼前分離。這意味著，每一只耳塞只需解碼所需的的立體聲信道，從而可減少 DSP 的負載并降低功耗。

Qualcomm TrueWireless? Mirroring 技術還可以讓用戶選擇任意耳塞組合，并在不同耳塞組合之間進行動態切換，在此過程中幾乎不會造成任何音頻中斷，且無需手動操作按鍵或通過手機 App 進行重新配置。值得一提的是，無論消費者是在聽音樂還是進行語音通話，該技術都能夠讓他們享受到無縫且無中斷的聆聽體驗。此外，用戶在同時佩戴兩只耳塞時，可以聽到立體聲音頻。如果只佩戴左耳塞或右耳塞，則可以通過單個耳塞聽到單聲道音頻。

主耳塞和副耳塞所耗的電量相似，因此，其中一只耳塞（可能是更靠近手機的那一只）始終作為主耳塞使用也無防。當主耳塞從耳中取出或處于電池電量極低或處于充電盒中時，主耳塞和副耳塞可以實現無縫切換。如果副耳塞的藍牙連接或麥克風質量遠優于主耳塞，那么兩個耳塞之間也可以進行切換。該解決方案支持以 45mAh 電池進行高達 9 小時的音頻播放時長。如果其中一只耳塞的電池電量變得極低，該耳塞就會向用戶發送提醒，并在必要時進行角色切換，從而讓電量較多的耳塞成為主耳塞，讓用戶可以繼續使用。

結論

隨著消費者越來越注重耳機產品的便利性、增強功能和出色音質，真無線耳塞在整個耳機品類中迎來快速發展。在某些快速增長的應用場景中，無線耳塞具有獨特優勢，比如健康追蹤、聽力增強、語音助手和主動降噪。目前，真無線耳塞的發展勢頭已經不局限于高端市場，入門級 / 中端市場也迎來增長。

對于一款旨在提供無縫用戶體驗的耳機產品，它需要解決通過藍牙技術連接無線耳塞和智能手機的三大挑戰，并能夠提供持續的高品質音頻體驗。任何一款面向下一代真無線耳機的解決方案，都應該能夠使用單一藍牙地址來避免在耳機與移動終端之間使用專用協議，應該最小化藍牙帶寬的使用和來自其他設備的 ISM 頻段干擾，并盡量滿足用戶的全部需求。

Qualcomm TrueWireless? Mirroring 旨在讓用戶可以使用多種耳塞連接組合并支持動態切換，同時在此過程中避免高品質音頻的中斷。通過減少耳塞之間的信息中繼轉發，可以將藍牙帶寬使用降至最低，且即使在受到其他設備干擾的情況下，耳塞仍可保持一貫的音頻質量。通過支持主副耳塞的角色切換、偵聽、同步和選擇性數據中繼轉發等一系列特性，Qualcomm TrueWireless Mirroring 技術旨在為下一代真無線耳機提供高質量的用戶體驗。

Qualcomm TrueWireless Mirroring 技術已被最新一代 Qualcomm 藍牙音頻 SoC 采用?包括面向入門級產品的閃存可編程的 Qualcomm QCC304x 和面向頂級產品的 Qualcomm QCC514x，兩者均可提供更高品質的真無線用戶體驗，包括支持更穩健和出色的連接、更長續航時間、集成的主動降噪（ANC）、支持語音激活和按鍵激活的語音助手，以及出色的無線音質。

Qualcomm 開創了智能的通信系統，并為全球音頻產業和消費者帶來高品質的創新體驗。我們發明的基礎科技，改變了世界連接、計算與溝通的方式。
編輯：hfy