CN101060550A - 语音通信终端的杂音去除装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种语音通信终端的杂音去除装置。其目的在于，提供不进行滤波系数的运算即可实时获得所期望的滤波特性的语音通信终端的杂音去除装置。作为解决手段，一种去除通过通信网络接收到的接收语音信号中包含的杂音成分的语音通信终端的杂音去除装置包括：数字滤波器串，其包括：根据分别提供的表示滤波系数串的系数设定信号而发挥滤波特性，并且接收接收语音信号的初级滤波器；以及与初级滤波器串联连接的多个后级滤波器；滤波特性指定单元，其生成用于指定构成该数字滤波器串的多个数字滤波器的各自特性的指定输入；以及滤波系数设定单元，其保存多个滤波系数串，从该多个滤波系数串中提取与所述指定输入对应的滤波系数串，将其分别提供给该多个数字滤波器。

Description

语音通信终端的杂音去除装置

技术领域

本发明涉及只去除语音信号的特定频率成分的语音通信终端装置的杂音去除装置。

背景技术

在电话机等的语音通信终端中，已公知如下的技术，即当发话人在杂音较多的情况下通话时或在电话线路中混入了噪声时，为了防止由于这些杂音而难以听清发话人的通话声音，在该电话机等中设置仅使特定频带的信号通过的滤波器，进行把发话人的通话声音变清楚的处理。在该情况下，在该电话机等中使用的滤波器例如只具有仅使人的声音的频带通过的固定特性(专利文献1)。

另一方面，还公知以下的技术，即检测混入电话线路、无线电波中的噪声、或输入到电话机等具有的麦克风中的杂音，根据所检测出的噪声水平运算滤波系数，并对数字滤波器设定该系数，由此适当改变该数字滤波器的滤波特性，使发话人的通话声音变清楚(专利文献2)。

专利文献1日本特开平5-252253号公报

专利文献2日本特开平7-235969号公报

但是，人的声音的频带和杂音的频带各式各样，仅依靠上述前者的频率特性被固定的单一滤波器，很难在所有情况下得到清楚的通话声音。

并且，在像上述后者的电话机那样根据检测出的噪声水平运算滤波系数，适当改变数字滤波器的特性的情况下，虽然改善了上述问题，但是滤波系数的运算花费时间，结果，在截止到发话人的声音从电话机等的扬声器输出为止的时间中产生延迟。在进行语音通信时，如果通话声音的延迟增大，则通话节奏出现不一致，通话本身变得难以进行。特别是在使用了VoIP(Voice over Internet Protocol，互联网协议语音技术)的IP电话中，本来就存在伴随语音压缩和解压缩处理形成的延迟、因分组化而形成的延迟、IP分组通过网络时产生的延迟，所以不希望在要求实时性的语音通信中出现由除此以外的其他原因导致的延迟时间的进一步增加。

发明内容

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，提供一种不进行滤波系数的运算即可实时获得所期望的滤波特性的语音通信终端的杂音去除装置。

本发明的语音通信终端的杂音去除装置去除通过通信网络接收到的接收语音信号中包含的杂音成分，其特征在于，该杂音去除装置包括：数字滤波器串，其包括：根据分别提供的表示滤波系数串的滤波系数信号而发挥滤波特性，并且接收该接收语音信号的初级滤波器；以及与其串联连接的多个后级滤波器；滤波特性指定单元，其生成用于指定构成该数字滤波器串的多个数字滤波器的各自特性的指定输入；以及滤波系数设定单元，其保存多个滤波系数串，从该多个滤波系数串中提取与该指定输入对应的滤波系数串，将其作为该滤波系数信号分别提供给该多个数字滤波器。

附图说明

图1是具有本发明的实施例的杂音去除装置的IP电话终端的功能方框图。

图2是表示本发明的实施例的滤波器部的结构的图。

图3是表示本发明的实施例的数字滤波器的结构的图。

图4是表示本发明的实施例的杂音去除装置的动作的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施例。在本实施例中，说明把本发明应用于IP电话终端的示例，但不限于此，也可以应用于收发数字语音信号并将其再生的便携电话终端和PHS等的语音通信终端、以及设在普通电话机和IP网络之间进行呼叫控制的VoIP网关、及其他进行数字语音信号的处理的任何设备。图1是作为具有本发明的杂音去除装置的语音通信终端的IP电话终端01的功能方框图。

输入接口11是与因特网和内联网等IP网络100连接，接收通过IP网络100提供的携有数字语音信号的IP分组的接口。由输入接口11接收到的接收分组被发送给IP分组处理部12。

IP分组处理部12暂时存储从输入接口11接收到的接收分组，调整分组之间的到达时间间隔，进行拆包处理，生成接收数字语音信号。具体地讲，在VoIP中对语音数据附加RTP报头，该RTP报头包含表示IP分组的顺序的序列号和表示处理时间的时间戳。IP分组处理部12按照接收分组的RTP报头中记述的序列号的顺序存储到缓冲存储器(未图示)中，按照时间戳进行拆包处理。向语音解压缩部13提供所生成的接收数字语音信号。

并且，IP分组处理部12在经由IP网络100向通话对象发送从麦克风32输入的声音时，例如将数字编码后的发送数字语音信号以20毫秒为单位建立分组，并附加RTP报头、UDP报头、IP报头而生成发送分组。把所生成的发送分组发送到输出接口23。

语音解压缩部13进行例如按照CS-ACELP(共轭结构代数码激励线性预测)方式等通过规定的编码处理而压缩的接收数字语音信号的解压缩处理，将其提供给滤波器部14。

操作输入部16设有用于输入电话号码的按钮、用于调节受话音量的音量调节按钮、在通话中用于播放保持音的保持按钮等各种操作按钮(未图示)、及后面叙述的用于设定滤波器部14的滤波特性的滤波特性指定按钮(未图示)。操作输入部16在用户操作该滤波特性指定按钮并进行滤波特性的指定后，生成与此相应的滤波特性指定信号，将其提供给滤波器控制部15。

滤波器控制部15将用于在滤波器部14中发挥规定的滤波特性的、预先设定的多个滤波系数串保存在未图示的存储器内。滤波器处理部15从该存储器提取与从操作输入部16提供的滤波特性指定信号对应的滤波系数串，并将其作为滤波系数信号提供给滤波器部14。

滤波器部14根据从滤波器控制部15提供的表示滤波系数串的滤波系数信号，设定滤波系数，从而发挥与滤波系数对应的滤波特性。即，滤波器控制部14按照所设定的滤波系数，发挥低通滤波器、高通滤波器或带通滤波器的作用，去除混入到接收数字语音信号中的噪声和杂音。进行滤波处理后的接收数字语音信号被发送给D/A转换器17。

利用上述的滤波器部14、滤波器控制部15和操作输入部16，构成本发明的杂音去除装置02。

D/A转换器17对接收数字语音信号进行模拟转换而生成接收模拟语音信号。所生成的接收模拟信号被发送给设于电话听筒30上的扬声器31。

电话听筒30设有把从D/A转换器17提供的接收模拟语音信号作为语音输出的扬声器31、和接收声压变化而生成与声压变化相对应的发送模拟语音信号的麦克风32。所生成的发送模拟语音信号被发送给A/D转换器21。

A/D转换器21利用PCM方式等对从麦克风32提供的发送模拟语音信号进行数字转换，生成发送数字语音信号。具体地讲，A/D转换器21以8KHz对模拟语音信号进行采样并以8比特进行量化，由此生成发送数字语音信号。所生成的发送数字语音信号被发送给语音压缩部22。

语音压缩部22利用例如CS-ACELP(共轭结构代数编码激励线性预测)方式等规定的方式，对利用PCM方式等进行了数字转换的发送数字语音信号进行压缩处理。压缩后的发送数字语音信号被发送给IP分组处理部12。IP分组处理部12按照上面所述，按照规定时间分割发送数字语音信号，并附加RTP报头、UDP报头、IP报头而生成发送分组。所生成的发送分组被发送给输出接口23。

输出接口23是与IP网络100连接，经由IP网络100将发送分组发送给通话对象的接口。

下面，参照图2说明滤波器部14的具体结构。图2所示的滤波器部14包括串联连接的多个数字滤波器14a、14b、14c。从语音解压缩部13提供的接收数字语音信号被输入数字滤波器14a，数字滤波器14a的输出被输入数字滤波器14b，数字滤波器14b的输出被输入数字滤波器14c。即，输入滤波器部14的接收数字语音信号分别通过多个数字滤波器14a、14b、14c进行多次滤波处理。

从滤波器控制部15分别向各个数字滤波器14a、14b、14c单独地提供表示滤波系数串的滤波系数信号，各个数字滤波器根据滤波系数串发挥各自的滤波特性。

滤波器控制部15在存储器内保存多个如上所述用于确定数字滤波器14a、14b、14c的滤波特性的滤波系数串。即，滤波器控制部15保存用于使各个数字滤波器14a、14b、14c发挥所期望的截止频率的高通滤波器或低通滤波器的作用的多个滤波系数串。通过在滤波器控制部15中保存多个滤波系数串，例如可以按100Hz步幅调节使数字滤波器14a、14b、14c发挥高通滤波器或低通滤波器的作用时的截止频率。

滤波器控制部15接收到来自操作输入部16的滤波特性指定信号后，提取保存在存储器(未图示)内的与该滤波特性指定信号对应的滤波系数串，将其作为滤波系数信号提供给各个数字滤波器14a、14b、14c。

在操作输入部16上设有未图示的滤波特性指定按钮，可以针对各个数字滤波器14a、14b、14c选择滤波器类型(高通/低通)和选择截止频率。通过从分别对各个数字滤波器预先设定的滤波特性菜单中选择所期望的特性来进行该操作输入部16的滤波特性的指定操作。

图3是表示数字滤波器14a、14b、14c的具体结构的图。各个数字滤波器14a、14b、14c的结构分别相同，如图3所示，包括串联连接的多个延迟元件D1～D4、与各个延迟元件D1～D4的输出端连接的多个乘法器A1～A4、对各个乘法器A1～A4的输出进行相加的加法器ADD。另外，在图3中，作为一例形成为延迟元件的数量为4个、乘法器的数量为5个的4次数字滤波器结构，但可以根据延迟时间和想要实现的滤波性能适当变更。

接收数字语音信号序列X(n)与采样周期同步地被依次输入到延迟元件D1中，使其仅延迟1个时钟后提供给延迟元件D2，同时也提供给乘法器A2。同样，延迟元件D2使从延迟元件D1依次提供的接收数字语音信号序列X(n)仅延迟1个时钟后提供给延迟元件D3，同时也提供给乘法器A3。在延迟元件D3、D4中也进行相同处理。

在各个乘法器A1～A5中，分别根据从滤波器控制部15提供的表示滤波系数串的滤波系数信号设定了系数值h(0)～h(4)。乘法器A1将依次输入的接收数字语音信号序列X(n)与所设定的系数值h(0)相乘，乘法器A2～A5将各个延迟元件D1～D4提供的附加了延迟时间的接收数字语音信号序列X(n)与各个乘法器A2～A5中设定的系数值h(1)～h(4)相乘。

加法器ADD在每个采样周期中将各个乘法器A1～A5的输出相加，把其结果作为各个数字滤波器14a、14b、14c的输出信号序列Ya(n)、Yb(n)、Yc(n)输出。

各个数字滤波器14a、14b、14c通过设定合适的滤波系数h(0)～h(4)，发挥所期望的滤波特性。

如上所述，第一个数字滤波器14a的输出信号序列Ya(n)被作为下一级的数字滤波器14b的输入信号序列输入。数字滤波器14b对信号序列Ya(n)进行与上述处理相同的卷积运算，输出输出信号序列Yb(n)。数字滤波器14c以后也进行相同的处理，滤波器部14输出最终的输出信号序列Y(n)。

即，各个数字滤波器14a、14b、14c通过设定滤波系数，可以具备各种滤波特性，另外通过组合各个数字滤波器，作为滤波器部14整体可以发挥滤波系数串预先所不具备的滤波特性。换言之，可以根据预先具备的滤波特性的组合，构成作为滤波系数串预先所不具备的滤波特性。

并且，如图3所示，各个数字滤波器中设有开关元件SW。滤波器控制部15对通过操作输入部16的操作而成为不使用的数字滤波器，不进行滤波器控制信号的供给，生成用于驱动与该不使用的数字滤波器对应的开关元件SW的驱动信号，使该开关元件SW导通。开关元件SW导通后，数字滤波器的输入输出之间导通，从而形成迂回在输入输出之间的旁通路径B，输入到数字滤波器的接收数字语音信号经过该旁通路径B输出。即，被输入不使用的数字滤波器的接收数字语音信号不经过上述的延迟元件D1～D4、乘法器A1～A4、加法器ADD，而在数字滤波器内通过。由此，所输入的接收数字语音信号可以避免伴随通过延迟元件D1～D4而产生的延迟。

下面，参照图4的流程图说明本发明的杂音去除装置的动作。

在以下的说明中，通过操作设于操作输入部16上的滤波特性指定按钮(未图示)，进行使第一个数字滤波器14a发挥截止频率300Hz的高通滤波器的作用，使第二个数字滤波器14b发挥截止频率3KHz的低通滤波器的作用的操作。

操作输入部16按照滤波特性指定按钮的操作输入，生成表示在各个数字滤波器中要设定的滤波器类型和截止频率的滤波特性指定信号，将其提供给滤波器控制部15(步骤S01)。

滤波器控制部15接收该信号，从预先设定的保存在存储器内的滤波系数串中，提取与截止频率300Hz的高通滤波器的特性对应的滤波系数串ha(m)，将其作为滤波器控制信号提供给第一个数字滤波器14a，并且提取与截止频率3KHz的低通滤波器的特性对应的滤波系数串hb(m)，将其作为滤波器控制信号提供给第二个数字滤波器14b(步骤S02)。由于第三个起的数字滤波器不使用，所以不发送滤波器控制信号，而提供用于驱动开关元件SW的驱动信号。由此，在不使用的数字滤波器的输入输出之间形成旁通路径B。

接收到滤波器控制信号的数字滤波器14a、14b据此在各个乘法器A1～A5中设定滤波系数值(步骤S03)。

数字滤波器14a进行所设定的滤波系数值和从语音解压缩部13提供的接收数字语音信号序列X(n)的卷积运算，输出输出信号序列Ya(n)，将其提供给第二个数字滤波器14b。然后，数字滤波器14b进行所设定的滤波系数值和从数字滤波器14a输出的输出信号序列Ya(n)的卷积运算，输出输出信号序列Yb(n)。输出信号序列Yb(n)经过第三个起的数字滤波器中形成的旁通路径B，作为滤波器部14的最终输出，输出输出信号序列Y(n)(＝Yb(n))(步骤S04)。

接收数字语音信号通过发挥截止频率300Hz的高通滤波器的作用的数字滤波器14a、和发挥截止频率3KHz的低通滤波器的作用的数字滤波器14b双方，从而300Hz～3KHz的频带之外的频率成分被去除。即，滤波器部14通过组合这些滤波器，发挥通过频带300Hz～3KHz的带通滤波器的作用。

如以上说明的那样，根据本发明的杂音去除装置，具有多个相互串联连接的数字滤波器，可以选择性地设定这些多个数字滤波器的各自的滤波特性，通过适当组合这些滤波特性，可以构成具有预先不具备的所期望的滤波特性的滤波器。并且，也可以自由设定使语音信号通过的顺序和通过次数。由此，本发明的杂音去除装置可以具备多种滤波特性，通过适当组合滤波特性，也可以去除通过以往的频率特性被固定的单一滤波器不能充分去除的杂音，可以获得更加清楚的通话声音。

并且，各个数字滤波器的特性通过从预先保存在存储器内的滤波系数串中选择与所期望的特性对应的滤波系数串来设定，所以不进行滤波系数的运算。即，不需要滤波系数运算用的处理时间，可以将伴随滤波处理而导致的语音信号的传播延迟抑制在最小限度。因此，也可以适用于通话声音的传播延迟的进一步增加成为问题的IP电话。

Claims (2)

1.一种语音通信终端的杂音去除装置，其去除通过通信网络接收到的接收语音信号中所包含的杂音成分，其特征在于，该杂音去除装置包括：

数字滤波器串，其包括：根据分别提供的表示滤波系数串的滤波系数信号而发挥滤波特性，并且接收所述接收语音信号的初级滤波器；以及与初级滤波器串联连接的多个后级滤波器；

滤波特性指定单元，其生成用于指定构成所述数字滤波器串的多个数字滤波器的各自特性的指定输入；以及

滤波系数设定单元，其保存多个滤波系数串，从所述多个滤波系数串中提取与所述指定输入对应的滤波系数串，将其作为所述滤波系数信号分别提供给所述多个数字滤波器。

2.根据权利要求1所述的语音通信终端装置的杂音去除装置，其特征在于，该杂音去除装置还包括：

连接在所述多个数字滤波器各自的输入输出之间的导通截止开关元件；以及

选择性地驱动所述导通截止开关元件的开关驱动单元。

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