CN101909099A - 便携式无线电通信设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及便携式无线电通信设备及其控制方法。该便携式无线电通信设备(10)包括：获取声音并且将声音转换为电信号的声音输入单元(160)，检测便携式无线电通信设备(10)状况的状况检测单元(170)，和根据状况检测单元(170)的检测结果控制声音输入单元(160)的控制单元(180)。例如，状况检测单元(170)检测便携式无线电通信设备(10)的倾斜，并且控制单元(180)根据状况检测单元(170)检测出的倾斜来控制声音输入单元(160)的指向性。

Description

便携式无线电通信设备及其控制方法

技术领域

本文论述的实施方式涉及一种便携式无线电通信设备及其控制方法。

背景技术

近年来，随着移动电话装置的小型化发展，通话期间用户的嘴和移动电话装置的麦克风之间的距离增加了。为此原因，对于移动电话装置的麦克风来说，更加难于在通话期间捕捉用户的语音。另一方面，对于麦克风来说，更加易于捕捉到周围的噪声，并且因此，对于通话对方来说，更加难于听到用户的语音。

为了解决该问题，已经提出了这样一种移动电话设备，其可使得麦克风可移动以便根据用户的操作将麦克风朝向用户的嘴转动。如果可将麦克风朝向用户的嘴转动，麦克风更加易于捕捉用户的语音，并且更加难于捕捉到周围的噪声。例如，已知在日本未审专利公开第2000-270067号中公开了这种技术。

然而，根据情况会以不同的方式把持移动电话装置。例如，即使在某人通常用右手握持移动电话装置时，在该人右手中携有重物的情况下，该人也不得不用左手握持移动电话装置来通过电话讲话。这样，因为握持移动电话装置的方式随情况变化，使用根据上述常规技术的移动电话装置的用户必须根据他或她把持移动电话装置的方式来改变麦克风的方向，以便将清楚的语音发送到通话对方，并且因此操作是复杂的。

发明内容

因此，对于这样的技术存在显著的需求，该技术可应用于例如移动电话这样的便携式无线电通信设备，能够根据便携式无线电通信设备的情况来改进输入语音的质量。在本发明实施方式的一个方面中，目的在于提供一种便携式无线电通信设备及其控制方法。

根据本发明实施方式的一个方面，一种便携式无线电通信设备包括：获取声音并且将声音转换为电信号的声音输入单元；检测所述便携式无线电通信设备的状况的状况检测单元；和根据状况检测单元的检测结果控制声音输入单元的控制单元。

附图说明

图1是示出了根据本实施方式的便携式无线电通信设备的结构的框图；

图2是示出了语音的时间差的图；

图3是示出了输入信号形成的角度的图；

图4是示出了按照将指向性设置为目标方向产生的增益的图；

图5是示出了握持手和倾斜之间的联系的图；

图6是示出了在一个轴的情况下握持手的确定逻辑的图；

图7是示出了在三个轴的情况下握持手的确定逻辑的图；

图8是示出了声音采集方向和声音采集范围的图；

图9是示出了声音采集方向和声音采集范围的配置过程的图；

图10是示出了倾斜偏差的图；

图11是示出了倾斜偏差和性能值之间的联系的示例的图；

图12是示出了晃动频率和性能值之间的联系的示例的图；

图13是示出了移动速度和性能值之间的联系的示例的图；

图14是示出了加速度和性能值之间的联系的示例的图；

图15是示出了频率成分的抑制系数的示例的图；

图16是示出了输入声压的调节系数的示例的图；

图17是示出了涉及指向性的控制处理过程的流程图；

图18是示出了涉及频率特征的控制处理过程的流程图；并且

图19是示出了涉及输入声压的控制处理过程的流程图。

具体实施方式

现在将参照附图说明本发明的优选实施方式。本发明不限于下面说明的实施方式。

首先，将说明根据本实施方式的便携式无线电通信设备10的结构。在该情况下，除了移动电话装置外，便携式无线电通信设备还包括各种类型的信息处理器，例如具有无线电通信功能的便携式个人计算机或PDA(个人数字助理)。

图1是示出了根据本实施方式的便携式无线电通信设备10的结构的框图。如图1中所示，便携式无线电通信设备10包括操作单元110、显示单元120、通信单元130、天线140、声音输出单元150、声音输入单元160、状况检测单元170、和控制单元180。

操作单元110具有接收用户操作的各种类型的按钮。显示单元120具有显示字符或图像的显示设备，例如液晶显示器。通信单元130经由天线140执行与其他设备的无线电通信。声音输出单元150具有在通话期间输出作为声音的语音的扬声器等。

声音输入单元160在通话期间获取语音等并且将语音转换为电信号。声音输入单元160具有根据控制单元180的控制调节指向性、频率特征、输入声压等的功能。该功能例如通过使用麦克风阵列来实现。

将参照图2到图5说明在声音输入单元160中执行的指向性的调节。图2示出了当平面波从角度θ的方向到达麦克风21a和21b时的到达时间间隔。相对于来自到达方向θ的信号，麦克风21a和21b的信号具有τ(θ)的时间差(相差)。

图3示出了通过对麦克风21a和21b的信号进行时频转换获得的复杂频谱中的用于某频率f的复杂频谱。在该情况下，m1(f)和m2(f)分别表示麦克风21a和21b的频率f的复杂频谱。因为麦克风21a和21b的相差ψ(f)由频率f的成分的信号的到达方向确定，因而可通过测量该到达方向计算与目标方向θ的角度差φ(f)。

等式(1)示出了麦克风21a和21b的相差ψ(f)的计算表达式，等式(2)示出了与目标方向θ的角度差φ(f)的计算表达式。

$\mathrm{\ψ}\left(f\right)=\frac{R2\left(f\right)I1\left(f\right)-R1\left(f\right)I2\left(f\right)}{R1\left(f\right)R2+I1\left(f\right)I2\left(f\right)}---\left(1\right)$

φ(f)＝|ψ(f)-θ|         (2)

在该情况下，R1(f)是麦克风21a的输入信号的频率f的频谱的实部，并且I1(f)是麦克风21a的输入信号的频率f的频谱的虚部。而且，R2(f)是麦克风21b的输入信号的频率f的频谱的实部，并且I2(f)是麦克风21b的输入信号的频率f的频谱的虚部。

计算用于频谱幅度的增益并且根据每个频率的与目标方向的角度差将增益应用到频谱幅度。特定地，如图4中所示，与目标方向的角度差越小，增益越大，并且与目标方向的角度差越大，增益越小。通过这样做，以敏感度在目标方向上增加并且随着与目标方向的角度增加敏感度降低这样的方式来执行调节。

以该方式，可通过设置目标方向θ和目标方向θ周围的敏感度来调节指向性。以下，示出了根据与目标方向的角度φ(f)计算增益的等式(3)，并且示出了通过使用增益调节频谱的等式(4)和等式(5)。

$\left\{\begin{array}{cc}G\left(\mathrm{\&phi;}\left(f\right)\right)=G\max +\frac{(G\min -G\max )*\mathrm{\&phi;}\left(f\right)}{\mathrm{\&theta;th}}& 0\&le;\mathrm{\&phi;}\left(f\right)\&le;\mathrm{\&theta;th}\\ G\left(\mathrm{\&phi;}\left(f\right)\right)=G\min & \mathrm{\&theta;th}<\mathrm{\&phi;}\left(f\right)\end{array}\right.---(3)$

mod R(f)＝G(φ(f))*R(f)        (4)

mod I(f)＝G(φ(f))*I(f)        (5)

在该情况下，Gmax是增益的最大值，并且Gmin是增益的最小值。而且，θth是增益成为Gmin处的最小角度差。而且，R(f)是调节前输入信号的频率f的频谱的实部，并且I(f)是调节前输入信号的频率f的频谱的虚部。而且，modR(f)是调节后输入信号的频率f的频谱的实部，并且modI(f)是调节后输入信号的频率f的频谱的虚部。

返回到图1的说明，状况检测单元170包括各种类型的检测单元，例如倾斜检测单元171、晃动检测单元172、速度检测单元173、和加速度检测单元174，并且检测便携式无线电通信设备10的状况。在该情况下，状况检测单元170不必全部包括图1中示出的各种类型的检测单元。而且，状况检测单元170可包括除了这些之外的检测单元。而且，例如，倾斜检测单元171、晃动检测单元172、和加速度检测单元174可具有共享部分以便共享一个加速度传感器。

倾斜检测单元171是检测便携式无线电设备10的倾斜的检测单元。例如，倾斜检测单元171包括加速度传感器、地磁传感器、回转仪等。晃动检测单元172是检测便携式无线电通信设备10的晃动频率的检测单元。例如，晃动检测单元172包括摆动传感器和加速度传感器。

速度检测单元173是检测便携式无线电通信设备10的移动速度的检测单元。例如，速度检测单元173利用如GPS(全球定位系统)这样的位置检测装置以便检测便携式无线电通信设备10的移动速度。加速度检测单元174是检测便携式无线电通信设备10的加速度的检测单元。例如，加速度检测单元174包括加速度传感器。

控制单元180是整体地控制便携式无线电通信设备10的控制单元。控制单元180包括握持手确定单元181，指向性调节量控制单元182、性能值计算单元183、频率特征调节量控制单元184、和声压调节量控制单元185。

握持手确定单元181基于倾斜检测单元171的检测结果确定哪只手握持便携式无线电通信设备10。如图5中所示，通话期间便携式无线电通信设备10的倾斜当在右手中握持时基本落在某个恒定范围内，并且当在左手中握持时基本落在另一恒定范围内。握持手确定单元181通过将便携式无线电通信设备10的倾斜与该范围进行比较来确定哪只手握持便携式无线电通信设备10。

图6是示出了当使用一个轴的加速度传感器时握持手确定单元181的确定逻辑的流程图。倾斜检测单元171检测便携式无线电通信设备10的倾斜(步骤S11)。当所检测到的倾斜位于Lmin和Lmax之间时(步骤S12：是)，握持手确定单元181确定便携式无线电通信设备10在左手中握持(步骤S13)。

而且，当所检测到的倾斜位于Rmin和Rmax之间时(步骤S12：否并且步骤S14：是)，握持手确定单元181确定便携式无线电通信设备10握持在右手中(步骤S15)。而且，在其它情况下(步骤S12：否，并且步骤S14：否)，握持手确定单元181确定便携式无线电通信设备10的握持手是不清楚的(步骤S16)。

图7是示出了当使用三个轴的加速度传感器时握持手确定单元181的确定逻辑的流程图。倾斜检测单元171检测便携式无线电通信设备10的到轴1的倾斜θ1(步骤S21)，检测到轴2的倾斜θ2(步骤S22)，并且检测到轴3的倾斜θ3(步骤S23)。然后，当θ1位于R1min和R1max之间，θ2位于R2min和R2max之间，并且θ3位于R3min和R3max之间时(步骤S24：YES)，握持手确定单元181确定便携式无线电通信设备10握持在右手中(步骤S25)。

而且，当θ1位于L1min和L1max之间，θ2位于L2min和L2max之间，并且θ3位于L3min和L3max之间时(步骤S24：否，并且步骤S26：是)，握持手确定单元181确定便携式无线电通信设备10握持在左手中(步骤S27)。而且，在其它情况下，握持手确定单元181确定便携式无线电通信设备10的握持手是不清楚的(步骤S28)。

指向性调节量控制单元182基于握持手确定单元181的确定结果控制声音输入单元160的指向性。例如，如图8示例所示，指向性调节量控制单元182控制声音采集方向和声音采集范围。图8是从上面观看的图，示出了用户右手握持便携式无线电通信设备10的状态并且示出了在该情况下的声音采集方向和声音采集范围。

在该情况下，声音采集方向是指示声音输入单元160指向性的方向。声音采集范围是基于声音采集方向采集声音的范围的角度。声音采集方向和声音采集范围根据握持手确定单元181的确定结果设置为不同的值，以使得用户的嘴唇在通话期间落入声音采集范围内。

将参照图9说明由指向性调节量控制单元182执行的控制的更多信息。如图9中所示，当输入了握持手确定单元181的确定结果时(步骤S31)，指向性调节量控制单元182根据输入确定结果设置声音采集方向和声音采集范围。

换言之，当便携式无线电通信设备10握持在左手中的确定结果输入时(步骤S32：是)，指向性调节量控制单元182将声音采集方向设置为c度(步骤S33)并且将声音采集范围设置为f度(步骤S34)。在该情况下，因为优选地，声音采集范围限于用户嘴唇的周界，“f”例如设置为大约10度到30度。

而且，当便携式无线电通信设备10握持在右手中的确定结果输入时(步骤S32：否，并且步骤S35：YES)，指向性调节量控制单元182将声音采集方向设置为b度(步骤S36)并且将声音采集范围设置为e度(步骤S37)。在该情况下，因为优选地，声音采集范围限于用户嘴唇的周界，“e”例如设置为大约10度到30度。

而且，当便携式无线电通信设备10的握持手不清楚的确定结果输入时(步骤S32：否，并且步骤S35：否)，指向性调节量控制单元182将声音采集方向设置为a度(步骤S38)并且将声音采集范围设置为d度(步骤S39)。在该情况下，声音采集方向的a度和声音采集范围的d度是预先设置的不管以什么方式握持便携式无线电通信设备10都可比较顺利地获取语音的值。

如上所述，尽管便携式无线电通信设备10根据如何握持它来切换三种模式的指向性的设置，但便携式无线电通信设备10可更加细微地执行控制。握持手确定单元181细分便携式无线电通信设备10的倾斜的比较范围并且为每个细分出的范围设置声音采集方向和声音采集范围。通过这样做，高度精确指向性的控制变得可能并且改进了所获取语音的质量。

性能值计算单元183基于状况检测单元170的各检测单元的检测结果来计算性能值。性能值是由声音输入单元160获取的用户语音的质量高度的期望值。期望的质量越高，值越高。以下，将说明性能值计算单元183如何计算用于状况检测单元170的各检测单元的期望值。

关于倾斜，当便携式无线电通信设备10在右手中握持以及当它在左手中握持时，分别存在以最高质量获取语音的倾斜。认为与倾斜的偏差越大，所获取语音的质量越低。

因此，如图10中所示的，性能值计算单元183计算根据握持手确定单元181的确定结果预定的标准倾斜和倾斜检测单元171检测的倾斜之间的偏离角的绝对值θ。如图11的示例所示，性能值计算单元183然后基于所计算出的θ计算性能值。特别地，当θ为零时，性能值计算单元183计算出的性能值成为最大的值Amax，并且当θ成为θmax或更大时，性能值成为最小的值Amin。

此外，关于摆动，假设便携式无线电通信设备10摆动得越频繁，对于声音输入单元160来说，更容易从用户嘴唇离开并且因而捕捉到更多的环境噪声。因此，如图12的示例所示，摆动检测单元172检测出的摆动频率越大，性能值计算单元183计算的性能值越低。

此外，关于速度，假设便携式无线电通信设备10的移动速度越高，对于声音输入单元160来说，更容易从用户嘴唇离开并且然后捕捉到更多的环境噪声。因此，如图13的示例所示，速度检测单元173检测出的速度越高，性能值计算单元183计算的性能值越低。

此外，关于加速度，假设便携式无线电通信设备10的加速度越高，对于声音输入单元160来说，更容易从用户嘴唇离开并且因而捕捉到更多的环境噪声。因此，如图14的示例所示，加速度检测单元174检测到的加速度越高，性能值计算单元183计算出的性能值越低。

以该方式，性能值计算单元183基于根据每个检测单元的检测结果计算出的性能值来计算最终的性能值，并且将该最终的性能值输出到频率特征调节量控制单元184和声压调节量控制单元185。在该情况下，关于最终性能值的计算，该最终性能值可计算为根据检测单元的检测结果计算出的性能值的平均值，或者该最终性能值可通过将根据检测单元的检测结果计算出的性能值代入到预定数学表达式来计算。

频率特征调节量控制单元184基于从性能值计算单元183输入的性能值来控制声音输入单元160的频率特征。特定地，频率特征调节量控制单元184基于从性能值计算单元183输入的性能值来逐频率地计算抑制系数，用于抑制除了人的语音成分较大的频带之外的频率成分。

图15示出了由频率特征调节量控制单元184计算出的抑制系数的示例。在图15中，“F1”是人的语音成分较大的频带的下限。例如，F1是100Hz。此外，“Fh”是人的语音成分较大的频带的上限。例如，Fh是1500Hz。而且，“coef”是基于从性能值计算单元183输入的性能值计算出的系数。通过使用1.0作为上限，从性能值计算单元183输入的性能值越低，coef的值越接近零。

如图15的示例所示，频率特征调节量控制单元184逐频率地计算抑制系数，方式为：上限为在F1到Fh的频带中的1.0，并且频率离F1到Fh的频带越远，值越接近于coef。当从性能值计算单元183输入的性能值较低时，通过将以该方式计算出的抑制系数与对应频率的频谱相乘，可减少除了人的语音的成分较大的频带之外的成分，并且可使所获取的语音清楚。

声压调节量控制单元185基于从性能值计算单元183输入的性能值计算系数，用于调节声音输入单元160的输入声压。图16示出了声压调节量控制单元185计算出的系数的示例。如图16的示例所示，声压调节量控制单元185计算系数，方式为从性能值计算单元183输入的性能值越低，值变得越小。当假设性能值较低并且噪声较大时，通过使用以该方式计算出的系数来调节输入声压，输入声压降低并且因此可抑制较大噪声被传送到通信目的地。

接下来，将说明在便携式无线电通信设备10中执行的声音输入单元160的控制处理过程。图17是示出了涉及指向性的控制处理过程的流程图。如图17中所示，倾斜检测单元171检测便携式无线电通信设备10的倾斜(步骤S101)。握持手确定单元181基于倾斜检测单元171的检测结果确定哪只手握持便携式无线电通信设备10(步骤S102)。然后，指向性调节量控制单元182基于握持手确定单元181的确定结果调节声音输入单元160的指向性(步骤S103)。

图18是示出了涉及频率特征的控制处理过程的流程图。如图18中所示，晃动检测单元172等检测晃动等(步骤S201)。性能值计算单元基于检测结果计算性能值(步骤S202)。然后，频率特征调节量控制单元184基于性能值计算单元183计算出的性能值通过使用以下等式(6)和(7)来计算抑制系数(步骤S203)。

$\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{rate}\left(f\right)=\mathrm{coef}+\frac{(1.0-\mathrm{coef})f}{\mathrm{Fl}}& 0\&le;f\&le;\mathrm{Fl}\\ \mathrm{rate}\left(f\right)=1.0& \mathrm{Fl}<f<\mathrm{Fh}\\ \mathrm{rate}\left(f\right)=1.0-\frac{(1.0-\mathrm{coef})(f-\mathrm{Fh})}{F\max -\mathrm{Fh}}& \mathrm{Fl}\&le;f\&le;F\max \end{array}\right.---\left(6\right)$

$\mathrm{coef}=\frac{A-A\min }{(A\max -A\min )}---\left(7\right)$

在该情况下，rate(f)是应用到频率fHz的抑制系数。而且，“A”是从性能值计算单元183输入的性能值。“Amax”是性能值的最大值，并且“Amin”是性能值的最小值。

声音输入单元160通过使用傅立叶变换计算所获取的语音信号的频谱(步骤S204)。然后，声音输入单元160将频率特征调节量控制单元184计算出的每个频率的抑制系数与对应频率的频谱相乘，如以下等式(8)和等式(9)中所示(步骤S205)。

mod Re(f)＝rate(f)*Re(f)     (8)

mod Im(f)＝rate(f)*Im(f)     (9)

在该情况下，Re(f)是输入信号的频率f的频谱的实部，并且Im(f)是输入信号的频率f的频谱的虚部。而且，modRe(f)是通过抑制系数调节后的输入信号的频率f的频谱的实部，并且modIm(f)是通过抑制系数调节后的输入信号的频率f的频谱的虚部。

然后，声音输入单元160通过使用逆傅立叶变换将调节后的输入信号的频谱转换为时域中的信号(步骤S206)。

图19是示出了涉及输入声压的控制处理过程的流程图。如图19中所示，晃动检测单元172等检测晃动等(步骤S301)。性能值计算单元183基于检测结果计算性能值(步骤S302)。然后，声压调节量控制单元185基于性能值计算单元183计算出的性能值来计算系数，用于调节输入声压(步骤S303)。

然后，声音输入单元160通过使用声压调节量控制单元185计算的系数来调节输入声压，如下面的等式(10)(步骤S304)。

Mod(P)＝rate*P      (10)

在该情况下，“rate”是声压调节量控制单元185计算出的系数。此外，“P”是调节前的输入声压，并且Mod(P)是调节后的输入声压。

如上所述，在本实施方式中，因为根据通过检测便携式无线电通信设备10的状况获得的结果来控制声音输入单元160，因而可根据便携式无线电通信设备10的状况改进声音输入单元160获取的语音质量。

如上所述，根据本申请中公开的便携式无线电通信设备及其控制方法的方面，可根据情况改进输入的语音质量。

Claims (12)

1.一种便携式无线电通信设备(10)，该便携式无线电通信设备(10)包括：

声音输入单元(160)，其获取声音并将所述声音转换为电信号；

状况检测单元(170)，其检测所述便携式无线电通信设备(10)的状况；和

控制单元(180)，其根据所述状况检测单元(170)的检测结果控制所述声音输入单元(160)。

2.根据权利要求1所述的便携式无线电通信设备(10)，其中

所述状况检测单元(170)检测所述便携式无线电通信设备的倾斜，并且

所述控制单元(180)根据所述状况检测单元(170)检测出的所述倾斜来控制所述声音输入单元(160)的指向性。

3.根据权利要求2所述的便携式无线电通信设备(10)，其中所述控制单元(180)基于所述状况检测单元(170)检测出的所述倾斜来确定用户的哪只手握持所述便携式无线电通信设备，并且根据握持所述便携式无线电通信设备(10)的手来控制所述声音输入单元(160)的指向性。

4.根据权利要求1所述的便携式无线电通信设备(10)，其中

所述状况检测单元(170)检测所述便携式无线电通信设备的晃动的频率，并且

所述控制单元(180)根据所述状况检测单元(170)检测出的所述晃动的频率来控制所述声音输入单元(160)的频率特性和输入声压中的至少一个。

5.根据权利要求1所述的便携式无线电通信设备(10)，其中

所述状况检测单元(170)检测所述便携式无线电通信设备的移动速度，并且

所述控制单元(180)根据所述状况检测单元(170)检测出的所述移动速度来控制所述声音输入单元(160)的频率特性和输入声压中的至少一个。

6.根据权利要求1所述的便携式无线电通信设备(10)，其中

所述状况检测单元(170)检测所述便携式无线电通信设备的加速度，并且

所述控制单元(180)根据所述状况检测单元(170)检测出的所述加速度来控制所述声音输入单元(160)的频率特性和输入声压中的至少一个。

7.一种用于控制便携式无线电通信设备(10)的控制方法，所述便携式无线电通信设备(10)包括声音输入单元(160)，所述声音输入单元(160)获取声音并将所述声音转换为电信号，所述控制方法包括：

检测步骤，检测所述便携式无线电通信设备(10)的状况；和

控制步骤，根据所述检测步骤的检测结果控制所述声音输入单元(160)。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其中

所述检测步骤包括检测所述便携式无线电通信设备(10)的倾斜，并且

所述控制步骤包括根据所检测出的倾斜控制所述声音输入单元(160)的指向性。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其中所述控制步骤包括基于所检测出的倾斜确定用户的哪只手握持所述便携式无线电通信设备(10)，并且根据握持所述便携式无线电通信设备(10)的手来控制所述声音输入单元(160)的指向性。

10.根据权利要求7所述的控制方法，其中

所述检测步骤包括检测所述便携式无线电通信设备(10)的晃动的频率，并且

所述控制步骤包括根据所述检测步骤所检测出的所述晃动的频率来控制所述声音输入单元(160)的频率特性和输入声压中的至少一个。

11.根据权利要求7所述的控制方法，其中

所述检测步骤包括检测所述便携式无线电通信设备(10)的移动速度，并且

所述控制步骤包括根据所检测出的移动速度来控制所述声音输入单元(160)的频率特性和输入声压中的至少一个。

12.根据权利要求7所述的控制方法，其中

所述检测步骤包括检测所述便携式无线电通信设备(10)的加速度，并且

所述控制步骤包括根据所检测出的加速度来控制所述声音输入单元(160)的频率特性和输入声压中的至少一个。

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