CN101491072A - 振铃信号回放期间的回声消除与降噪调节 - Google Patents

Abstract

提供了一种通信设备，其包括用于输出振铃信号的扬声器、用于接收该振铃信号的麦克风以及逻辑，所述逻辑被配置成分析所接收振铃信号的频谱内容以及基于所接收振铃信号的分析的频谱内容调节降噪参数和回声消除参数。

Description

振铃信号回放期间的回声消除与降噪调节

技术领域

本发明涉及通信设备，更特别地，涉及通信设备中的回声消除与降噪。

背景技术

诸如移动终端之类的通信设备可以由个人用来与其他通信设备的用户进行通信。例如，通信设备可以被用来发送呼叫到其他通信设备/接收来自其他通信设备的呼叫。通信设备通常包括允许用户接收和发送音频通信的麦克风和扬声器系统。这些麦克风和扬声器系统可以包括降低不希望的回声或噪声影响的回声消除和降噪机制。这些机制可以包括用来针对特定会话调谐这些机制的可调节参数。人们希望有效而快速地调节通信设备中的这些回声消除和降噪参数。

发明内容

依照一个方面，一种方法包括通过扬声器输出振铃信号；通过麦克风接收该振铃信号；以及基于所接收振铃信号的分析的频谱内容调节回声消除参数。

此外，这些回声消除参数包括滤波器步长。

此外，所述振铃信号指示到来的呼叫。

此外，在应答该到来的呼叫之前调节这些回声消除参数。

此外，在该呼叫期间继续调节这些回声消除参数。

此外，基于所接收振铃信号的分析的频谱内容调节降噪参数。

依照另一个方面，提供了一种通信设备。该通信设备包括：用于输出振铃信号的扬声器；用于接收该振铃信号的麦克风；以及逻辑，其被配置成：分析所接收振铃信号的频谱内容；以及基于所接收振铃信号的分析的频谱内容调节回声消除参数。

此外，该逻辑包括滤波器。

此外，调节这些回声消除参数包括改变滤波器步长。

此外，在应答呼叫之前调节这些回声消除参数。

此外，在呼叫期间在用户说话的同时继续调节这些回声消除参数。

此外，基于所接收振铃信号的分析的频谱内容调节降噪参数。

依照另一个方面，提供了一种方法。该方法包括：通过扬声器输出振铃信号；通过麦克风接收包括该振铃信号的信号；从通过麦克风接收的信号的频谱内容中减去振铃信号的已知频谱内容；分析该减法之后剩余的信号的频谱内容；以及基于所述剩余信号的分析的频谱内容调节降噪参数。

此外，调节这些降噪参数包括调节滤波器步长。

此外，所述振铃信号指示到来的呼叫。

此外，调节这些降噪参数包括在用户应答该呼叫之前调节这些降噪参数。

此外，调节这些降噪参数包括调节滤波器系数。

依照另一个方面，提供了一种通信设备。该通信设备包括：用于输出振铃信号的扬声器；用于接收包括该振铃信号的信号的麦克风；以及逻辑，其被配置成：从通过麦克风接收的信号的频谱内容中减去振铃信号的频谱内容；分析该减法之后的剩余信号的频谱内容；以及基于所述剩余信号的分析的频谱内容调节降噪参数。

此外，通过麦克风接收的信号包括背景噪声。

此外，这些降噪参数包括滤波器步长。

此外，该滤波器步长基于所述剩余信号的分析的频谱内容。

此外，所述振铃信号指示到来的呼叫。

依照另一个方面，提供了一种方法。该方法包括：分析所接收振铃信号的频谱内容；以及基于所接收振铃信号的分析的频谱内容调节回声消除和降噪参数。

此外，调节所述回声消除和降噪参数包括改变滤波器步长。

附图说明

结合到本说明书中并且构成本说明书一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与本说明一道解释了本发明。在附图中：

图1为通信设备的示例性实现的示图；

图2示出了图1的通信设备的示例性功能图；

图3示出了示例性音频接口；

图4示出了回声消除的示例性流程图；

图5示出了降噪的示例性流程图；以及

图6示出了回声消除和降噪的示例性流程图。

具体实施方式

本发明的以下详细描述参照了附图。不同附图中的相同附图标记可以标识相同或相似的元件。此外，以下详细描述没有限制本发明。

示例性通信设备

图1为通信设备的示例性实现的示图。通信设备100(此后通信设备100)可以是移动通信设备。当在本文中使用时，“通信设备”和/或“通信终端”可以包括无线电话；可以将蜂窝无线电话与数据处理、传真和数据通信能力相结合的个人通信系统(PCS)终端；可以包括无线电话、寻呼机、互联网/内联网接入、网络浏览器、管理器、日历和/或全球定位系统(GPS)接收器的个人数字助理(PDA)；膝上型电脑；掌上型电脑接收器和/或另一种类型的通信设备。

通信设备100可以包括外壳160、小键盘110、控制键120、扬声器130、显示器140以及麦克风150。外壳160可以包括被配置成容纳通信设备100中使用的设备和部件的结构。例如，外壳160可以由塑料、金属或者复合材料制成，并且可以被配置成支撑小键盘110、控制键120、扬声器130、显示器140以及麦克风150。

小键盘110可以包括可以用来操作通信设备100的设备和/或逻辑。小键盘110还可以适于直接地或者通过其他设备接收用户输入，所述其他设备例如手写笔，来将信息输入到通信设备100中。在一种实现方式中，通信设备100的通信功能可以通过激励小键盘110中的键来加以控制。键的实现方式可以具有与其关联的键信息，例如数字、字母、符号等等。用户可以操作小键盘110中的键以便发出呼叫，将数字、命令和文本消息输入到通信设备100中。键的指定功能可以形成和/或操纵可以在显示器140上显示的图像。

控制键120可以包括允许用户与通信设备100交互以便使得通信设备100执行规定的动作(例如与显示器140交互等等)的按钮。

扬声器130可以包括向通信设备100的用户提供听觉信息的设备。扬声器130可以包括多个扬声器，这些扬声器可以位于通信设备100上的任何位置，其中一个扬声器在用户使用通信设备100通信时可以例如用作耳机。扬声器130还可以包括将数字信号转换成模拟信号的数模转换器。扬声器130还可以用作振铃信号的输出设备，所述振铃信号指示到来的呼叫正由通信设备100接收。

显示器140可以包括向用户提供可见图像的设备。例如，显示器140可以向通信设备100的用户提供有关到来的/外发的呼叫的图形信息、文本消息、游戏、电话簿、当前日期/时间、音量设置等等。显示器140的实现方式可以被实现为黑白或彩色平板显示器。

麦克风150可以包括将语音或其他声音信号转换成供通信设备100使用的电信号的设备。麦克风150还可以包括将输入的模拟信号转换成数字信号的模数转换器。麦克风150可以位于通信设备100上的任何位置并且可以被配置成例如将说出的单词或短语转换成供通信设备100使用的电信号。

通信设备100可以允许外部扬声器和/或麦克风170与它连接。例如，用户可以使用通过无线蓝牙连接而连接的外部扬声器或麦克风170。外部扬声器/麦克风170可以代替扬声器130而被使用并且可以连接到通信设备100。外部扬声器170可以例如用作扩音器或者在用户使用通信设备100通信时用作耳机。外部扬声器170可以用作振铃信号的输出设备，所述振铃信号指示到来的呼叫正由通信设备100接收。

图2示出了符合本发明的通信设备(例如通信设备100)的示例性功能图。如图2所示，通信设备100可以包括扬声器130、麦克风150、处理逻辑210、存储器220、用户接口230、通信接口240、回声消除模块250、降噪模块260以及音频接口270。

处理逻辑210可以包括处理器、微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等等。处理逻辑210可以包括控制通信设备100及其部件的操作的数据结构或软件程序。通信设备100的实现方式可以使用单独的处理逻辑部件或者多个处理逻辑部件，例如并行操作的处理逻辑部件。如下面将要描述的，处理逻辑210可以接收与用于控制通信设备100内的回声消除和降噪处理的信号有关的输入。

存储器220可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和/或另一种类型的存储器，其存储可以由处理逻辑210使用的数据和指令。存储器220还可以包含与依照本发明的降噪和回声消除处理有关的数据结构。

用户接口230可以包括诸如硬件和/或软件之类的机制，用于将信息输入到通信设备100和/或用于从通信设备100输出信息，例如显示器140和小键盘110。

通信接口240可以包括例如可以将来自处理逻辑210的基带信号转换成射频(RF)信号的发射器和/或可以将RF信号转换成基带信号的接收器。可替换地，通信接口240可以包括实现发射器和接收器二者的功能的收发器。通信接口240可以连接到用于发射和接收RF信号的天线组件(未示出)。天线组件可以包括一个或多个无线地发射和接收RF信号的天线。天线组件可以接收来自通信接口240的RF信号以便无线地发射，并且无线地接收RF信号以便传送到通信接口240。

回声消除模块250可以包括诸如硬件和/或软件之类的机制，用于存储、接收、分析并且调节与符合本发明的通信设备100内的回声消除有关的信号和参数。回声消除模块250可以发送信号和参数到音频接口270/接收来自音频接口270的信号和参数。例如，回声消除模块可以向音频接口270发送用来调节包含在音频接口270中的滤波器的滤波器步长参数和/或滤波器系数。

降噪模块260可以包括诸如硬件和/或软件之类的机制，用于存储、接收、分析并且调节与符合本发明的通信设备100内的降噪有关的信号和参数。降噪模块260可以发送信号和参数到音频接口270/接收来自音频接口270的信号和参数。例如，降噪模块260可以向音频接口270发送用来调节包含在音频接口270中的用于降噪处理的滤波器的滤波器步长参数和/或滤波器系数。

音频接口270可以包括用于实现回声消除和降噪处理的滤波器和信号处理设备。例如，音频接口270可以调节到扬声器130和170的信号并且可以调节来自麦克风150的信号以用于回声消除和降噪处理。音频接口270还可以例如接收来自处理逻辑210、回声消除模块250以及降噪模块260的信号/发送信号到处理逻辑210、回声消除模块250以及降噪模块260，以便允许这些模块之间的通信以实现依照本发明的回声消除和降噪处理。

如下面将要详细地描述的，通信设备100可以响应于与处理逻辑210关联的指令而执行涉及动态调节与回声消除和降噪有关的参数的特定操作。通信设备100可以响应于处理逻辑210执行包含在计算机可读介质(例如存储器220)中的软件指令而执行这样的操作。计算机可读介质可以被限定为物理或逻辑存储设备和/或载波。

所述软件指令可以从另一计算机可读介质或者通过通信接口240从另一设备读入到存储器220中。包含在存储器220中的软件指令可以使得处理逻辑210执行后面将要描述的处理。可替换地，可以代替软件指令或者与软件指令相结合使用硬接线电路来实现符合本发明的处理。因此，符合本发明原理的实现方式并不限于硬件电路和软件的任何特定组合。

图3示出了音频接口270的示例性示图。如图3所示，扬声器130和麦克风150可以连接到音频接口270。音频接口270可以包括信号组合器310、滤波器320、噪声估计器330、滤波器340以及信号组合器350。信号组合器310和滤波器320可以被包含在音频接口270的回声消除部分360中。噪声估计器330和滤波器340可以包含在音频接口270的降噪部分370中。外部扬声器170也可以例如代替扬声器130连接到音频接口270。

信号组合器310可以包括诸如硬件和/或软件之类的机制，用于接收信号以及加上/减去所接收的信号。信号组合器310可以接收来自麦克风150和滤波器320的信号。在一种实现方式中，信号组合器310从信号S1(接收自麦克风150)中减去信号S2(接收自滤波器320)。在这种实现方式中，信号S2可以代表从信号S1中减去的检测的回声。这可以从信号组合器310中产生消除了所有回声的输出信号(S3)。

滤波器320可以是自适应类型的滤波器，其可以包括诸如硬件和/或软件之类的机制，用于对接收的信号进行滤波。例如，可以基于LMS(最小二乘)算法修改信号S5(例如通过天线接收的信号)并且然后可以将其输出。滤波器320可以接收来自回声消除模块250的滤波器步长参数，其可以用来计算滤波器系数以及调节滤波器320的性能。例如，该滤波器步长参数也可以决定滤波器320可以收敛到最优性能解的速度。滤波器320可以接收信号S5和S3并且基于所述滤波器系数输出滤波的信号S2。

噪声估计器330可以包括诸如硬件和/或软件之类的机制，用于接收信号并且估计噪声。例如，噪声估计器330可以存储与降噪有关的信息和参数。噪声估计器330可以接收来自麦克风150以及来自滤波器340的信号以便输出与估计的噪声有关的信号(S4)。

滤波器340可以包括诸如硬件和/或软件之类的机制，用于对接收的信号进行滤波。例如，滤波器340可以接收也发送到扬声器130的信号S5以便进行滤波。例如，可以基于所述滤波器系数修改输入信号S5并且然后可以将其输出。滤波器340还可以接收来自降噪模块260的滤波器步长参数和/或滤波器系数，其用来调节滤波器340的性能。在一些实现方式中，滤波器340可以是自适应类型的滤波器，其可以接收来自降噪模块260的滤波器步长参数，在其他的实现方式中，滤波器340可以例如接收来自降噪模块260的滤波器系数。

信号组合器350可以包括诸如硬件和/或软件之类的机制，用于接收信号以及加上/减去所接收的信号。在一种实现方式中，例如，信号组合器350从接收自信号组合器310的信号S3中减去从噪声估计器330输出的信号S4。在这种实现方式中，信号S4可以补偿可由信号组合器350从信号S3中减去的被检测的噪声。这可以从信号组合器350中产生降低了噪声的输出信号。

示例性处理

图4为用于实现回声消除的示例性处理400的流程图。该示例性处理可以在通信设备100接收到呼叫时开始。到来的呼叫引起振铃信号通过通信设备100的扬声器130或者外部扬声器170而被提供或回放(动作410)。当通过扬声器130播放振铃信号时，可以与回声消除模块250一起打开麦克风150(动作420)。例如，麦克风150可以发送从扬声器130或170接收的电信号，其由回声消除模块250用来开始回声消除处理。然后，可以在回声消除模块250中分析由麦克风150接收的信号的频谱内容(动作430)。使用所接收并且分析的信号，可以通过回声消除模块250调节所述回声消除参数(动作440)。例如，基于所分析的信号，诸如适当滤波器步长参数之类的用来调节滤波器320的回声消除参数可以存储在模块250中并且发送到滤波器320。例如，滤波器步长可以用来计算滤波器系数并且允许滤波器320快速地收敛到最优性能解。在其他实现方式中，例如，如果用户应答了到来的呼叫，那么在通信设备100的用户正在向麦克风150说话的同时，可以通过使用并且分析(动作430)接收自扬声器130或170的信号的频谱内容来继续调节回声消除参数(动作440)。在本发明的其他实现方式中，图4的回声消除处理可以在用户希望的任何时间执行，而不必通信设备100接收到来的呼叫以便引起该处理。

图5为用于实现降噪的示例性处理500的流程图。该示例性处理可以在到来的呼叫引起振铃信号通过通信设备100的扬声器130而被提供或回放时开始(动作510)。当通过扬声器130播放振铃信号时，可以与降噪模块260一起打开麦克风150(动作520)。例如，麦克风150可以发送从扬声器130接收的电信号，其由降噪模块260用来开始降噪分析和校正。由于所提供的振铃信号的频谱内容事先已知，因而其可以由降噪模块260从接收自麦克风150的信号中减去(动作530)。然后，可以分析可能包括由麦克风150接收的背景噪声的信号的剩余频谱内容(动作540)。使用所分析的信号，可以通过降噪模块260调节降噪参数(动作550)。例如，在动作550中诸如滤波器步长参数和/或滤波器系数之类的用来调节滤波器340的降噪参数可以被调节并且从模块260发送到滤波器340。例如，在一种实现方式中，如果滤波器340是自适应类型的滤波器，那么可以从模块260发送滤波器步长参数，在另一种实现方式中，滤波器340可以接收来自模块260的滤波器系数。

在本发明的其他实现方式中，例如，如果用户应答了到来的呼叫，那么可以通过使用如图5所示的示例性处理来继续调节降噪参数，而不必执行动作530。例如，在用户已经应答了呼叫时，可能不存在振铃信号，并且因而可能不必从由麦克风150接收的信号中减去振铃信号的频谱内容。在这种实现方式中，用于降噪目的而分析通过麦克风接收的信号的频谱内容(动作540)可以包括当通信设备100的用户可能不在向麦克风150说话的时候分析周围背景噪声。

在本发明的又一种实现方式中，例如，图5的降噪处理可以在用户希望的任何时间执行，而不必通信设备100接收到来的呼叫以便引起处理500。

图6为用于实现回声消除和降噪处理的示例性处理600的流程图。该示例性处理可以在到来的呼叫引起振铃信号通过通信设备100的扬声器130或170而被提供或回放时开始(动作610)。当通过扬声器130播放振铃信号时，可以与回声消除和降噪模块250和260的激励一起打开麦克风150(动作620)。例如，麦克风150可以发送从扬声器130接收的电信号，其由降噪算法用来开始降噪处理。然后，可以通过回声消除和降噪模块250和260二者分析麦克风150接收的信号的频谱内容(动作630)。使用所接收并且分析的信号，可以通过回声消除模块250调节所述回声消除参数(动作640)。该处理可以通过在模块260中调节所述降噪参数而继续(动作650)。例如，可以在模块250中调节滤波器步长参数并且将其发送到滤波器320以用于回声消除目的(动作640)。在一种实现方式中，可以在降噪模块260中基于从回声消除模块250发送的滤波器步长参数来计算用于滤波器340的滤波器系数。然后，可以将降噪模块260中计算的滤波器系数发送到滤波器340以用于降噪目的(动作650)。因而在这个实例中，滤波器320和340中的滤波器系数可以是相同的。在其他实现方式中，可以在降噪模块260中与回声消除模块250独立地计算滤波器步长参数和/或滤波器系数。

在其他实现方式中，如果用户应答了到来的呼叫，那么可以在用户正在说话的同时继续调节回声消除和降噪参数(动作640和650)。在其他实现方式中，图6的处理可以在用户希望的任何时间执行，而不必通过通信设备100接收到来的呼叫来引起处理600。

在其他实现方式中，通信设备100还可以存储和使用训练信号以便产生通过扬声器130或170回放的信号。该训练信号可以被定制来向回声消除模块250和降噪模块260提供有用的信息，其中模块可以基于所接收的信号调节滤波器参数和/或滤波器系数。然后，可以将经过调节的滤波器参数和/或滤波器系数发送到滤波器320和340。该训练信号可以与振铃信号同时地或者在没有振铃信号的情况下单独地提供给扬声器130或扬声器170。

结论

符合本发明原理的实现方式可以在通信设备内提供基于指示到来的呼叫的振铃信号而优化的回声消除和降噪处理。

本发明优选实施例的以上描述提供了说明和描述，但是并不期望是详尽的或者将本发明限于所公开的精确形式。若干修改和变型根据以上教导是可能的，或者可以从本发明的实践中获得。

尽管已经参照图4-6描述了一系列动作，但是这些动作的顺序在符合本发明的其他实现方式中是可以修改的。此外，非依赖性动作可以并行地执行。

本领域技术人员应当清楚的是，如上所述的本发明的方面在附图示出的实现方式中可以以软件、固件和硬件的许多不同形式来实现。用来实现符合本发明原理的方面的实际软件代码或者专用控制硬件并非对本发明的限制。因此，没有参照特定软件代码来描述这些方面的操作和表现，应当理解，本领域技术人员将能够基于本文的描述设计实现这些方面的软件和控制硬件。

此外，本发明的特定部分可以实现为执行一种或多种功能的“逻辑”。该逻辑可以包括硬件，例如处理器、微处理器、专用集成电路或者现场可编程门阵列，包括软件或者包括硬件和软件的组合。

应当强调的是，当在本说明书和/或权利要求书中使用时，措词“包括/包含”用来特指所陈述特征、整体、步骤或者部件的存在，但是没有排除一个或多个其他特征、整体、步骤、部件或者其群组的存在或附加。

除非另有明确描述，本申请中使用的元件、动作或指令不应当被视为对于本发明是关键的或必不可少的。此外，当在本文中使用时，冠词“一种”是意于包括一个或多个项目。当仅期望一个项目时，使用了措词“一个”或者类似的语言。此外，除非另有明确说明，短语“基于”用来表示“至少部分地基于”。

Claims (24)

1.一种方法，包括：

通过扬声器输出振铃信号；

通过麦克风接收该振铃信号；以及

基于所接收振铃信号的分析的频谱内容调节回声消除参数。

2.权利要求1的方法，其中所述回声消除参数包括滤波器步长。

3.权利要求1的方法，其中所述振铃信号指示到来的呼叫。

4.权利要求3的方法，其中在应答该到来的呼叫之前调节所述回声消除参数。

5.权利要求4的方法，其中在该呼叫期间继续调节所述回声消除参数。

6.权利要求1的方法，其中基于所接收振铃信号的分析的频谱内容调节降噪参数。

7.一种通信设备，包括：

用于输出振铃信号的扬声器；

用于接收该振铃信号的麦克风；以及

逻辑，其被配置成：

分析所接收振铃信号的频谱内容；以及

基于所接收振铃信号的分析的频谱内容调节回声消除参数。

8.权利要求7的通信设备，其中所述逻辑包括滤波器。

9.权利要求8的通信设备，其中调节所述回声消除参数包括改变滤波器步长。

10.权利要求7的通信设备，其中在应答呼叫之前调节所述回声消除参数。

11.权利要求7的通信设备，其中在呼叫期间在用户说话的同时继续调节所述回声消除参数。

12.权利要求7的通信设备，其中基于所接收振铃信号的分析的频谱内容调节降噪参数。

13.一种方法，包括：

通过扬声器输出振铃信号；

通过麦克风接收包括该振铃信号的信号；

从通过所述麦克风的接收信号的频谱内容中减去该振铃信号的已知频谱内容；

分析该减法之后剩余的信号的频谱内容；以及

基于所述剩余信号的分析的频谱内容调节降噪参数。

14.权利要求13的方法，其中调节所述降噪参数包括调节滤波器步长。

15.权利要求13的方法，其中所述振铃信号指示到来的呼叫。

16.权利要求15的方法，其中调节所述降噪参数包括在用户应答该到来的呼叫之前调节所述降噪参数。

17.权利要求13的方法，调节所述降噪参数包括调节滤波器系数。

18.一种通信设备，包括：

用于输出振铃信号的扬声器；

用于接收包括该振铃信号的信号的麦克风；以及

逻辑，其被配置成：

从通过所述麦克风的接收信号的频谱内容中减去振铃信号的已知频谱内容；

分析该减法之后的剩余信号的频谱内容；以及

基于所述剩余信号的分析的频谱内容调节降噪参数。

19.权利要求18的通信设备，其中通过所述麦克风接收的信号包括背景噪声。

20.权利要求18的通信设备，其中所述降噪参数包括滤波器步长。

21.权利要求20的通信设备，其中基于所述剩余信号的分析的频谱内容调节所述滤波器步长。

22.权利要求18的通信设备，其中所述振铃信号指示到来的呼叫。

23.一种方法，包括：

分析所接收振铃信号的频谱内容；以及

基于所接收振铃信号的分析的频谱内容调节回声消除和降噪参数。

24.权利要求23的方法，其中调节所述回声消除和降噪参数包括改变滤波器步长。

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