【专利解密】华为TWS的双链路数据传输方案

目前，真正无线立体声(TWS)蓝牙耳机，已经有了长足的发展，彻底摆脱了连接线的束缚，而华为的TWS耳机也在行业中占据了重要份额，华为消费者业务CEO余承东在中国信息化百人会2020年峰会上表示，第二季度笔记本电脑同比增长120%，TWS耳机同比增长50%。

TWS通常包含两个耳机：主耳机和从耳机，TWS通用的信号传输方案为：主耳机与手机建立蓝牙连接，主、副耳机之间再建立蓝牙连接。然而，这样的通信过程势必会带来相应的连接延迟从而影响用户体验，采用转发信号的方式也会带来连接的不稳定性。

同时，由于TWS都采用无线设计，且普遍使用充电盒来收纳耳机以及给耳机充电，而TWS耳机充电次数较多后，耳机头上的触点和充电盒上的触点可能会因长时间磨损和受外界环境腐蚀而发生接触不良的情况，会影响无线充电蓝牙耳机的正常充电。

为了进行可靠的蓝牙连接以及稳定的充电效果，华为分别在19年6月14日申请了一项名为“蓝牙通信方法、TWS蓝牙耳机及终端”的发明专利(申请号：201910513900.9)以及在19年7月25日申请了一项名为“一种无线充电蓝牙耳机”的发明专利(申请号：201910677888.5)，申请人为华为技术有限公司。

根据这些专利目前公开的资料，让我们一起来看看华为TWS蓝牙耳机的解决方案吧。

首先，如上图为华为发明的TWS的整体设计方案，耳机盒包含盒体101和盒盖102，盒体中有用于放置耳机的空腔103，空腔又分为第一空腔1031和第二空腔1032，分别来存放两个蓝牙耳机。

此外，耳机盒中还设计了依附于耳机盒的盒体的磁体，耳机中的磁体与盒体中的磁体之间磁极相反，由于耳机在收纳时放置在盒体的空腔中，因此借用耳机中的磁体与盒体中的磁体，通过磁力而相互吸引，可以让耳机更加稳定的固定在空腔中。

当蓝牙耳机与电子设备(手机)进行通信时，就需要设计用于交互的系统架构，如上图，架构中包括智能手机10和蓝牙耳机20，手机和耳机通过蓝牙进行连接，蓝牙耳机又分为第一耳机和第二耳机，第一耳机命名为主耳机，第二耳机命名为副耳机。

主耳机和副耳机内均设置有蓝牙模块，二者之间通过蓝牙协议进行数据传输。该专利的方案从外观上看满足TWS蓝牙耳机的无线要求：主耳机和副耳机之间没有连接线，具有携带方便、易于使用的优点。此外，主耳机和副耳机中均有麦克风，也就是说，主耳机和副耳机除了具有音频播放的功能外，两个均具有音频采集的功能。

而如上图右所示，为听音乐场景下手机与蓝牙耳机之间进行连接的链路示意图，这种通信方案主要依赖手机与主耳机建立的ACL链路，同时主耳机和副耳机之间也健立ACL链路。手机在播放音乐时，将当前播放的音频数据通过ACL链路发送给主耳机，主耳机将接收到的音频数据通过ACL链路转发给副耳机，从而可以同步播放该音频数据。

为这种蓝牙通信方法的流程如上图所示，首先，手机与主耳机之间建立第一ACL链路，主耳机与副耳机之间建立第二ACL链路，相当于这两个链路将两个耳机与手机进行了串联。

其次，手机通过第一ACL链路向主耳机发送第一音频数据，主耳机将第一音频数据通过第二ACL链路转发至副耳机。需要音频任务进行切换，例如由音乐切换到影视或者打电话时，手机也会接收场景变更指令，响应于场景变更指令。

随后，手机会与主耳机之间建立第一SCO链路，手机与副耳机之间建立第二SCO链路，手机和主耳机之间通过第一SCO链路传输第二音频数据，手机和副耳机之间通过第二SCO链路传输第二音频数据。

这样借助于ACL和SCO两种链路来进行数据传输，不仅保证了蓝牙耳机的连接以及数据传输的稳定性，也带给用户更好的TWS蓝牙耳机体验，接下来我们再来看看TWS蓝牙耳机的充电方案。

如上图，蓝牙耳机包括容纳槽111、两个第二线圈112，该方案中采用低频的Qi协议充电方案或高频13.56MHz的NFC充电，通过两个线圈来分别为蓝牙耳机进行充电，这种结构的好处就在于避免了使用触点来进行接触式充电，也增加了蓝牙耳机的使用寿命。

以上就是华为发明的TWS蓝牙耳机，通过ACL和SCO链路两种数据传输链路，使得蓝牙耳机的数据传输更加稳定可靠，避免了传统方案因转发而带来的信号延迟以及干扰。而对于两个耳机分别采用充电线圈的方式进行充电，避免了因为触点磨损而导致的接触不良，也在一定程度上延长了耳机的使用寿命。