ИНТЕРНЕТ-РАДИОПРИЕМНИК/ПЕРЕДАТЧИК (ВАРИАНТЫ)

Группа полезных моделей относится к области цифровой записи, а именно к системам передачи данных и предназначено для приема и передачи цифрового аудио сигнала через сеть Интернет, а также для использования в качестве Интернет-радиоприемника/передатчика.
В настоящее время более 4 миллиардов людей на земном шаре, в целом, не удовлетворены обслуживанием вследствие плохого качества звука коротковолновых радиопередач и ограничений зон обслуживания наземных радиовещательных систем с амплитудной модуляцией (AM) и частотной модуляцией (ЧМ).
Переход к цифровой технике передачи обеспечивает существенно более эффективное использование частотного спектра, а также большую гибкость при разделении пропускной способности. Для слушателя это означает расширение предложения предоставленных в распоряжение программ, а для поставщика программ - снижение стоимости передачи за предложенную услугу.
Значительная часть цифровых аудиоустройств конструктивно представляет собой набор следующих блоков: микроконтроллера, МР3 декодера, энергонезависимой памяти, блока питания, цифро-аналогового преобразователя, аудио усилителя, дисплея и кнопок управления.
Наиболее близким к заявляемой группе полезных моделей по технической сущности и достигаемому при использовании техническому результату, является устройство для записи и воспроизведения МР3 файлов, предназначенное для записи и воспроизведения стереофонической речи «говорящих книг», «звуковых книг», а также для использования в качестве Интернет-радио (патент РФ №82500 на полезную модель, МПК G11B 13/08, опубл. 27.04.2009), содержащее цифровой тифлоплеер, включающий корпус, МР3 декодер, блок управления, аналоговый преобразователь, аудиоусилитель, дисплей, память на SD карте и блок питания, малогабаритную акустическую стереосистему с динамиками, расположенными в разных плоскостях для достижения максимального стереоэффекта, систему навигации, позволяющую удобно ориентироваться в разделах аудиокниг, клавишную панель управления с озвучанием выполненных действий, работает в режимах проигрывания МР3 файлов, прослушивания цифровых «говорящий» книг и Интернет-радио, снабжен системой кодировки/декодировки стандарта МР3 формата шифрами для защиты от несанкционированного копирования, системой ускорения/замедления воспроизведения в режиме прослушивания «говорящих» книг, системой установки закладок и режимом «слип», а его корпус выполнен в виде книги небольшого формата.
Недостаток известного устройства (в плане работы с Интернет-радиостанциями) заключается в том, что это устройство может быть использовано только в зоне действия Wi-Fi точки доступа в Интернет, ограниченной несколькими десятками метров. Также отсутствует возможность передавать аудиосигнал из устройства в Интернет.
Задачей настоящей группы полезных моделей является создание устройства для использования в смешанной сети сотовой связи и беспроводного широкополосного доступа в Интернет, обеспечивающего прием и передачу аудиосигнала - речевых и музыкальных программ.
Предлагаемая группа полезных моделей предназначена для устранения упомянутых недостатков и на достижение технического результата, заключающегося в расширении области приема и передачи устройства за счет использования сетей сотовой связи и беспроводного широкополосного доступа в Интернет, а также добавлении возможности передавать аудиосигнал в Интернет.
Задача, положенная в основу настоящей группы полезных моделей, решается тем, что Интернет-радиоприемник/передатчик, по первому варианту выполнения, содержащий управляющий его функциями микроконтроллер с подключенными к нему кнопками управления, цифро-аналоговый преобразователь, аудиоусилитель, дисплей, энергонезависимую память, блок питания, он оснащен модулем соединения с сетями сотовой связи и/или модулем беспроводного широкополосного доступа в Интернет, соединенным с микроконтроллером, USB контроллером для подключения внешних модулей соединения с сетями сотовой связи или внешних модулей беспроводного широкополосного доступа в Интернет и подключения к компьютеру, а также системой аудио ввода/вывода, блоком индикации, кнопками навигации, тачскрином, контроллером Ethernet, контроллером Wi-Fi и разъемом для подключения карты памяти SD.
Задача, положенная в основу настоящей группы полезных моделей, решается также и тем, что Интернет-радиоприемник/передатчик, по второму варианту выполнения, содержащий управляющий его функциями микроконтроллер с подключенными к нему кнопками управления, цифро-аналоговый преобразователь, аудиоусилитель, дисплей, энергонезависимую память, блок питания, он выполнен в виде портативной модели для использования совместно с наушниками и оснащен модулем соединения с сетями сотовой связи и/или модулем беспроводного широкополосного доступа в Интернет, соединенным с микроконтроллером, USB контроллером для подключения к компьютеру, а также системой аудио ввода/вывода, кнопками навигации и разъемом для подключения карты памяти SD.
Задача, положенная в основу настоящей группы полезных моделей, решается также и тем, что Интернет-радиоприемник/передатчик, по третьему варианту выполнения, содержащий управляющий его функциями микроконтроллер с подключенными к нему кнопками управления, цифро-аналоговый преобразователь, аудиоусилитель, дисплей, энергонезависимую память, блок питания, он выполнен в виде стационарной модели для радиотрансляций и оснащен USB контроллером для подключения внешних модулей соединения с сетями сотовой связи или внешних модулей беспроводного широкополосного доступа в Интернет и подключения к компьютеру, а также системой аудио ввода/вывода, блоком индикации, контроллером Ethernet, контроллером Wi-Fi и разъемом для подключения карты памяти SD.
Задача, положенная в основу настоящей группы полезных моделей, решается также и тем, что Интернет-радиоприемник/передатчик, по четвертому варианту выполнения, содержащий управляющий его функциями микроконтроллер с подключенными к нему кнопками управления, цифро-аналоговый преобразователь, аудиоусилитель, дисплей, энергонезависимую память, блок питания, он выполнен в виде портативной модели с по меньшей мере одним динамиком и оснащен модулем соединения с сетями сотовой связи и/или модулем беспроводного широкополосного доступа в Интернет, соединенным с микроконтроллером, USB контроллером для подключения внешних модулей соединения с сетями сотовой связи или внешних модулей беспроводного широкополосного доступа в Интернет и подключения к компьютеру, а также системой аудио ввода/вывода, блоком индикации, тачскрином, контроллером Ethernet и разъемом для подключения карты памяти SD.
Дополнительные существенные отличия для первого варианта выполнения предложенной группы полезных моделей состоят в том, что:
- модуль соединения с сетями сотовой связи и/или модуль беспроводного широкополосного доступа в Интернет выполнен в виде встроенного 3G модема и/или встроенного 4G модема с разъемами для подключения антенны;
- внешние модули соединения с сетями сотовой связи и внешние модули беспроводного широкополосного доступа в Интернет представляют собой 3G и 4G модемы с интерфейсом USB;
- система аудио ввода/вывода включает аудиокодек с подключенными к нему стереофоническим регулятором громкости/уровня записи, стереофоническим линейным аудиовходом и микрофонным предусилителем с разъемом для подключения микрофона, микрофоном, а также встроенным микрофоном, при этом один выход аудиокодека соединен посредством блока индикации с индикаторами уровней левого и правого каналов, а другой - с усилителем НЧ с подключенными, по меньшей мере, одним динамиком и наушниками.
Дополнительные существенные отличия для второго варианта выполнения предложенной группы полезных моделей состоят в том, что:
- модуль соединения с сетями сотовой связи и/или модуль беспроводного широкополосного доступа в Интернет выполнен в виде встроенного 3G модема и/или встроенного 4G модема с разъемами для подключения антенны;
- система аудио ввода/вывода включает аудиокодек с подключенными к нему стереофоническим линейным аудиовходом и микрофонным предусилителем с разъемом для подключения микрофона и встроенным микрофоном, при этом выход аудиокодека соединен с усилителем НЧ со стереофоническим разъемом для подключения наушников.
Дополнительные существенные отличия для третьего варианта выполнения предложенной группы полезных моделей состоят в том, что:
- внешние модули соединения с сетями сотовой связи и внешние модули беспроводного широкополосного доступа в Интернет представляют собой 3G и 4G модемы с интерфейсом USB;
- система аудио ввода/вывода включает аудиокодек с подключенными к нему стереофоническим регулятором громкости/уровня записи, стереофоническим линейным аудиовходом, микрофонным предусилителем с разъемом для подключения микрофона и микрофоном, при этом один выход аудиокодека соединен посредством блока индикации с индикаторами уровней левого и правого каналов, а другой - с усилителем НЧ со стереофоническим разъемом для наушников;
- кнопки управления выполнены в виде выключателя питания, многопозиционного переключателя режимов работы и тумблера для выхода в эфир.
Дополнительные существенные отличия для четвертого варианта выполнения предложенной группы полезных моделей состоят в том, что:
- модуль соединения с сетями сотовой связи и/или модуль беспроводного широкополосного доступа в Интернет выполнен в виде встроенного 3G модема и/или встроенного 4G модема с разъемами для подключения съемной антенны;
- внешние модули соединения с сетями сотовой связи и внешние модули беспроводного широкополосного доступа в Интернет представляют собой 3G и 4G модемы с интерфейсом USB;
- система аудио ввода/вывода включает аудиокодек с подключенными к нему стереофоническим регулятором громкости/уровня записи, стереофоническим линейным аудио входом и микрофонным предусилителем с разъемом для подключения микрофона, а также микрофоном, при этом один выход аудиокодека соединен посредством блока индикации с индикаторами уровня левого и правого каналов, а другой - с усилителем НЧ с подключенным, по меньшей мере, одним динамиком и наушниками.
Использование встроенного 3G модема и/или встроенного 4G модема, а также использование внешнего 3G модема и/или внешнего 4G модема позволяет увеличить зоны приема Интернет-радиоприемника/передатчика, зоной приема является практически вся территория крупных городов.
Использование аудиокодека совместно со стереофоническим линейным аудиовходом, а также с микрофонным предусилителем, встроенным микрофоном и подключаемым микрофоном дает возможность передавать аудио поток в Интернет на сервер аудиоблогов Bazillion или на сервер Интернет радиостанции.
За счет использования блока индикации имеется возможность контролировать уровень аудиосигнала (громкость) при передаче, что позволяет значительно повысить качество звука.
Интернет-радиоприемник/передатчик поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 изображена структурная схема Интернет-радиоприемника/передатчика;
- на фиг.2 - то же вариант выполнения портативной модели для использования совместно с наушниками;
- на фиг.3 - то же вариант выполнения стационарной модели для радиотрансляций;
- на фиг.4 - то же вариант выполнения портативной модели с одним или двумя динамиками (громкоговорителями);
- на фиг.5 представлен общий вид варианта портативной модели для использования совместно с наушниками;
- на фиг.6 - то же вид сверху на фиг.5;
- на фиг.7 - то же вид сбоку на фиг.5;
- на фиг.8 - то же вид снизу на фиг.5;
- на фиг.9 представлен общий вид варианта стационарной модели для радиотрансляций;
- на фиг.10 - то же вид сзади на фиг.9;
- на фиг.11 представлен общий вид варианта портативной модели с одним или двумя динамиками (громкоговорителями);
- на фиг.12 - то же вид сбоку на фиг.11;
- на фиг.13 представлена схема взаимодействия Интернет-радиоприемника/передатчика с пользователем и с сервером Bazillion в Интернете.
Предпочтительные варианты исполнения полезной модели описываются далее на основе указанных чертежей, на которых представлены:
1 - микроконтроллер;
2 - оперативная память;
3 - устройство управления электропитанием;
4 - батарея электропитания (аккумулятор);
5 - встроенный 3G модем;
6 - разъем для подключения антенны;
7 - антенна;
8 - встроенный 4G модем;
9 - разъем для подключения антенны;
10 - антенна;
11 - USB контроллер;
12 - разъем USB для подключения внешних устройств;
13 - внешний 3G USB модем;
14 - внешний 4G USB модем;
15 - аудиокодек;
16 - усилитель НЧ;
17 - динамик (громкоговоритель);
18 - разъем для подключения наушников;
19 - наушники;
20 - микрофонный предусилитель;
21 - разъем для подключения микрофона;
22 - микрофон;
23 - стереофонический линейный аудио вход;
24 - стереофонический регулятор громкости/уровня записи;
25 - блок индикации;
26 - индикатор уровня левого канала;
27 - индикатор уровня правого канала;
28 - кнопки управления;
29 - кнопки навигации;
30 - контроллер тачскрина;
31 - тачскрин;
32 - контроллер дисплея;
33 - дисплей;
34 - энергонезависимая память;
35 - разъем для подключения карты памяти SD;
36 - карта памяти SD;
37 - разъем USB для подключения к компьютеру;
38 - корпус портативной модели для использования совместно с наушниками;
39 - кнопка включения питания;
40 - встроенный микрофон;
41 - кнопки регулирования громкости;
42 - корпус стационарной модели для радиотрансляций;
43 - выключатель питания;
44 - тумблер для выхода в эфир;
45 - многопозиционный переключатель режимов работы;
46 - разъем для подключения адаптера питания;
47 - контроллер Ethernet;
48 - разъем Ethernet;
49 - контроллер Wi-Fi;
50 - разъем для подключения антенны;
51 - корпус портативной модели с одним или двумя динамиками (громкоговорителями).
Основной элемент Интернет-радиоприемника/передатчика - это микроконтроллер 1, который, исполняя специальную программу, взаимодействует со всеми элементами, изображенными на фиг.1-12, который также выполняет функции кодирующего и декодирующего устройства.
Программа, которую исполняет микроконтроллер 1, хранится в энергонезависимой памяти 34 и помещается при включении приемника в оперативную память 2, которая часто расположена в самом микроконтроллере 1 (зависит от типа микроконтроллера). При этом работа программы микроконтроллера 1 состоит из 3-х этапов:
- соединение с Интернетом;
- соединение через Интернет с сервером аудиоблогов Bazillion или с сервером Интернет-радиостанциии;
- прием или передача аудио потока с сервера в приемник и/или из приемника на сервер.
Соединение с Интернетом осуществляется или при помощи сетей сотовой связи CDMA (далее - 3G) или сетей высокоскоростного беспроводного доступа в Интернет WiMAX Wave 2 / IEEE 802.16e (далее - 4G).
Для соединения с Интернетом через сети сотовой связи 3G может использоваться (в зависимости от конфигурации Интернет-приемника/передатчика):
1. встроенный 3G модем 5 с подключенной к нему через разъем 6 для подключения антенны антенной 7;
2. внешний 3G USB модем 13, подключенный через разъем USB 12 для подключения внешних устройств к USB контроллеру 11.
Для соединения с сетями высокоскоростного беспроводного доступа в Интернет 4G может использоваться (в зависимости от конфигурации Интернет-приемника/передатчика):
1. встроенный 4G модем 8 с подключенной к нему через разъем 9 для подключения антенны антенной 10;
2. внешний 4G USB модем 14, подключенный через разъем USB 12 для подключения внешних устройств к USB контроллеру 11.
Интернет-радиоприемник/передатчик может соединяться с Интернетом также с использованием контроллера 47 Ethernet или контроллера 49 Wi-Fi.
Параметры программы для установления соединения через Интернет с сервером аудиоблогов Bazillion или с сервером Интернет-радиостанции задаются при помощи кнопок управления 28, кнопок навигации 29 и/или тачскрина 31, соединенного с микроконтроллером 1 при помощи специального контроллера 30.
Управление электропитанием Интернет-радиоприемника/передатчика осуществляет блок питания, включающий в себя устройство 3 управления электропитанием, батарею 4 электропитания и разъем 46 для подключения адаптера питания. К основным задачам устройства 3 управления электропитанием относятся:
1. зарядка батареи электропитания (аккумулятора) 4;
2. контроль оставшегося заряда аккумулятора 4;
3. подача питания на микроконтроллер 1, а также на USB-контроллер 11.
Подключение Интернет-радиоприемника/передатчика к компьютеру осуществляется через разъем USB 37 для подключения к компьютеру.
Стереофонический регулятор 24 громкости/уровня записи отвечает за регулировку громкости воспроизведения аудио сигнала из громкоговорителя 17 и из наушников 19 в режиме приема, а также отвечает за регулировку уровня записи сигнала с микрофона 22 и со стереофонического линейного аудио входа 23 записи в режиме передачи или записи.
Блок индикации 25 служит для управления светодиодами индикаторов уровня левого канала 26 и правого канала 27.
Управление работой Интернет-радиоприемника/передатчика осуществляется при помощи кнопок управления 28 и кнопок навигации 29. Отображение данных на дисплее 33 происходит при помощи микроконтроллера 1 через контроллер 32 дисплея. Для навигации в меню, управления режимами работы и ввода информации в Интернет-радиоприемнике/передатчике используется тачскрин 31. Сигналы с тачскрина 31 через контроллер 30 тачскрина попадают в микроконтроллер 1 и обрабатываются программой.
Аудиофайлы, предназначенные для воспроизведения при помощи интернет-радиоприемника, а также аудиофайлы, записанные при помощи Интернет-радиоприемника/передатчика, хранятся на карте 36 памяти SD, подключаемой через разъем 35 для подключения карты памяти SD к микроконтроллеру 1.
Один из возможных вариантов практического воплощения настоящего технического решения в виде портативной модели для использования совместно с наушниками, представленный на фиг.5-8, включает: корпус 38, содержащий кнопку 39 включения питания, разъем (стереофонический) 18 для подключения наушников, разъем 21 для подключения микрофона, стереофонический линейный аудиовход 23, кнопки управления 28, кнопки навигации 29, дисплей 33, разъем 35 для подключения карты памяти SD, разъем USB 37 для подключения к компьютеру, встроенный микрофон 40 и кнопки 41 регулирования громкости.
Другой возможный вариант практического воплощения настоящего технического решения в виде стационарной модели для радиотрансляций, представленный на фиг.9-10, включает: корпус 42, содержащий выключатель 43 питания, тумблер 44 для выхода в эфир, многопозиционный переключатель 45 режимов работы, стереофонический регулятор 24 громкости/уровня записи, индикатор 26 уровня левого канала, индикатор 27 уровня правого канала, разъем 46 для подключения адаптера питания, стереофонический линейный аудиовход 23, разъем USB 12 для подключения внешнего USB 3G или 4G модема, разъем Ethernet 48, разъем 50 для подключения антенны, разъем 18 для подключения наушников, дисплей 33, разъем 35 для подключения карты памяти SD, разъем USB 37 для подключения к компьютеру, разъем 21 для подключения микрофона.
Еще один возможный вариант практического воплощения настоящего технического решения в виде портативной модели с по меньшей мере одним динамиком, представленный на фиг.11-12, включает: корпус 51, содержащий динамик (громкоговоритель) 17, кнопки 28 управления, стереофонический регулятор 24 громкости/уровня записи, индикатор 26 уровня левого канала, индикатор 27 уровня правого канала, стереофонический линейный аудиовход 23, разъем USB 12 для подключения внешнего USB 3G или 4G модема, разъем Ethernet 48, антенну 7, разъем 18 для подключения наушников, дисплей 33, тачскрин 31, разъем 35 для подключения карты памяти SD, разъем USB 37 для подключения к компьютеру, разъем 21 для подключения микрофона.
Работа Интернет-радиоприемника/передатчика осуществляется следующим образом.
Приемник включается кнопкой включения (одной из кнопок управления 28). После этого питание от аккумулятора 4 через устройство 3 управления электропитанием подается на микроконтроллер 1. В случае работы приемника от внешнего источника питания, питание подается через разъем USB 37 для подключения компьютеру и далее через USB контроллер 11 и устройство 3 управления электропитанием в микроконтроллер 1. Так же питание может подаваться через разъем 46 для подключения адаптера питания и далее через устройство 3 управления электропитанием в микроконтроллер 1.
При подаче питания на микроконтроллер 1 происходит его первоначальная загрузка, в результате которой происходит инициализация всех устройств. Далее из энергонезависимой памяти 34 происходит загрузка программы во встроенную оперативную память 2 и начинается исполнение программы.
В ходе работы программы происходит соединение с Интернетом при помощи встроенного 3G модема 5 или внешнего 3G USB модема 13 или встроенного 4G модема 8 или внешнего 4G USB модема 14, в зависимости от конфигурации приемника.
После соединения с Интернетом программа соединяется через сеть Интернет с сервером аудиоблогов Bazillion или с сервером Интернет радиостанциии для последующего приема или передачи аудио потока.
Интернет приемник/передатчик может работать в следующих режимах: «прием», «передача», «запись аудиофайлов» и «прослушивание аудиофайлов».
В случае если в программе был выбран режим «прием», на сервер посылается запрос на передачу аудио потока с сервера на приемник. Сервер обрабатывает запрос и начинает передачу аудио потока через Интернет.
Закодированный (например, в формате mp3 или аас+) аудио поток передается по протоколу HTTP, либо по протоколу SHOUTcast, с сервера интернет-радиостанции или с сервера аудиоблогов Bazillion через Интернет при помощи сетей сотовой связи (CDMA, 3G) или сетей высокоскоростного беспроводного доступа (WiMax, 4G) и принимается с помощью антенны 7 встроенного 3G модема 5 или антенны 10 встроенного 4G модема 8 или внешнего 3G USB модема 13 или внешнего 4G USB модема 14 (в зависимости от конфигурации устройства). Принятый закодированный аудио поток раскодируется микроконтроллером 1 и преобразуется в цифровой аудио сигнал, который поступает в аудиокодек 15, где происходит цифро-аналоговое преобразование цифрового аудио сигнала в аналоговый аудио сигнал. С аудиокодека 15 аналоговый аудио сигнал поступает в усилитель НЧ 16, где усиливается и попадает в динамик (громкоговоритель) 17 или на разъем 18 для наушников и далее в наушники 19.
В случае если в программе был выбран режим «передача», звуковой сигнал поступает через микрофон 22, подключенный к разъему 21 для подключения микрофона или через встроенный микрофон 40, в микрофонный предусилитель 20 и далее в аудиокодек 15. Также звуковой стереофонический аудиосигнал, поступивший на стереофонический линейный аудио вход 23, поступает в аудиокодек 15. В аудиокодеке 15 происходит аналого-цифровое преобразование звукового сигнала в цифровой аудиосигнал, который поступает из аудиокодека 15 в микроконтроллер 1, где происходит его кодирование (например, в формат mp3 или аас+) и дальнейшая передача аудио потока через Интернет на сервер интернет-радиостанции или сервер аудиоблогов Bazillion при помощи встроенного 3G модема 5 или внешнего 3G USB модема 13 или встроенного 4G модема 8 или внешнего 4G USB модема 14, в зависимости от конфигурации приемника.
В случае если в программе был выбран режим «прослушивание аудиофайлов», аудиофайл известного формата, например МР3, выбранный при помощи кнопок управления 28, кнопок навигации 29, тачскрина 31 и дисплея 33, загружается в оперативную память 2 из карты 35 памяти SD и раскодируется микроконтроллером 1. Далее, раскодированный цифровой аудиосигнал поступает в аудиокодек 15, где происходит цифро-аналоговое преобразование цифрового аудио сигнала в аналоговый аудио сигнал. С аудиокодека 15 аналоговый аудио сигнал поступает в усилитель НЧ 16, где усиливается и попадает в динамик (громкоговоритель) 17 или на разъем 18 для наушников и далее в наушники 19.
В случае если в программе был выбран режим «запись аудиофайлов», звуковой сигнал поступает через микрофон 22, подключенный к разъему 21 для подключения микрофона или через встроенный микрофон 40, в микрофонный предусилитель 20 и далее в аудиокодек 15. Также звуковой стереофонический аудиосигнал, поступивший на стереофонический линейный аудио вход 23, поступает в аудиокодек 15. В аудиокодеке 15 происходит аналого-цифровое преобразование звукового сигнала в цифровой аудиосигнал, который поступает из аудиокодека 15 в микроконтроллер 1, где происходит его кодирование (например, в формат mр3 или аас+) и дальнейшее сохранение аудиофайла на карте памяти SD 36.
Практическое применение: Интернет-радиоприемник/передатчик по третьему варианту был создан на базе одноплатного компьютера Atmel AT91SAM9260 и аудиокодека TLV320 с подключаемыми к нему внешними 3G и 4G модемами ZTE MF626 и Samsung SWC-U200 соответственно. Для проведения испытаний качества приема и передачи речевых и музыкальных программ, а также определения зоны уверенной работы устройства, использовалась интернет-радиостанция Smile Cafe. В результате произведенных экспериментов было установлено, что разработанный интенет-радиоприемник/передатчик обеспечивает уверенный прием и передачу аудиосигнала на всей территории крупных городов, таких как Москва и Самара.