CN113852388A - 一种对讲机发射尾音去除系统及方法 - Google Patents

一种对讲机发射尾音去除系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及无线通信技术领域，公开了一种无线对讲机发射尾音去除方法及系统，采用了将数字信号分为两路分别进行高通滤波和低通滤波，并将高通滤波后的信号进行傅里叶转换，并计算得到功率谱平均值
Figure DDA0003286389470000011
通过将功率谱平均值
Figure DDA0003286389470000012
和设定值P比较来获得静噪信号，并将静噪信号反馈至低通滤波后的信号，精准去除发射尾音噪音。本发明通用性强，能够普遍适用于不同品牌不同厂家的对讲机设备，且不限于低频27MHz的CB对讲机。本发明能够及时清除对讲机发射尾音，提高了尾音检测的可靠性，用户体验感大大增强。

Description

一种对讲机发射尾音去除系统及方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种对讲机(除了常用对讲机外还包含了UHF,VHF对讲机，业余对讲机，27MH在CB机)发射尾音去除系统及方法，此功能我们在对讲机命名为ZND(ZETA NOISE DELETE)。
背景技术
无线对讲机在无线通信中当话音结束时，如果不关闭扬声器，用户将听到噪音，也叫发射尾音，为了在话音结束时能够及时地关闭扬声器，发送端通常在本次话音即将结束之前设置亚音频尾音(导频)，接收端检测到亚音频尾音后，就会在一段时间后关闭扬声器。亚音频为正弦波形，常见的亚音频尾音有两种格式：一种是将最后的180ms亚音频相位反转120度后得到的音频，另一种是将最后的150ms亚音频相位反转180度后得到的音频。再通过对接收的时域信号逐点计算相位，并比较前后两次的相位是否存在反转，如果存在反转，则说明检测到尾音，否则就说明没有检测到尾音。但是这种尾音检测方法通过逐点计算相位，计算复杂程度高，且由于噪声和干扰影响，对单点时域信号计算相位得到的结果精度也不高。
此外，由于亚音频信号的频率各不相同，导频方法在不同厂家生产的对讲机设备中不具有通用性，因此在不同厂家之间的对讲机通信过程中无法精准地消除发射尾音。并且，由于在27MHz的CB对讲机设备中不具备导频功能，这造成了该类对讲机话音结束后无法及时关闭发射尾音，导致用户体验感差。
发明内容
为此，需要提供一种对讲机发射尾音去除系统及方法，能够精准及时地消除对讲机设备的发射尾音，在不同厂家的对讲机设备之间具有通用性，并且整个方案计算过程大大降低，整个设计成本也大大降低。
为实现上述目的，本发明提供了对讲机发射尾音去除方法，包括：
将接收的模拟信号经过模数转换产生数字信号；
数字信号经处理后产生A1、A2两路信号，
其中一路A1信号经低通滤波后至音频信号存储器中存储，存储T时间后，将该A1信号数模转换转换成第二模拟信号，第二路模拟信号经功放后进行音频播放；
另一路A2信号经高通滤波后进行离散傅里叶变换，获得频谱值，再经过计算获得频谱值的功率谱平均值
Figure BDA0003286389450000021
对比该功率谱平均值
Figure BDA0003286389450000022
和设定值P，若
Figure BDA0003286389450000023
则输出清零信号至音频信号存储器，音频信号存储器收到该清零信号后将其内存储的A1信号全部置零，若
Figure BDA0003286389450000024
则音频信号存储器中的数据经过数模转换成第二模拟信号，第二模拟信号经功放后进行音频播放。
进一步的，模拟信号通过48KHz采样率模数转换产生数字信号，使得能够获取最高24KHz的白噪声，获取的白噪声信号频率离带内信号频率(300Hz～3KHz)越大，抗干扰越强。
进一步的，A2信号经高通滤波后进行离散傅里叶变换过程为：另一路A2信号经高通滤波器滤波后进入傅里叶计算模块进行离散傅里叶变换，获得频谱值，再经过功率值模块计算，把512个点中每个点的实部和虚部求出平方和，再把从17KHz到24KHz的75个点的值求和，算出带外噪声的功率谱，从0到100毫秒不做计算，往后每20毫秒算出前面5组数据，将5组数据从大到小进行排序，去掉最小一组和最大一组数据，保留3组有效数据，再将3组有效数据求平均值，得到有效的功率谱的平均值
Figure BDA0003286389450000025
本发明还提供了一种对讲机发射尾音去除系统，包括：
接收模块将接收的模拟信号经过模数转换器，经过模数转换器采样产生数字信号；
数字信号经分频模块处理后产生A1、A2两路信号，
其中一路A1信号经低通滤波器滤波后至音频信号存储器中存储，存储T时间(T＝20～300毫秒，由菜单设置的等级决定)后，将该A1信号通过数模转换模块，将A1信号转换成第二模拟信号，第二路模拟信号经功放模块后输出至扬声器；
另一路A2信号经高通滤波器滤波后进入傅里叶计算模块进行离散傅里叶变换，获得频谱值，再经过功率值模块计算，把512个点中每个点的实部和虚部求出平方和，再把从17KHz到24KHz(获取的白噪声信号频率离带内信号频率(300Hz～3KHz)越大，抗干扰越强)的75个点的值求和，算出带外噪声的功率谱，从0到100毫秒不做计算，往后每20毫秒算出前面5组数据(20毫秒一组数据)，将5组数据从大到小进行排序，去掉最小一组和最大一组数据，保留3组有效数据，再将3组有效数据求平均值，得到有效的功率谱的平均值
Figure BDA0003286389450000031
获得频谱值的功率谱平均值
Figure BDA0003286389450000034
对比该功率谱平均值
Figure BDA0003286389450000032
和设定值P，设定值参照喇叭开关值，若
Figure BDA0003286389450000033
则输出清零信号至低通滤波器，低通滤波器将清零信号发送至音频信号存储器，音频信号存储器收到该清零信号后将其内存储的A1信号全部置零，若
Figure BDA0003286389450000035
则音频信号存储器中的数据经过数模转换成第二模拟信号，第二模拟信号经功放后进行音频播放。
进一步的，音频信号存储器收到该清零信号后将其内存储的A1信号全部置零，所述音频信号存储器为TXFIFO寄存器，当收到清零信号后，清空该TXFIFO寄存器。
区别于现有技术，上述技术方案具有以下有益效果：
1.本发明的无线对讲机发射尾音去除方法及系统，采用了将数字信号分为两路分别进行高通滤波和低通滤波，并将高通滤波后的信号进行傅里叶转换，并计算得到功率谱平均值
Figure BDA0003286389450000037
通过将功率谱平均值
Figure BDA0003286389450000036
和设定值P比较来获得静噪信号，并将静噪信号反馈至低通滤波后的信号，精准去除发射尾音噪音。
2.本发明通用性强，能够普遍适用于不同品牌不同厂家的对讲机设备，且不限于低频27MHz的CB对讲机。
3.本发明通过延时T时间播放A1能够及时清除对讲机发射尾音，提高了尾音检测的可靠性，用户体验感大大增强。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为本发明实施例的流程示意图。
附图标记说明：
101、接收模块，102、ADC转换器，103、分频模块，104、低通滤波器，105、音频信号存储器，106、高通滤波器，107、傅里叶变换模块，108、功率值模块，109、功放模块，110、扬声器，111、比较器，112、DAC转换器。
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
请参阅图1，本实施例提供了一种对讲机发射尾音去除系统，包括：
接收模块101将接收的模拟信号经过模数转换器102，经过模数转换器102以48KHz采样产生数字信号，使得能够获取最高24KHz的白噪声，获取的白噪声信号频率离带内信号频率(300Hz～3KHz)越大，抗干扰越强。
数字信号经分频模块103分频处理后产生A1、A2两路信号，其中一路A1信号经低通滤波器104滤波后至音频信号存储器105中存储，存储T时间后，一般T的取值范围为20～300毫秒，由菜单设置的等级决定，将该A1信号经过音频信号存储器105存储后，再通过数模转换模块112，将A1信号转换成第二模拟信号，第二路模拟信号经功放模块109后输出至扬声器110播放。
另一路A2信号经高通滤波器106滤波，将带内信号抑制，保留带外噪声后进入傅里叶计算模块107进行离散傅里叶变换，获得频谱值，再经过功率值模块108计算，获得频谱值的功率谱平均值
Figure BDA0003286389450000056
具体计算过程为把512个点中每个点的实部和虚部求出平方和，再把从17KHz到24KHz(获取的白噪声信号频率离带内信号频率(300Hz～3KHz)越大，抗干扰越强)的75个点的值求和，算出带外噪声的功率谱，从0到100毫秒不做计算，往后每20毫秒算出前面5组数据(20毫秒一组数据)，将5组数据从大到小进行排序，去掉最小一组和最大一组数据，保留3组有效数据，再将3组有效数据求平均值，得到有效的功率谱的平均值
Figure BDA0003286389450000051
获得频谱值的功率谱平均值
Figure BDA0003286389450000052
在比较器111中对比该功率谱平均值
Figure BDA0003286389450000053
和设定值P，设定值P参照喇叭开关值，若
Figure BDA0003286389450000054
则输出清零信号至低通滤波器，低通滤波器将清零信号发送至音频信号存储器105，音频信号存储器收到该清零信号后将其内存储的A1信号全部置零。若
Figure BDA0003286389450000055
则音频信号存储器105中的数据经过数模转换成第二模拟信号，第二模拟信号经功放后进行音频播放。
本实施例中的低通滤波器过滤300Hz-3000Hz频率范围信号。高通滤波器则选择17KHz-24KHz滤除干扰信号。
快速傅里叶变换(FFT)，是离散傅里叶变换的快速算法，根据离散傅里叶变换的奇、偶、虚、实等特性，通过对离散傅里叶变换的算法进行改进而获得。通过快速傅里叶变换分析方法判定A2信号是否包括频率在17KHz-24KHz范围内的频率分量。还可以通过快速傅里叶变换判断A2信号是否包括特定范围内的周期分量，例如是否包括周期在0ms-20ms范围内的周期分量。
常见的频谱值的方法，时频差分取模FFT和时频平移取模FFT。其一的时频差分取模FFT包括：计算与信号对应的瞬时频率序列；对瞬时频率序列进行差分计算，得到差分序列；对差分序列中的各序列分别取模，得到取模序列；计算取模序列中各序列的第一平均值，得到第一平均值序列；其中，第一平均值序列中的每个序列值为第一平均值，且第一平均值序列的长度与差分序列的长度相同；将差分序列减去第一平均值序列，得到中间数据序列；计算中间序列中各序列值的第三平均值，得到第三平均值序列；其中第三平均值序列中的每个序列值为第三平均值，且第三平均值序列的长度与中间数据序列的长度相同；将中间数据序列减去第三平均值序列，并进行快速傅里叶变换，得到频谱值。
另一的时频平移取模FFT具体包括：计算与信号对应的瞬时频率序列；计算瞬时频率序列中各序列值的第二平均值，得到第二平均值序列；其中，第二平均值序列的每个序列值为第二平均值，且第二平均值序列的长度与瞬时频率序列的长度相同；将瞬时频率序列减去第二平均值序列，并取模，得到中间数据序列；计算中间数据序列中各序列值的第三平均值，得到第三平均值序列；其中第三平均值序列中的每个序列值为第三平均值，且第三平均值序列的长度与中间数据序列的长度相同；将中间数据序列减去第三平均值序列，并进行快速傅里叶变换，得到频谱值。
本实施例采用时频差分取模FFT计算A2信号的频谱值，计算A2信号的计算A2信号的方法为，把A2信号进行512个点的傅里叶变换，将时域转为频域，把512个点中每个点的实部和虚部求出平方和，A2信号经高通滤波后进行离散傅里叶变换过程为：再把从17KHz到24KHz，获取的白噪声信号频率离带内信号频率(300Hz～3KHz)越大，抗干扰越强，的75个点的值求和，算出带外噪声的功率谱，从0到100毫秒不做计算，往后每20毫秒算出前面5组数据(20毫秒一组数据)，将5组数据从大到小进行排序，去掉最小一组和最大一组数据，保留3组有效数据，再将3组有效数据求平均值，得到有效的功率谱的平均值
Figure BDA0003286389450000061
无线对讲机在无线通信中的噪声和接收信号的强弱有关，当带内信号越强，带外噪声功率谱的值就越小；反之当带内信号弱时，噪音就大。因此尾音消除就是指对讲机没有收到信号或信号弱时扬声器保持寂静，此时音频信号存储器内存储的A1信号全部置零，则功放电路无信号输入，则扬声器自然保持安静。当接收到较强信号时，音频信号存储器内存储的A1信号通过功放后经扬声器播放。
用户还可以根据上述特性设置接收机的目标带内信号强度，即设置带外功率谱的值。以下是15组用户可以设置接收机的值：
1:喇叭开A值,喇叭关B值，A＝950，B＝1150。
2:喇叭开C值,喇叭关D值，C＝770，D＝1050。
3:喇叭开E值,关喇叭F值，E＝650，F＝900。
4:喇叭开G值,喇叭关H值，G＝500，H＝800。
5:喇叭开I值,喇叭关J值，I＝350，J＝580。
6:喇叭开K值,喇叭关L值，K＝250，L＝450。
7:喇叭开M值,喇叭关N值，M＝180，N＝300。
8:喇叭开O值,喇叭关P值，O＝130，P＝230。
9:喇叭开Q值,喇叭关R值，Q＝100，P＝160。
10:喇叭开S值,喇叭关T值，S＝70，T＝110。
11:喇叭开U值,喇叭关V值，U＝60，V＝85。
12:喇叭开W值,喇叭关X值，W＝50，X＝62。
13:喇叭开Y值,喇叭关Z值，Y＝46，Z＝53。
14:喇叭开ZA值,喇叭关ZB值，ZA＝44，ZB＝48。
15:喇叭开ZC值,喇叭关ZD值，ZC＝42，ZD＝45。
通过设置上述A-ZD值，能够方便使用者快速设定阈值P，从而适应个性化应用场景，提高了本发明的通用性。但是上述A-ZD值的取值范围不限于上述的数值，在实际使用过程中，可以根据具体应用场景的需求进行个性化设置，即A-ZD中的任何一个值可以取任意整数。
用户还可以通过菜单设置寄存器的时间长度的值T：
1:TXFIFO寄存器T＝100mS
2:TXFIFO寄存器T＝120mS
3:TXFIFO寄存器T＝140mS
4:TXFIFO寄存器T＝160mS
5:TXFIFO寄存器T＝180mS
6:TXFIFO寄存器T＝200mS
7:TXFIFO寄存器T＝220mS
8:TXFIFO寄存器T＝240mS
9:TXFIFO寄存器T＝260mS
10:TXFIFO寄存器T＝280mS
11:TXFIFO寄存器T＝300mS
但是上述T值的取值范围不限于上述的数值，在实际使用过程中，可以根据具体应用场景的需求进行个性化设置，即T可以取任意整数。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。
本领域内的技术人员应明白，上述各实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。这些实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。上述各实施例涉及的方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机设备可读取的存储介质中，用于执行上述各实施例方法所述的全部或部分步骤。所述计算机设备，包括但不限于：个人计算机、服务器、通用计算机、专用计算机、网络设备、嵌入式设备、可编程设备、智能移动终端、智能家居设备、穿戴式智能设备、车载智能设备等；所述的存储介质，包括但不限于：RAM、ROM、磁碟、磁带、光盘、闪存、U盘、移动硬盘、存储卡、记忆棒、网络服务器存储、网络云存储等。
上述各实施例是参照根据实施例所述的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到计算机设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机设备以特定方式工作的计算机设备可读存储器中，使得存储在该计算机设备可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机设备上，使得在计算机设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以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保护范围，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他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (9)

1.对讲机发射尾音去除方法，其特征在于，包括：
将接收的模拟信号经过模数转换产生数字信号；
数字信号经处理后产生A1、A2两路信号，
其中一路A1信号经低通滤波后至音频信号存储器中存储，存储T时间后，将该A1信号数模转换转换成第二模拟信号，第二路模拟信号经功放后进行音频播放；
另一路A2信号经高通滤波后进行离散傅里叶变换，获得频谱值，再经过计算获得频谱值的功率谱平均值
Figure FDA0003286389440000011
对比该功率谱平均值
Figure FDA0003286389440000012
和设定值P，若
Figure FDA0003286389440000013
则输出清零信号至音频信号存储器，音频信号存储器收到该清零信号后将其内存储的A1信号全部置零。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，模拟信号通过48KHz采样率模数转换产生数字信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，A2信号经高通滤波后进行离散傅里叶变换过程为：另一路A2信号经高通滤波器滤波后进入傅里叶计算模块进行离散傅里叶变换，获得频谱值，再经过功率值模块计算，把512个点中每个点的实部和虚部求出平方和，再把从17KHz到24KHz的75个点的值求和，算出带外噪声的功率谱，从0到100毫秒不做计算，往后每20毫秒算出前面5组数据，将5组数据从大到小进行排序，去掉最小一组和最大一组数据，保留3组有效数据，再将3组有效数据求平均值，得到有效的功率谱的平均值
Figure FDA0003286389440000014
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，低通滤波器频率范围为300Hz-3000Hz，高通滤波器频率范围为17KHz-24KHz滤除干扰信号。
5.一种对讲机发射尾音去除系统，其特征在于，包括：
接收模块将接收的模拟信号经过模数转换器，经过模数转换器采样产生数字信号；
数字信号经分频模块处理后产生A1、A2两路信号，
其中一路A1信号经低通滤波器滤波后至音频信号存储器中存储，存储T时间后，将该A1信号通过数模转换模块，将A1信号转换成第二模拟信号，第二路模拟信号经功放模块后输出至扬声器；
另一路A2信号经高通滤波器滤波后进入傅里叶计算模块进行离散傅里叶变换，获得频谱值，再经过功率值模块计算，获得频谱值的功率谱平均值
Figure FDA0003286389440000021
对比该功率谱平均值
Figure FDA0003286389440000022
和设定值P，若
Figure FDA0003286389440000023
则输出清零信号至低通滤波器，低通滤波器将清零信号发送至音频信号存储器，音频信号存储器收到该清零信号后将其内存储的A1信号全部置零。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：音频信号存储器收到该清零信号后将其内存储的A1信号全部置零，所述音频信号存储器为TXFIFO寄存器，当收到清零信号后，清空该TXFIFO寄存器。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：A2信号经高通滤波后进行离散傅里叶变换过程为：另一路A2信号经高通滤波器滤波后进入傅里叶计算模块进行离散傅里叶变换，获得频谱值，再经过功率值模块计算，把512个点中每个点的实部和虚部求出平方和，再把从17KHz到24KHz的75个点的值求和，算出带外噪声的功率谱，从0到100毫秒不做计算，往后每20毫秒算出前面5组数据，将5组数据从大到小进行排序，去掉最小一组和最大一组数据，保留3组有效数据，再将3组有效数据求平均值，得到有效的功率谱的平均值
Figure FDA0003286389440000024
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：模数转换模块将模拟信号以48KHz采样率进行模数转换产生数字信号。
9.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：低通滤波器频率范围为300Hz-3000Hz，高通滤波器频率范围为17KHz-24KHz滤除干扰信号。
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