專利名稱：具有回聲補(bǔ)償?shù)臒o繩終端設(shè)備的通電話和免提語音的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及操作無繩電信(＝TC)終端設(shè)備(例如，移動電話)的方法，其中利用補(bǔ)償TC終端設(shè)備的揚(yáng)聲器與傳聲器之間回聲的裝置和實(shí)施該方法的硬件子部件。
無繩電話(例如，移動電話)越來越普遍。隨著不斷減小的體積和不斷增大的揚(yáng)聲器到傳聲器的聲耦合，為了獲得該設(shè)備中較好的通信質(zhì)量，這些設(shè)備通常有補(bǔ)償回聲的裝置。例如，在DE4430189A1中描述回聲補(bǔ)償?shù)淖赃m應(yīng)濾波器的技術(shù)。
為了增加握住無繩TC終端設(shè)備的舒服程度，最近以來這些設(shè)備已經(jīng)有免提語音的所需裝置。免提語音表示語音通信的一種形式，在通信中能夠以很高的音量接通終端設(shè)備的揚(yáng)聲器，其中，例如，該設(shè)備是在桌子上，而用戶“可以免提說話”，即，不必把手持話機(jī)放置在他的耳邊。
在這種形式的通信中，由于揚(yáng)聲器的高音量，從揚(yáng)聲器到傳聲器有特別強(qiáng)的耦合，強(qiáng)于本地說話者信號的信號從揚(yáng)聲器到達(dá)傳聲器。于是，可以發(fā)生令人不愉快的反饋嘯聲，使通信無法進(jìn)行。通信還可以受到這樣的干擾，雖然該單元不發(fā)嘯聲，但回聲很大，即，會話中的片言只語可以有很強(qiáng)的回聲。
最近以來，移動電話終端設(shè)備已經(jīng)變得越來越小。所以，揚(yáng)聲器與傳聲器之間距離不可避免地變得越來越近，其結(jié)果是，本地說話者的信號，即，傳聲器的信號，接收到本地說話者所需的信號很弱，遺憾的是，接收到來自揚(yáng)聲器的干擾信號很強(qiáng)。特別是，小型移動電話在沒有附加措施的情況下無法工作。如果不設(shè)計(jì)出一套措施來減小揚(yáng)聲器到傳聲器的這種聲耦合使它們能夠工作，這種小型移動電話是不能使用的。
減小揚(yáng)聲器-傳聲器耦合的已知設(shè)計(jì)措施包括
a)使用Backelectret傳聲器以補(bǔ)償結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的噪聲；b)外殼內(nèi)傳聲器和揚(yáng)聲器的強(qiáng)阻尼基座，例如，在柔軟的阻尼硅環(huán)上；c)外殼內(nèi)盡可能氣密的揚(yáng)聲器封裝，以便盡可能避免聲音短路；d)可以利用移動電話上必須打開的握鍵增大揚(yáng)聲器與傳聲器之間的距離；或利用傳聲器的間隔插件。
信號處理的措施，例如，利用，1.自適應(yīng)濾波器，用于補(bǔ)償傳聲器信號中的干擾信號部分，2.自動選擇控制，3.高分辨率模數(shù)轉(zhuǎn)換器(＞14比特/樣本)，4.限制最大信號值的軟限幅器，5.有相繼信號處理的兩個或多個傳聲器。
如果傳聲器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D轉(zhuǎn)換器)下游有足夠大的分辨率(＝16比特/樣本)，一方面，使傳聲器處揚(yáng)聲器信號的最大信號值(＞110dB)完全數(shù)字化(沒有過激勵)，另一方面，仍然給本地說話者的較弱平均信號電平(＝68dB)提供足夠的比特，這些信號處理方法就可以相當(dāng)可靠地工作，因此，本地說話者的語音不會因量子噪聲而額外地?fù)p失質(zhì)量。
如在開始部分所提到的，利用在DE4430189A1中描述的自適應(yīng)濾波器進(jìn)行回聲補(bǔ)償。
若利用NLMS算法調(diào)整FIR(＝有限脈沖響應(yīng))濾波器，如果有以下的情況，則該濾波器系數(shù)可以時時刻刻被錯誤調(diào)整a)發(fā)射不充分的“頻譜白信號”，b)該濾波器試圖給回聲調(diào)整不同的信號，例如，-若發(fā)射正弦音調(diào)，-在對講語音的事件中(同時通話被錯誤檢測或檢測太慢)，-在干擾過量噪聲的事件中，-在非線性失真的事件中。
由于這個原因，在DE4430189A1中建議，不僅僅實(shí)施濾波器系數(shù)的一次連續(xù)確定，此外還評價(jià)濾波器系數(shù)質(zhì)量和測量誤差信號。若找到更好的一組濾波器系數(shù)，則在激活濾波器中采用這組濾波器系數(shù)。
然而，已知的噪聲抑制方法的缺點(diǎn)是，在接通TC終端設(shè)備電源之后和/或在改變空間或設(shè)備的脈沖響應(yīng)之后，調(diào)整濾波器的算法試圖找到一個新的設(shè)置，而在利用普通的算法時，為此目的需要一定量時間幀，這一般被認(rèn)為是干擾，因?yàn)榭梢园l(fā)生短嘯聲和吱吱聲音調(diào)。
此外，若聲環(huán)境中充滿噪聲，則該濾波器算法不能足夠精確地確定濾波器系數(shù)。于是，進(jìn)一步延長在收斂之前的時間周期。
此外，若TC終端設(shè)備(例如，移動電話)中的揚(yáng)聲器發(fā)生特別強(qiáng)烈的喀啦聲，因?yàn)樗弧巴耆油ā?，且外殼產(chǎn)生附加的振動(發(fā)出喀啦聲等)，該算法還是不能找到好的最終調(diào)整。于是，語音質(zhì)量仍然很差。
所以，本發(fā)明的目的是給出一種具有開始部分所描述特征的方法，其中避免已知操作方法中的上述缺點(diǎn)，或至少使音調(diào)變得相當(dāng)柔和。特別是，應(yīng)當(dāng)可以發(fā)生快速調(diào)整到瞬時語音狀態(tài)或工作狀態(tài)，例如，可以更有效和可靠地實(shí)施免提語音的功能。最后，該方法應(yīng)當(dāng)避免反饋嘯聲和混響，且應(yīng)當(dāng)允許全雙工方法和減小噪聲電平。
按照本發(fā)明，利用以下方法中的步驟達(dá)到這個目的，該方法既簡單又有效(a)定義TC終端設(shè)備的各種工作狀態(tài)(Bi)；(b)對于每種工作狀態(tài)(Bi)，檢測補(bǔ)償回聲的參數(shù)組(Pi)，并把它們存儲在TC終端設(shè)備接入的存儲器單元中；(c)在TC終端設(shè)備接通電源之后或在工作狀態(tài)發(fā)生變化的事件中，選擇當(dāng)前的工作狀態(tài)(Bj)；(d)把屬于當(dāng)前工作狀態(tài)(Bj)的參數(shù)組(Pj)從存儲器單元裝入到補(bǔ)償回聲的裝置，并利用裝入的參數(shù)組(Pj)作為初值實(shí)施回聲補(bǔ)償。
在回聲補(bǔ)償開始之前，通過定義合適的工作狀態(tài)并確定相關(guān)的優(yōu)化參數(shù)組，可以使補(bǔ)償操作相當(dāng)?shù)貕K，更有效和更好地適應(yīng)于當(dāng)前的狀態(tài)，特別是，由此獲得免提語音的功能。
當(dāng)前最重要的移動電話的三種工作模式是(i)移動電話拿在手中，并接通大聲的免提語音。
(ii)移動電話放在桌子上，并接通免提語音裝置。
(iii)移動電話插入在專用支持裝置中，并轉(zhuǎn)換到免提語音。
所以，按照本發(fā)明方法的一個實(shí)施例是特別優(yōu)選的，其中，在步驟(a)中定義三種高級工作狀態(tài)(Bi)，即B1TC終端設(shè)備保持在用戶的手中；B2TC終端設(shè)備橫臥或豎立在穩(wěn)定的底座上；B3TC終端設(shè)備固定在支持裝置中。
這個定義的優(yōu)點(diǎn)是，它模仿特別重要的狀態(tài)，這些狀態(tài)在實(shí)際上是常常發(fā)生的，且對于這些技術(shù)上很不相同的狀態(tài)，相當(dāng)好的參數(shù)組(而在實(shí)際上，互相之間一般很不相同)是事先確定的并存儲在存儲器中。所以，對于三種上述的工作模式，用于回聲補(bǔ)償?shù)淖赃m應(yīng)濾波器長度的調(diào)整可以很不相同，即，按照這些工作模式中每種模式的脈沖響應(yīng)長度。
可以對這個實(shí)施例作進(jìn)一步改進(jìn)，在步驟(a1)中對于每種高級工作狀態(tài)(B1，B2，B3)，至少定義一種下屬的工作狀態(tài)(B11，B12，…；B21，B22，…；B31，B32，…)，它確定對應(yīng)的高級工作狀態(tài)，例如，B11TC終端設(shè)備是由用戶保持在他的耳邊；B12TC終端設(shè)備是由用戶保持在他的腹前或胸前；B21TC終端設(shè)備放在桌子上，其工作面朝向用戶；B22TC終端設(shè)備放在桌子上，其工作面朝上；B23TC終端設(shè)備放在桌子上，其工作面朝向桌子；B31TC終端設(shè)備插入在車輛中的支持裝置上；B32TC終端設(shè)備插入在底座的叉簧上。
屬于高級工作狀態(tài)的這些下屬工作狀態(tài)的定義，其作用是使參數(shù)組更精細(xì)化，以便獲得更好的免提語音質(zhì)量。
在按照本發(fā)明方法的另一個優(yōu)選實(shí)施喇中，至少部分的參數(shù)組(Pi)是在步驟(b)中通過計(jì)算確定的，最好是通過模擬計(jì)算。計(jì)算機(jī)上的模擬方法一般比長時間的測量方法較經(jīng)濟(jì)。然而，若獲得的精確水平是足夠的，則只應(yīng)當(dāng)借助于模擬方法確定正確的參數(shù)組。
若模擬方法太不可靠，例如，因?yàn)椴荒苡煤唵蔚姆绞浇o部分的系統(tǒng)制作模型，或者，若需要存儲已得到的模擬結(jié)果，這些參數(shù)也可以通過測量方法驗(yàn)證。為此目的，至少部分的參數(shù)組(Pi)是用實(shí)驗(yàn)方法確定的，最好是，在步驟(b)方法的另一種變化情況下，測量步驟(a)或(a1)中定義的工作狀態(tài)下TC終端設(shè)備的工作行為。
該方法中這種變化發(fā)展的特征是，參數(shù)組(Pi)的確定是通過測量相同類型的各種TC終端設(shè)備，隨后對測得的值取平均。若在制造過程中傳聲器，揚(yáng)聲器，外殼等的系統(tǒng)參數(shù)是在大范周內(nèi)散布的，則借助于測量方法確定這種類型的散布是有利的，為的是從這些散布的分布中找到這些參數(shù)的合適折衷。
若制造不同的但類似型號的移動電話，則這些折衷的參數(shù)組可以通過測量各種可比較(至少是相似類型)的TC終端設(shè)備而確定，和隨后對測得的值取平均。必須使用的現(xiàn)有產(chǎn)品參數(shù)組的變化越少，則該產(chǎn)品的價(jià)格越便宜，差錯率也就越低。
還可以按照某個準(zhǔn)則對這些方法變化實(shí)施加權(quán)平均。測量得到的和/或模擬的參數(shù)組的加權(quán)平均可以減小制造方法中的變化。
工作狀態(tài)可以用各種方法傳輸?shù)揭苿与娫捴械碾娮泳€路。最簡單和最便宜的方法(但不一定總是最佳的方法)是利用手工操作鍵盤，光標(biāo)加點(diǎn)擊命令，或通過語音命令(若該移動電話能夠識別語音命令)加以調(diào)整。
用戶使用較方便而技術(shù)上較復(fù)雜的方法是，自動檢測工作狀態(tài)并把它傳輸?shù)诫娮泳€路。
例如，可以利用各種手段自動檢測工作狀態(tài)，諸如，壓力傳感器，位置傳感器，紅外傳感器和其他類型的接近檢測器，該檢測器可以確定用戶與TC終端設(shè)備之間的距離。傳感器裝置工作得越好，則當(dāng)前工作狀態(tài)的估計(jì)越可靠。
按照本發(fā)明方法的另一個實(shí)施例是特別優(yōu)選的，其特征是，步驟(b)中存儲的多個參數(shù)組，最好是所有的參數(shù)組，被相繼地或同時裝入，所以，可以分別完成各種回聲補(bǔ)償；把各種回聲補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果互相比較；和選擇最佳結(jié)果的參數(shù)組以便對回聲作進(jìn)一步的補(bǔ)償。
若TC終端設(shè)備中有足夠的計(jì)算能力，則可以任選地摒棄與其相關(guān)的附加傳感器，和降低成本和差錯率，電子線路安靜地從揚(yáng)聲器發(fā)射合成的噪聲信號，在經(jīng)過回聲補(bǔ)償?shù)乃械膮?shù)組之后不久，該方法借助于質(zhì)量值(例如，自適應(yīng)濾波器之后的剩余回聲值)可以確定當(dāng)前回聲補(bǔ)償?shù)淖罴褏?shù)組。所以，立刻間接地檢測到工作狀態(tài)。
為了使電子線路是該方法變化中盡可能簡單的一種“解決方法”，把步驟(d)中裝入任何存儲的參數(shù)組(Pi)作為初值，與當(dāng)前的工作狀態(tài)(Bi)無關(guān)。
特別是，在步驟(d)中可以裝入屬于工作狀態(tài)B1參數(shù)組(Pi)作為初值，與當(dāng)前的工作狀態(tài)(Bj)無關(guān)。用戶把TC終端設(shè)備保持在手中的開始位置一般是最可能發(fā)生的。然而，這樣的情況也是有利的，例如，TC終端設(shè)備頻繁地或經(jīng)常地安裝在車輛中，裝入屬于工作狀態(tài)B3的參數(shù)組作為預(yù)先調(diào)整的初值。
按照本發(fā)明方法的一個實(shí)施例也是特別優(yōu)選的，其中補(bǔ)償回聲的裝置包括自適應(yīng)濾波器，它連續(xù)地使作為初值裝入的參數(shù)組適應(yīng)于TC終端設(shè)備的當(dāng)前聲環(huán)境情況，特別是通過合適地改變?yōu)V波器系數(shù)。
在實(shí)際操作過程中，聲脈沖響應(yīng)是受TC終端設(shè)備位置的最小變化或周圍物品的影響。所以，自動運(yùn)行濾波器系數(shù)的另一種自適應(yīng)算法是方便和有利的，為的是能夠不斷地把剩余回聲平衡到最小值。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是，該算法不必從“零”設(shè)置開始計(jì)算濾波器系數(shù)，由于有了預(yù)調(diào)整它可以很快地調(diào)整新的工作模式，而且還可以很快地獲得這種狀態(tài)的精細(xì)調(diào)整。
在這個實(shí)施例的特別有利的變化中，在TC終端設(shè)備工作期間，把至少部分的自適應(yīng)參數(shù)組存儲在學(xué)習(xí)存儲器中，并在隨后的應(yīng)用中被再次使用。
暫時存儲這種參數(shù)組是非常有利的，該參數(shù)組的“質(zhì)量值與持續(xù)時間”的乘積超過隨后使用的特定閾值。這些參數(shù)組隨后可以在熟練過程中起作用，緩慢地改進(jìn)預(yù)先存儲的參數(shù)組。一方面，這種熟練過程至少部分地阻攔或補(bǔ)償諸如揚(yáng)聲器，傳聲器等重要部件的老化，而且可以均勻制造過程中重要部件參數(shù)的散布。
在另一個有利的發(fā)展中，補(bǔ)償回聲的裝置至少包括兩種自適應(yīng)濾波器，其中的一種濾波器用于回聲的瞬時補(bǔ)償并任選地作為參考，另一種濾波器中的每個濾波器用于尋找更適合于補(bǔ)償回聲的一組濾波器系數(shù)，而當(dāng)尋找到更好的一組濾波器系數(shù)時，這組濾波器系數(shù)用于回聲的進(jìn)一步補(bǔ)償。在利用兩種濾波器時，第一種濾波器可以不斷地尋找瞬時質(zhì)量較好的一組濾波器系數(shù)，若尋找到這組濾波器系數(shù)，可以把這組濾波器系數(shù)裝入到用于補(bǔ)償回聲的第二種濾波器。
可以獲得另一種改進(jìn)，測量用于補(bǔ)償回聲的一組濾波器系數(shù)的各個延遲時間，統(tǒng)計(jì)評價(jià)各組濾波器系數(shù)的延遲時間，把有最長延遲時間的一組濾波器系數(shù)存儲在學(xué)習(xí)存儲器中，作為特別適合于對應(yīng)工作狀態(tài)的參數(shù)組。
可以評估各組參數(shù)，例如，按照剩余回聲的大小評估它們的質(zhì)量。然而，僅僅按照這個標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評估是不夠的，因?yàn)榇颂帥]有考慮到參數(shù)組是特別好的持續(xù)時間(平均服務(wù)壽命)。所以，按照它們的“質(zhì)量與持續(xù)時間”的乘積評價(jià)參數(shù)組，且在熟練過程中僅僅繼續(xù)利用有最大乘積值的參數(shù)組是有利的。
所以，上述方法的變化可以進(jìn)一步細(xì)化，把各自延遲時間加權(quán)的濾波器系數(shù)組存儲在學(xué)習(xí)存儲器中。
最后，在按照本發(fā)明方法的一個實(shí)施例中可以獲得相當(dāng)大的改進(jìn)，自動調(diào)整TC終端裝置中揚(yáng)聲器的音量，作為各個當(dāng)前工作狀態(tài)(Bj)的函數(shù)。
支持按照本發(fā)明上述方法的服務(wù)器單元，處理器子部件和門陣列子部件以及實(shí)施該方法的計(jì)算機(jī)程序都屬于本發(fā)明的范圍?？梢岳糜布娐泛鸵杂?jì)算機(jī)程序的形式實(shí)現(xiàn)該方法。當(dāng)今，對于強(qiáng)有力的DSP，軟件編程是優(yōu)選使用的，因?yàn)樵诂F(xiàn)有硬件的基礎(chǔ)上通過軟件的改變可以更容易地實(shí)現(xiàn)新的發(fā)現(xiàn)和附加的功能。然而，也可以利用硬件模塊實(shí)現(xiàn)該方法，例如，在TC終端設(shè)備或電話系統(tǒng)中。
一種補(bǔ)償無繩TC終端設(shè)備中揚(yáng)聲器與傳聲器之間回聲的裝置也屬于本發(fā)明的范圍，該設(shè)備有TC信號到達(dá)揚(yáng)聲器的信號輸入端和TC信號離開傳聲器的另一個信號輸入端，其中提供這樣一種處理器，在考慮到兩個信號輸入端處的信號時，借助于算法可以計(jì)算補(bǔ)償回聲的改正信號，改正信號可以從該裝置傳輸?shù)絺髀暺鞯腡C線路，其特征在于，該處理器有存儲的參數(shù)組(Pi)與存儲器單元的連接，它從該存儲器單元裝入選取的一組參數(shù)(Pj)，因此可以計(jì)算補(bǔ)償回聲的改正信號。
按照本發(fā)明的裝置最好至少包括一個自適應(yīng)濾波器，最好是計(jì)算改正信號的FIR(＝有限脈沖響應(yīng))濾波器。
在按照本發(fā)明的裝置中最好還有擴(kuò)展器或壓擴(kuò)器，作為自適應(yīng)濾波器下游的附加物。壓擴(kuò)器的方法是已知的，例如，根據(jù)DE4229912A1?？梢岳盟鼘?shí)現(xiàn)噪聲的減小，減小的程度是按照嚴(yán)格采用的傳遞函數(shù)確定的。
該壓擴(kuò)器首先有傳送語音信號的性質(zhì)，該信號具有事先調(diào)整的特定“正常語音信號電平”，從它的輸入端到輸出端實(shí)際上是不變的。然而，若輸入信號太強(qiáng)，例如，因?yàn)閾P(yáng)聲器太接近于傳聲器，則動態(tài)壓縮器限制輸出電平到與正常情況下相同的值，隨著輸入音量的增大，壓擴(kuò)器中的電流放大倍數(shù)線性地減小。由于這種性質(zhì)的結(jié)果，壓擴(kuò)器中輸出端的語音大致是相同的音量，與輸入音量的起伏大小無關(guān)。另一方面，若電平小于正常電平的信號傳輸?shù)綁嚎s器的輸入端，則該信號受到附加的阻尼，使放大倍數(shù)下降，為的是傳遞背景噪聲，使它們盡可能是受到衰減。擴(kuò)展器/壓擴(kuò)器還能夠非常有效地消除包含在該信號中的剩余回聲，因此可以改正上游連接的自適應(yīng)濾波器的瞬間誤動作。
按照本發(fā)明裝置的一個實(shí)施例也是優(yōu)選的，其中補(bǔ)償回聲的寫入和讀出到學(xué)習(xí)存儲器中是可能的，該存儲器可以存儲改進(jìn)的參數(shù)組。
為了允許手動輸入工作狀態(tài)Bj，在實(shí)施例中提供補(bǔ)償回聲的裝置，它連接到TC終端設(shè)備上的輸入單元，特別是開關(guān)，例如，按鍵，用于輸入步驟(c)中選擇的當(dāng)前工作狀態(tài)(Bj)。
為了允許上述自動實(shí)現(xiàn)步驟(c)中當(dāng)前工作狀態(tài)的選擇，在按照本發(fā)明裝置的優(yōu)選實(shí)施例中提供補(bǔ)償回聲的裝置，該裝置連接到TC終端設(shè)備上的至少一個傳感器，它可以提供TC終端設(shè)備當(dāng)前物理環(huán)境的特性數(shù)據(jù)，為的是確定當(dāng)前的工作狀態(tài)(Bj)。
例如，傳感器可以是接觸傳感器，利用該傳感器可以確定TC終端設(shè)備是在哪個狀態(tài)，特別是，TC終端設(shè)備是在哪個位置。
所以，該傳感器可以對壓力和/或?qū)щ娐屎莒`敏，因此可以確定，用戶是否把TC終端設(shè)備拿在他的手中，或者，TC終端設(shè)備是否豎立或橫臥在桌子上。
具有按照本發(fā)明裝置的TC終端設(shè)備最好有直角平行六面體的形狀，兩個相對的最大面是與四個較小的橫向面互相連接，其中一個最大面是TC終端設(shè)備中有電話號碼輸入單元的工作面，且至少一個傳感器安排在兩個縱向側(cè)面的每個面上，為的是可以確定TC終端設(shè)備在底座上的精確位置(豎立或橫臥，揚(yáng)聲器朝上或朝向底座等)。
本發(fā)明的這樣一個實(shí)施例也是有利的，其中傳感器有機(jī)械和/或電氣開關(guān)，用于識別TC終端設(shè)備的安裝情況，例如，在車輛中的支持裝置，或叉簧，或支架，用于在底座上安裝TC終端設(shè)備。因此，可以立刻進(jìn)行轉(zhuǎn)換到操作方法的一種變化，其中屬于工作狀態(tài)B3的一組參數(shù)作為初值裝入而無須人工干預(yù)。
最后，紅外傳感器可以合并到按照本發(fā)明的裝置中，利用該傳感器可以確定TC終端設(shè)備與用戶之間的距離或到回聲反射壁的距離，并可以自動確定相關(guān)工作狀態(tài)的對應(yīng)參數(shù)。
根據(jù)以上描述和附圖中可以導(dǎo)出本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)。上述的特征和按照本發(fā)明詳細(xì)解釋的特征也可以單獨(dú)使用或組合使用。所展示和描述的實(shí)施例不能看成是結(jié)論性的，而僅僅是描述本發(fā)明的幾個實(shí)例。
本發(fā)明借助于實(shí)施例給以詳細(xì)的描述，并在附圖中給以說明，其中

圖1表示一種裝置的工作模式示意圖，用于實(shí)施按照本發(fā)明方法中第一種簡單變化；圖2表示有學(xué)習(xí)存儲器的本發(fā)明中第二種變化；圖3表示有兩個并聯(lián)FIR濾波器的本發(fā)明中第三種變化；和圖4表示有壓擴(kuò)器/擴(kuò)展器的本發(fā)明中第四種變化。
在圖1的功能圖中用虛線表示數(shù)字信號處理器DSP，一方面，DSP連接到附圖中用傳聲器和揚(yáng)聲器符號表示的TC終端設(shè)備；另一方面，DSP在未詳細(xì)畫出的TC網(wǎng)絡(luò)中有輸入和輸出信號線。
除了四條輸入和輸出信號線路以外，在數(shù)字信號處理器DSP中還有一個TC終端設(shè)備的當(dāng)前工作狀態(tài)Bj的輸入裝置，它是用箭頭表示的。當(dāng)前工作狀態(tài)Bj的這個輸入可以是手動操作或由傳感器(圖中未畫出)自動操作。在合適輸入的基礎(chǔ)上，從存儲器中若干個不同定義的預(yù)置工作狀態(tài)Bi中選擇對應(yīng)于所有當(dāng)前工作狀態(tài)Bj中最佳的工作狀態(tài)。然后，從參數(shù)組Pi的存儲器中選擇對應(yīng)的參數(shù)組Pj(Bj)，其中每個參數(shù)組是與工作狀態(tài)Bi和濾波器系數(shù)KO的存儲器的輸入相關(guān)。在此基礎(chǔ)上，選擇對應(yīng)于這個輸入?yún)?shù)組Pj的一組濾波器系數(shù)KOj，把該組濾波器系數(shù)傳輸?shù)紽IR(＝有限脈沖響應(yīng))濾波器。
在FIR濾波器中，利用算法(例如，NLMS＝歸一化最小均方算法或RLMS＝遞歸最小均方算法)并借助于輸入濾波器系數(shù)Koj計(jì)算來自傳聲器的TC信號改正值，并裝入具有這個改正值的輸出信號。按照這個方法，可以有效地補(bǔ)償揚(yáng)聲器與傳聲器之間的回聲，或至少減小到可忍受的水平。
對于來自傳聲器的信號中有很高信噪比(S/N)的事件，在圖2的實(shí)施例中，各種工作模式Bj中回聲減小(用dB表示)評價(jià)為“特別好”的濾波器系數(shù)組KOj(Bj)和任選的其他特性參數(shù)存儲在學(xué)習(xí)存儲器LSP中。此外，還可以存儲該算法評價(jià)為“很好”的各組濾波器系數(shù)KOj的持續(xù)時間tj。最遲在每次會話結(jié)束時，對存儲在學(xué)習(xí)存儲器LSP中的濾波器系數(shù)組KOj作第一次統(tǒng)計(jì)評價(jià)。此時，檢查a)哪些濾波器系數(shù)組是最佳的濾波器系數(shù)組KOi(Bi)，b)在這些濾波器系數(shù)組KOi(Bi)上分別利用的時間周期ti，和c)每組濾波器中的背景噪聲(或信噪比S/N)是多大，只是具有高信噪比的最佳濾波器系數(shù)組KO用于進(jìn)一步的評價(jià)。
然后，把存儲在學(xué)習(xí)存儲器LSP中選取的濾波器系數(shù)組KOi(Bi)按照最大的乘積安排成一個新的序列，該乘積是質(zhì)量值(例如，用dB表示作為回聲減小尺度的函數(shù))與某種工作模式Bi(或?qū)?yīng)的子模式)持續(xù)時間ti相乘。把這個乘積與相同工作模式Bi下原先裝入的系數(shù)組KOi(Bi)的乘積進(jìn)行比較。若新的乘積大于存儲的乘積，則原先的系數(shù)組KOi(Bi)就用新的系數(shù)組代替。按照這種方法，該設(shè)備獲得一種學(xué)習(xí)能力的類型。因此可以實(shí)現(xiàn)TC終端設(shè)備能夠更好地適應(yīng)于新的工作狀態(tài)，經(jīng)輸入系數(shù)組KOj(Bj)的FIR濾波器的初始設(shè)置盡可能與最頻繁發(fā)生的狀態(tài)相對應(yīng)。
對于每種定義的工作模式Bi，若在學(xué)習(xí)存儲器LSP中有高達(dá)三個略微不同的系數(shù)組，則在多次會話中可以分別比較最佳的測量值，所以，從多次會話中可以分別確定該組濾波器系數(shù)的最佳初始設(shè)置。
除了按照圖2的實(shí)施例以外，在圖3中提供另一種自適應(yīng)濾波器。濾波器FIR2的作用是立即補(bǔ)償回聲并任選地作為參考，而濾波器FIR1用于尋找更好適合于每種情況下補(bǔ)償回聲的濾波器系數(shù)組KO。當(dāng)尋找到更好的一組濾波器系數(shù)時，在FIR2中立刻利用這組濾波器系數(shù)進(jìn)一步補(bǔ)償回聲。
最后，除了自適應(yīng)濾波器以外，按照圖4的實(shí)施例包括現(xiàn)有技術(shù)的壓擴(kuò)器K或擴(kuò)展器。以上已經(jīng)討論了利用壓擴(kuò)器單元減小噪聲的優(yōu)點(diǎn)。與壓擴(kuò)器的組合可以導(dǎo)致回聲抑制高達(dá)50dB，特別是與FIR濾波器的結(jié)合，把信噪比S/N減小到接近于0dB值。
當(dāng)然，上述實(shí)施例特征的其他多種組合也是可能的，對于特定的應(yīng)用有特殊的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種利用補(bǔ)償TC終端設(shè)備中揚(yáng)聲器與傳聲器之間回聲的裝置操作無繩電信(＝TC)終端設(shè)備，特別是移動電話的方法，其特征在于以下的步驟(a)定義TC終端設(shè)備的各種工作狀態(tài)(Bi)；(b)對于每種工作狀態(tài)(Bi)，檢測補(bǔ)償回聲的參數(shù)組(Pi)，并把它們存儲在TC終端設(shè)備接入的存儲器單元中；(c)在TC終端設(shè)備接通電源之后或在工作狀態(tài)發(fā)生變化的事件中，選擇當(dāng)前的工作狀態(tài)(Bj)；(d)把屬于當(dāng)前工作狀態(tài)(Bj)的參數(shù)組(Pj)從存儲器單元裝入到補(bǔ)償回聲的裝置，并利用裝入的參數(shù)組(Pj)作為初值實(shí)施回聲補(bǔ)償。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在步驟(a)中定義三種高級工作狀態(tài)(Bi)，即B1TC終端設(shè)備保持在用戶的手中；B2TC終端設(shè)備橫臥或豎立在穩(wěn)定的底座上；B3TC終端設(shè)備固定在支持裝置中。
3.按照以上權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，在步驟(b)中用實(shí)驗(yàn)方法至少確定部分的參數(shù)組(Pi)，最好是通過測量步驟(a)或(a1)定義的工作狀態(tài)中TC終端設(shè)備的工作行為。
4.按照權(quán)利要求3的方法，其特征在于，通過對可比類型或至少相似類型的各種TC終端設(shè)備的測量確定參數(shù)組(Pi)，隨后對測量得到的值取平均。
5.按照以上權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，在步驟(c)中自動選擇當(dāng)前的工作狀態(tài)(Bj)，和TC終端設(shè)備的當(dāng)前物理環(huán)境狀態(tài)是由傳感器確定的，且其評價(jià)用于工作狀態(tài)(Bj)的自動選擇。
6.按照以上權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，步驟(b)中存儲的多個參數(shù)組，最好是所有參數(shù)組，被相繼地或同時裝入，因此完成每種情況下的回聲補(bǔ)償；互相比較各種回聲補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果；和選擇有最佳結(jié)果的參數(shù)組用于回聲的進(jìn)一步補(bǔ)償。
7.按照權(quán)利要求5和6的方法，其特征在于，把步驟(d)中裝入的任何存儲參數(shù)組(Pi)作為初值，它與當(dāng)前的工作狀態(tài)(Bj)無關(guān)。
8.按照以上權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，補(bǔ)償回聲的裝置包括自適應(yīng)濾波器(FIR)，該濾波器不斷地使作為初值裝入的參數(shù)組適應(yīng)于TC終端裝置中當(dāng)前的聲音環(huán)境狀態(tài)，特別是通過適當(dāng)?shù)馗淖優(yōu)V波器系數(shù)(KO)。
9.按照權(quán)利要求8的方法，其特征在于，補(bǔ)償回聲的裝置至少包括兩種自適應(yīng)濾波器(FIR1，F(xiàn)IR2)，其中的一種濾波器(FIR1)用于回聲的瞬時補(bǔ)償并任選地作為參考，另一種濾波器(FIR2)中的每個濾波器用于尋找更適合于補(bǔ)償回聲的一組濾波器系數(shù)(KO)；而當(dāng)尋找到更好的一組濾波器系數(shù)時，這組濾波器系數(shù)用于回聲的進(jìn)一步補(bǔ)償。
10.按照以上權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，自動調(diào)整TC終端裝置中揚(yáng)聲器的音量，作為各種當(dāng)前工作狀態(tài)(Bj)的函數(shù)。
11.一種按照權(quán)利要求1至10之一實(shí)施該方法的裝置，該裝置用于補(bǔ)償無繩TC終端設(shè)備中揚(yáng)聲器與傳聲器之間的回聲，該設(shè)備有TC信號到達(dá)揚(yáng)聲器的信號輸入端和TC信號離開傳聲器的另一個信號輸入端，其中提供這樣一種處理器，在考慮到兩個信號輸入端處的信號時，借助于算法可以計(jì)算補(bǔ)償回聲的改正信號，改正信號可以從該裝置傳輸?shù)絺髀暺鞯腡C線路，其特征在于，該處理器有存儲的參數(shù)組(Pi)與存儲器單元的連接，它從該存儲器單元裝入選取的一組參數(shù)(Pj)，因此可以計(jì)算補(bǔ)償回聲的改正信號。
12.按照權(quán)利要求11的裝置，其特征在于，至少提供一種計(jì)算改正信號的自適應(yīng)濾波器，最好是FIR濾波器(FIR；FIR1，F(xiàn)IR2)，和/或提供一種擴(kuò)展器或壓擴(kuò)器(K)。
13.按照權(quán)利要求11或12的裝置，其特征在于，補(bǔ)償回聲的裝置連接到TC終端設(shè)備上的輸入單元，特別是開關(guān)，例如，按鍵，用于輸入步驟(c)中選擇的當(dāng)前工作狀態(tài)(Bj)。
14.按照權(quán)利要求11至13中之一的裝置，其特征在于，補(bǔ)償回聲的裝置連接到TC終端設(shè)備上至少一個傳感器，它可以提供TC終端設(shè)備的當(dāng)前物理環(huán)境的特性數(shù)據(jù)，為的是確定當(dāng)前的工作狀態(tài)(Bj)。
15.按照權(quán)利要求14的裝置，其特征在于，該傳感器有機(jī)械和/或電氣開關(guān)，用于識別TC終端設(shè)備的安裝情況，例如，在車輛中的支持裝置，或叉簧，或支架，用于在底座上安裝TC終端設(shè)備。
全文摘要
一種利用補(bǔ)償揚(yáng)聲器與傳聲器之間回聲的裝置操作無繩TC終端設(shè)備的方法,該方法包括以下步驟:定義TC終端設(shè)備的各種工作狀態(tài)(Bi);對于每種工作狀態(tài)(Bi),檢測補(bǔ)償回聲的參數(shù)組(Pi),并把它們存儲在TC終端設(shè)備接入的存儲器單元中;在TC終端設(shè)備接通電源之后或在工作狀態(tài)發(fā)生變化的事件中,選擇當(dāng)前的工作狀態(tài)(Bj);把屬于當(dāng)前工作狀態(tài)(Bj)的參數(shù)組(Pj)從存儲器單元裝入到補(bǔ)償回聲的裝置,并利用裝入的參數(shù)組(Pj)作為初值實(shí)施回聲補(bǔ)償。
文檔編號H04M1/60GK1329453SQ01121949
公開日2002年1月2日 申請日期2001年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月21日
發(fā)明者漢斯·于爾根·馬特, 邁克爾·沃克 申請人:阿爾卡塔爾公司