CN102811267A - 近端语音干扰消除系统及移动通信终端 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种近端语音干扰消除系统，包括：第一麦克风，用于采集环境噪声信号，并输出该环境噪声信号；第二麦克风，用于采集人耳附近噪声信号，并输出该人耳附近噪声信号；第三麦克风，用于采集近端语音信号，并输出该近端语音信号；信号处理装置，用于接收上述环境噪声信号、人耳附近噪声信号和近端语音信号，并输出已去除近端语音的环境噪声信号和已去除近端语音的人耳附近噪声信号的语音信号。本发明还提供一种应用所述近端语音干扰消除系统的移动通信终端。本发明的近端语音干扰消除系统和移动通信终端能够有效地去除近端语音对移动通信终端上的主动消噪系统的有害干扰。

Description

近端语音干扰消除系统及移动通信终端

技术领域

本发明涉及一种近端语音干扰消除系统及应用所述近端语音干扰消除系统的移动通信终端。

背景技术

主动消噪系统中通常需要采集环境噪声作为前馈信号，采集人耳附近噪声作为反馈信号，经过信号处理装置产生控制信号驱动受话器发出与人耳附近噪声相反的声波，从而达到消除人耳附近噪声的目的。

在移动通信终端上应用主动消噪技术，常常会遇到近端用户时断时续地说话的情形。这时采集环境噪声的麦克风和采集人耳附近噪声的麦克风在不同的程度上都被近端语音污染，作为有干扰的输入信号进入主动消噪系统，从而影响系统的稳定性和主动控制的正确性。例如，如果没有对近端语音进行处理，会导致采集环境噪声的麦克风和采集人耳附近噪声的麦克风含有近端语音信号，导致移动通信终端的受话器输出与近端语音相关的不舒适噪声。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是现有主动消噪系统容易被近端语音干扰的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了一种近端语音干扰消除系统，包括：

第一麦克风，用于采集环境噪声信号，并输出该环境噪声信号；

第二麦克风，用于采集人耳附近噪声信号，并输出该人耳附近噪声信号；

第三麦克风，用于采集近端语音信号，并输出该近端语音信号；

信号处理装置，用于接收上述环境噪声信号、人耳附近噪声信号和近端语音信号，并输出已去除近端语音的环境噪声信号和已去除近端语音的人耳附近噪声信号的语音信号。

在本发明的一较佳实施例中，所述信号处理装置包括：

第一滤波器，用于预测近端语音传播到所述第一麦克风附近时的信号；

第二滤波器，用于预测近端语音传播到所述第二麦克风附近时的信号。

在本发明的一较佳实施例中，所述信号处理装置包括：

第一减法器，用于将所述第一麦克风采集的环境噪声信号减去所述第一滤波器的输出，获得第一输出信号；

第二减法器，用于将所述第二麦克风采集的人耳附近噪声信号减去所述第二滤波器的输出，获得第二输出信号。

在本发明的一较佳实施例中，所述信号处理装置包括模拟电路，或者包括数字电路、模数转换单元和数模转换单元。

在本发明的一较佳实施例中，所述第一滤波器和所述第二滤波器包括预设有固定滤波器系数的数字电路。

在本发明的一较佳实施例中，所述第一滤波器和所述第二滤波器为包括预设有自适应算法并可实时更新滤波器系数的数字电路。

在本发明的一较佳实施例中，所述信号处理装置根据第三麦克风信号与第一输出信号，实时更新第一滤波器，根据第三麦克风信号与第二输出信号，实时更新第二滤波器。

为了解决上述技术问题，本发明实施例还公开了一种移动通信终端，其包括近端语音干扰消除系统，所述近端语音干扰消除系统包括：

第一麦克风，用于采集环境噪声信号，并输出该环境噪声信号；

第二麦克风，用于采集人耳附近噪声信号，并输出该人耳附近噪声信号；

第三麦克风，用于采集近端语音信号，并输出该近端语音信号；

信号处理装置，用于接收上述环境噪声信号、人耳附近噪声信号和近端语音信号，并输出已去除近端语音的环境噪声信号和已去除近端语音的人耳附近噪声信号的语音信号。

在本发明的一较佳实施例中，第一麦克风位于移动通信终端的背面上部，靠近噪声源，远离人耳；

第二麦克风位于移动通信终端的正面上部，靠近移动通信终端的受话器；

第三麦克风位于移动通信终端的正面下部，靠近近端用户的嘴部。

在本发明的一较佳实施例中，包括主动消噪系统，第一输出信号和第二输出信号接入所述主动消噪系统。

本发明的近端语音干扰消除系统和移动通信终端能够有效地去除近端语音对移动通信终端上的主动消噪系统的有害干扰。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本发明近端语音干扰消除系统与主动消噪系统相连的框架示意图；

图2是第三麦克风到第一麦克风的传递函数的测量方法示意图；

图3是第三麦克风到第二麦克风的传递函数的测量方法示意图；

图4是图1所示信号处理装置的一种固定滤波器结构；

图5是图1所示信号处理装置的一种自适应结构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明的移动通信终端包括近端语音干扰消除系统和主动消噪系统，所述近端语音干扰消除系统与所述主动消噪系统相连。所述近端语音干扰消除系统包括：第一麦克风、第二麦克风、第三麦克风和信号处理装置。

所述第一麦克风用于采集环境噪声信号，并输出该环境噪声信号，位于所述移动通信终端的背面上部，靠近噪声源，远离人耳。

所述第二麦克风用于采集人耳附近噪声信号，并输出该人耳附近噪声信号，位于所述移动通信终端的正面上部，靠近所述移动通信终端的受话器。

所述第三麦克风用于采集近端语音信号，并输出该近端语音信号，位于所述移动通信终端的正面下部，靠近近端用户的嘴部。其中，所述第三麦克风一般已经存在于所述移动通信终端中，不需额外增加硬件，只需要将第三麦克风的输出信号直接接入所述信号处理装置。

所述信号处理装置用于接收上述三组信号（即环境噪声信号、人耳附近噪声信号和近端语音信号）输入，并输出已去除近端语音的环境噪声信号和已去除近端语音的人耳附近噪声信号的语音信号。

进一步的，所述信号处理装置包括第一滤波器、第二滤波器、第一减法器和第二减法器。其中，所述第一滤波器用于预测近端语音传播到所述第一麦克风附近时的信号。所述第二滤波器用于预测近端语音传播到所述第二麦克风附近时的信号。所述信号处理装置可以是模拟电路，也可以是数字电路、模数转换单元和数模转换单元构成。例如，所述第一滤波器和所述第二滤波器包括预设有固定滤波器系数的数字电路，或者，所述第一滤波器和所述第二滤波器为包括预设有自适应算法并可实时更新滤波器系数的数字电路。

所述第一减法器用于将所述第一麦克风采集的环境噪声信号减去所述第一滤波器的输出，获得第一输出信号。所述第二减法器，用于将所述第二麦克风采集的人耳附近噪声信号减去所述第二滤波器的输出，获得第二输出信号。所述第一输出信号和所述第二输出信号进一步接入所述主动消噪系统。

所述信号处理装置根据所述第三麦克风采集的近端语音信号与所述第一输出信号，实时更新所述第一滤波器，还根据所述第三麦克风采集的近端语音信号与所述第二输出信号，实时更新所述第二滤波器。

可以理解的是，所述第一麦克风、所述第二麦克风和所述第三麦克风可以为单个的麦克风，也可以为由多个麦克风单元形成的麦克风组。

在所述近端语音干扰消除系统中，预先测得所述第三麦克风采集的近端语音信号到所述第一麦克风采集的环境噪声信号的第一传递函数，以及所述第三麦克风采集的近端语音信号到所述第二麦克风采集的人耳附近噪声信号的第二传递函数。

其中，所述第一传递函数和所述第二传递函数可以用频率响应图来表示，并用多阶RC模拟电路实现期望的频率响应。所述第一传递函数和所述第二传递函数还可以用单位脉冲响应系数来表示，并用多阶延迟和乘法加法电路实现期望的线性响应系统。

如图2所示，测量所述第三麦克风到所述第一麦克风的传递函数的测量方法可以为：在消声室环境中，信号发生器向人工头输入信号，使人工头的嘴部发出建模的声音，一般采用白噪声。所述第三麦克风和所述第一麦克风同时采集信号，并输入到音频分析仪中，音频分析仪再给出两个信号之间的频率响应关系。类似的，所述第三麦克风到所述第二麦克风的传递函数可以参照上述测量方法，如图3所示。

如图4所示，所述环境噪声信号通过所述第一减法器与所述第一滤波器输出相减，得到所述第一输出信号。所述人耳附近噪声信号通过所述第二减法器与所述第二滤波器输出相减，得到所述第二输出信号。

如图5所示，所述信号处理装置还可以通过数字电路实现自适应算法。根据所述近端语音信号与所述第一输出信号，实时更新所述第一滤波器。根据所述近端语音信号与所述第二输出信号，实时更新所述第二滤波器。

上述的自适应算法可以为最小均方法（LMS），所述第一滤波器和所述第二滤波器的更新公式为：

W1(n+1)=W1(n)+μl*M3V(n)*O1(n)

W2(n+1)=W2(n)+μ2*M3V(n)*O2(n)

其中，W1表示第一滤波器，W2表示第二滤波器，n表示离散系统中的时间，M3表示近端语音信号，O1为第一输出信号，O2为第二输出信号，μ1和μ2为更新系数，M3V(n)表示第n时刻所述第三麦克风信号矢量。

本发明在所述移动通信终端的底部设置或复用所述第三麦克风作为近端语音采集麦克风，用于实时估计近端语音对采集环境噪声的所述第一麦克风和采集人耳附近噪声的所述第二麦克风的干扰的相关信号，并在对应的麦克风信号中减去干扰信号以消除此种干扰。因此，本发明的所述近端语音干扰消除系统和所述移动通信终端能够有效地去除近端语音对移动通信终端的主动消噪系统的有害干扰，从而无论近端用户是否在发声干扰主动消噪系统的工作，都实现稳定的消噪效果。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种近端语音干扰消除系统，其特征在于，包括：

第一麦克风，用于采集环境噪声信号，并输出该环境噪声信号；

第二麦克风，用于采集人耳附近噪声信号，并输出该人耳附近噪声信号；

第三麦克风，用于采集近端语音信号，并输出该近端语音信号；

信号处理装置，用于接收上述环境噪声信号、人耳附近噪声信号和近端语音信号，并输出已去除近端语音的环境噪声信号和已去除近端语音的人耳附近噪声信号的语音信号。

2.根据权利要求1所述的近端语音干扰消除系统，其特征在于，所述信号处理装置包括：

第一滤波器，用于预测近端语音传播到所述第一麦克风附近时的信号；

第二滤波器，用于预测近端语音传播到所述第二麦克风附近时的信号。

3.根据权利要求2所述的近端语音干扰消除系统，其特征在于，所述信号处理装置包括：

第一减法器，用于将所述第一麦克风采集的环境噪声信号减去所述第一滤波器的输出，获得第一输出信号；

第二减法器，用于将所述第二麦克风采集的人耳附近噪声信号减去所述第二滤波器的输出，获得第二输出信号。

4.根据权利要求3所述的近端语音干扰消除系统，其特征在于，所述信号处理装置包括模拟电路，或者包括数字电路、模数转换单元和数模转换单元。

5.根据权利要求4所述的近端语音干扰消除系统，其特征在于，所述第一滤波器和所述第二滤波器包括预设有固定滤波器系数的数字电路。

6.根据权利要求4所述的近端语音干扰消除系统，其特征在于，所述第一滤波器和所述第二滤波器为自适应滤波器，其分别包括预设有自适应算法并可实时更新滤波器系数的数字电路。

7.根据权利要求6所述的近端语音干扰消除系统，其特征在于，所述信号处理装置根据第三麦克风信号与第一输出信号，实时更新所述第一滤波器，根据第三麦克风信号与第二输出信号，实时更新所述第二滤波器。

8.一种移动通信终端，其特征在于，包括权利要求1-7任一所述的近端语音干扰消除系统。

9.根据权利要求8的移动通信终端，其特征在于，

第一麦克风位于移动通信终端的背面上部，靠近噪声源，远离人耳；

第二麦克风位于移动通信终端的正面上部，靠近移动通信终端的受话器；

第三麦克风位于移动通信终端的正面下部，靠近近端用户的嘴部。

10.根据权利要求9所述的移动通信终端，其特征在于，包括主动消噪系统，第一输出信号和第二输出信号接入所述主动消噪系统。

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