能夠檢測雙端通話的聲信號處理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種聲信號處理系統(tǒng)和方法。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，所述聲信號處理系統(tǒng)包括自適應(yīng)濾波器，所述自適應(yīng)濾波器對來自頻帶保留模塊的信號濾波并且產(chǎn)生由減法器接收的濾波信號。所述減法器產(chǎn)生誤差信號，所述誤差信號由雙端通話指示器模塊用來產(chǎn)生指示雙端通話存在的控制信號。
【專利說明】能夠檢測雙端通話的聲信號處理系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型一般來說涉及電信，并且更具體地說涉及用于檢測話音通信中的干擾信號的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在聲通信中，干擾信號使聲信號傳輸降級。舉例來說，在電話應(yīng)用中，聲信號可由遠(yuǎn)端裝置發(fā)射并且由近端裝置接收，其中近端裝置經(jīng)由例如揚(yáng)聲器來輸出信號。此信號的一部分可由近端麥克風(fēng)拾取并且發(fā)射至遠(yuǎn) 端。如果揚(yáng)聲器信號電平足夠高，那么遠(yuǎn)端通話者將會聽到讓人討厭的回波。用于消除此回波的技術(shù)描述于2012年12月6日公開的標(biāo)題為 “Audio Quality and Double Talk Preservation in Echo Control for VoiceCommunications” 的 Arvindh Krishnaswany 的美國專利申請公布號 2008/0101622A1 中。使回波信號的消除復(fù)雜化的干擾信號是雙端通話。當(dāng)聲通信系統(tǒng)的近端和遠(yuǎn)端側(cè)的個(gè)體同時(shí)說話時(shí)，出現(xiàn)雙端通話。檢測雙端通話一直很困難并且已在以下專利中討論:2008年5月I 日公開的標(biāo)題為 “Signal Processing Method, Signal Processing Device, and SignalProcessing Program” 的 Akihiko Sugiyama 的美國專利申請公布號 2008/0101622A1 ;2011 年 10 月 18 日簽發(fā)給 Kathryn Adeney 的標(biāo)題為 “Double-Talk Detection” 的美國專利號8，041，028 ;以及2011年11月22日簽發(fā)給Michael Herve等的標(biāo)題為“Method ofDetecting Double Talk Situation for aiHands-Free Device”的美國專利號 8，064，966中。
[0003]因此，有利的是獲得用于檢測雙端通話的結(jié)構(gòu)和方法。進(jìn)一步有利的是這種結(jié)構(gòu)和方法在實(shí)行時(shí)具有成本和時(shí)間效益。
[0004]實(shí)用新型概述
[0005]如前面【背景技術(shù)】部分中所述的，檢測雙端通話一直很困難。有利的是獲得用于檢
測雙端通話的結(jié)構(gòu)和方法。進(jìn)一步有利的是這種結(jié)構(gòu)和方法在實(shí)行時(shí)具有成本和時(shí)間效益
[0006]根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種能夠檢測雙端通話的聲信號處理系統(tǒng)，特征在于其包括:第一頻帶保留模塊，其被配置為具有第一輸入信道和第二輸入信道以及第一輸出信道和第二輸出信道；以及雙端通話指示器模塊，所述指示器模塊耦接至所述頻帶保留1?塊。
[0007]根據(jù)本公開，可以有利地獲得用于檢測雙端通話的結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步有利的是這種結(jié)構(gòu)在實(shí)行時(shí)具有成本和時(shí)間效益。
[0008]從下面結(jié)合附圖的具體描述，本發(fā)明的其他的優(yōu)點(diǎn)、益處、目的、方面將變得更加明了。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]結(jié)合附圖閱讀以下詳細(xì)描述，可以更好地理解本實(shí)用新型，在附圖中，相同的參考字符指代相似的元件，并且圖中:
[0010]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方案的聲信號處理系統(tǒng)的方框圖；
[0011]圖2是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方案的圖1的聲信號處理系統(tǒng)的一部分的方框圖；
[0012]圖3是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方案的圖1的聲信號處理系統(tǒng)的一部分的方框圖；
[0013]圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方案來處理聲信號的流程圖；
[0014]圖5是根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施方案的聲信號處理系統(tǒng)的方框圖；
[0015]圖6是根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施方案的聲信號處理系統(tǒng)的方框圖；并且
[0016]圖7是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方案的聲信號處理系統(tǒng)的方框圖。[0017]為了簡單和清晰說明起見，附圖中的元件不一定是按比例的，并且不同圖中的相同參考字符表示相同元件。另外，為了簡化描述，省略了眾所周知的步驟和元件的描述和細(xì)節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，本文所使用的詞語“期間”、“同時(shí)”和“當(dāng)……時(shí)”并不是意味著在起始動作之后立即發(fā)生一個(gè)動作的準(zhǔn)確術(shù)語，而是在起始動作所引發(fā)的動作與起始動作之間可能存在某種較小的但合理的延遲，如傳播延遲。詞語“大致”、“大約”或“大致上”的使用意味著元件的值具有預(yù)期很接近規(guī)定值或規(guī)定位置的參數(shù)。然而，如本【技術(shù)領(lǐng)域】內(nèi)眾所周知的，總是存在細(xì)微差異，其阻止所述值或位置完全按照規(guī)定。
【具體實(shí)施方式】
[0018]一般來說，本實(shí)用新型提供一種能夠檢測雙端通話的聲信號處理系統(tǒng)和一種用于處理可包括雙端通話的聲信號的方法。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，聲信號處理系統(tǒng)包括頻帶保留模塊，其被配置來輸出第一信號和第二信號。自適應(yīng)濾波器連接至所述頻帶保留模塊的輸入側(cè)或輸出側(cè)之一。減法器連接至自所述適應(yīng)濾波器和雙端通話指示器模塊。非線性處理器可連接至所述雙端通話指示器模塊。
[0019]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，提供一種聲信號處理系統(tǒng)，其包括頻帶保留模塊，所述頻帶保留模塊被配置來具有連接至雙端通話指示器模塊的多個(gè)輸出信道。語音檢測器可連接在所述雙端通話指示器模塊與所述頻帶保留模塊之間。
[0020]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，提供一種處理聲信號的方法，其包括保留數(shù)字音頻信號的第一頻帶以便產(chǎn)生修正的聲信號，所述數(shù)字音頻信號具有第一聲信號的多個(gè)頻帶。將包括所述第一頻帶的所述數(shù)字音頻信號變換成聲信號。將所述修正的聲信號變換成第二聲信號。另外，將復(fù)合信號變換成修正的復(fù)合信號，所述修正的復(fù)合信號包含所述聲信號的分量。響應(yīng)于所述修正的復(fù)合信號來產(chǎn)生誤差信號。在所述修正的復(fù)合信號的第一頻帶中搜索語音活動，并且在所述修正的復(fù)合信號中搜索回波。響應(yīng)于語音活動和回波信號存在來產(chǎn)生雙端通話檢測信號。
[0021]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，提供一種處理聲信號的方法，其中將第一聲信號劃分成多個(gè)頻帶。抑制所述多個(gè)頻帶的至少一個(gè)頻帶的語音內(nèi)容以便形成修正的第一聲信號。將所述修正的第一聲信號變換成模擬聲信號。從混合信號中產(chǎn)生誤差信號，其中所述混合信號包括所述模擬聲信號與第二聲信號的混合體。響應(yīng)于所述混合信號中的語音檢測來產(chǎn)生雙端通話指示信號。[0022]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方案的能夠檢測雙端通話的聲信號處理系統(tǒng)10的方框圖。圖1中展示的是聲信號處理模塊12，其具有連接至分析濾波器組18的輸入端14、連接至合成濾波器組22的輸出端20、連接至分析濾波器組26的輸入端24，以及連接至合成濾波器組30的輸出端28。分析濾波器組18和26分別連接至音頻接收器17和聲換能器34，并且合成濾波器組22和30分別連接至聲換能器32和音頻發(fā)射器52。舉例來說，音頻接收器17可以是能夠接收有線或無線音頻信號的數(shù)字或模擬接收器；聲換能器34可以是麥克風(fēng)；聲換能器32可以是揚(yáng)聲器；并且音頻發(fā)射器52可以是能夠發(fā)射有線或無線音頻信號的數(shù)字或模擬發(fā)射器。音頻接收器可被稱為音頻接收裝置、接收裝置或信號接收器，并且聲發(fā)射器可被稱為發(fā)射裝置或信號發(fā)射器。
[0023]音頻信號處理模塊12和濾波器組18、22、26和30可以是雙向通信系統(tǒng)的元件或模塊，或者形成雙向通信系統(tǒng)，例如像揚(yáng)聲器電話(speakerphone)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、移動和平板通信裝置、電視機(jī)機(jī)頂盒、個(gè)人VoIP裝置等。根據(jù)音頻信號處理模塊12和濾波器組18、22、26和30是揚(yáng)聲器電話內(nèi)的模塊的一個(gè)實(shí)施方案,音頻接收器17接收來自信號遠(yuǎn)端源的音頻，并且聲換能器32在揚(yáng)聲器電話的近端側(cè)廣播音頻信號，所述音頻信號是由音頻接收器17接收的經(jīng)過處理或修正的音頻信號。麥克風(fēng)34接收來自近端源的音頻信號，其包括來自近端通話者的音頻信號和由揚(yáng)聲器32發(fā)射的經(jīng)過處理或修正的音頻信號。音頻發(fā)射器52將麥克風(fēng)34已接收的音頻信號發(fā)射至遠(yuǎn)端源。應(yīng)注意，術(shù)語遠(yuǎn)端可意味著遠(yuǎn)離例如揚(yáng)聲器電話，即遠(yuǎn)離音頻接收器17和音頻發(fā)射器52而定位的音頻信號源，并且術(shù)語近端可意味著位于揚(yáng)聲器電話附近，即揚(yáng)聲器32和麥克風(fēng)34附近的音頻信號源。遠(yuǎn)端裝置和近端裝置經(jīng)由可以是無線通信網(wǎng)絡(luò)或有線通信網(wǎng)絡(luò)的通信網(wǎng)絡(luò)來彼此連接。應(yīng)注意，近端信號是指在麥克風(fēng)34附近產(chǎn)生的語音和噪聲信號，其不包括由揚(yáng)聲器32發(fā)射的音頻信號，并且由麥克風(fēng)34發(fā)射的麥克風(fēng)信號包括近端信號和由揚(yáng)聲器32產(chǎn)生的音頻信號。應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解的是，術(shù)語近和遠(yuǎn)不對本實(shí)用新型構(gòu)成限制并且是為了方便起見用來描述相對位置。舉例來說，取決于具體應(yīng)用，這些術(shù)語可以互換。
[0024]分析濾波器組18接收經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)射至揚(yáng)聲器電話的遠(yuǎn)端音頻信號，即來源于如遠(yuǎn)程通話者的遠(yuǎn)程音頻信號源的音頻信號；合成濾波器組22將經(jīng)過處理的遠(yuǎn)端音頻信號發(fā)射至揚(yáng)聲器；分析濾波器組26接收近端語音，即坐在揚(yáng)聲器電話所在房間中的人所產(chǎn)生的語音，以及如回波的其它音頻信號；并且合成濾波器組30產(chǎn)生模擬音頻信號以便發(fā)射回到遠(yuǎn)端通話者。
[0025]舉例來說，濾波器組18、22、26和30是過采樣濾波器組，如過采樣加權(quán)交疊相加(WOLA)濾波器組。WOLA濾波器組描述于以下專利中:2001年5月22日簽發(fā)的R.Brennan等的標(biāo)題為 “Filterbank Structure and Method for Filtering and Separating anInformation Signal into Different Bands, Particularly for Audio Signal inHearing Aids”的美國專利號6，236，731 ;以及2001年5月29日簽發(fā)的R.Brennan等的標(biāo)題為“Apparatus For and Method of Filtering in an Digital Hearing Aid, Includingan Application Specific Integrated Circuit and a Programmable Digital SignalProcessor”的美國專利號6，240, 192，所述專利以引用的方式整體并入本文。應(yīng)注意，WOLA濾波器組包括WOLA分析濾波器組和WOLA合成濾波器組。WOLA分析濾波器組接收時(shí)域中的信息信號并且將信息信號變換成頻域中的多個(gè)頻帶信號，例如，將信息信號劃分成多個(gè)頻帶。WOLA合成濾波器組接收頻域中的多個(gè)頻帶信號并且將頻帶信號變換成時(shí)域中的信息信號。頻帶信號可被稱為頻帶或子頻帶(sub-band)。因此，濾波器組18接收可以是模擬信號或數(shù)字信號的輸入信號并且將此時(shí)域信號分解成N個(gè)頻帶，其中N是等于I或大于I的整數(shù)。應(yīng)了解，例如像分析濾波器組18與信號頻帶保留模塊40的系統(tǒng)部件之間的連接可以是具有N個(gè)信道的總線連接。
[0026]音頻信號處理模塊12包括具有N信道輸入端和N信道輸出端的信號頻帶保留模塊40，其中N信道輸入端經(jīng)由N信道總線連接至分析濾波器組18的N信道輸出端，并且N信道輸出端經(jīng)由N信道總線連接至合成濾波器組22和線性自適應(yīng)濾波器44的N信道輸入端。簡要參看圖2，展示頻帶保留模塊40的方框圖。舉例來說，頻帶保留模塊40包括數(shù)字信號處理器56,其被配置來控制乘法器58^58^58^…、58(k_D、58k、58(k+1)、…、58N以便分別對頻帶1、2、3、…、(k-1)、k、(k+1)、…、N提供復(fù)合增益或復(fù)合衰減,其中(k_l)、k和(k+Ι)代表頻帶I與頻帶N之間的頻帶。更具體地說，可抑制一個(gè)或多個(gè)頻帶，以使得一個(gè)或多個(gè)抑制頻帶充當(dāng)頻帶中的洞。應(yīng)注意，從分析濾波器組18到合成濾波器組22的信號路徑可被稱為下行鏈路信道或下行鏈路傳輸路徑。
[0027]再次參看圖1，線性自適應(yīng)濾波器44具有經(jīng)由N信道總線連接至減法器或減法器節(jié)點(diǎn)46的N信道輸入端的N信道輸出端。減法器46具有經(jīng)由N信道總線連接至分析濾波器組26的N信道輸出端的另一個(gè)N信道輸入端，以及經(jīng)由N信道總線連接至雙端通話指示器模塊48的N信道輸入端48^且連接至非線性處理器50的N信道輸入端的N信道輸出端。雙端通話指示器模塊48進(jìn)一步包括經(jīng)由N信道總線連接至分析濾波器組26的N信道輸出端的N信道輸入端4812。雙端通話指示器模塊48具有連接至非線性處理器50的單信道輸入端的單 信道輸出端。應(yīng)了解，雙端通話指示器模塊48和非線性處理器50具有多信道輸入端(例如N信道輸入端)和單信道輸入端，以及多信道輸出端(例如N信道輸出端)和單信道輸出端。
[0028]簡要參看圖3，雙端通話指示器模塊48包含自相關(guān)確定模塊60和62、減法器64、回波檢測模塊66、低通濾波器68、語音檢測模塊70，以及信號解釋模塊72。自相關(guān)確定模塊60具有充當(dāng)或者連接至N信道輸入端48^的N信道輸入端，以及連接至減法器64的輸入端的輸出端。自相關(guān)確定模塊62具有充當(dāng)或者連接至N信道輸入端4812的N信道輸入端，以及連接至減法器64的另一個(gè)輸入端的輸出端。自相關(guān)確定模塊60的輸出端由單個(gè)傳導(dǎo)信道組成，并且自相關(guān)確定模塊62的輸出端由單個(gè)傳導(dǎo)信道組成?；夭z測模塊66具有連接至減法器64的輸出端的輸入端，以及連接至信號解釋模塊72的輸入端的輸出端。低通濾波器68具有連接至雙端通話指示器模塊48的輸入端4813的輸入端，以及連接至語音檢測模塊70的輸入端的輸出端。
[0029]任選地，音頻信號處理模塊12可包括噪聲衰減模塊76，所述噪聲衰減模塊包括聲震檢測器78，所述聲震檢測器具有連接至或者充當(dāng)噪聲衰減模塊76的輸入端，以及連接至噪聲消減電路80的輸出端。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，噪聲衰減模塊76的輸入端被配置來接收抑制頻帶，例如，頻帶k。噪聲消減模塊76的輸出連接至圖1所示的雙端通話指示器模塊48的輸入端4813。噪聲脈沖衰減模塊76衰減脈沖噪聲，即脈沖瞬態(tài)。聲震檢測器描述于2010年 6 月 10 日公開的 T.Schneider 等的標(biāo)題為“Method and System for Acoustic ShockProtection”的美國專利申請公布號2010/0142714中，其以引用的方式整體并入本文。舉例來說，噪聲衰減模塊76的輸入端被配置來接收音頻信號的單個(gè)頻帶，即頻帶k。然而，這不對本實(shí)用新型構(gòu)成限制并且噪聲衰減模塊76可被配置以使得其輸入端是N信道輸入端。應(yīng)注意，可將信號選擇器包括在使來自分析濾波器組26的信號分裂送至噪聲衰減模塊76的輸入端的某個(gè)點(diǎn)處，其中所述信號選擇器將頻帶k選為噪聲衰減模塊76的輸入信號。
[0030]信號解釋模塊72具有連接至語音檢測模塊70的輸出端的輸入端，以及輸出雙端通話檢測控制信號的輸出端74。舉例來說，信號解釋模塊72對來自回波檢測模塊66和語音檢測模塊70的輸出信號進(jìn)行邏輯與運(yùn)算(logical ANDing)。
[0031]再次參看圖1，非線性處理器50具有連接至雙端通話指示器模塊48的輸出端且連接至線性自適應(yīng)濾波器44的輸入端的輸入端，以及經(jīng)由N信道總線連接至合成濾波器組30的N信道輸入端的N信道輸出端。應(yīng)注意，按反饋配置來配置雙端通話指示器模塊和線性自適應(yīng)濾波器44是任選的。合成濾波器組30具有連接至音頻發(fā)射器52的輸入端的輸出端，所述音頻發(fā)射器將來自音頻信號處理系統(tǒng)10的音頻信號經(jīng)由通信信道發(fā)射至遠(yuǎn)端接收器。從分析濾波器組26至合成濾波器組30的信號路徑可被稱為上行鏈路信道或上行鏈路傳輸路徑。
[0032]現(xiàn)在參看圖4，展示流程圖100，其示出雙端通話檢測器10的操作。在操作中，經(jīng)由通信信道來發(fā)射并且由音頻接收器17來接收由一個(gè)或多個(gè)個(gè)體在遠(yuǎn)程位置產(chǎn)生的音頻信號，例如遠(yuǎn)端信號或遠(yuǎn)端語音(由方框102來識別)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，雙端通話檢測器10包括音頻接收器17以及耦接至濾波器組18、22、26和30的音頻處理模塊12?？砂ㄇ爸梅糯笃骱湍M-數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器的音頻接收器17接收由遠(yuǎn)端語音產(chǎn)生的音頻信號，將所接收的音頻信號數(shù)字化，并且將數(shù)字化音頻信號發(fā)射至濾波器組18，所述濾波器組18將音頻信號劃分成多個(gè)頻帶(由方框104來識別)。舉例來說，圖2示出濾波器組18將數(shù)字化音頻信號劃分成N個(gè)頻帶，其中頻帶的數(shù)量在I至N的范圍內(nèi)，其中頻帶(k-l)、k和(k+Ι)是頻帶I與頻帶N之間的中間頻帶。
[0033]濾波器18將數(shù)字化或數(shù)字音頻信號發(fā)射至頻帶保留模塊40，所述頻帶保留模塊保留數(shù)字化音頻信號中的一個(gè)或多個(gè)頻帶(或抑制其語音內(nèi)容)，從而形成修正的數(shù)字化或數(shù)字音頻信號，其由于一個(gè)或多個(gè)抑制頻帶而實(shí)質(zhì)上具有被抑制的頻率內(nèi)容(由方框106來識別)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，可借助于永久選擇過程來選擇保留頻帶“k”。此技術(shù)適合于遠(yuǎn)端信號的帶寬已知會受到限制但是仍然可預(yù)期語音能量的系統(tǒng)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，進(jìn)行偽隨機(jī)選擇，其中保留頻帶的選擇根據(jù)偽隨機(jī)選擇模式而隨時(shí)間變化。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，進(jìn)行心理聲學(xué)推導(dǎo)式選擇，其中基于對音頻信號的分析來選擇保留頻帶以便確保對音頻信號的聽得見的干擾為最小。另外，頻帶保留模塊40可包括在保留頻帶中對數(shù)字化音頻信號的長期、永久或瞬時(shí)(暫時(shí))抑制。長期抑制使得雙端通話的檢測更容易，而瞬時(shí)抑制減少抑制的可聽性。
[0034]簡要參看圖2，頻帶保留模塊40保留或抑制如頻帶k的頻帶。在此實(shí)施方案中，音頻信號處理系統(tǒng)10被配置以使得在修正的音頻信號由揚(yáng)聲器32和線性自適應(yīng)濾波器44接收之前進(jìn)行頻帶抑制或頻帶衰減。在此配置中，被抑制的一個(gè)或多個(gè)頻帶，即頻帶k，被發(fā)射至合成濾波器組22和線性自適應(yīng)濾波器44，其中在自適應(yīng)濾波器之前的頻帶抑制減少或消除了數(shù)學(xué)上產(chǎn)生的回波以誤差信號形式出現(xiàn)在保留頻帶中的可能性。線性適應(yīng)性濾波器描述于2010年8月24日簽發(fā)給Hamid Reza Abutalebi等的標(biāo)題為“Method and Systemfor Processing Subband Signals Using Adaptive Filter” 的美國專利號 7，783，032B2中，所述專利整體并入本文。
[0035]應(yīng)注意，如果像圖6所示的雙端通話檢測器160中發(fā)生的那樣，保留過程發(fā)生在遠(yuǎn)端信號已發(fā)送至自適應(yīng)濾波器44之后，那么數(shù)學(xué)上產(chǎn)生的回波項(xiàng)可出現(xiàn)在誤差信號的頻帶k中。發(fā)生這種情況是因?yàn)榫€性自適應(yīng)濾波器44被配置成在其所接收的遠(yuǎn)端信號的頻帶k未被抑制這一假設(shè)下操作。因此，假設(shè)回波存在于麥克風(fēng)34所發(fā)射的信號的頻帶k中并且從麥克風(fēng)信號中消除對回波信號的估計(jì)值。然而，回波信號不存在于減法器46從線性自適應(yīng)濾波器44接收的信號中，因?yàn)樗龌夭ㄐ盘栆延衫鐖D6所示的頻帶保留模塊40A抑制。在將遠(yuǎn)端信號發(fā)射至線性自適應(yīng)濾波器44之前進(jìn)行頻帶保留過程減輕了產(chǎn)生數(shù)學(xué)回波的可能性。
[0036]濾波器組22和線性自適應(yīng)濾波器44所接收的音頻信號被稱為經(jīng)過處理的音頻信號。[0037]信號處理器56對乘法器58^58^…、58^,58^58(k+1)、".58Ν進(jìn)行操作以便衰減音頻信號中的保留頻帶，從而形成衰減的音頻信號。將衰減的音頻信號發(fā)射至線性自適應(yīng)濾波器44和合成濾波器組22。
[0038]合成濾波器組22將所得的音頻信號從頻域變換成時(shí)域，以便形成由聲換能器(例如像揚(yáng)聲器電話中的揚(yáng)聲器32)來廣播的重構(gòu)音頻信號(由方框110來識別)。重構(gòu)所述音頻信號可被稱為將修正的聲信號變換成另一個(gè)聲信號，即重構(gòu)音頻信號。應(yīng)了解，來自第k個(gè)頻帶的信號分量不存在于重構(gòu)音頻信號中。重構(gòu)音頻與通信系統(tǒng)的近端處的聲音混合在一起。
[0039]線性自適應(yīng)濾波器44產(chǎn)生回波路徑脈沖響應(yīng)的模型并且通過以下方式產(chǎn)生回波估計(jì)信號:響應(yīng)于遠(yuǎn)端音頻信號和出現(xiàn)在麥克風(fēng)34處的信號(即，近端信號加上來自揚(yáng)聲器32的任何回波信號)來產(chǎn)生相關(guān)系數(shù)(由方框112來識別)。
[0040]由麥克風(fēng)34接收在近端的聲音，其可包括例如人說的話、室內(nèi)噪聲和重構(gòu)音頻信號的部分。重構(gòu)音頻信號的由麥克風(fēng)34接收的那些部分被稱為回波。麥克風(fēng)34拾取可包括話音和回波的近端音頻信號，將音頻信號數(shù)字化，并且將數(shù)字化音頻信號發(fā)射至濾波器組26 (由方框114來識別)。因此,麥克風(fēng)信號可被稱為復(fù)合信號。麥克風(fēng)34所發(fā)射的信號可被稱為麥克風(fēng)信號。濾波器組26像濾波器組22那樣將數(shù)字化音頻信號劃分成多個(gè)頻帶。舉例來說，在圖2中，濾波器組26將麥克風(fēng)信號劃分成N個(gè)頻帶，其中頻帶的數(shù)量在I至N的范圍內(nèi)并且包括中間頻帶(k-l)、k和(k+Ι)(由方框116來識別)。因此，濾波器組26產(chǎn)生可被稱為修正的復(fù)合信號的數(shù)字化麥克風(fēng)信號。
[0041 ] 將所述數(shù)字化麥克風(fēng)信號和來自線性自適應(yīng)濾波器44的數(shù)字化濾波信號輸入至減法器電路46，其從數(shù)字化麥克風(fēng)音頻信號中減去數(shù)字化濾波信號以便產(chǎn)生誤差信號。因此，響應(yīng)于數(shù)字化麥克風(fēng)信號和數(shù)字化濾波信號來產(chǎn)生誤差信號(由方框118來識別)。
[0042]再次參看圖4，將數(shù)字化麥克風(fēng)信號沿著上行鏈路路徑發(fā)射至N信道輸入端4812并且將誤差信號發(fā)射至雙端通話指示器模塊48的輸入端48n。為了檢測發(fā)生在上行鏈路路徑的頻帶k中的近端語音，由語音檢測模塊70實(shí)時(shí)計(jì)算對頻帶k的噪聲本底(noise floor)的估計(jì)值。響應(yīng)于頻帶k的能量大于噪聲本底加上預(yù)定閾值，雙端通話指示器模塊48針對語音存在發(fā)出信號。因?yàn)轭l帶k的音頻信號內(nèi)容已在下行鏈路路徑中發(fā)生的保留過程中受到抑制，所以上行鏈路路徑中在保留頻帶k中檢測到的語音來自近端側(cè)，其中回波不存在于頻帶k中。可進(jìn)一步處理在雙端通話指示器模塊48的輸入端4813處接收的數(shù)字化麥克風(fēng)信號以便防止瞬態(tài)和脈沖樣噪聲被認(rèn)為是近端語音。舉例來說，可經(jīng)由噪聲消減模塊來處理來自頻帶k的數(shù)字化遠(yuǎn)端音頻信號，以便使用2006年3月21日簽發(fā)給Robert Brennan的標(biāo)題為“Method and Apparatus for Noise Reduction Particularly in Hearing Aids，，的美國專利號7，016, 507中描述的技術(shù)來減少這些聲學(xué)偽像(acoustic artifact),所述專利以引用的方式整體并入本文。另外，可進(jìn)一步處理頻帶k中檢測到的語音，以便使用2010年 3 月 2 日簽發(fā)給 TodSchneider 等的標(biāo)題為 “Method and System for Acoustic ShockProtection”的美國專利號7，672，462中描述的技術(shù)來減少表面碰撞聲音(例如像將物體放置在桌子上、關(guān)門或其它類型的環(huán)境噪聲)的注入，所述專利以引用的方式整體并入本文。[0043]響應(yīng)于在輸入端48n和4812處接收的信號，雙端通話指示器模塊48使用麥克風(fēng)信號和來自減法器46的誤差信號來確定是否存在回波，即雙端通話指示器模塊48搜索復(fù)合信號中的回波。更具體地說，雙端通話指示器模塊48使用自相關(guān)確定模塊62(圖3中展示)來確定有O個(gè)樣本滯后時(shí)的自相關(guān)rm(0)，即麥克風(fēng)34所接收的麥克風(fēng)信號的信號功率，并且使用自相關(guān)確定模塊60來確定有O個(gè)樣本滯后時(shí)的誤差信號的自相關(guān)1^(0)，即誤差信號功率。自相關(guān)&⑶被稱為復(fù)合信號或麥克風(fēng)信號的自相關(guān)度量,并且自相關(guān)(0)可被稱為誤差信號的自相關(guān)度量。誤差信號可被稱為回波已消減的信號(由方框120來識別)。自相關(guān)值將用來檢測除了回波已受到抑制的一個(gè)或多個(gè)頻帶以外的那些頻帶中的回波。雙端通話指示器模塊48從麥克風(fēng)信號功率rm中減去誤差信號功率應(yīng)注意，線性自適應(yīng)濾波器44確定修正的遠(yuǎn)端信號與麥克風(fēng)信號之間的相關(guān)性，并且從麥克風(fēng)信號中消除回波估計(jì)值(假設(shè)線性自適應(yīng)濾波器44已經(jīng)成功收斂至最優(yōu)解附近)。減去自相關(guān)值具有與麥克風(fēng)信號與誤差信號之間的正規(guī)化互相關(guān)類似的信息?；夭z測模塊66搜索回波信號的存在，并且響應(yīng)于麥克風(fēng)信號功率rm與誤差信號功率re之間的差異，即rm(0) _re (0)，大于閾值電平Pth來指出回波信號存在。回波檢測模塊66響應(yīng)于麥克風(fēng)信號功率!^與誤差信號功率&之間的差異，即rm (0) -re (0)，小于閾值電平Pth并且大于或等于零來指出回波不存在?；夭z測模塊66將回波狀態(tài)，即回波存在或回波不存在，發(fā)射至信號解釋模塊72(由決策菱形122來識別)。
[0044]仍然參看圖3并且響應(yīng)于在輸入4813處接收的信號，雙端通話指示器模塊48確定是否已檢測到語音，即雙端通話指示器模塊48搜索修正的復(fù)合信號的第一頻帶中的語音活動。更具體地說，低通濾波器68與語音檢測模塊70協(xié)同搜索上行鏈路路徑中的保留頻帶中的語音活動。因?yàn)樵诶鐏碜該P(yáng)聲器32的保留頻帶k中已經(jīng)抑制回波內(nèi)容(圖1中展示)，所以回波不存在于此頻帶中并且保留頻帶k中檢測到的任何語音都來自近端側(cè)。響應(yīng)于檢測到語音信號，語音檢測模塊70將狀態(tài)信號，即語音信號存在或語音信號不存在，發(fā)射至信號解釋模塊72 (由決策菱形124來識別)。如果語音信號存在并且回波信號存在，那么信號解釋模塊72在其輸出端74處產(chǎn)生指示雙端通話存在的控制信號，也稱為雙端通話檢測信號(由方框126來指示)，所述控制信號出現(xiàn)在非線性處理器50的輸入端以及線性自適應(yīng)濾波器44的輸入端。響應(yīng)于來自雙端通話指示器模塊48的控制信號指示雙端通話存在，非線性處理器50有利地使用指示信號來減輕錯(cuò)誤的抑制決策的可能性，錯(cuò)誤的抑制決策通常在雙端通話期間由于當(dāng)混合體中的回波比近端語音響得多時(shí)非線性處理器不能區(qū)分雙端通話與回波而發(fā)生。將來自雙端通話模塊48的控制信號發(fā)射至線性自適應(yīng)濾波器44允許濾波器在雙端通話期間優(yōu)化其操作。線性自適應(yīng)濾波器44在僅回波周期期間和雙端通話周期期間減少回波，同時(shí)響應(yīng)于存在雙端通話或響應(yīng)于其中不存在雙端通話的近端聲信號來向近端聲信號添加一些偽像或不添加偽像。然而，類似于非線性處理器50，在回波水平比近端語音高得多的情況下，可能不能夠區(qū)分僅回波與雙端通話，這是因?yàn)楫?dāng)回波比近端語音響得多時(shí)，雙端通話情況和僅回波情況所產(chǎn)生的一般信號統(tǒng)計(jì)資料展示極小的區(qū)別。當(dāng)雙端通話檢測控制信號存在時(shí)，線性自適應(yīng)濾波器44能夠區(qū)分這兩種情況并且在雙端通話期間優(yōu)化其操作以便減少來自混合體的更多回波，同時(shí)保持由近端語音組成的信號混合體部分的音頻信號質(zhì)量。由音頻發(fā)射器52將重構(gòu)聲信號發(fā)射至通信信道，其可將所述信號傳送至遠(yuǎn)端位置。
[0045]如果語音信號或回波信號不存在，那么信號解釋模塊72在其輸出端74處產(chǎn)生指示雙端通話不存在的控制信號(由方框128來指示)。非線性處理器50根據(jù)它在非雙端通話處理期間所使用的編程配置來處理輸出信號。一般來說，非線性處理器50響應(yīng)于檢測到回波存在來強(qiáng)行抑制，并且在它檢測到近端語音時(shí)不進(jìn)行抑制。響應(yīng)于來自雙端通話指示器模塊48的控制信號指示雙端通話不存在，經(jīng)由音頻發(fā)射器52將重構(gòu)誤差信號發(fā)射至通信信道，其可將所述信號傳送至遠(yuǎn)端位置。應(yīng)注意，非線性處理器50的操作細(xì)節(jié)取決于其具體實(shí)行方案并且與雙端通話檢測程序無關(guān)。
[0046]圖5是根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施方案的雙端通話檢測器電路150的方框圖。雙端通話檢測器電路150類似于雙端通話檢測器電路10，只是線性自適應(yīng)濾波器44的N信道輸入端連接至頻帶保留模塊40的N信道輸入端而不是頻帶保留模塊40的N信道輸出端。在此配置中，可通過以下來在保留頻帶中產(chǎn)生回波信號:減去由線性自適應(yīng)濾波器44視為是回波但實(shí)際上不存在于回波路徑中的信號。
[0047]圖6是根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施方案的雙端通話檢測器電路160的方框圖。雙端通話檢測器電路160類似于雙端通話檢測器電路150，只是頻帶保留模塊40A連接在線性自適應(yīng)濾波器44的N信道輸出端與減法器46的N信道輸入端之間。在此配置中，由頻帶保留模塊40A保留或抑制在頻帶保留模塊40中所保留或抑制的相同頻帶，以便減輕保留頻帶中的任何不必要的回波產(chǎn)生。
[0048]圖7是根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施方案的雙端通話檢測器電路170的方框圖。圖7中展示的是聲信號處理模塊12A，其具有連接至分析濾波器組18的輸入端、連接至合成濾波器組22的輸出端、連接至分析濾波器組26的輸入端，以及連接至合成濾波器組30的輸出端。分析濾波器組18和26分別連接至音頻接收器17和聲換能器34，并且合成濾波器組22和30分別連接至聲換能器32和音頻發(fā)射器52。聲信號處理模塊12A包括遠(yuǎn)端語音檢測器172，其具有連接至或者充當(dāng)處理模塊12A的N信道輸入端的N信道輸入端、N信道輸出端和輸出端。遠(yuǎn)端語音檢測器172也稱為遠(yuǎn)端語音檢測模塊。頻帶保留模塊40具有連接至遠(yuǎn)端語音檢測器172的N信道輸出端的N信道輸入端，以及連接至合成濾波器組22的N信道輸入端的N信道輸出端。遠(yuǎn)端語音檢測器172的另一個(gè)輸出端連接至雙端通話指示器模塊48A的輸入端。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，雙端通話指示器模塊48A包括具有單通道輸入端和N信道輸入端的信號解釋模塊72，所述N信道輸入端耦接至或者充當(dāng)雙端通話指示器模塊48A的N信道輸入端。雙端通話檢測器48A進(jìn)一步包括近端語音檢測模塊70，其具有連接至信號解釋模塊72的單通道輸入端的輸出端，以及連接至低通濾波器68的輸出端的輸入端，所述低通濾波器具有耦接至分析濾波器組26的輸入端。
[0049]圖7將分析濾波器組26示出為具有連接至非線性處理器50的N信道輸入端的N信道輸出端。信號解釋模塊72的輸出端連接至非線性處理器50的輸入端，并且非線性處理器50的N信道輸出端連接至合成濾波器組30的N信道輸入端。合成濾波器組30的輸出端連接至發(fā)射裝置30。雖然雙端通話檢測器電路170包括非線性處理器50、合成濾波器組30和發(fā)射裝置52，但是應(yīng)注意，這些是可從雙端通話檢測器電路中省去的任選元件。
[0050]雙端通話檢測器170的操作類似于雙端通話檢測器10的操作；然而在下行鏈路路徑中檢測遠(yuǎn)端語音，并且由遠(yuǎn)端語音檢測器172實(shí)時(shí)計(jì)算對信號的噪聲本底的估計(jì)值。響應(yīng)于信號能量大于噪聲本底加上預(yù)定閾值，遠(yuǎn)端語音檢測器172指出遠(yuǎn)端語音存在。
[0051]根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，還提供了一種用于處理聲信號的方法，其包括:保留具有多個(gè)頻帶的數(shù)字音頻信號的第一頻帶；將包括所述第一頻帶的所述數(shù)字音頻信號變換成聲信號；將復(fù)合信號變換成修正的復(fù)合信號，所述復(fù)合信號包括所述聲信號的一部分；響應(yīng)于所述修正的復(fù)合信號來產(chǎn)生誤差信號；搜索所述修正的復(fù)合信號的所述第一頻帶中的語音活動；搜索所述修正的復(fù)合信號中的回波；以及使用所述語音活動和所述回波來檢測雙端通話。在一個(gè)示例中，保留所述數(shù)字音頻信號的所述第一頻帶可以包括抑制所述第一頻帶中的語音內(nèi)容。在一個(gè)示例中，所述方法進(jìn)一步包括響應(yīng)于所述聲信號來產(chǎn)生濾波信號，并且其中產(chǎn)生所述誤差信號包括從所述修正的復(fù)合信號中減去所述濾波信號。在一個(gè)示例中，所述搜索所述修正的復(fù)合信號中的所述回波包括確定所述誤差信號的自相關(guān)度量和所述復(fù)合信號的自相關(guān)度量。在一個(gè)示例中，所述保留所述第一頻帶包括永久地抑制所述第一頻帶中的音頻信號。在一個(gè)示例中，保留所述第一頻帶包括配置頻帶保留模塊以便永久地選擇哪一個(gè)頻帶是所述第一頻帶。在一個(gè)示例中，所述保留所述第一頻帶包括以下之一:偽隨機(jī)選擇哪一個(gè)頻帶是所述第一頻帶或心理聲學(xué)選擇哪一個(gè)頻帶是所述第一頻帶。
[0052]根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，還提供了一種用于處理聲信號的方法，其包括:將第一聲信號劃分成多個(gè)頻帶；抑制所述多個(gè)頻帶的至少一個(gè)頻帶的語音內(nèi)容以便形成修正的第一聲信號；將所述修正的第一聲信號變換成第二聲信號；從混合信號中產(chǎn)生誤差信號，其中所述混合信號包括所述第二聲信號與另一個(gè)聲信號的混合體；檢測所述混合信號中的語音和回波；以及響應(yīng)于所述混合信號中的語音檢測來產(chǎn)生雙端通話指示信號。在一個(gè)示例中，所述方法進(jìn)一步包括使所述修正的第一聲信號經(jīng)受自適應(yīng)濾波器的濾波過程以便產(chǎn)生濾波信號，并且通過從所述混合信號中減去所述濾波信號來產(chǎn)生所述誤差信號。在一個(gè)示例中，所述抑制所述語音內(nèi)容包括暫時(shí)抑制所述語音內(nèi)容。
[0053]到目前為止，應(yīng)了解已經(jīng)提供雙端通話檢測器和用于檢測雙端通話的方法。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施方案，雙端通話檢測器指示器模塊48被配置來檢測雙端通話的存在并且向非線性處理器50提供控制信息。響應(yīng)于檢測到回波存在和語音不存在，雙端通話檢測器指示器模塊48向非線性處理器50發(fā)出控制信號，以便幫助避免在回波比近端語音響得多的情況下對聲信號的錯(cuò)誤抑制。響應(yīng)于檢測到回波和語音存在，雙端通話檢測器指示器模塊48向非線性處理器50發(fā)出控制信號以便傳送聲信號。因此，雙端通話檢測器指示器模塊48向非線性處理器50提供控制信號以便減少其將抑制雙端通話的可能性。
[0054]雖然本文已經(jīng)公開特定的實(shí)施方案，但是不希望本實(shí)用新型限于所公開的實(shí)施方案。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到，可做出修正和變化而不脫離本實(shí)用新型的精神。本實(shí)用新型意圖涵蓋屬于附加權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的所有這類修正和變化。
【權(quán)利要求】
1.一種能夠檢測雙端通話的聲信號處理系統(tǒng)，特征在于其包括: 第一頻帶保留模塊，其被配置為具有第一輸入信道和第二輸入信道以及第一輸出信道和第二輸出信道；以及 雙端通話指示器模塊，所述指示器模塊耦接至所述頻帶保留模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的聲信號處理系統(tǒng)，特征在于其進(jìn)一步包括語音檢測器，所述語音檢測器耦接在所述雙端通話指示器模塊與所述第一頻帶保留模塊的所述第一輸入信道和第二輸入信道之間。
3.如權(quán)利要求1所述的聲信號處理系統(tǒng)，特征在于其進(jìn)一步包括: 自適應(yīng)濾波器，其耦接至所述第一頻帶保留模塊； 第一減法器，其耦接至所述自適應(yīng)濾波器，所述第一減法器被配置來接收第一信號和第二信號并且產(chǎn)生輸出信號，其中由所述第一減法器接收的所述第一輸入信號來自所述自適應(yīng)濾波器；以及 雙端通話指示器模塊，其耦接至所述第一減法器并且被配置來接收多個(gè)輸入信號并且產(chǎn)生輸出信號，其中由所述雙端通話指示器模塊接收的第一輸入信號是來自所述第一減法器的所述輸出信號。
4.如權(quán)利要求3所述的聲信號處理系統(tǒng)，特征在于其進(jìn)一步包括耦接至所述雙端通話指示器模塊的非線性處理 器，所述非線性處理器被配置成接收來自所述第一減法器的所述輸出信號和來自所述雙端通話指示器模塊的所述輸出信號。
5.如權(quán)利要求4所述的聲信號處理系統(tǒng)，特征在于其進(jìn)一步包括耦接至所述雙端通話指示器模塊的噪聲衰減模塊。
6.如權(quán)利要求5所述的聲信號處理系統(tǒng)，特征在于所述噪聲衰減模塊包括: 聲震檢測器，其具有輸入端和輸出端；以及 噪聲消減模塊，其具有耦接至所述聲震檢測器的所述輸出端的輸入端。
7.如權(quán)利要求4所述的聲信號處理系統(tǒng)，特征在于其進(jìn)一步包括: 第一過采樣加權(quán)交疊相加濾波器組，其被配置來向所述頻帶保留模塊提供輸入信號；第二過采樣加權(quán)交疊相加濾波器組，其耦接至所述頻帶保留模塊的所述第一輸出信道和第二輸出信道； 第三過采樣加權(quán)交疊相加濾波器組，其被配置來產(chǎn)生由所述第一減法器接收的所述第二信號；以及 第四過采樣加權(quán)交疊相加濾波器組，其耦接至所述非線性處理器。
8.如權(quán)利要求7所述的聲信號處理系統(tǒng)，特征在于其進(jìn)一步包括: 音頻接收器，其耦接至所述第一過采樣加權(quán)交疊相加濾波器組； 第一聲換能器，其耦接至所述第三過采樣加權(quán)交疊相加濾波器組； 第二聲換能器，其耦接至所述第二過采樣加權(quán)交疊相加濾波器組；以及 音頻發(fā)射器，其耦接至所述第四過采樣加權(quán)交疊相加濾波器組。
9.如權(quán)利要求3所述的聲信號處理系統(tǒng)，特征在于所述雙端通話指示器模塊包括: 信號解釋模塊，其具有第一輸入端和第二輸入端以及輸出端； 語音檢測模塊，其具有輸入端和輸出端，所述語音檢測模塊的所述輸出端耦接至所述信號解釋模塊的所述第一輸入端；以及回波檢測模塊，其具有輸入端和輸出端，所述回波檢測模塊的所述輸出端耦接至所述信號解釋模塊的所述第二輸入端。
10.如權(quán)利要求9所述的聲信號處理系統(tǒng)，特征在于所述雙端通話指示器模塊進(jìn)一步包括: 第二減法器，其具有第一輸入端和第二輸入端以及輸出端，所述第二減法器的所述輸出端耦接至所述回波檢測模塊的所述輸入端； 第一自相關(guān)確定模塊，其耦接至所述第二減法器的所述第一輸入端；以及 第二自相關(guān)確定模塊，其耦接至所述第二減法器的所述第二輸入端。
11.如權(quán)利要求3所述的聲信號處理系統(tǒng)，特征在于所述自適應(yīng)濾波器被配置為具有分別耦接至所述頻帶保留模塊的所述第一輸出信道和第二輸出信道的第一輸入信道和第二輸入信道。
12.如權(quán)利要求3所述的聲信號處理系統(tǒng)，特征在于所述自適應(yīng)濾波器被配置為具有分別耦接至所述頻帶保留模塊的所述第一輸入信道和第二輸入信道的第一輸入信道和第二輸入信道。
13.如權(quán)利要求12所述的聲信號處理系統(tǒng)，特征在于其進(jìn)一步包括耦接在所述自適應(yīng)濾波器與所述第一減法器之間的第二頻帶保留模塊。
【文檔編號】H04M3/22GK203747885SQ201420097143
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月14日
【發(fā)明者】P·德哈尼, R·L·布倫南, J·瑞安 申請人:半導(dǎo)體元件工業(yè)有限責(zé)任公司