CN101030372B - 一种语音信号处理系统 - Google Patents
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Abstract
一种语音信号处理系统，包括输入信号选择模块、模拟信号处理模块、模数转换模块、数字信号处理模块、数模转换模块和输出信号选择模块，输入信号选择模块用于从输入的多路模拟语音信号中选择一路或多路输出；模拟信号处理模块用于对输入信号选择模块输出的模拟信号进行处理，输出到模数转换模块；模数转换模块用于将模拟信号转换为数字信号后输出到数字信号处理模块进行处理，处理后的数字信号输出到数模转换模块，转换为模拟信号后输出；输出信号选择模块用于接收输入信号和中间信号中的所有或部分信号，从中选择出一路或多路输出。本发明可以在基于DSP的系统中有效地节约设备成本和能耗，简化软件设计。
Description
技术领域
本发明涉及一种语音信号处理系统。
背景技术
随着网络和多媒体技术的快速发展，语音处理系统已经普及到广播、电视、通讯等各领域中。从广播、电视节目的制作设备到手持电话、便携式音频/视频播放设备都离不开语音处理系统。
目前的语音平台大多是基于DSP(数字信号处理器)搭建的系统，数据的处理主要是经过DSP或其它芯片提供的集成的模数转换器转换成数字信号后进行的。将语音数据数字化后能够进行加密，压缩等复杂的操作，但是过多地依赖DSP等芯片处理会提高设备的成本和能耗，尤其在存在多路数据时更是如此。因此，如何在语音平台上对数字通路和模拟通路进行合理地分工，减少对高性能数字处理器的依赖，有效地节约设备成本和能耗是语音类产品设计中非常重要的问题。此外，完全依赖包含DSP等数字信号处理器的集成语音平台在存在多路模拟信号的输入的情况下，若要实现数据的多次使用和多路数据的灵活组合将使软件系统非常复杂，这大大增加了产品的开发周期，降低了系统的可靠性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种语音信号处理系统，可以在基于DSP的系统中有效地节约设备成本和能耗，简化软件设计。
为了解决上述问题，本发明提供了一种语音信号处理系统，其特征在于，包括输入信号选择模块、模拟信号处理模块、模数转换模块、数字信号处理模块、数模转换模块和输出信号选择模块，其中：
所述输入信号选择模块用于根据控制信号，从输入的多路模拟语音信号中选择一路或多路输出；
所述模拟信号处理模块用于对所述输入信号选择模块输出的模拟信号进行处理，输出到模数转换模块；和/或，对所述数模转换模块输出的模拟信号进行处理，输出到输出信号选择模块；
所述模数转换模块用于将模拟信号转换为数字信号后输出到数字信号处理模块进行处理，处理后的数字信号输出到数模转换模块，转换为模拟信号后输出；
所述输出信号选择模块用于接收输入信号和中间信号中的所有或部分信号，从中选择出一路或多路输出；
其中，所述输入信号选择模块包括多个选择模块，每一选择模块包括2个多路选择器，每个多路选择器分别输入一对差分信号中的一个信号，并通过选择控制信号同时选中该对差分信号作为输出信号。
进一步地，上述语音信号处理系统还可具有以下特点：所述模拟信号处理模块用于对模拟信号进行的处理包括以下几种中的一种或任意组合：放大、求和、单端转差分。
进一步地，上述语音信号处理系统还可具有以下特点：所述模拟信号处理模块包括：
第一模拟信号处理模块，用于接收所述输入信号选择模块中一个或多个选择模块输出的模拟信号，进行放大或/和求和处理后输出到模数转换模块；
第二模拟信号处理模块，用于接收所述数模转换模块和/或所述第一模拟信号处理模块的输出信号，进行求和、放大和单端转差分处理中的一种或多种后输出到输出信号选择模块。
进一步地，上述语音信号处理系统还可具有以下特点：所述第一和第二模拟信号处理模块均包括两个模拟信号处理通道，第一模拟信号处理模块的每一模拟信号处理通道包括一放大电路和/或一求和电路，第二模拟信号处理模块的每一模拟信号处理通道包括一求和电路，所述第二模拟信号处理模块的其中一个求和电路的输入信号为数模转换电路输出的左声道信号和第一模拟信号处理模块一模拟信号处理通道的输出信号，所述第二模拟信号处理模块的另一求和电路的输入信号为数模转换电路输出的右声道信号和第一模拟信号处理模块另一模拟信号处理通道的输出信号。
进一步地，上述语音信号处理系统还可具有以下特点：第二模拟信号处理模块的其中一个模拟信号处理通道的末端还包括一单端转差分电路。
进一步地，上述语音信号处理系统还可具有以下特点：所述输出信号选择模块包括一选择模块，该选择模块包括2个多路选择器，在控制信号的控制下，从接收的输入信号和/或系统中各模拟部件输出的中间信号中，选择出一对差分信号输出到基带处理器。
进一步地，上述语音信号处理系统还可具有以下特点：所述输出信号选择模块包括一选择模块，该选择模块包括2个多路选择器，在控制信号的控制下，从接收的输入信号和/或系统中各模拟部件输出的中间信号中，选择出一对左、右声道信号输出到基带处理器。
本发明在语音信号处理系统将模拟通路和数字通路有效结合，将一些简单的处理交给模拟通路来完成，从而减少了对高性能DSP的依赖，有效地节约设备成本和能耗，简化了软件设计。进一步地，本发明的语音信号处理系统可以对输入信号进行灵活选择和组合，具有很好的性能和适应性。
附图说明
图1是本发明实施例的语音信号处理系统的结构图。
具体实施方式
本发明通过采用多个选择模块对模拟语音数据进行选择性输入和输出，并在用于输入和输出的选择模块之间通过模拟信号处理模块进行放大、求和/混合等简单处理，将复杂的语音信号处理任务交由数字信号处理模块完成，从而在不降低系统性能的同时，可有效地节约设备成本和能耗。
下面将结合附图对本发明进行详细的描述。
图1是本发明的语音信号处理系统的电路结构图。如图1所示，本发明的语音信号处理系统包括属于输入信号选择模块的第一选择模块和第二选择模块、第一模拟信号处理模块、模数转换模块、数字信号处理模块(DSP)、数模转换模块、第二模拟信号处理模块，以及属于输出信号选择模块的第三选择模块和第四选择模块。其中：
第一选择模块用于接收多路的模拟输入信号和第一选择控制信号，从多路模拟输入信号中选择两路输出。
本实施例中，第一选择模块包含第一多路选择器MUX1和第二多路选择器MUX2。
第一多路选择器MUX1用于接收模拟信号ADC11_N、ADC12_N和2路直流参考电平VCOM_ADC，并根据第一选择控制信号ADC1_MUX从中选择一路作为输出的模拟信号ADC1_N；
第二多路选择器MUX2用于接收模拟信号ADC11_P、ADC12_P、直流参考电平VCOM_ADC和模拟信号LINEIN_L，并根据第一选择控制信号ADC1_MUX从中选择一路作为输出的模拟信号ADC1_P。
上述第一选择控制信号ADC1_MUX同时对第一多路选择器MUX1和第二多路选择器MUX2的输出进行控制。例如，当ADC1_MUX值为1时，MUX1输出ADC11_N，MUX2输出ADC11_P；当ADC1_MUX值为2时，MUX1输出ADC12_N，MUX2输出ADC12_P；当ADC1_MUX值为3时，MUX1输出VCOM_ADC，MUX2输出LINEIN_L；当ADC1_MUX值为4时，MUX1和MUX2都输出VCOM_ADC。
MUX1和MUX2可以在第一选择控制信号ADC1_MUX的控制下输出2个相同或不同的模拟信号。在本实施例中，一些输入模拟信号是以差分信号的方式成对输入，差分信号是等值反相的信号，可以提高信号的抗干扰能力，以下分别用后缀P和N表示。一对差分信号分别输入到MUX1和MUX2，这样，第一选择模块输出的也可是一对差分信号。例如，上述ADC11_N与 ADC11_P、ADC12_N与ADC12_P互为差分信号。
第二选择模块用于接收多路的模拟输入信号和第二选择控制信号，从多路模拟输入信号中选择两路输出。
本实施例中，第二选择模块包含第三多路选择器MUX3和第四多路选择器MUX4。
第三多路选择器MUX3用于接收模拟信号ADC21_P、ADC22_P、直流参考电平VCOM_ADC和模拟信号LINEIN_R，并根据第二选择控制信号ADC2_MUX从中选择一路作为输出的模拟信号ADC2_P；
第四多路选择器MUX4用于接收模拟信号ADC21_N、ADC22_N和2路直流参考电平VCOM_ADC，并根据第二选择控制信号ADC2_MUX从中选择一路作为输出的模拟信号ADC2_N。
上述第二选择控制信号ADC2_MUX同时作用于第三多路选择器MUX3和第四多路选择器MUX4。在图中的示例中，ADC21_N与ADC21_P、ADC22_N与ADC22_P互为差分信号。
输入信号选择模块可以根据控制信号对多路输入信号进行灵活的选择，输出多路模拟语音信号，以下将除输入信号和输出信号外的本系统模块输出的其它信号称为中间信号。
第一模拟信号处理模块，用于接收第一选择模块和第二选择模块输出的模拟信号，对信号进行放大和/或求和(即信号合并)处理后输出。
本实施例中，第一模拟信号处理模块包含第一可编程增益放大/求和器PGA+SUM1、第二可编程增益放大/求和器PGA+SUM2。
第一可编程增益放大/求和器PGA+SUM1接收第一选择模块的输出信号ADC1_N、ADC1_P和第二选择模块的输出信号ADC2_N和ADC2_P。处理时，可以将ADC1_N、ADC1_P放大后作为输出信号PGA1_N和PGA1_P。也可以将ADC1_N和ADC2_N求和，ADC1_P和ADC2_P求和，然后再将求和后得到的两路信号放大后作为输出信号PGA1_N和PGA1_P。在另一实 施例中，PGA+SUM1也可以只接收第一选择模块的输出信号进行放大处理，此时只采用放大器PGA1也可以，但本实施例的处理方式增加了应用的灵活性。
第二可编程增益放大/求和器PGA+SUM2也接收第一选择模块的输出信号ADC1_N、ADC1_P和第二选择模块的输出信号ADC2_N和ADC2_P。可以将ADC2_N、ADC2_P放大后作为输出信号PGA2_N和PGA2_P。或者将ADC1_N和ADC2_N求和，ADC1_P和ADC2_P求和，再将求和后得到的两路信号放大输出。在另一实施例中，PGA+SUM2也可以只接收第二选择模块的输出信号进行放大处理，此时只采用放大器PGA2也可以。
模数转换模块包括第一模数转换器和第二模数转换器。
第一模数转换器ADC1，与第一可编程增益放大/求和器PGA+SUM1相连，用于将其输出的模拟信号PGA1_P和PGA1_N转换成数字信号。
第二模数转换器ADC2，与第二可编程增益放大/求和器PGA+SUM2相连，用于将其输出的模拟信号PGA2_P和PGA2_N转换成数字信号。
数字信号处理模块，用于接收模数转换模块输出的数字信号，对数字信号进行噪声消除，变调，回声消除等复杂语音处理任务，然后输出到数模转换模块。本实施例中，DSP输出的数字信号是一对差分信号(图中用一根线表示)。
数模转换模块(DAC)，用于将数字信号处理模块输出的数字信号转换成模拟信号后输出。本实施例中，转换后的模拟信号是一对差分信号DAC_L和DAC_R。
第二模拟信号处理模块，用于接收数模转换模块和/或第一模拟信号处理模块的输出信号，进行求和、单端转差分等简单处理后输出到输出信号选择模块。
本实施例中，第二模拟信号处理模块包含第一求和器SUM1、第二求和器SUM2和单端转差分器D。其中：
第一求和器SUM1用于将第一可编程增益放大/求和器PGA+SUM1输出的模拟信号PGA1_P和DAC输出的模拟信号DAC_L进行求和处理，输出模拟信号PGA1_DAC_L。
第二求和器SUM2用于将第二可编程增益放大/求和器PGA+SUM2输出的模拟信号PGA2_P和DAC输出的模拟信号DAC_R进行求和处理，输出模拟信号PGA2_DAC_R。
单端转差分器D用于将第一求和器SUM1输出的单端模拟信号PGA1_DAC_L转换成差分信号PGA1_DAC_L_P和PGA1_DAC_L_N。
第三选择模块，用于接收输入信号、系统中各模拟部件输出的中间信号中的部分或全部，根据控制信号选择出一路或多路输出到基带处理器。
本实施例中，第三选择模块包含第五多路选择器MUX5和第六多路选择器MUX6。
第五多路选择器MUX5接收第二多路选择器MUX2、第一可编程增益放大/求和器PGA+SUM1、DAC、单端转差分器D和第一求和器SUM1的输出信号：ADC1_P、PGA1_P、DAC_L、PGA1_DAC_L_P、PGA1_DAC_L，以及用于测试的模拟地信号AGND，根据第三选择控制信号(图中略)从中选择出一路作为输出到基带处理器的模拟信号MONO_OUT_P；
第六多路选择器MUX6接收第一多路选择器MUX1、第一可编程增益放大/求和器PGA+SUM1、DAC、单端转差分器D的输出信号：ADC1_N、PGA1_N、DAC_R、PGA1_DAC_L_N，以及PGA1_DAC_L的直流分量DAC_VCOM、用于测试的模拟地信号AGND，根据第三选择控制信号从中选择出一路作为输出到基带处理器的模拟信号MONO_OUT_N。
上述信号MONO_OUT_P和MONO_OUT_N可输出至基带处理器的ADC中进行相应处理。例如，可将数据传输至网络中的其它节点。
MUX5和MUX6的输入信号大多是相互对应的差分信号或左右声道信号，通过第三选择控制信号的控制，可选择一对输出到基带处理器。例如，当ADC3_MUX值为1时，MUX5输出ADC1_P，MUX6输出ADC1_N；当 ADC3_MUX值为2时，MUX5输出PGA1_P，MUX6输出PGA1_N；当ADC3_MUX值为3时，MUX5输出DAC_L，MUX6输出DAC_R；当ADC3_MUX值为4时，MUX5输出PGA1_DAC_L_P，MUX6输出PGA1_DAC_L_N；当ADC3_MUX值为5时，MUX5输出PGA1_DAC_L，MUX6输出DAC_VCOM；当ADC3_MUX值为6时，MUX5和MUX6输出AGND。
第四选择模块，用于接收输入信号、系统中各模拟部件输出的中间信号中的部分或全部，根据控制信号选择出一路或多路输出到外部。
本实施例中，第四选择模块包含第七多路选择器MUX7和第八多路选择器MUX8。其中：
第七多路选择器MUX7接收DAC、第二多路选择器MUX2、第一可编程增益放大/求和器PGA+SUM1、第一求和器SUM1的输出信号：DAC_L、ADC1_P、PGA1_P、PGA1_DAC_L，以及模拟信号ADC21_P和用于测试的模拟地信号AGND；根据第四选择控制信号(图中略)从中选择出一路作为输出到外部的模拟信号DAC_OUT_L；
第八多路选择器MUX8接收DAC、第三多路选择器MUX3、第二可编程增益放大/求和器PGA+SUM2、第二求和器SUM2的输出信号：DAC_R、ADC2_P、PGA2_P、PGA2_DAC_R，以及模拟信号ADC22_P和用于测试的模拟地信号AGND；根据第四选择控制信号从中选择出一路作为输出到外部的模拟信号DAC_OUT_R。
上述DAC_OUT_R和DAC_OUT_L可以分别是左声道和右声道信号，输出至外部的PA(功率放大器)进行相应处理。例如可将语音数据经过放大并由扬声器输出。
上述第三选择模块和第四选择模块的输入信号可以是任意的输入信号和模拟的中间信号，再从中任意选择一对信号输出，具有很大的灵活性。
下面用一个应用实例来描述本发明语音平台的工作过程。
输入信号中包括：ADC11_P和ADC11_N为移动通讯设备接收到的包含背景声音(噪声)的通话语音信号(一对差分信号)，ADC21_P和ADC21_N为移动通讯设备采集到的背景噪声(一对差分信号)；
通过选择控制信号ADC1_MUX和ADC2_MUX值选中上述四路信号，分别由MUX2、MUX1、MUX3和MUX4输出；
ADC11_P和ADC11_N经过PGA+SUM1放大后，经ADC1转换成数字信号输入到DSP；ADC21_P和ADC21_N经过PGA+SUM2放大后，经ADC2转换成数字信号输入到DSP；
DSP对输入信号处理，消除通话语音信号中的背景噪音，并将消除背景噪音后的语音信号经过DAC转换成左、右声道信号DAC_L和DAC_R，输出到第三和第四选择模块；
通过第三选择控制信号将输入的DAC_L和DAC_R作为MONO_OUT_P和MONO_OUT_R输出到基带处理器。
这个应用实例中实现了噪声消除的处理，只涉及到其中的部分部件。在不同应用中，可能涉及的部件有所不同，例如，需要对不同输入信号进行合并时可以使用PGA+SUM1或PGA+SUM2的求和功能，需要对输入信号与中间信号进行合并时可以使用SUM1和/或SUM2的求和功能，比如PGA1_P输入的是歌声，而DAC_L输出的是音乐，在SUM1合并在一起就是卡拉OK信号。
本发明的重点是提供一个模拟通道和数字通道相结合的语音处理平台，并不局限于输入什么信号或者进行什么具体的处理，而是可以根据需要进行灵活的组合。本发明通过在语音信号处理系统中将模拟通路和数字通路有效结合，将一些简单的处理交给模拟通路来完成，从而减少了对高性能DSP的依赖，有效地节约设备成本和能耗，简化了软件设计。进一步地，本发明的语音信号处理系统可以对输入信号进行灵活选择和组合，具有很好的性能和适应性。
在上述实施例的基础上本发明可以有各种变换方式，例如，只在输入信 号选择模块与模数转换模块之间设置一个模拟信号处理模块，或者在数模转换模块和输出信号选择模块之间设置一个模拟信号处理模块。对于输入信号选择模块和输出信号选择模块，根据不同应用，可以只包括一个选择模块，或者包括3个和3个以上的选择模块。等等。而对于模拟信号处理模块包括的具体电路，在实施例中是两个通道，但也可以是一个或3个及以上的处理通道，每个通道包括的处理单元也是可以灵活组合的，如放大电路、求和电路、单端转差分电路或其组合等等。
Claims (7)
1.一种语音信号处理系统，其特征在于，包括输入信号选择模块、模拟信号处理模块、模数转换模块、数字信号处理模块、数模转换模块和输出信号选择模块，其中：
所述输入信号选择模块用于根据控制信号，从输入的多路模拟语音信号中选择一路或多路输出；
所述模拟信号处理模块用于对所述输入信号选择模块输出的模拟信号进行处理，输出到模数转换模块；和/或，对所述数模转换模块输出的模拟信号进行处理，输出到输出信号选择模块；
所述模数转换模块用于将模拟信号转换为数字信号后输出到数字信号处理模块进行处理，处理后的数字信号输出到数模转换模块，转换为模拟信号后输出；
所述输出信号选择模块用于接收输入信号和中间信号中的所有或部分信号，从中选择出一路或多路输出；
其中，所述输入信号选择模块包括多个选择模块，每一选择模块包括2个多路选择器，每个多路选择器分别输入一对差分信号中的一个信号，并通过选择控制信号同时选中该对差分信号作为输出信号。
2.如权利要求1所述的语音信号处理系统，其特征在于：
所述模拟信号处理模块用于对模拟信号进行的处理包括以下几种中的一种或任意组合：放大、求和、单端转差分。
3.如权利要求1所述的语音信号处理系统，其特征在于：
所述模拟信号处理模块包括：
第一模拟信号处理模块，用于接收所述输入信号选择模块中一个或多个选择模块输出的模拟信号，进行放大或/和求和处理后输出到模数转换模块；
第二模拟信号处理模块，用于接收所述数模转换模块输出的模拟信号和/或所述第一模拟信号处理模块的输出信号，进行求和、放大和单端转差分处理中的一种或多种后输出到输出信号选择模块。
4.如权利要求3所述的语音信号处理系统，其特征在于：
所述第一和第二模拟信号处理模块均包括两个模拟信号处理通道，第一模拟信号处理模块的每一模拟信号处理通道包括一放大电路和/或一求和电路，第二模拟信号处理模块的每一模拟信号处理通道包括一求和电路，所述第二模拟信号处理模块的其中一个求和电路的输入信号为数模转换电路输出的左声道信号和第一模拟信号处理模块一模拟信号处理通道的输出信号，所述第二模拟信号处理模块的另一求和电路的输入信号为数模转换电路输出的右声道信号和第一模拟信号处理模块另一模拟信号处理通道的输出信号。
5.如权利要求4所述的语音信号处理系统，其特征在于：
第二模拟信号处理模块的其中一个模拟信号处理通道的末端还包括一单端转差分电路。
6.如权利要求1至4中任一权利要求所述的语音信号处理系统，其特征在于：
所述输出信号选择模块包括一选择模块，该选择模块包括2个多路选择器，在控制信号的控制下，从接收的输入信号和/或系统中各模拟部件输出的中间信号中，选择出一对差分信号输出到基带处理器。
7.如权利要求1至4中任一权利要求所述的语音信号处理系统，其特征在于：
所述输出信号选择模块包括一选择模块，该选择模块包括2个多路选择器，在控制信号的控制下，从接收的输入信号和/或系统中各模拟部件输出的中间信号中，选择出一对左、右声道信号输出到基带处理器。
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2007
- 2007-02-01 CN CN2007100634685A patent/CN101030372B/zh not_active Expired - Fee Related
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