語音控制在消費(fèi)電子產(chǎn)品中很受歡迎。添加帶有“喚醒詞”是不可能的，并且不會過快地耗盡電池電量。

虛擬助手繼續(xù)集成到我們家中的更多設(shè)備中。亞馬遜將Alexa引入各種新設(shè)備，包括耳塞，眼鏡和戒指，為消費(fèi)者提供更多獲取信息的方式。這些新的語音產(chǎn)品反復(fù)出現(xiàn)的主題是它們是無線和免提的。該設(shè)備可輕松連接到您的手機(jī)或其他主機(jī)，并耐心地聆聽要說出的命令。引擎蓋下的技術(shù)是藍(lán)牙RF芯片組，支持無線連接和運(yùn)行喚醒詞引擎（WWE）以識別語音命令的專用嵌入式處理器。

這種趨勢的另一個例子是糖果棒形遙控器，每個新的平板電視，機(jī)頂盒和媒體播放器都附帶。它們也將很快完全無線和免提。當(dāng)然，當(dāng)您想要語音控制時，許多人仍然會支持舊的紅外視線模式和“一鍵通”按鈕，但這些很快就會過時。用戶想要一個無縫響應(yīng)其命令的設(shè)備，而不是像對講機(jī)那樣必須使用的設(shè)備。與亞馬遜小工具浪潮類似，下一代電視遙控器將是無線和免提的。

然而，遠(yuǎn)程控制設(shè)計(jì)帶來了一些獨(dú)特的挑戰(zhàn)。例如，遙控器通常不可充電;它們通常使用標(biāo)準(zhǔn)AA電池運(yùn)行。遙控器不僅需要在嘈雜的環(huán)境中表現(xiàn)良好，而且還需要在距離您身體3至9英尺的地方立即將信息無線傳輸?shù)街鳈C(jī)設(shè)備（如電視）。

此外，消費(fèi)者更喜歡耐用的電池，這些電池在設(shè)備的使用壽命內(nèi)不需要更換。毫不奇怪，設(shè)備制造商接到的客戶支持電話的很大一部分可以通過更換電池來解決。消費(fèi)者撥打的每個電話都會使公司花費(fèi)30至50美元，具體取決于通話持續(xù)多長時間。從本質(zhì)上講，遙控器必須像墻壁供電的亞馬遜Echo Dot一樣運(yùn)行，同時也比入耳式耳機(jī)更節(jié)能。

設(shè)計(jì)功能強(qiáng)大、高能效遙控器的這一挑戰(zhàn)需要創(chuàng)新的藍(lán)牙解決方案和音頻處理解決方案，因?yàn)樗鼈冎械囊粋€或兩個都有助于電池壽命。

與傳統(tǒng) IR 相比，使用藍(lán)牙 5.0/LE 可解決幾個問題。首先，藍(lán)牙是一種符合標(biāo)準(zhǔn)的解決方案，因此設(shè)備可以輕松地與現(xiàn)有藍(lán)牙設(shè)備的大型基礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行通信。此外，藍(lán)牙 5.0/LE 提供與 WiFi 設(shè)備相當(dāng)?shù)姆秶?。這非常適合支持語音的遙控器。傳統(tǒng)的藍(lán)牙解決方案已經(jīng)針對手機(jī)和筆記本電腦進(jìn)行了優(yōu)化，這些手機(jī)和筆記本電腦往往具有較大的電池，并且藍(lán)牙功耗并不那么顯著。

這兩個問題 - 更大的電池和功耗 - 不能很好地轉(zhuǎn)化為遙控器等端點(diǎn)設(shè)備。像Atmosic這樣的公司通過創(chuàng)建一個專注于消費(fèi)者終端設(shè)備（如遙控器）的全新解決方案，對整體解決方案設(shè)計(jì)進(jìn)行了創(chuàng)新。這種設(shè)計(jì)顯著降低了有功功率（約5倍），因此，與競爭解決方案相比，電池壽命延長了3倍至5倍。

除了極低功耗的藍(lán)牙設(shè)計(jì)外，還可以使用消耗明顯更少的功率（比標(biāo)準(zhǔn)接收器低20到50倍）的輔助喚醒接收器，使整個藍(lán)牙SoC進(jìn)入深度睡眠狀態(tài)。設(shè)備可以通過來自另一個主機(jī)的特殊模式喚醒。我們不會在這里詳細(xì)介紹這項(xiàng)技術(shù)，因?yàn)檫@與少量的專用遙控器有關(guān)。

第三種技術(shù)是利用能量收集（嵌入到藍(lán)牙 SoC 中）來收集射頻無線能量，以延長電池壽命。許多家庭和建筑物都具有顯著的RF能量（通常在ISM頻段），當(dāng)遙控器放在桌子上時，可以收集這些能量。根據(jù)能量水平，設(shè)備可以收集數(shù)十微瓦到1 mW的能量。目標(biāo)是盡可能替代電池電源，并將電池的使用壽命延長到幾年，而目前的壽命為六到九個月。對于工業(yè)和特殊用途的遙控器，也可以使用其他能源技術(shù)，如照片（太陽能），熱能和運(yùn)動能量收集。

如前所述，要實(shí)現(xiàn)真正的免提操作，遙控器必須同時像智能揚(yáng)聲器一樣運(yùn)行，同時又要像入耳式耳機(jī)設(shè)備一樣節(jié)能。像QuickLogic這樣的公司已經(jīng)創(chuàng)建了高度優(yōu)化的超低功耗配套設(shè)備，以與藍(lán)牙芯片組配合使用，以應(yīng)對這一挑戰(zhàn)。

具有藍(lán)牙連接的語音遙控器基本上有三種模式：待機(jī)、喚醒詞檢測和數(shù)據(jù)傳輸模式。每種方法都使用逐漸升高的能量模式。

在待機(jī)模式下，藍(lán)牙和配套芯片處于睡眠狀態(tài)，等待周圍環(huán)境中的一些噪音來喚醒它們。實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的最節(jié)能方法之一是使用Vesper的麥克風(fēng)聲音喚醒功能，該功能僅消耗10 μA，等待環(huán)境噪聲超過預(yù)配置的閾值dB SPL（聲壓級）。在典型的客廳用例中，系統(tǒng)可以在多達(dá)80%的時間內(nèi)處于這種模式。

一旦達(dá)到閾值水平，就會從麥克風(fēng)發(fā)出中斷，并喚醒配套芯片;這是進(jìn)入喚醒詞檢測模式的時間。配套芯片的MCU可以啟動并在確定的時間段內(nèi)運(yùn)行WWE，以檢測關(guān)鍵字是否已被說出。第三方解決方案，如Retune DSP的VoiceSpot WWE可以在Cortex-M4上運(yùn)行，僅使用一個麥克風(fēng)，并且不需要具有多麥克風(fēng)自適應(yīng)波束形成的計(jì)算密集型解決方案，這通常是中場（3至9英尺）語音識別所必需的。

除了明顯的 MIPS 節(jié)省外，從系統(tǒng)中移除的每個麥克風(fēng)還節(jié)省了 400 至 650 μA（有功功率）。如果檢測到喚醒字，則它會中斷并喚醒藍(lán)牙芯片以進(jìn)入數(shù)據(jù)傳輸模式。這是必要的，因?yàn)閱拘言~之后的用戶單詞需要以脈沖編碼調(diào)制（PCM）或壓縮數(shù)據(jù)的形式傳輸?shù)街鳈C(jī)（TV）。

如果未檢測到喚醒字，系統(tǒng)將恢復(fù)到初始待機(jī)模式。一些配套芯片（如 QuickLogic 的芯片）具有專用的低功耗聲音檢測 （LPSD） 硬件，可降低喚醒詞檢測模式下使用的平均系統(tǒng)功耗。例如，有些聲音像風(fēng)扇有很高的dB SPL，但顯然不是語音。LPSD硬件有足夠的智能來感知這一點(diǎn)，并忽略聲音，以避免不必要的運(yùn)行WWE的額外功耗。

藍(lán)牙 5.0/LE 非常適合數(shù)據(jù)傳輸模式，因?yàn)樗梢栽诘凸陌葱钄?shù)據(jù)包中傳輸數(shù)據(jù)。理想的伴侶應(yīng)具有足夠的內(nèi)存空間和處理能力，以便在將語音數(shù)據(jù)發(fā)送到藍(lán)牙設(shè)備之前對其進(jìn)行壓縮。一個典型的例子是運(yùn)行配置為復(fù)雜度設(shè)置為 4 的 Opus 編碼器。

審核編輯：郭婷