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마이크로웨이브 기술

마이크로웨이브 기술 - 극저전력 블루투스 음성 리모컨의 설계 방안

마이크로웨이브 기술

마이크로웨이브 기술 - 극저전력 블루투스 음성 리모컨의 설계 방안

극저전력 블루투스 음성 리모컨의 설계 방안

2021-09-21
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Author:Kyra

가상 도우미는 더 많은 가정에 있는 장치에 통합됩니다.아마존은 최근 알렉사를 위해 귀마개, 안경, 반지를 포함한 다양한 새로운 기기를 출시해 소비자들에게 더 많은 정보를 얻을 수 있는 방식을 제공할 것이라고 발표했다.이들 새로운 음성 제품에서 반복되는 주제는 무선과 스피커폰으로 휴대전화나 다른 호스트에 쉽게 연결해 명령을 들을 수 있다.내부 기술은 무선 연결을 지원하는 Bluetooth RF 칩셋과 음성 명령을 인식하기 위해 WWE(Warning Warning Engine) 를 실행하는 특수 내장 프로세서입니다.

이러한 추세의 또 다른 예는 모든 새로운 평면 TV, 셋톱 박스 및 미디어 플레이어에 리모컨이 장착되어 있으며 곧 완전히 무선 및 핸즈프리가 될 것이라는 것입니다.물론 음성제어를 원할 때 많은 사람들이 여전히 낡은 적외선시선원격조종모식이나 버튼으로 대화하지만 이런 것들은 곧 시대에 뒤떨어진다.사용자는 무전기처럼 통화 키를 눌러야 하는 장치가 아니라 명령에 완벽하게 응답할 수 있는 장치가 필요합니다.아마존 인근의 전자제품 물결과 마찬가지로 차세대 TV 리모컨은 무선과 스피커폰이 될 것이다.

그러나 리모컨의 디자인도 독특한 도전을 가져왔다.예를 들어, 리모컨은 일반적으로 충전할 수 없습니다.일반적으로 표준 AA 배터리를 사용합니다.리모컨은 시끄러운 환경에서 잘 행동해야 할 뿐만 아니라 몸에서 3~9피트 떨어져 있어야 한다.또한 텔레비전과 같은 호스트 장치로 정보를 무선으로 전송할 수도 있습니다.

또한 소비자들은 자주 교체할 필요가 없는 내구성 있는 배터리를 선호합니다.본질적으로 리모컨의 성능은 아마존 echo dot과 같아야 하지만 동시에 전력 소비량은 귀에 들어오는 이어폰보다 낮다.

강력하고 에너지 효율적인 리모컨을 설계하는 것은 과제입니다.매번 개선될 때마다 배터리 수명이 길어지기 때문에 혁신적인 Bluetooth 솔루션과 오디오 처리 솔루션이 필요합니다.

Bluetooth 5.0/le을 사용하여 기존 적외선의 몇 가지 문제를 해결했습니다.첫째, Bluetooth는 표준 솔루션이므로 기존 Bluetooth 장치와 쉽게 통신할 수 있습니다.또한 Bluetooth 5.0/le은 WiFi 장치에 해당하는 전송 범위를 제공하여 음성 원격 조종에 적합합니다.기존 Bluetooth 솔루션은 배터리 용량이 크고 전력 소비량이 적은 휴대폰과 노트북에 최적화되어 있습니다.

Atmosic의 혁신적인 솔루션은 경쟁사 솔루션에 비해 전력 소비량을 5배 대폭 줄이고 배터리 수명을 3~5배 연장할 수 있습니다.

매우 저전력 Bluetooth 설계 외에도 보조 깨우기 수신기를 사용할 수 있습니다.수신기의 전력 소비량은 표준 수신기보다 20~50배 낮을 수 있으므로 Bluetooth SOC 전체가 깊은 수면 상태에 들어갈 수 있습니다.다른 호스트의 특수 모드에서 디바이스를 깨울 수 있습니다.여기에서 우리는 이 기술을 상세하게 소개하지 않는다. 왜냐하면 그것은 소수의 특수한 리모컨에만 적용되기때문이다.

세 번째 저전력 기술은 배터리 수명을 연장하기 위해 RF 무선 에너지를 얻기 위해 에너지 수집을 사용합니다.많은 가정과 건물은 무선 주파수 에너지 (일반적으로 ISM 대역) 를 많이 가지고 있으며 리모컨이 책상 위에 놓일 때 이러한 에너지를 수집 할 수 있습니다.에너지 수준에 따라 장비 한 대가 수십 마이크로와트의 에너지를 얻을 수 있다.최종 목표는 가능한 경우 배터리 전원을 교체하고 배터리 수명을 몇 년까지 연장하는 것입니다.현재 리모컨의 수명은 6 ~ 9개월에 불과하다.산업 및 특수 용도의 리모컨의 경우 태양 에너지, 열 에너지 및 운동 에너지 수집과 같은 다른 에너지 기술을 사용할 수도 있습니다.

앞에서 말한바와 같이 진정한 스피커폰조작을 실현하려면 리모컨이 동시에 지능스피커처럼 작동해야 하지만 귀에 들어가는 이어폰처럼 에너지도 절약해야 한다.QuickLogic과 같은 회사는 Bluetooth 칩셋의 이러한 도전에 대처하기 위해 매우 최적화되고 초저전력 지원 장치를 개발했습니다.

Bluetooth에 연결된 음성 리모컨은 기본적으로 대기 모드, 깨우기 단어 감지 모드 및 데이터 전송 모드의 세 가지 모드가 있습니다.전력 소비량도 점차 증가하고 있습니다.

대기 모드에서 Bluetooth와 함께 제공된 칩은 주변 환경의 일부 깨우는 단어를 기다리며 수면 상태에 있습니다.이 절전을 실현하는 한 가지 방법은 vesper의 마이크를 사용하여 소리를 깨우는 것인데, 이 기능은 겨우 10을 소모합니까?A. 환경 사운드가 미리 구성된 임계값을 초과할 때까지 기다립니다.일반적인 거실 사용 사례에서 시스템의 80% 가 이 모드에 있습니다.

임계값 수준에 도달하면 마이크는 중단을 트리거하고 포함된 칩을 깨웁니다.이제 깨우는 단어 검사 모드로 들어갑니다.칩과 함께 제공되는 MCU는 WWE를 일정 기간 시작하고 실행하여 키워드가 언급되었는지 확인할 수 있습니다.retune DSP의 voicespot WWE와 같은 타사 솔루션은 일반적으로 미드필드 (3~9피트) 음성 인식에 필요한 다중 마이크 적응형 빔 형성의 컴퓨팅 집약적 솔루션이 아닌 하나의 마이크만 사용하는 cortex-m4에서 실행될 수 있습니다.

프로세서 자원을 크게 절약하는 것 외에도 시스템의 마이크당 400~650을 절약할 수 있습니까?A (유공 전력).깨우기 문자가 감지되면 Bluetooth 칩을 중단하고 깨워 데이터 전송 모드로 전환합니다.깨운 글자 이후의 사용자 글자는 펄스 인코딩 변조 (PCM) 또는 압축된 데이터로 호스트 (예: TV) 로 보내야 하기 때문에 필요합니다.

깨우기 문자가 감지되지 않으면 초기 대기 모드로 돌아갑니다.QuickLogic과 같은 일부 지원 칩에는 각성어 감지 모드에서 사용되는 평균 시스템 전력을 줄이기 위해 전용 저전력 사운드 감지 (LPSD) 하드웨어가 있습니다.예를 들어, 일부 팬 소리는 음압이 높지만 분명히 음성은 아닙니다.LPSD 하드웨어는 이를 인식하고 WWE의 불필요한 추가 전력 소비를 방지하기 위해 소리를 무시하기에 충분한 지능을 가지고 있습니다.

Bluetooth 5.0/le은 저전력 온디맨드 그룹으로 데이터를 전송하기 때문에 데이터 전송 모드에 적합합니다.이상적인 파트너는 음성 데이터를 압축한 다음 Bluetooth 장치로 보낼 수 있는 충분한 저장 공간과 처리 능력을 갖추어야 합니다.일반적인 예는 opus 오디오 인코더를 실행하는 것입니다.