語音控制在消費電子產品中很受歡迎。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。

虛擬助手繼續集成到我們家中的更多設備中。亞馬遜將Alexa引入各種新設備，包括耳塞，眼鏡和戒指，為消費者提供更多獲取信息的方式。這些新的語音產品反復出現的主題是它們是無線和免提的。該設備可輕松連接到您的手機或其他主機，并耐心地聆聽要說出的命令。引擎蓋下的技術是藍牙RF芯片組，支持無線連接和運行喚醒詞引擎（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。當然，當您想要語音控制時，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其命令的設備，而不是像對講機那樣必須使用的設備。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，遠程控制設計帶來了一些獨特的挑戰。例如，遙控器通常不可充電;它們通常使用標準AA電池運行。遙控器不僅需要在嘈雜的環境中表現良好，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到主機設備（如電視）。

此外，消費者更喜歡耐用的電池，這些電池在設備的使用壽命內不需要更換。毫不奇怪，設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。消費者撥打的每個電話都會使公司花費30至50美元，具體取決于通話持續多長時間。從本質上講，遙控器必須像墻壁供電的亞馬遜Echo Dot一樣運行，同時也比入耳式耳機更節能。

設計功能強大、高能效遙控器的這一挑戰需要創新的藍牙解決方案和音頻處理解決方案，因為它們中的一個或兩個都有助于電池壽命。

與傳統 IR 相比，使用藍牙 5.0/LE 可解決幾個問題。首先，藍牙是一種符合標準的解決方案，因此設備可以輕松地與現有藍牙設備的大型基礎架構進行通信。此外，藍牙 5.0/LE 提供與 WiFi 設備相當的范圍。這非常適合支持語音的遙控器。傳統的藍牙解決方案已經針對手機和筆記本電腦進行了優化，這些手機和筆記本電腦往往具有較大的電池，并且藍牙功耗并不那么顯著。

這兩個問題 - 更大的電池和功耗 - 不能很好地轉化為遙控器等端點設備。像Atmosic這樣的公司通過創建一個專注于消費者終端設備（如遙控器）的全新解決方案，對整體解決方案設計進行了創新。這種設計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。

除了極低功耗的藍牙設計外，還可以使用消耗明顯更少的功率（比標準接收器低20到50倍）的輔助喚醒接收器，使整個藍牙SoC進入深度睡眠狀態。設備可以通過來自另一個主機的特殊模式喚醒。我們不會在這里詳細介紹這項技術，因為這與少量的專用遙控器有關。

第三種技術是利用能量收集（嵌入到藍牙 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），當遙控器放在桌子上時，可以收集這些能量。根據能量水平，設備可以收集數十微瓦到1 mW的能量。目標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。對于工業和特殊用途的遙控器，也可以使用其他能源技術，如照片（太陽能），熱能和運動能量收集。

如前所述，要實現真正的免提操作，遙控器必須同時像智能揚聲器一樣運行，同時又要像入耳式耳機設備一樣節能。像QuickLogic這樣的公司已經創建了高度優化的超低功耗配套設備，以與藍牙芯片組配合使用，以應對這一挑戰。

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

在待機模式下，藍牙和配套芯片處于睡眠狀態，等待周圍環境中的一些噪音來喚醒它們。實現這一點的最節能方法之一是使用Vesper的麥克風聲音喚醒功能，該功能僅消耗10 μA，等待環境噪聲超過預配置的閾值dB SPL（聲壓級）。在典型的客廳用例中，系統可以在多達80%的時間內處于這種模式。

一旦達到閾值水平，就會從麥克風發出中斷，并喚醒配套芯片;這是進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運行WWE，以檢測關鍵字是否已被說出。第三方解決方案，如Retune DSP的VoiceSpot WWE可以在Cortex-M4上運行，僅使用一個麥克風，并且不需要具有多麥克風自適應波束形成的計算密集型解決方案，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 節省外，從系統中移除的每個麥克風還節省了 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牙芯片以進入數據傳輸模式。這是必要的，因為喚醒詞之后的用戶單詞需要以脈沖編碼調制（PCM）或壓縮數據的形式傳輸到主機（TV）。

如果未檢測到喚醒字，系統將恢復到初始待機模式。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功耗。例如，有些聲音像風扇有很高的dB SPL，但顯然不是語音。LPSD硬件有足夠的智能來感知這一點，并忽略聲音，以避免不必要的運行WWE的額外功耗。

藍牙 5.0/LE 非常適合數據傳輸模式，因為它可以在低功耗按需數據包中傳輸數據。理想的伴侶應具有足夠的內存空間和處理能力，以便在將語音數據發送到藍牙設備之前對其進行壓縮。一個典型的例子是運行配置為復雜度設置為 4 的 Opus 編碼器。

審核編輯：郭婷