CN1224967A

CN1224967A - 自动增益控制

Info

Publication number: CN1224967A
Application number: CN 98123988
Authority: CN
Inventors: J·霍罗斯
Original assignee: Nokia Mobile Phones Ltd
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1997-11-04
Filing date: 1998-11-03
Publication date: 1999-08-04

Abstract

电话机用的一种增益控制电路,该电路包括:信号强度计算器,用来计算信号的强度;和增益控制器,用来以该信号强度计算器算出的该信号的强度为依据、根据预定的判改变该信号的强度。

Description

自动增益控制

本发明涉及增益控制电路，尤其是电话机用的、但又不仅仅是电话机用的增益控制电路。

当电话机用户向微音器说话时，微音器把声音转变成或者模拟的或者数字的电信号，然后在可以是有线或语音无线系统的远程通信网络上传输之前，对所述电信号进行放大和处理。

一般语音信号的放大倍数是固定的或是设置在适合于正常对话的电平上。遗憾的是，若用户，比方说呼叫方，当要向周围的人保密或者用户想把对其他人的干扰减到最小时，试图降低他们说话的音量，被呼叫方就难以听清呼叫方。对这个问题已经有一种解决方案，就是给电话机设置”耳语”方式，供用户需要时选择。在这种方式下，语音信号的增益增大固定的数量。这种方案使得被呼叫方能够听清轻声的谈话，就好象呼叫方以正常的音量在谈话。当呼叫者轻声谈话时，这种方案工作得很好，但若呼叫者在”耳语”方式仍然有效时开始以正常的音量讲话，那么，被呼叫者就可能被震聋和/或在微音器和扬声器之间发生声耦合。

按照本发明的一个方面，为电话机提供一种增益控制电路，该电路包括：信号强度计算器，用来计算信号的强度；增益控制器，用来根据信号强度计算器算出的信号强度、根据预定的判据改变信号的强度。

在本发明中，加在所述信号上、一般是语音信号上的增益随着信号强度减弱而增大。这自动地补偿输入信号的强度。因此，若用户希望降低他们说话的音量，则被呼叫方仍旧能听清说话者的声音，而察觉不出音量有任何明显的变化。

该电路最好还包括语音活动检测器，用来确定有无语音存在，其中增益控制器根据检测到的信号中是否存在语音而把施加在信号上的增益设置在预定的电平上。

语音活动检测器最好耦合到增益控制器上。

语音活动检测器耦合到信号功率计算器上则更好。

增益控制器一般根据语音活动检测器计算的信号中的语音电平是否落在预定的阈值以下而把施加在信号上的增益设置在预定的电平上。

所述预定电平一般是语音电平降低到预定阈值之前增益控制器设置的最后的增益值。

预定的判据最好是施加在信号上的增益基本上与信号强度的变化成直线关系地变化。

按照本发明的第二方面，我们提供一种控制电话机音频信号增益的方法，其中根据该音频信号的强度按照预定的判据而改变所述音频信号的强度。

当语音电平降低到预定阈值以下时把音频信号的强度设置在预定的电平上。

下面将参照附图描述按照本发明的装置和操作所述装置的方法的实施例。附图中：

图1是自动增益控制装置一个实施例的示意的方框图；

图2是自动增益控制装置第二实施例的示意的方框图；

图3举例说明本发明的增益控制与信号强度关系的实施例；

图4是自动增益控制装置第三实施例的示意的方框图；

图5是自动增益控制装置第四实施例的示意的方框图。

本发明对有线或无线远程通信系统中数字式和模拟式电话都适用。但是，这个特定的实施例是针对数字式无线电话的自动增益控制电路的。

图1举例说明移动电话18发射部分中的自动增益控制电路。微音器1耦合到带通滤波器2，后者耦合到模数转换器3上。模数转换器3耦合到一般是声音或语音活动检测器的活动检测器4、信号功率计算器5和增益控制器6上。语音活动检测器4耦合到信号功率计算器5，后者耦合到增益控制器6。增益控制器6耦合到语音编码器7，后者耦合到信道编码器8。信道编码器8耦合到调制器9，后者耦合到发射机10。自动增益控制电路包括增益控制器6、信号功率检测器5和语音活动检测器4。

现将描述图1所示发射部分的操作。

当用户向电话机微音器1说话时，微音器1把声音转换成电信号。这种信号被传送到带通滤波器2。因为电话中基带语音信号一般限于300Hz(赫)到3.4kHz(千赫)的带宽，所以，一般选择除去高于4kHz的频率分量的带通滤波器2，但亦可使用其他带通滤波器。这是防止混叠问题。这种滤波后的信号传送到模数转换器3，后者对模拟信号进行采样和数字化。然后该信号被传送给语音活动检测器4、信号功率计算器5和增益控制器6。

通过对数字化后信号的分析，语音活动检测器4确定在信号中是否存在语音。这种分析的结果被传送到信号功率计算器5。信号功率计算器5分析所接收的数字化信号，并计算该信号的功率。根据预定的判据或算法，信号功率计算器5根据信号的功率计算对该信号应施加的增益。图3表示典型的增益与信号功率的算法，但是，任何与信号强度有关地改变增益的算法都可以选用。

在检测到语音时，或者语音电平高于预定的阈值时，所算出的增益值被传送到增益控制器6，后者相应地修改该信号的增益。若语音活动检测器4检测不到语音，或者语音电平低于预定的阈值，则语音活动检测器4通知信号功率计算器5，而信号功率计算器5则不用新的增益值更新增益控制器6。或者，信号功率计算器5可以指令增益控制器6把增益改为另一个预定的数值，例如，把增益设置为0。语音活动检测器4的使用并不是必须的，但是，不用该检测器就有可能在没有语音的情况下，给背景噪声施加最大的增益。这会打搅用户。但是，在信号中最好有一定数量的噪声，即使没有语音时亦是如此，否则电话机可能象是断开了，从而会使对话中断。这种噪声一般称为”舒适噪声”，并使人感到系统的”存在”。

一旦增益控制器6设置了信号增益，该信号便被传送给语言编码器7，后者对信号进行压缩。然后把压缩后的信号传送给信道编码器8，后者给已经数字化了的信号加上额外的几位，以防止在发射过程中引入差错。然后将该信号传送给调制器9，后者把信号调制在载波信号上，并把该信号传送给发射机10，以便通过网络发送出去。

图2表示另一个实施例。在这个实施例中，语音活动检测器4直接耦合到增益控制器6。在该实施例中，像图1所示的前一个实施例一样，语音信号从微音器1传送给语音活动检测器4、信号功率转换器5和增益控制器6。语音活动检测器4向增益控制器6指示信号中是否含有语音，或者语音电平高于还是低于某个阈值。若语音活动检测器4向增益控制器6指出信号中有语音存在，则增益控制器6便根据从信号功率计算器5接收的指令调整信号的增益。而当语音活动检测器4向增益控制器6指出信号中没有语音存在时，则增益控制器6便忽略从信号功率计算器5接收的任何增益调整指示。作为另一种方案，当语音活动检测器4指出信号中没有语音存在时，增益控制器6可以把增益改变成另一个预定的值，例如，把增益设置为0。但是，”舒适噪声”的发出不论对于这个实施例还是前一个实施例都是同样重要的。

然后把信号传送到语言编码器7，并最终传输给发射机10，以便像图1所示的上述实施例一样，最终发送到网络上。

图3表示一种典型的增益与信号功率的关系。当信号强度达到阈值1时，在该信号上施加其值为Δ的增益(典型值可以是6dB(分贝))。在阈值电平1与电平2之间，所施加的增益线性地减小，直至信号强度达到阈值电平2，这时再不施加增益。但是，也可以选择其他增益与信号功率的关系。

图4以移动电话的接收部分举例说明本发明的应用。这与图1所示的实施例基本上是相反的。接收机11耦合到解调器12，后者耦合到信道解码器13。信道解码器13耦合到语言解码器14，后者耦合到语音活动检测器4、信号功率计算器5和增益控制器6。语音活动检测器4耦合到信号功率计算器5，后者耦合到增益控制器6。增益控制器6耦合到数模转换器15，后者耦合到低通滤波器16。低通滤波器16耦合到扬声器17。

接收机11从远程通信网络(未示出)接收信号，并将接收的信号传送到解调器12，后者把语音信号从载波信号中解调出来。然后，解调后的信号被传送给信道解码器13，后者在把信号传送给语言解码器14之前对该信号进行纠错，语言解码器14对该信号进行解压。然后将该信号传送给语音活动检测器4、信号功率计算器5和增益控制器6。信号的增益由增益控制器6以与图1中所描述的相同的方法控制。然后该信号被传送给数模转换器15，后者将该数字信号转换成模拟信号。该模拟信号被传送到低通滤波器16，一般是4kHz。然后将滤波后的信号送到扬声器。

另一个实施例示于图5。在这个实施例中，各元件的标号与图4相同，其中的增益控制电路就是图2所描述的。

本发明可以包括这里明显地或暗含地公开的新特征或特征的组合、或者对本发明的任何综合，而不管其是否与目前作为权利要求提出的发明有关、或缓解所针对的任何一个或全部问题。鉴于上文的描述，对于本专业的技术人员，在本发明的范围内显然可以作出各种各样的改变。例如，应当指出，语音活动检测器4和语音功率计算器5可以结合起来变成一个噪声抑制模块、或者几个分开的模块。

Claims

1．一种用于电话机的增益控制电路，其特征在于该电路包括：信号强度计算器，用来计算信号的强度；和增益控制器，用来以信号强度计算器所算出的该信号的强度为依据、根据预定的判据改变该信号的强度。

2．按照权利要求1的电路，其特征在于还包括语音活动检测器，用来确定语音是否存在，其中该增益控制器根据检测到信号中语音是否存在而把施加在该信号上的增益设置在预定的电平上。

3．按照权利要求2的电路，其特征在于：所述语音活动检测器耦合到所述增益控制器。

4．按照权利要求2的电路，其特征在于：所述语音活动检测器耦合到所述信号功率计算器。

5．按照权利要求2至4中任何一个的电路，其特征在于：所述增益控制器根据所述语音活动检测器所算出的信号中语音的电平是否落在预定的阈值以下而把施加在信号上的增益设置在预定的电平上。

6．按照权利要求5的电路，其特征在于：所述预定电平是语音电平降低到预定阈值以下之前增益控制器所设置的最后的增益值。

7．按照前述任何一个权利要求的电路，其特征在于：所述预定的判据是施加在信号上的增益基本上与该信号强度的变化成直线关系地变化。

8．一种基本上如同上文参照所附的说明书的各个附图所描述的电话机用的增益控制电路。

9．一种控制电话机音频信号增益的方法，其特征在于：根据预定的判据、基于所述音频信号的强度而改变所述音频信号的强度。

10．按照权利要求9的方法，其特征在于：当所述语音电平降低到预定阈值以下时，把所述音频信号的强度设置在预定的电平上。

11．一种基本上如同上文参照所附的说明书的各个附图所描述的控制电话机音频信号增益的方法。