CN102483927B

CN102483927B - 用于改善多用户通信系统中的语音清晰度的设备

Info

Publication number: CN102483927B
Application number: CN2010800374550A
Authority: CN
Inventors: P.萨吉恩
Original assignee: Adeunis RF SA
Current assignee: Adeunis RF SA
Priority date: 2009-06-23
Filing date: 2010-06-22
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2030-06-22
Also published as: WO2010149875A1; FR2947122A1; EP2446436A1; US8762140B2; CA2766293A1; FR2947122B1; CN102483927A; US20120116760A1

Abstract

一种设备，用于改善从经历有噪声环境的源(10)产生的信号的清晰度，所述源标记特定于信号的签名，所述设备包括：处理电路(28)，接收所述信号；以及用于分析信号并作为在该信号中存在的签名的特征的函数来参数化该处理电路的装置(26)。具有低失真的第一路径(12、14、16)将信号从所述源传递到分析装置(26)；以及可引入失真的第二路径(30、32、34)将信号从所述源传递到所述处理电路(28)。

Description

用于改善多用户通信系统中的语音清晰度的设备

技术领域

本发明涉及一种通信系统，使得若干用户能够以会议模式连接，即每个用户能够讲话，且同时听到所有其他用户。本发明更具体地涉及一种设备，用于当用户在有噪声环境中讲话时(例如在体育场中的运动会)改善语音清晰度。

背景技术

在适用于有噪声环境的多用户通信系统中，期望以清晰的方式来转录(transcribe)语音，且削弱周围噪声，特别是在静音阶段期间。实际上，如果每个终端都永久地传输周围噪声，则每个终端都将接收所有其他终端拾取的噪声的总和，当用户数量增加时，该问题加重。

用于在静音阶段期间消除噪声的公知解决方案是由对讲机(walkie-talkie)使用的，即用户通过按钮在仅发送模式和仅接收模式之间切换其终端。但是，这种解决方案在倾向于讲话的用户数量大于三个时是不适应的，其限制在于其独占了用户的一只手，并且，其不能使得正讲话的用户听到可能由另一用户发送的重要消息。

因此，求助于在会议模式中操作的通信系统，其中每个终端能够检测到用户的语音并从该信号中移除周围噪声。专利申请EP 1843326描述了这种系统。

图1示出了如专利申请EP 1843326中描述的终端的方框图。麦克风10向放大器12发送用户的语音信号。然后，该信号在步骤14被预滤波，以便移除语音频带之外的分量，然后该信号被模数转换器16转换为数字形式。然后，将转换后的信号供应给数字信号处理电路(DSP)。

编程DSP来进行设想的信号处理操作，具体地改善语音的清晰度。在以上提到的专利申请中描述了处理的例子。其涉及检测语音签名并计算滤波器的参数，该滤波器使得能够在保留语音信号的同时从信号中移除周围噪声。

从DSP输出的信号通过RF发送模块20传递到天线18，该发送模块20进行需要的处理操作，以根据所有终端使用的标准将DSP提供的数字信号转换为可传输到天线的信号。

天线18还接收其他终端发射的信号，RF模块20将其转换并发送到DSP。这些接收的信号被DSP处理，并经由整形电路24发送到扬声器22，该整形电路24进行数模转换、滤波和放大。

图1的这种终端在放大器12的增益总是被调整为匹配麦克风的类型且该麦克风位于相对于用户的嘴12的精确位置的情况下、在语音清晰度和噪声消除方面是高效的。任何偏差都可能显著地损害该终端的效率。

因此排除了使用例如衣襟麦克风，通过这种麦克风，语音测量环境将根据用户的移动和他/她的头的方向而随时间变化。

如果用户想要改变麦克风，则放大器12的增益必须可通过例如电位计来调整。这与需要准备好随时操作的设备不兼容。

发明内容

因此，存在对于设计用于在噪声环境下使用的、能够以大自由度放置麦克风的终端的需要。还存在使得能够使用各种麦克风类型而无需用户进行调整的需求。

为了满足这些需要中的至少一个，提供一种设备，用于改善从经历有噪声环境的源产生的信号的清晰度，所述源用特定签名来标记该信号，所述设备包括：处理电路，接收所述信号；以及用于分析信号并根据该信号中存在的签名的特征来参数化该处理电路的装置(26)。所述设备包括：具有低失真的第一信道，将信号从所述源传递到所述装置用于分析；以及易于引入失真的第二信道，将信号从所述源传递到所述处理电路。

附图说明

其他优点和特征将从本发明的具体实施例的以下描述变得更清楚明显，所述特定实施例仅为了非限制性示例的目的而给出并在附图中呈现，在附图中：

图1，先前描述的，示出了能够在会议类型的多用户通信系统中使用的传统终端的方框图；

图2示出了形成本专利申请的对象的终端的实施例的方框图；以及

图3示出了可以对图2的实施例进行的改进。

具体实施方式

在期望匹配信号处理信道和可能具有大范围的源的情况下，通常使用在负反馈环中的根据例如信号的包络来调整增益的可变增益输入放大器。

然而，在周围噪声可能经历剧烈幅度变化的情况下，例如在运动会期间的体育馆中，放大器增益调整反应不够快，不足以防止信道的饱和(而且环的反应时间故意为慢以减少在标定使用条件下的失真)。

已证明具有可变增益放大器的该解决方案不适合在图1的类型的终端(在其希望被使用的条件下)中使用以补偿麦克风的位置变化。实际上，处理信道的饱和的确干扰了语音签名检测，其增加了许多错误检测且因此导致低效的噪声滤波。

为了在这种情况下防止饱和，通常求助于动态范围压缩器，其是具有朝向饱和极限而渐进平坦的非线性增益曲线的放大器。

然而，动态范围压缩器引入了失真，以至于在饱和的情况下严重地干扰了语音签名检测。

图2呈现了并入了麦克风位置补偿系统的实施例的终端的组件。用相同附图标记呈现指明了图1的终端的一些组件。

来自麦克风10的信号被并入了关于图1描述的放大器12、滤波器14和转换器16的第一信道发送到DSP。将放大器12的增益k选择为足够低以用于使得信道的饱和变得不可能，或用于使得有时但仅短时间发生饱和。但是，该增益k的确必须足以使得来自远离嘴放置的麦克风的语音信号能够被DSP处理。

换句话说，期望第一信道在整个输入信号范围上呈现低失真。在该情况下，即使这些信号是低幅度的，但是DSP仍将能够检测语音签名。

通过检测语音签名并根据该签名的特征来计算滤波器参数的DSP的处理26来分析该第一信道。这些计算可以类似于专利申请SP 1843326中描述的那些。

另外，来自麦克风10的信号被包括具有增益K的放大器30、削弱语音频带外的频率的滤波器32和模数转换器34的第二信道发送到DSP的第二处理28。

选择放大器30的增益K以便在大多数情况下产生可听的语音信号。如果信道在周围噪声峰值上饱和，其是不重要的，因为不使用该信道用于语音检测。优选地，如呈现的，增益K是可变的，且由处理26控制，以便尽可能最佳地调整信号的幅度到第二信道的动态范围。例如根据在第一信道中传递的信号的包络来确定该增益。

因为由第二信道引入的失真不影响签名检测的可靠性，因此例如在放大器30中并入的动态范围压缩器也可以被插入于此。动态范围压缩器将在信道不饱和的情况下引入更大的失真，但其具有在饱和情况下产生更清晰的信号的优点。

由DSP在第二信道上实施的处理28使用由处理26计算的参数来进行噪声滤波。该滤波可以如在专利申请EP 1843326中那样，包括从信号中移除周围噪声，由此保留语音信号。

在静音阶段期间移除周围噪声通常不能设法完全消除该信号，因此终端在这些阶段期间继续发出某一噪声级别。这些噪声的总和在存在大量终端的情况下可能变得不可忽略。如将关于下图看到的，可以避免该缺点。

图3示出其上进行了若干改进的图2的设备。可以一起或分开使用这些改进。

为了在静音阶段期间改善噪声级别情况，规定(provided)在处理26不检测语音签名的阶段期间禁用第二信道的输出。由位于滤波处理28的上游的第二信道30、32、34中的门36来象征该功能。

如前所述，在选择第一信道的放大器12的增益k以获得在麦克风远离嘴的情况下检测语音签名的足够信号幅度和在麦克风靠近嘴的情况下信道不饱和太多时，必须进行权衡。

当安排终端使用单一类型的麦克风时，该权衡不难实现。但是，用户可能想要使用不同类型的麦克风，它们具体地由于其敏感性而不同。在该情况下，更难以找到增益k的权衡。放大器12的增益将优选地被调整至麦克风的敏感性。这可以通过提供手动增益调整(诸如选择器开关)来自然地实现，但这不利于必须在所有情况下准备好操作的这类终端。

因此，将优选地给该终端配备这类麦克风的自动检测。与这类终端一起使用的专业质量的麦克风不配备有连接器，因此终端的制造者可以将其配备它们选择的连接器。在此规定给麦克风配备包括识别系统的连接器。

在图3中，麦克风10配备了例如并入了具有与这类麦克风相关联的具体值的电阻器40的连接器38。该电阻器被连接在连接器的接地端GND和连接器的识别端42之间。

在该终端内，识别端42通过电流源44连接到电源电压Vdc。在电阻器40端处的与电阻器的值成比例的电压降被转换器46转换为数字形式，并由处理26来分析。

根据由电阻器40识别的麦克风类型，处理26调整放大器12的增益k和可能的其他参数，诸如驻极体麦克风所需的偏置电流。例如，由连接在电压Vdc和连接器38的专用端之间的电流源48来供应偏置电流。

如所述，分析处理26还接收来自第二信道的信号。这使得如果需要的话，在分析处理26中能够实现更精细的签名检测和滤波器参数确定算法。

虽然已经在前面的描述中强调了消除可听到的周围噪声，但是可以理解，如果噪声与要检测的签名不一致，该系统仅有效消除不同属性的噪声，具体地由电子电路自己产生的噪声。可以证明有困难的(inconvenient)这种噪声是由音频获取信道中的天线引入的突发噪声。突发噪声是由在发送和接收之间交替的RF信号的包络产生的可听到频率的噪声。

目前已经考虑了语音签名检测。但是，在此描述的系统还可以应用于其他签名的检测。在运动会的裁判员使用系统时，检测哨子吹气来触发停止和开启秒表可以证明是有用的。因此，可以提供处理26也来检测口哨的签名。在该情况下，签名检测的目的是触发可以被发送到具体终端的信号，该具体终端将进行该信号的期望使用。

另外，具有维持线性的第一音频获取信道意味着可以在终端中进一步提供回声抑制功能，且因此可以使用“开放”扬声器(能够由麦克风拾取其声音的扬声器)。

本领域技术人员将清楚在此描述的系统的各种修改和变化。已经与被设计用于发送人的语音的无线终端相关地描述了该系统。但是，其不排除在无线系统中使用这些原理来处理除了由麦克风拾取的语音以外的信号源。

Claims

1.一种设备，用于改善从经历有噪声环境的源(10)产生的信号的清晰度，所述源用特定签名来标记信号，所述设备包括：

-处理电路(28)，接收所述信号；以及

-用于分析信号并根据该信号中存在的签名的特征来参数化所述处理电路的装置(26)；

其特征在于，该设备包括：

-具有低失真的第一信道(12、14、16)，将信号从所述源传递到所述用于分析的装置(26)；以及

-易于引入失真的第二信道(30、32、34)，将信号从所述源传递到所述处理电路(28)。

2.根据权利要求1的设备，特征在于，其包括用于当用于分析的装置(26)在第一信道中未检测到所述签名时禁用第二信道的装置(36)。

3.根据权利要求1的设备，特征在于，其包括位于第二信道上游的可变增益放大器(30)，该可变增益放大器(30)由用于分析的装置(26)根据第一信道中的信号来控制。

4.根据权利要求3的设备，特征在于，其包括位于第一信道上游的放大器(12)，所述放大器具有使得所述第一信道具有低饱和可能性的增益。

5.根据权利要求1或3的设备，特征在于，其包括位于第二信道中的动态范围压缩器。

6.根据权利要求4的设备，特征在于，所述源是由麦克风(10)拾取的语音信号，所述要由用于分析的装置检测的签名是语音的签名。

7.根据权利要求6的设备，特征在于，其包括用于识别麦克风的类型并根据所识别的类型来调整第一信道的放大器(12)的增益的装置。

8.根据权利要求7的设备，特征在于，其包括接收麦克风的连接器(38)，所述连接器具有被设计来传递麦克风的类型的识别信号的专用端(42)。

9.根据权利要求6的设备，特征在于，用于分析的装置(26)被设计来进一步检测哨子的签名。