CN100420149C - 具有有源均衡的通信设备及其方法 - Google Patents

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Abstract

一种通信设备(10，110)，包括一个听筒(14)、一个传感器(20)和一个有源均衡电路(22)。该听筒(15)从通信设备(10，110)发射声输出信号(59)。该传感器的位置与所述听筒(14)的位置近似，测量该听筒(14)处的声压(61)，产生一个响应信号(56)。所述有源均衡电路(22)耦接到所述传感器(20)，利用所述响应信号均衡所述声输出信号(59)。

Description

具有有源均衡的通信设备及其方法
技术领域
本发明总体上涉及通信设备，尤其是具有用于音频处理的有源均衡电路的通信设备。
背景技术
通信设备，比如便携式移动电话或者无绳电话以及有线陆上通讯电话，在现有技术中是公知的。语音通信设备一般包括麦克风、听筒和键板。近来，许多通信设备还包括显示器。麦克风将声音输入信号转换为电输入信号。听筒将电输出信号转换为声音输出信号。一般，使用者将通信设备对着头部放置，将麦克风对着嘴，将听筒对着耳朵，从而能够使说出的声音输入信号进入麦克风，并听到听筒产生的声音输出信号。如果一种通信设备能够允许使用者同时对另一方说话并听见对方说话，这就是所谓的全双工语音通信。键板允许用户将数据比如电话号码输入通信设备。听筒的声音输出信号的音量被设置在足够高的水平，以便用户的耳朵能够听到听筒产生的声音输出信号，但是又不能太高而损伤听力。
由于技术上的进步已经允许通信设备尺寸上更小、重量更轻，用于实施必要部件比如麦克风和听筒的可用空间变得有限。看一看下面列举的美国专利，就可以知道这种小型化的趋势是很明显的：
美国专利Des.424,557，2000年5月9日授权给Nagle等人，题为″Cellular Telephone Housing″；美国专利Des.421,005，2000年2月22日授权给Lucaci et al，题为″Telephone″；美国专利Des.417,449，1999年12月7日授权给Harris et al.，题为″Portable Telephone″。上述专利均已转让给本发明的受让人，并在此引为参考。这些电话设计中，每一个都包括一个听筒、一个显示器、一个键板和一个麦克风，它们设置在一个或者多个壳体上。它们排列在一个壳体上，或者当两个壳体处于使用中的打开位置时排列在两个壳体上。在使用中，所述听筒和麦克风位于所述一个或者多个壳体的相对两端，以使听筒和麦克风之间的距离最大化，从而将听筒和麦克风分别对准使用者的耳朵和嘴，同时使所述一个或者多个壳体的总长度最小化。但是，具有容易接触的部件比如大的键板或者大的显示屏的优点是与电话的一个或者多个壳体为设置这样的部件而设定的可用的有限的空间相冲突的。
传统的通信设备的一个缺点是，随着通信设备到用户耳朵的声阻抗负载的变化，体验到的声音输出的音量和频谱也发生变化。声阻抗负载(acoustical impedance loading)与空间体积以及通信设备与用户耳朵之间的任何泄漏路径有关。随着通信设备与耳朵之间的耦合的变化，阻抗负载也变化。例如，图1图解了在进行听觉增强之前传统便携式电话的频率响应。图1中的曲线图图解了用户耳朵的三种模拟声负载的频率响应：密封耳朵模拟器，低泄漏耳朵模拟器，以及高泄漏模拟器。如图中所示，在三种负载条件下，频率响应变化极大，使得用户会体会到不希望有的声响应的变化。这种不希望有的声响应的变化性可能会导致这样的事情，比如：在给定的语音对话中，当通信设备从紧紧密闭在耳朵上的位置移动到稍微离开耳朵的位置(低泄漏)，再到进一步离开耳朵的位置(高泄漏，也就是离开耳朵四分之一英寸到八分之一英寸)，声音上会觉得不舒服，通信就不清晰。
最近，通信设备设计者已经实现了力学均衡，来改进用户的听觉体验，将通信设备的听筒到用户耳朵之间的声负载的变化效应最小化。图2图解了将听筒和相关的力学结构(机械结构)最优化以获得一致的声学响应的传统便携式电话的频率响应。图2中的曲线图图解了与图1所图解和描述的相同的三种用户耳朵模拟声负载的频率响应。如图2所示，在高泄漏声负载条件下，相对于密封耳朵声负载条件，较低频率衰减明显，在特定频率达到25dB。与低频的衰减相比，较高频率响应对于三种模拟负载都向一个基本上相同的水平归并。尽管对于所有三种负载条件都保持在整个频谱上的清晰性，结果仍然是，对于用户来说，随着用户耳朵声负载的变化，语音通信在声学上仍然不一致。
因此，需要一种低成本、小尺寸的装置，能够对使用通信设备的用户提供恒定的频率响应和音量，而与用户耳朵的独有特性无关，也与通信设备与用户的耳朵的声学耦合好不好无关。
发明内容：
根据本发明提供了一种通信设备，包括：
一个用于产生说话信号的麦克风；
一个用于从该通信设备发射声输出信号的听筒；
一个传感器，其中，该传感器的位置与该听筒的位置接近，用于测量所述听筒处的声压并产生一个响应信号；
一个耦接到所述传感器并接收所述响应信号的有源均衡电路，用于均衡所述听筒处的声输出信号，其中，该有源均衡电路包括一个音频处理模块、一个数字信号处理器、一个输出音频处理模块和一个加法模块，其中：
所述音频处理模块用于接收和处理多个音频信号，从而生成一个数字输入信号；
所述数字信号处理器耦接到所述音频处理模块，用于接收所述数字输入信号并对其滤波，其中，该数字信号处理器包括一个可调均衡滤波器和一个自适应电路，其中：
所述可调均衡滤波器用于利用一个滤波器响应对所述数字输入信号滤波，从而产生一个滤波音频信号，其中，响应于从一个自适应电路接收到的一个调节信号来调节所述滤波器响应，以及
所述自适应电路耦接到所述可调均衡滤波器，还耦接到所述传感器，其中，该自适应电路使用所述数字输入信号和所述响应信号产生所述调节信号；以及
所述输出音频处理模块耦接到所述数字信号处理器，用于接收和处理所述滤波音频信号，并将处理后的滤波音频信号发送到所述听筒；以及
所述加法模块包括一个加法器、一个共用模数转换器和一个回波消除器，其中：
所述加法器耦接到所述麦克风和所述传感器，用于将所述说话信号和所述响应信号相加，从而产生一个和信号，
所述共用模数转换器耦接到所述加法器，用于将所述和信号转换为一个数字和信号，以及
所述回波消除器耦接到所述共用模数转换器，还耦接到所述音频处理模块，用于分离所述数字和信号，产生一个说话信号输出和所述响应信号。
附图说明
下面结合作为举例的实施方式来描述本发明，这些实施倒不是限制性的，用附图加以图解。在附图中，相同的附图标记表示相同的部件。附图中：
图1和图2用于图解传统便携式电话的频率响应；
图3图解了一个根据本发明的优选实施例的通信设备；
图4是根据本发明的优选实施例，用在图3的通信设备中的有源均衡电路的一个实施例的电路框图；
图5图解了根据本发明的一个优选实施例，用在图4的有源均衡电路中的可调均衡滤波器的频率响应；
图6是一个流程图，用于图解根据本发明的优选实施例的图4所示的有源均衡电路的操作；
图7图解了根据本发明的优选实施例用在图4所示的有源均衡电路中的数字信号处理器的编程算法；
图8图解了根据本发明的优选实施例使用图4的有源均衡电路的便携式电话的频率响应；
图9图解了根据本发明的优选实施例的图3所示的通信设备的一部分的剖面图；
图10图解了根据本发明的优选实施例，图3所示的通信设备的一种替换实施例；
图11图解了根据本发明的优选实施例示于图10中的通信设备的侧视图；
图12是根据本发明的优选实施例与图4的有源均衡电路共同使用的加法模块的电路框图。
具体实施方式
下面对本发明的详细实施例进行说明。但是，应当理解，所公开的实施例只是本发明的举例，可以用各种方式实施。因此，在这里所公开的具体结构或者功能细节不能被解释为限制性的，而应作为权利要求的基础，以及用于教导本领域的普通技术人员以任何合适的具体结构以各种方式实施本发明的有代表性的基础。另外，这里所使用的术语和短语不是限制性的，而只是为了提供对本发明的可以理解的说明。
图3图解了根据本发明的通信设备10。该通信设备10最好是一个语音通信设备。该通信设备10例如可以是移动电话(如图所示)、无绳电话、有线陆上通讯电话或者个人通信设备比如伊利诺斯州Schaumburg的摩托罗拉公司制造的V200个人通信设备。在下面的说明中，术语“通信设备”指上面提到的任何通信设备或者任何等效的通信设备。该通信设备10最好包括麦克风12、听筒14、键板16、显示屏18和传感器20。根据本发明的优选实施例，所述传感器20与听筒14的位置近似，如图所示。麦克风12将来自对着通信设备10的声音发射的声输入信号转换为电输入信号。听筒14将电输出信号转换为声输出信号，从通信设备10发射出去以被通信设备10的用户听到。键板16允许通信设备10的用户输入数据比如电话号码和文本备忘录。显示屏18显示数据，比如通信消息、电话号码或者呼叫方标识中的一项或者多项。传感器20测量与听筒14处的声压有关的音频响应。最好有一个有源均衡电路(未图示，见图4)耦合到该传感器20，用于均衡听筒14处的音频响应。
图4是根据本发明的优选实施例，用在图3的通信设备10中的有源均衡电路22的一个实施例的电路框图。示于图3的有源均衡电路22包括一个音频处理模块24、一个数字信号处理器26、一个输出音频处理模块28和所述传感器20。本领域的普通技术人员可以理解，传感器20可以是有源均衡电路22的一个部件，或者可以是通信设备10中的一个独立部件，耦合到该有源均衡电路22。本领域的普通技术人员理解，有源均衡电路22可以包括附加的其它电路模块，以增强这里所述的有源均衡电路22的操作。类似地，本领域普通技术人员理解，该有源均衡电路22可以如图4所示实施，或者以等效的方式实施。
有源均衡电路22的音频处理模块24接收多个音频信号32，处理所接收到的多个音频信号32以用在图3的通信设备10中。本领域普通技术人员知道，所述多个音频信号32可以包括模拟音频信号、数字音频信号或者它们的任意组合。所述音频处理模块24最好包括一个耦接到一个放大器36的音频输入34，该放大器耦接到一个模数(A/D)转换器38。本领域普通技术人员知道，该A/D转换器38从功能上不是必须的，当所述多个音频信号32是一个或者多个数字音频信号时，其可以被取消。本领域普通技术人员还知道，所述音频处理模块24可以包括这里所描述和图解的部件或者它们的等效部件，以实现音频处理模块24的要求。在被所述音频输入34接收到之后，所述多个音频信号32被所述放大器36放大，从而产生多个放大的音频信号40，并通过所述模数转换器38被转换为数字输入信号42(如果必要的话)。对于所述多个放大音频信号40中的每一个来说，得到的数字输入信号42最好包括一个数字采样的连续流。该数字输入信号42被输入所述数字信号处理器26以进行处理。
所述数字信号处理器(DSP)26耦接到所述音频处理模块24，用于在通信设备10中执行数学应用。例如，编入所述数字信号处理器26的软件支持多种由通信设备10使用的DSP算法的实现。所述数字信号处理器26对接收到的输入进行滤波，或者进行运算评估或者变换。该数字信号处理器26例如可以是24位数字信号处理器中的DSP56300系列(由伊利诺斯州Schaumburg的摩托罗拉公司制造)。本领域的普通技术人员知道，对于数字信号处理器26，可以使用其它类似的数字信号处理器，并且可以按照需要使用更多的相同类型或者不同类型的数字信号处理器，来应付数字信号处理器26的处理需求。作为有源均衡电路22的一个部件，数字信号处理器26接收数字输入信号42，并通过一个可调均衡滤波器44对数字输入信号42滤波。该可调均衡滤波器44的操作使用一个可调滤波器响应和增益。一个耦接到该可调均衡滤波器44的自适应电路46提供用于通过一个调节信号48来调节所述滤波器响应和增益的信息。根据本发明的一个优选实施例，该自适应电路46包括用于通过产生可调节信号48来调节所述可调均衡滤波器44的智能(信息，intelligence)。经过所述可调均衡滤波器44滤波之后，滤波后的音频信号50被所述输出音频处理模块28进行处理，处理后的输出音频信号53被送往一个扬声器55。
在本发明的一个实施例中，所述自适应电路46包括噪声补偿智能。例如，该自适应电路46最好在对传感器20的输入处补偿外部音频噪声源，比如与头部的摩擦，或者使用相干测量技术。本领域的普通技术人员知道，噪声补偿智能可以如这里所描述那样或者是其等效方案。
所述输出音频处理模块28耦接到所述数字信号处理器26，最好包括一个耦接到一个输出放大器54的数模(D/A)转换器52。本领域普通技术人员会理解，所述输出音频处理模块28可以包括这里所描述的部件或者用以实现输出音频处理模块28的要求的等效部件。过滤后的信号50通过所述数模转换器52被转换为模拟信号，然后由所述输出放大器54放大。然后扬声器55接收经过处理后的输出音频信号53。该扬声器55耦接到所述输出音频处理模块28，适合将处理后的输出音频信号53转换为声输出信号59，用以辐射到通信设备10的用户的耳朵中。该扬声器55最好与通信设备10的听筒14的位置近似。或者，扬声器55可以位于离开所述听筒14的位置。这样，所述有源均衡电路22提供了对收到的音频信号在其被播放然后被通信设备10的用户的耳朵听到之前利用一种可调均衡方法加以处理的装置。
在本发明的一个优选实施例中，所述有源均衡电路22包括所述传感器20。该传感器20例如可以是与通信设备10的听筒14的位置近似的麦克风，或者可以是一个通过传输线连接到所述听筒14的麦克风。本领域普通技术人员知道，根据本发明，所述传感器20可以如这里所述一样位于所述通信设备10内部，或者是等效的方案。所述传感器20通过测量声压来监测听筒14的频率响应。本领域普通技术人员会认识到，随着通信设备20靠近或者远离通信设备10的用户的耳朵，声压61会变化。该传感器20耦接到一个响应信号处理模块57并向其馈送响应信号56。该响应信号处理模块57最好包括一个耦接到一个响应数模(A/D)转换器60的响应放大器58。本领域普通技术人员知道，该响应信号处理模块57可以包括这里所描述和图解的部件，或者用于实现所述响应信号处理模块57的要求的等效部件。所述响应信号56由所述响应放大器58放大，并由所述响应A/D转换器60转换为数字信号。得到响应数据信号62。所述数字信号处理器26耦接到所述响应信号处理模块57，接收和处理所述响应数据信号62。所述数字信号处理器26的自适应电路46利用所述响应数据信号62以及所述数字输入信号42来确定要如何更新所述调节信号48以实现所述可调均衡滤波器44的所希望的频率响应。这样，这个过程“均衡”了听筒14(也就是，对于音量控制而言，提供了恒定的灵敏度响应)。然后利用所述可调均衡滤波器44的新的频率响应来对所述数字输入信号42进行滤波。该过程产生一个频率响应，该响应通常在感兴趣的整个频率范围(也就是300到3400赫兹)上是平坦的，并在传感器20处被保持在一个恒定的声压水平。但是，所要的频率响应可以是根据用户的偏好选择的任何所需的频谱形状或者用于基于背景噪声评估来提高清晰度。定期更新所述可调均衡滤波器44以将用户相对于其耳朵保持通信设备10的方式的任何变化都考虑在内，从而继续所述过程。
图5图解了根据本发明的优选实施例的图4所示的可调均衡滤波器44的滤波器响应。如图5所示，对于各种声负载条件(密封耳朵，低泄漏和高泄漏)，所述可调均衡滤波器44的频率响应和增益发生变化，提供全频谱自适应。例如，在1000赫兹，听筒紧紧贴近耳朵(即密封耳朵)和听筒离耳朵二分之一英寸(即高泄漏)这两种情况之间，滤波器增益之间的差为35dB。类似地，在1000赫兹，听筒紧紧贴近耳朵(即密封耳朵)和听筒轻轻贴近耳朵(即高泄漏)这两种情况之间，滤波器增益之间的差为10dB。
图6是一个流程图，图解了根据本发明的优选实施例的图4的有源均衡电路22的操作。过程开始于步骤64，其中，有源均衡电路22处于待机模式。然后，在步骤66，将可调均衡滤波器44的滤波器响应设置到一个预置的滤波器响应。该预置滤波器响应可以在制造时硬编码(hard coded)或者编程到所述数字信号处理器26中，可以用无线方式(over-the-air)编程到所述数字信号处理器26中，或者可以是手工设置的值。本领域普通技术人员知道，可以用其它的编程方法来对所述预置滤波器响应编程。接下来，在步骤68，判断是否已收到一个音频信号。例如，判断音频处理模块24是否收到了所述多个音频信号32(见图4)。如果在步骤68没有收到音频信号，则过程最好返回步骤64，所述有源均衡电路22返回待机模式。本领域普通技术人员知道，作为替代方案，所述有源均衡电路22可以连续地进行处理和均衡，而不管是否收到了新的音频信号。当在步骤68检测到接收到了音频信号时，过程前进到步骤70，其中，利用滤波器当前的滤波器响应对所接收到的音频信号进行滤波。该滤波器响应可以是所述预置滤波器响应值，或者是对该滤波器设置的最近的值。例如，通过所述音频处理模块24处理所述多个音频信号32，然后将得到的数字输入信号42馈送给所述数字信号处理器26的所述可调均衡滤波器44。接下来，在步骤72，发射音频。例如，由所述输出音频处理模块28对滤波后的音频信号50进行处理，然后送到扬声器55进行发射以被通信设备10的用户的耳朵听到。接下来，在步骤74，根据本发明的优选实施例，传感器20测量声压61。然后，在步骤76，该测量值被馈送到自适应电路46。例如，由所述响应信号处理模块57处理来自所述传感器20的响应信号56，将得到的响应数据信号62馈送给所述自适应电路46。然后，在步骤78，判断是否需要对可调均衡滤波器44进行调节。例如，所述自适应电路46比较所述响应数据信号62和所述数字输入信号42，以判断是否向所述可调均衡滤波器44发送所述调节信号48。当在步骤78不需要进行调节时，过程循环回步骤68，检查是否接收到音频信号。在步骤80，如果在步骤78要求进行调节，则调节所述滤波器。例如，所述均衡滤波器44在收到所述调节信号48后利用包含在该调节信号48中的信息调节其滤波器响应。然后该过程返回到步骤68，检查是否收到音频信号。
图6中图解和描述的过程提供了在通信设备10中实现的一种方法：接收一个第一音频信号；对该第一音频信号利用一个滤波器响应滤波，产生第一滤波音频信号；发射该第一滤波音频信号，通过所述听筒14，测量在听筒14处的声压61；利用测得的声压61调节所述滤波器响应，从而产生一个调节后的滤波器响应值；接收一个第二音频信号，利用所述被调节后的滤波器响应对所述第二音频信号进行滤波；发射第二过滤音频信号，通过所述听筒14。对于不确定的多个接收到的音频信号，可以如上所述继续所述过程。
如图6所示的有源均衡电路22的工作使得用户听到所希望的响应，比如在固定的音量水平的持续平坦的频率响应，而与听筒与用户耳朵耦合得好不好无关。用户可以将听筒紧紧地压在耳朵上，然后将听筒拉开，而仍然会以与听筒被紧紧压在耳朵上时基本相同的音量和相同的频谱成分(低音和高音)听到音频。这个结果对用户是有益的。首先，平坦的频率响应听起来更舒服。不平坦的响应通常是“细弱”的，很快就让人厌烦。其次，用户不再需要将通信设备紧紧地压在耳朵上，而只需要轻轻地将通信设备放在耳朵上，或者甚至让通信设备不接触耳朵。当把通信设备紧紧地压在耳朵上时，数分钟后压力就会让用户很不舒服，从而迫使用户频繁地将通信设备从一只耳朵换到另一只耳朵。使用本发明，用户不再需要向耳朵施加大的压力就能获得好的音频质量，从而大大提高使用通信设备的舒适度。
图7图解了根据本发明的优选实施例用在图4的有源均衡电路22中的数字信号处理器26的编程算法。本领域普通技术人员知道，根据本发明的编程算法可以是如这里所述的那样或者其等效方案。
图7所图解的编程算法利用一种快速傅立叶变换(FFT)方法来建立所述可调均衡滤波器44。采用若干FFT并使用它们的平均来评估听筒的频率响应。如图所示，将响应数据信号62的一个256点FFT82和滤波音频信号50的一个256点FFT 84馈送到一个除法模块86。该除法模块86的输出被馈送到一个传递函数评估模块88。该传递函数评估模块88的输出被馈送到一个平均模块90，在其中确定一个平均值。然后利用一个移动平均窗口在频域中对该频率响应进行平滑，如模块92所示。平滑后的频率响应在模块94中被求倒数。在此，可以应用可选的频率整形，这样一般会使低频衰减而使高频放大。但是，可以使用任何需要的频率响应。在模块96，求倒数后的传递函数被进行逆FFT变换，产生真实值脉冲响应，它们是用于模块98的有限脉冲响应(FIR)数字滤波器的抽头(tap)，所述模块98用于均衡所述听筒。为了保持从老的滤波器到更新的滤波器的平稳过渡，对以前的抽头和该新的滤波器进行加权平均，用来产生新的数字均衡滤波器。作为举例的参数有：FFT的大小为256点，采样率为8kHz，进行平均的FFT的个数为4，滤波器抽头权重对于旧的抽头为0.5，对于新的抽头为0.5。
图8图解了使用本发明的优选实施例的图4所示的有源均衡电路22的便携式电话的频率响应。如图所示，根据本发明的所述有源均衡电路22以及在这里所描述的操作允许无论在密封耳朵、低泄漏还是高泄漏条件下，在宽的频带上都有平滑的频率和音量响应。通过使用已经包含在通信设备10中的电路比如数字信号处理器26，本发明提供了一种低成本的、尺寸最小的装置来对使用通信设备的用户提供恒定的频率响应和音量水平，而不管用户耳朵的特性如何，也不管通信设备与用户耳朵的声耦合好不好。
图9图解了根据本发明具有有源均衡电路22的通信设备10的一部分的实现方式。图9例如可以是图3的通信设备10的听筒14的剖面图。如图所示，传感器20可以通过利用传感器连通路径(sensorcommunication path)100测量声压来监测听筒14的频率响应。该传感器连通路径允许传感器20被设置在通信设备10内的任何地方，这对通信设备设计者来说提供了设计灵活性。例如，可以不受传感器20的尺寸和位置的影响来设计通信设备10的显示屏18。所述传感器连通路径100提供一个声通道，用于来自听筒14表面的传感器口108的要被传送到传感器20的音频响应。本领域普通技术人员知道，传感器连通路径100的距离可以是可忽略的距离，或者是在该通信设备10之内的任何所需的距离。根据本发明，所述自适应电路46(见图4)最好包括一个所述传感器连通路径100的预编程传递函数，用于恢复在所述传感器口108接收到的声响应。本领域普通技术人员知道，或者可以计算所述传感器连通路径100的传递函数，或者可以由所述自适应电路46确定所述传递函数。
类似地，如图所示，扬声器55可以通过一个扬声器连通路径102将声输出信号59传送到一个扬声器口106以辐射到用户的耳朵中。该扬声器连通路径102允许扬声器55被设置在通信设备10内的任何地方，这对通信设备设计者来说提供了设计灵活性。本领域普通技术人员知道，扬声器连通路径102的距离可以是可忽略的距离，或者是在该通信设备10之内的任何所需的距离。根据本发明，所述自适应电路46最好包括一个用于自动补偿所述扬声器连通路径102的传递函数的算法，以确保自适应电路46的计算的精确性。
最好，根据本发明，在传感器连通路径100和扬声器连通路径102之间耦接一个旁路路径104。在传感器口108被堵塞或者没有设计到听筒14中的情况下，该旁路路径104为听筒14表面的要被传送到传感器20的音频响应提供一个备用的声通道。通过为传感器20提供一个用于测量音频响应的备用通道，这提供了更高的安全等级。例如，当传感器口108被堵塞时，数字信号处理器26(见图4)会继续增加音频信号，从而导致潜在的声安全故障。该旁路路径104将这种安全故障的可能性降到最低。类似地，在扬声器连通路径102被堵塞的情况下，旁路路径104提供了用于将声输出辐射到用户耳朵中的备用声通道。这提供了额外的保障，以便用户能够听到声输出。
图10图解了根据本发明的优选实施例的通信设备的另一个实施例。该通信设备110例如可以是翻盖式移动电话(如图所示)、无绳电话、有线陆上通讯电话或者个人通信设备比如伊利诺斯州Schaumburg的摩托罗拉公司制造的V200个人通信设备。在下面的说明中，术语“通信设备”是指上述任何类型的通信设备或者等同物。通信设备110最好设计为包括第一组件部分114和第二组件部分116。最好，所述第一组件部分114包括显示屏18、麦克风12和键板16。所述第二组件部分116最好包括一个透明镜片(clear lens)112、听筒14和传感器20。如图所示，听筒14和传感器的位置与所述透明晶片112近似。最好，听筒14可以包括扬声器55(未图示)，具有有美感的设计比如在扬声器55上有一个装饰性金属盖。当闭合该通信设备110时(也就是将第二组件部分116盖到第一组件部分114的顶上时)，所述透明镜片112最好位于显示屏18上，以便设备用户能够透过第二组件部分116看到显示屏18。
图11图解了根据本发明的优选实施例示于图10的通信设备的侧视图。如图所示，根据本发明，第二组件部分116的厚度可以被最小化到透明镜片112的厚度。传统的使用无源均衡的通信设备不能仅仅用所述扬声器来进行声学操作。这里所描述的本发明当中含有图4所示的有源均衡电路22，允许单独使用所述扬声器部件而不需要额外的力学(机械)部件比如腔(volume)、口(ports)和阻尼毡(damping felts)。
图12图解了根据本发明用一个加法模块118增强了的图4的有源均衡电路22的一部分。该加法模块118允许使用共用的A/D转换器120来替换图4中的响应A/D转换器60。对于通过修改只有用于一个附加A/D转换器(也就是图4的A/D转换器38)的电路的通信设备的已有电路来实现本发明来说，使用共用的A/D转换器120尤其有益。在传统的通信设备中，说话麦克风，例如图3和图10的麦克风12，接收到的音频信号，通过一个A/D转换器进行处理。在本发明中，如图12所示，在麦克风12和传感器20之间共用这个已有的A/D转换器。来自传感器20的响应信号56和来自麦克风12的说话信号124被与传感器20和麦克风12耦接的加法器122加在一起。得到的结果也就是和信号126包括响应信号56和说话信号124的成分。然后将该和信号126利用耦接到加法器122的输出的所述共用A/D转换器120从模拟信号转换为数字信号，产生数字和信号128。接下来，一个耦接到并接收数字输入信号42，并耦接到所述共用A/D转换器120的回波消除器130接收和分离所述数字和信号128。本领域普通技术人员知道，所述回波消除器130或者可以被编程到所述通信设备的另一个部件的软件中，或者可以在硬件中实现。所述回波消除器130的输出包括一个说话信号输出132和所述响应数据信号62。然后，如图4中所示和所描述的，继续响应数据信号62的处理。
在这里结合优选实施例所描述的本发明是一种低成本的、小尺寸的装置，用于对使用通信设备的用户提供恒定的频率响应和音量水平，而不管用户耳朵的独特性，也不管通信设备与用户耳朵的声耦合好不好。
尽管结合优选实施例描述了本发明，但是对本领域普通技术人员来说显而易见的是，可以在本发明的范围内作出各种变化和修改。因此，所有这样的修改和变化都应视为在所附权利要求所限定的本发明的范围之内。

Claims (9)

1. 一种通信设备，包括：
一个用于产生说话信号的麦克风；
一个用于从该通信设备发射声输出信号的听筒；
一个传感器，其中，该传感器的位置与该听筒的位置接近，用于测量所述听筒处的声压并产生一个响应信号；
一个耦接到所述传感器并接收所述响应信号的有源均衡电路，用于均衡所述听筒处的声输出信号，其中，该有源均衡电路包括一个音频处理模块、一个数字信号处理器、一个输出音频处理模块和一个加法模块，其中：
所述音频处理模块用于接收和处理多个音频信号，从而生成一个数字输入信号；
所述数字信号处理器耦接到所述音频处理模块，用于接收所述数字输入信号并对其滤波，其中，该数字信号处理器包括一个可调均衡滤波器和一个自适应电路，其中：
所述可调均衡滤波器用于利用一个滤波器响应对所述数字输入信号滤波，从而产生一个滤波音频信号，其中，响应于从一个自适应电路接收到的一个调节信号来调节所述滤波器响应，以及
所述自适应电路耦接到所述可调均衡滤波器，还耦接到所述传感器，其中，该自适应电路使用所述数字输入信号和所述响应信号产生所述调节信号；以及
所述输出音频处理模块耦接到所述数字信号处理器，用于接收和处理所述滤波音频信号，并将处理后的滤波音频信号发送到所述听筒；以及
所述加法模块包括一个加法器、一个共用模数转换器和一个回波消除器，其中：
所述加法器耦接到所述麦克风和所述传感器，用于将所述说话信号和所述响应信号相加，从而产生一个和信号，
所述共用模数转换器耦接到所述加法器，用于将所述和信号转换为一个数字和信号，以及
所述回波消除器耦接到所述共用模数转换器，还耦接到所述音频处理模块，用于分离所述数字和信号，产生一个说话信号输出和所述响应信号。
2. 如权利要求1所述的通信设备，其中，所述音频处理模块包括：
一个用于接收所述多个音频信号的音频输入；和
一个耦接到所述音频输入的放大器，用于放大所述多个音频信号，从而产生多个放大音频信号，其中，当所述多个音频信号包括多个数字音频信号时，所述数字输入信号是所述多个放大音频信号。
3. 如权利要求2所述的通信设备，其中，所述音频处理模块还包括：
一个耦接到所述放大器的模数转换器，用于将所述多个放大音频信号转换为所述数字输入信号。
4. 如权利要求1所述的通信设备，其中，所述自适应电路包括噪声补偿能力。
5. 如权利要求1所述的通信设备，其中，所述输出音频处理模块包括：
一个数模转换器，用于将所述经过滤波的信号转换为模拟信号，以及
一个耦接到所述数模转换器的输出放大器，用于放大从所述数模转换器接收到的所述模拟信号。
6. 如权利要求1所述的通信设备，其中，所述听筒包括：
一个耦接到所述输出音频处理模块的扬声器。
7. 如权利要求1所述的通信设备，还包括：
一个耦接到所述传感器的响应信号处理模块，用于处理来自所述传感器的所述响应信号，从而产生一个响应数据信号，其中，所述自适应电路利用所述数字输入信号和所述响应数据信号来产生所述调节信号。
8. 如权利要求7所述的通信设备，其中，所述响应信号处理模块包括：
一个响应放大器，用于放大所述响应信号，以及
一个耦接到所述响应放大器的响应模数转换器，用于将所述放大响应信号转换为所述响应数据信号。
9. 如权利要求1所述的通信设备，其中，所述有源均衡电路还包括：
第一快速傅立叶变换器，用于对从位置与所述听筒接近的传感器接收到的一个响应数据信号进行快速傅立叶变换，从而产生一个变换后的响应数据信号；
第二快速傅立叶变换器，用于对从所述音频处理模块接收到的所述数字输入信号进行快速傅立叶变换，从而产生一个变换后的数字输入信号；
除法器，用于对所述变换后的响应数据信号和所述变换后的数字输入信号进行除法，从而产生一个除法信号；
评估器，用于利用该除法信号评估一个传递函数；
平均器，用于对该传递函数平均，从而产生一个频率响应；
平滑器，用于利用一个移动平均窗口在频域中平滑该频率响应；
反相器，用于对平滑后的频率响应求倒数；
快速傅立叶逆变换器，用于对传递函数倒数进行快速傅立叶逆变换，产生一个真实值脉冲响应；以及
均衡器，用于利用一个有限脉冲响应数字滤波器对所述听筒进行均衡。
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