CN107705797B - 一种智能移动通信系统和操作方法 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例关于包括可穿戴便携设备和用户移动终端的智能通信系统以及操作上述通信系统进行通信的方法。通过对可穿戴便携设备和用户移动终端所接收到的声音信号分别进行不同类型的滤波，并且在分别进行增强型均衡，去噪和延时后再将声音信号重新混合，可以提高通信的信噪比和音质，提升用户的使用体验。

Description

一种智能移动通信系统和操作方法

技术领域

本公开关于移动通信的领域，尤其是关于一种智能移动通信系统和操作方法。

背景技术

可穿戴智能设备在近年来开始了广泛的普及。可穿戴智能设备表示应用穿戴式技术对日常穿戴进行智能化设计而出现的可以穿戴的设备的总称，如智能眼镜、手环、项链、手套、耳机、手表、服饰及鞋等。可穿戴智能设备可以也可以不与智能手机耦合来实现其完整或者部分的功能。但多数情况下，可穿戴智能设备需要和如智能手机的用户移动终端配合使用以实现完整的一套功能，比如智能手表、智能耳机、智能手环、智能首饰等。随着移动互联网的发展和高性能大规模集成电路的发展，穿戴式设备已经实现了广泛的商用化，谷歌、苹果、摩托罗拉、三星等诸多科技公司也都已经推出了成熟的产品。

可穿戴智能设备的一大应用场景在于通话功能。可穿戴智能设备的优势在于其便利性，用户偏向于在诸如驾车、骑行、体育锻炼、用餐、体力劳动等无法腾出双手使用智能手机的情况下使用可穿戴智能设备进行通话或网络聊天。在现有技术中由于可穿戴智能设备在电池容量和机能等方面与智能手机的差距，仅使用可穿戴智能设备难以获得理想的通话质量，信噪比可能远低于用智能手机进行通话的情况。因此仍需要一种在现有可穿戴智能设备的软硬件性能前提下提高通话质量的新机制。

发明内容

本公开的目的之一是解决现有技术中的上述问题，并提供一种利用相互通信耦合的可穿戴便携设备和用户移动终端进行通信的方法，该方法包括如下步骤：将可穿戴便携设备所接收到的声音信号进行低通滤波以得到第一频率范围内的声音信号，将用户移动终端所接收到的声音信号进行高通滤波以得到频率高于第一频率范围的第二频率范围内的声音信号，将第一频率范围内的声音信号进行低频增强均衡，根据由可穿戴便携设备预先保存的环境声信息确定的第一阈值对第二频率范围内的声音信号进行限幅，基于可穿戴便携设备与用户移动终端的通信延时对限幅后的第二频率范围内的声音信号进行延时，将第一频率范围内的声音信号与第二频率范围内的声音信号进行重新混合和压缩以形成最终声音信号，以及通过用户移动终端或发送最终声音信号。

该方法的优点在于可以通过将可穿戴便携设备和用户移动终端所收集的声音信号分别进行处理，根据两种声音信号的固有特性有针对性地进行衰减或放大，以便得到更佳的语音信号信噪比，在硬件条件受限的情况下获取优化的通话质量。

在一些实施例中，第一频率范围内的声音信号由可穿戴便携设备中的多个天线波束成形后发送到用户移动终端。

在一些实施例中，第一频率范围为30Hz-600Hz，以及其中第二频率范围内1KHz-16KHz。

在一些实施例中，基于可穿戴便携设备与用户移动终端的物理距离对限幅后的第二频率范围内的声音信号进行延时。

本公开的实施例还关于一种包括相互通信耦合的可穿戴便携设备和用户移动终端的通信系统，其中可穿戴便携设备包括第一麦克风，第一处理器，将第一麦克风所接收到的声音信号进行低通滤波以得到第一频率范围内的声音信号的第一滤波器以及将第一频率范围内的声音信号进行低频增强均衡的均衡器，用户移动终端包括第二麦克风，第二处理器，将第二麦克风所接收到的声音信号进行高通滤波以得到频率高于第一频率范围的第二频率范围内的声音信号的第二处理器，以及用于根据由可穿戴便携设备预先保存的环境声信息确定的第一阈值对第二频率范围内的声音信号进行限幅的降噪器，第二处理器用于基于可穿戴便携设备与用户移动终端的通信延时对限幅后的第二频率范围内的声音信号进行延时，将第一频率范围内的声音信号与第二频率范围内的声音信号进行重新混合和压缩以形成最终声音信号，以及指示用户移动终端的收发器发送最终声音信号。

在一些实施例中，第一频率范围内的声音信号由可穿戴便携设备中的多个天线波束成形后发送到用户移动终端。

在一些实施例中，第一频率范围为30Hz-600Hz，以及其中第二频率范围内1KHz-16KHz。

在一些实施例中，第二处理器还用于基于可穿戴便携设备与用户移动终端的物理距离对限幅后的第二频率范围内的声音信号进行延时。

在一些实施例中，可穿戴便携设备还包括第三麦克风，以及第一处理器用于将第一麦克风和第三麦克风所接收到的声音信号分别进行低通滤波，将低通滤波后所得到的两个声音信号进行波束成形降噪并将波束成形降噪后的声音信号作为第一频率范围内的声音信号。

在一些实施例中，可穿戴便携设备佩戴于用户的腕部、颈部、耳部和下颚部中之一。

本公开的实施例有助于提高通信的信噪比和音质，在现有可穿戴便携设备的软硬件性能的限制下达到智能手机水准的通话质量，从而提升用户的使用体验。

附图说明

本公开提供了附图以便于进一步理解所公开的内容，附图构成本申请的一部分，但仅仅是用于图示出体现本发明概念的一些非限制性示例，而不是用于做出任何限制。

图1是根据本公开一些实施例的智能移动通信系统的框图。

图2是根据本公开一些实施例的智能移动通信方法的框图。

具体实施方式

下文将使用本领域的技术人员向本领域的其它技术人员传达他们工作的实质所通常使用的术语来描述本文说明性实施例的各个方面。然而，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，可以仅使用所描述的多个方面中的一些来实践备选实施例。出于解释的目的，本文阐述了特定的数值、材料和配置，以便使说明性的实施例更容易被理解。然而，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，在省略了特定细节的情况下也可以实践本文的备选实施例。在其它情况下，可以省略或简化众所周知的特征，以便不使本文的实施例难于理解。

本领域技术人员将理解尽管术语第一、第二等可在本文中用于描述各种元素，但这些元素不应由这些术语限制。这些术语仅用于将各种元素彼此区分开。例如，第一元素可以称作第二元素，并且相似地，第二元素可以称作第一元素，而不偏离本发明的范围。如本文使用的，术语“和/或”包括关联的列出项目中的一个或多个中的任一个或全部组合。本文使用的术语仅是为了描述特定实施例目的并且不意在限制本发明。如本文使用的，单数形式“一”和“该”意在也包括复数形式，除非上下文另外明确指示其他意思。本领域技术人员将进一步理解术语“包括”和/或“包含”当在本文使用时，规定了陈述的特征、整体、步骤、操作、元素和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、部件和/或其的组合的存在或增加。

图1是根据本公开一些实施例的智能移动通信系统的框图。如图所示，该通信系统中包括便携设备100和移动终端200。便携设备100中包括相互通信耦合的麦克风101，滤波器103，均衡器105，处理器107。移动终端200中包括相互通信耦合的麦克风201，滤波器203，降噪器205，处理器207。便携设备100和移动终端200可以通过Wi-Fi、蓝牙、无线局域网WLAN、近场通信NFC、点对点Ad Hoc通信等各种方式相互通信，也可根据蜂窝网络、4GLTE长期演进、全球移动通信GSM、码分多址CDMA、WCDMA、时分复用TDM等通过运营商电信网络相互通信。便携设备100优选可包括多个天线，便携设备100所收集的声音信号由该多个天线波束成形后定向发送到移动终端200以提高传输信号的信噪比。麦克风101,201均可包括不止一个的将声音信号转换为电信号的换能器。该换能器可以是电动式，电容式、直流极化式、压电式陶瓷式、电磁式、碳粒式、半导体式等各种类型。

处理器107，207可以是用来执行指令的任何通用或者专用的处理设备，例如CISC或RISC指令集处理器、x86指令集处理器、多核处理器、单片机、控制器、逻辑控制单元或任何其他的微处理器或中央处理单元(CPU)。

滤波器103是低通滤波器或带通滤波器，而滤波器203为高通滤波器或带通滤波器。在现有技术中，低频可以包括30-150Hz的频率范围。中低频可以包括150-500Hz的频率范围。中高频可以包括500-5KHz的频率范围。而高频可以包括5-16KHz的频率范围。在这些频率范围以外的频率无法被人类听觉所感知，因此无需考虑。优选地，滤波器103和滤波器203滤波后得到的频率范围相互不重叠。例如，滤波器103用于将麦克风101所接收到的声音信号滤波为30Hz-600Hz的范围，而滤波器203用于将麦克风201所接收到的声音信号滤波为1KHz-16KHz。这样，根据人类发声的频率范围，滤波器103滤波后的声音信号的频率更为接近。上述数值范围的选取适于在便携设备100相比于移动终端200更接近人的发声部位的情况下，将人声所处的频率范围和环境噪声所处的频率范围分别进行处理，以提高人声信号的信噪比。

便携设备100包括均衡器105以对经过滤波器103滤波后的低频声音信号进一步进行低频增强的均衡。移动终端200包括降噪器205以便对经过滤波器203滤波后的高频声音信号进一步进行噪声限幅。由于便携设备100一般为智能手环，智能手表，智能首饰等，并佩戴于用户的腕部、颈部、耳部和下颚部。便携设备100所接收到的声音信息将含有较多的环境杂音，尤其使得沙哑型嗓音和鼻音较重嗓音所在的低频率受到噪声影响。此时，通过均衡器105选择性地仅对低频部分进行增强可以提高人声的通话质量和信噪比。移动终端200经过滤波器203滤波后得到的高频声音信号中可能含有相对较多的背景噪音，因此需要额外进行噪声限幅。便携设备100中处理器107将指示麦克风101在闲置时以一定时间周期自动收集并测量环境声信息，每次测量持续一段时间并计算该段时间内的环境声电平平均值。所测量的环境声的测量结果将按照时间顺序预先依次保存以用于后续的用途。在通话过程中，处理器107或207将根据所预先存储的最近的环境声信息确定一个与环境噪声的时间平均值的电平相同或略高的参考阈值。在时间顺序上，对于幅度大于该参考阈值的可能包括语音信号或其他包含有用信息的声音信号的信号电平，可选地由移动终端200内设的放大器进行放大，而对于幅度低于该参考阈值的信号电平则反之由降噪器205进行衰减以限制其幅度，从而提高语音信号强度并降低环境噪声。

接着，处理器207基于便携设备100与移动终端200的通信延时对移动终端200所收集的声音信号进行延时。因为通信链路本身或无线信号质量等问题，分别利用麦克风101,201收集声音信息可能导致两方并不同步，这将在两者之间产生一个可以为正数或负数的延迟并对于用户的通话产生较严重的影响。因此，处理器207应根据通信延时情况在使用降噪器205进行限幅之后，对移动终端200所处理的声音信号相应进行延时或提前，以便与便携设备100所发送的声音信号进行同步。在使用中，便携设备100与移动终端200还可能具有一定的物理距离，可以根据该物理距离和声音传播的速度(约340米/秒)对于降噪器205限幅后的声音信号再进行额外的延时，以调节声音信号的到达时间，更好地实现同步。

在一些实施例中，便携设备100可包括多个麦克风101，每个麦克风101独立地收集声音信号。然后将多个麦克风101的声音信号进行波束成形降噪。可计算到达每个麦克风101的声音的相位和时间差，并选择一个或多个麦克风101的声音信号进行反相和/或放大操作，并与其他麦克风101的声音信号进行叠加以实现降噪。

最后，移动终端200和便携设备100所分别进行上述处理后的声音信号由处理器207进行重新混合和压缩以形成最终声音信号，并通过移动终端200中的收发器发送出去。例如，移动终端200和便携设备100所分别处理的声音信号可以在实施相位和振幅的修正之后叠加以形成包括两个声音频率范围内声音信号的混合信号。该混合信号通过按照本领域内公知的封装成块，压缩编码、冗余校验、加尾、卷积、均衡交织、速率匹配等压缩处理，形成数据帧并发送出去。可选地，在便携设备100的性能足以承担时，最终声音信号也可通过移动终端200再传送到便携设备100，而接着由便携设备100中的收发器进行发送。相应地，上述重新混合和压缩可以反之由处理器107进行。

图2是根据本公开一些实施例的智能移动通信方法的框图。该方法所包括的步骤在上述便携设备100和移动终端200组成的通信系统中执行。在步骤S201中，先将便携设备100的麦克风101所接收到的声音信号进行低通滤波以得到如上所述的第一频率范围内的声音信号。在步骤S203中，将移动终端200的麦克风201所接收到的声音信号进行高通滤波以得到频率高于第一频率范围的上述第二频率范围内的声音信号。从而得到在不同频率范围的两个声音信号。在步骤205中，利用均衡器105将第一频率范围内的声音信号进行对应于低频部分的增强均衡。在步骤207中，由降噪器205根据由便携设备100所预先保存的一系列环境声信息确定的第一阈值对第二频率范围内的声音信号进行限幅。在步骤209中，处理器207基于便携设备100与移动终端200的通信延时对限幅后的第二频率范围内的声音信号进行延时。在步骤211中，将进行了上述处理后的第一频率范围内的声音信号发送到移动终端200，并由处理器207与进行了上述处理后的第二频率范围内的声音信号进行重新混合和压缩以形成最终声音信号。最后在步骤213中处理器207指示移动终端200中的收发器发送最终声音信号。

本领域技术人员在查看所示附图和描述时将明白依据于本发明概念和原则的实施例的其它各种虚拟现实视频投影装置和/或方法。所有此类另装置和/或方法都包括在本发明的公开范围内，并且在本发明概念和原则的范围内。

Claims (10)

1.一种利用相互通信耦合的可穿戴便携设备和用户移动终端进行通信的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

将所述可穿戴便携设备所接收到的声音信号进行低通滤波以得到第一频率范围内的声音信号，

将所述用户移动终端所接收到的声音信号进行高通滤波以得到频率高于所述第一频率范围的第二频率范围内的声音信号，

将所述第一频率范围内的声音信号进行低频增强均衡，

根据由所述可穿戴便携设备预先保存的环境声信息确定的第一阈值对所述第二频率范围内的声音信号进行限幅，

基于所述可穿戴便携设备与所述用户移动终端的通信延时对限幅后的所述第二频率范围内的声音信号进行延时，

将所述第一频率范围内的声音信号与所述第二频率范围内的声音信号进行重新混合和压缩以形成最终声音信号，以及

通过所述用户移动终端发送所述最终声音信号。

2.权利要求1所述的方法，其中所述第一频率范围内的声音信号由所述可穿戴便携设备中的多个天线波束成形后发送到所述用户移动终端。

3.权利要求2所述的方法，其中所述第一频率范围为30Hz-600Hz，以及其中所述第二频率范围内1KHz-16KHz。

4.权利要求3所述的方法，其中还包括基于所述可穿戴便携设备与所述用户移动终端的物理距离对限幅后的所述第二频率范围内的声音信号进行延时。

5.一种包括相互通信耦合的可穿戴便携设备和用户移动终端的通信系统，其特征在于：

所述可穿戴便携设备包括第一麦克风，第一处理器，将所述第一麦克风所接收到的声音信号进行低通滤波以得到第一频率范围内的声音信号的第一滤波器以及将所述第一频率范围内的声音信号进行低频增强均衡的均衡器，

所述用户移动终端包括第二麦克风，第二处理器，将所述第二麦克风所接收到的声音信号进行高通滤波以得到频率高于所述第一频率范围的第二频率范围内的声音信号的第二滤波器，以及用于根据由所述可穿戴便携设备预先保存的环境声信息确定的第一阈值对所述第二频率范围内的声音信号进行限幅的降噪器，

所述第二处理器用于基于所述可穿戴便携设备与所述用户移动终端的通信延时对限幅后的所述第二频率范围内的声音信号进行延时，

将所述第一频率范围内的声音信号与所述第二频率范围内的声音信号进行重新混合和压缩以形成最终声音信号，以及

指示所述用户移动终端的收发器发送所述最终声音信号。

6.权利要求5所述的系统，其中所述第一频率范围内的声音信号由所述可穿戴便携设备中的多个天线波束成形后发送到所述用户移动终端。

7.权利要求6所述的系统，其中所述第一频率范围为30Hz-600Hz，以及其中所述第二频率范围内1KHz-16KHz。

8.权利要求7所述的系统，其中所述第二处理器还用于基于所述可穿戴便携设备与所述用户移动终端的物理距离对限幅后的所述第二频率范围内的声音信号进行延时。

9.权利要求8所述的系统，其中所述可穿戴便携设备还包括第三麦克风，以及所述第一处理器用于将所述第一麦克风和第三麦克风所接收到的声音信号分别进行低通滤波，将低通滤波后所得到的两个声音信号进行波束成形降噪并将波束成形降噪后的声音信号作为所述第一频率范围内的声音信号。

10.权利要求9所述的系统，其中所述可穿戴便携设备佩戴于用户的腕部、颈部、耳部和下颚部中之一。

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