DE60102571T2

DE60102571T2 - Verfahren und systeme für rauschunterdrückung für räumlich versetzte signalquellen

Info

Publication number: DE60102571T2
Application number: DE60102571T
Authority: DE
Inventors: Leonid Krasny; S. Ali KHAYRALLAH
Original assignee: Ericsson Inc
Current assignee: Ericsson Inc
Priority date: 2000-02-29
Filing date: 2001-01-18
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2021-01-19
Also published as: MY134004A; WO2001065540A1; ATE263410T1; CN1406372A; EP1261961A1; AU2001232851A1; EP1261961B1; DE60102571D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Rauschreduzierung und genauer auf Rauschreduzierung für Antennenanordnungen.
Da mobile Endgeräte häufiger zum Vorsehen von Kommunikationen für reisende Benutzer verwendet werden, ist es wünschenswert, Freihandverwendung von mobilen Endgeräten durch Fahrer von Fahrzeugen, wie etwa Automobilen, vorzusehen. Während Freihandsysteme eingeführt wurden, um einen Fahrer eines Fahrzeugs zu unterstützen, können durch derartige Systeme Rauschprobleme eingeführt werden. Zuvor wurden zwei Ansätze vorgeschlagen, um dieses Problem anzusprechen. Einer sind Einzelmikrofon-Rauschreduzierungstechniken, die Unterschiede in den Spektralcharakteristika von Sprache und Rauschen nutzen können. Derartige Systeme wurden z. B. in S. F. Boll "Suppression of acoustic noise in speech using spectral subtraction", IEEE Trans. on Acoustics, Speech, and Signal Processing. ASSP-27(2): 113–120, April 1979; und R. J. McAlulay und M. L. Malpass. "Speech enhancement using a soft-decision noisesuppression filter", IEEE Trans. on Acoustics, Speech, and Signal Processing, ASSP-28: 137–145, 1980 beschrieben. In vielen Situationen tendieren die Sprache und das Rauschen jedoch dazu, ähnliche Spektralverteilungen aufzuweisen. Unter diesen Bedingungen kann die Einzelmikrofon-Echounterdrückungstechnik eine wesentliche Verbesserung in einer Sprachverständlichkeit nicht liefern. Andererseits sind das Signal und das Echo in einer Fahrzeugumgebung akustische Felder, die typischerweise unterschiedliche räumliche Charakteristika ha ben. Die räumliche Trennung der Sprache und des Echos kann ausgenutzt werden, um den Rauschpegel zu reduzieren.
Es ist bekannt, dass eine Bearbeitung von derartigen räumlichen Signalen Antennen- (Empfänger-) Anordnungen erfordert, die mehrere Mikrofone nutzen. Ansätze, die derartige Anordnungen in Verbindung mit Signalbearbeitung nutzen, wurden auf anderen Feldern, wie etwa Sonar- und seismischer Fokussuche, entwickelt und angewendet. Die allgemeine Technik, die "Antennenanordnungsbearbeitung" ("antenna array processing") genannt wird, kann effektive Unterdrückung von Unterwasserrauschen (Umgebungsrauschen und Ozeannachklang) erreichen, wie z. B. in L. G. Krasny Spatial processing of acoustic signals in a plane-parallel waveguide, Sov. Phys. Accoust., 30, 4, 495– 501, 1984 und A. B. Baggeroer, W. A. Kuperman und H. Shmidt "Matched-field processing: source location in correlated noise as an optimum parameter estimation problem", J. Acoust. Soc. Am. 83, 571–587, 1988 beschrieben.
Der typische konventionelle Antennenanordnungsbearbeitungsalgorithmus kann durch die folgende Gleichung in der Frequenzdomäne beschrieben werden:
wobei U_out(w) und U(w, r_i) jeweils die Fourier-Transformation der Antennenprozessorausgabe sind und das Feld u(t, r_i), das in der Ausgabe des i-ten Antennenelementes mit den räumlichen Koordinaten r_i und H(w; r_i) beobachtet wird, die Frequenzreaktion des Filters in dem i-ten Antennenelement ist, die das System von Gleichungen erfüllt:
wobei g_N(w; r_i, r_k) die räumliche Korrelationsfunktion von dem Hintergrundrauschen ist, R₀ die räumlichen Koordinaten des Lautsprechers sind, N die Anzahl von Antennenelementen ist, j =√–1, und c die Schallgeschwindigkeit ist.
1 veranschaulicht ein konventionelles System 100 zum Durchführen von Antennenanordnungsbearbeitung. Das System inkludiert N Filter 110 (Filter H₁ ... H_N), die N Signale filtern, die von Mikrofonen 120 empfangen werden, wobei N = 1, 2, 3 ... ist. Vorzugsweise werden N räumlich versetzte Mikrofone verwendet und die Signale von jedem werden durch Analog-Digital-(A/D) Konverter abgetastet und die N Filter 110 sind als digitale Filter implementiert. Die gefilterten Ergebnisse werden in einem Addierer 130 summiert und die resultierende Summe U_out ist ein Signal, in dem das Hintergrundrauschen allgemein unterdrückt ist. Die Schaltung 140 mit der Bezeichnung "Est.CF" schätzt die Rauschkorrelationsmatrix und kalkuliert die Frequenzreaktionen der Filter H₁ ... H_N 110 gemäß der obigen Gleichung (2).
Es werden jedoch einige Schwierigkeiten offensichtlich, wenn diese Technik auf das Rauschreduzierungsproblem in einer Fahrzeugumgebung angewendet wird. Während die konventionelle Antennenanordnungsbearbeitungsgleichung (1) bei Vorhandensein einer einzelnen Schallquelle im allgemeinen richtig arbeitet, leidet ihre Effizienz erstens typischerweise beträchtlich im Fall von mehrfachen Schallquellen. Falls z. B. der Fahrer und Passagiere gleichzeitig sprechen, kann Gleichung (1) im allgemeinen diese Quellen nicht trennen, was zu einer beträchtlichen Signalverzerrung nach einer Anordnungsbearbeitung führen kann. Zweitens basiert Gleichung (1) auf einer Annahme, dass sich die Antennenanordnung in einem Freifeld-Ausbreitungskanal befindet. Das Freifeld-Ausbreitungsmodell zieht jedoch Beeinflussungen nicht in Betracht, wie etwa Wellenlei ter-Schallausbreitung, die typischerweise in einer Fahrzeugfahrgastraumumgebung vorgefunden werden. Entsprechend gibt es eine Notwendigkeit für ein System, um das Rauschen zu reduzieren, das mit räumlich versetzten Signalquellen in Verbindung steht.
Die europäische Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. EP 0411801 beschreibt ein Kommunikationssystem mit aktiver Rauschaufhebung. Ein akustisches Dämpfungssystem wird mit verschiedenen adaptiven Filtermodellen versehen, die Kommunikation zwischen Personen in beabstandeten Zonen durch selektive Aufhebung unerwünschten Rauschens und unerwünschter Sprache auf einer on-line-Basis ermöglichen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung kann diese Notwendigkeit durch Vorsehen von Verfahren, Systemen und mobilen Endgeräten, die die räumlichen Charakteristika verwenden, die mit den jeweiligen Standorten von verschiedenen Signalquellen innerhalb der Empfängerumgebung in Verbindung stehen, wie etwa einem Fahrzeug, bei einer Bearbeitung empfangener Signale von den Signalquellen erfüllen. Die Verwendung der räumlichen Charakteristika kann eine verbesserte Rauschreduzierung vorsehen und kann ferner in verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um einen ausgewählten Unterdrückungspegel auf eine oder mehr der Signalquellen anzuwenden. Z. B. kann in einem Freihand-Sprachempfangssystem in einem Fahrzeug Rückkopplung von einem fernen Ende von einem Lautsprecher in dem Fahrzeug im wesentlichen unterdrückt werden, während Sprache von einem Fahrer und einem Passagier in dem Fahrzeug mit im wesentlichen null Dezibel von Unterdrückung bearbeitet werden kann. Die Unterdrückungspegel können durch einen Benutzer auswählbar sein. Diese Ziele werden durch das System gemäß Anspruch 1 und das Verfahren gemäß Anspruch 17 erreicht.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Rauschreduzierungssystem vorgesehen inkludierend eine Vielzahl von Empfangskanälen, die mit einer Vielzahl von Signaleingaben gekoppelt sind. Jeder der Empfangskanäle inkludiert eine Vielzahl von Filtern, die kanalkomponenten-gefilterte Signale ausgeben. Jeder der Filter kann auf mindestens eine der Vielzahl von Signaleingaben reagieren und Koeffizienten basierend auf einer Quellenraumcharakteristik haben, die mit den jeweiligen Empfangskanal in Verbindung steht. Die Empfangskanäle inkludieren ferner eine Kanalkombiniererschaltung, die die kanalkomponenten-gefilterten Signale kombiniert, um ein kanal-gefiltertes Signal vorzusehen. Das Rauschunterdrückungssystem inkludiert ferner eine Beschränkungsschaltung, die eine Unterdrückung für mindestens eines der kanal-gefilterten Signale ausgibt, und eine Ausgabekombiniererschaltung, die auf die Vielzahl von Empfangskanälen reagiert, die die kanal-gefilterten Signale kombiniert. Die Kanalkombiniererschaltung kann einen Addierer, der die kanalkomponenten-gefilterten Signale empfängt, und einen Wichtungsfilter inkludieren, der eine Ausgabe von dem Addierer filtert, um das kanal-gefilterte Signal vorzusehen. Der Wichtungsfilter kann auf die Beschränkungsschaltung reagieren. Die Beschränkungsschaltung kann auf eine Benutzereingabe reagieren, die eine gewünschte Unterdrückung für mindestens einen aus der Vielzahl von Empfangskanälen bestimmt. In einer Ausführungsform gibt die Beschränkungsschaltung Koeffizienten von dem Wichtungsfilter aus, verbunden mit mindestens einem aus der Vielzahl von Empfangskanälen, als die Unterdrückung für das mindestens eine von den kanal-gefilterten Signalen, das mit dem mindestens einen aus der Vielzahl von Kanälen in Verbindung steht, basierend auf der bestimmten gewünschten Unterdrückung und der Quellenraumcharakteristik, die mit dem mindestens einen aus der Vielzahl von Kanälen in Verbindung steht.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung inkludiert das Rauschunterdrückungssystem eine Koeffizientenbewertungsschaltung, die die Koeffizienten der Vielzahl von Filtern von jedem der Vielzahl von Empfangskanälen, die auf die Audioeingaben reagieren, justiert. Die Koeffizientenbewertungsschaltung kann konfiguriert sein, die Koeffizienten der Vielzahl von Filtern von jedem aus der Vielzahl von Empfangskanälen basierend auf der Quellenraumcharakteristik zu justieren, die mit den jeweiligen Empfangskanälen in Verbindung steht. In einer Ausführungsform generieren eine Vielzahl von Empfängern die Vielzahl von Signaleingaben. Die Koeffizientenbewertungsschaltung justiert die Koeffizienten der Vielzahl von Filtern von jedem aus der Vielzahl von Empfangskanälen basierend auf der Quellenraumcharakteristik, die mit den jeweiligen Empfangskanälen in Verbindung steht, unter Verwendung einer Green-Funktion für jeden aus der Vielzahl von Empfangskanälen, die einem Ausbreitungskanal von einer Signalquelle, die mit dem jeweiligen Kanal in Verbindung steht, zu der Vielzahl von Empfängern entspricht. Die Empfänger können räumlich versetzte Mikrofone sein, und die Signalquellen, die mit den jeweiligen Kanälen in Verbindung stehen, können Schallquellen in einem Fahrzeug sein.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Rauschreduzierungssystem für eine Multi-Quellenumgebung vorgesehen inkludierend eine Vielzahl von Filtern, die mit einer Vielzahl von Signaleingaben gekoppelt sind. Die Vielzahl von Filtern geben komponenten-gefilterte Signale aus. Jeder der Filter kann auf mindestens eine aus der Vielzahl von Signaleingaben reagieren und Koeffizienten basierend auf Quellenraumcharakteristika haben, die mit Quellen in der Multi-Quellenumgebung in Verbindung stehen. Das System inklu diert ferner eine Ausgabekombiniererschaltung, die auf die Vielzahl von Filtern reagiert, die die komponentengefilterten Signale kombiniert, und eine Koeffizientenbewertungsschaltung, die die Koeffizienten aus der Vielzahl von Filtern basierend auf den Quellenraumcharakteristika justiert. Die Koeffizientenbewertungsschaltung kann eine Beschränkungsschaltung inkludieren, die eine Unterdrückung ausgibt, die mit mindestens einer der Quellen in der Multi-Quellenumgebung in Verbindung steht.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Freihand-Sprachempfangssystem in einem Fahrzeug vorgesehen inkludierend eine Vielzahl von räumlich versetzten Mikrofonen in dem Fahrzeug und eine Vielzahl von Empfangskanälen, die mit den Mikrofonen gekoppelt sind. Jeder der Empfangskanäle steht mit einer jeweiligen aus einer Vielzahl von räumlichen Positionen in dem Fahrzeug in Verbindung. Jeder der Empfangskanäle inkludiert eine Vielzahl von Filtern, die kanalkomponenten-gefilterte Signale ausgeben, wobei jeder der Filter auf mindestens eines der Mikrofone reagiert und Koeffizienten basierend auf einer Quellenraumcharakteristik hat, die mit der räumlichen Position in dem Fahrzeug in Verbindung steht, die mit dem jeweiligen Empfangskanal in Verbindung steht, und eine Kanalkombiniererschaltung, die die kanalkomponenten-gefilterten Signale kombiniert, um ein kanal-gefiltertes Signal vorzusehen. Eine Beschränkungsschaltung gibt eine Unterdrückung für mindestens eines der kanal-gefilterten Signale aus, und eine Ausgabekombiniererschaltung, die auf die Vielzahl von Empfangskanälen reagiert, kombiniert die kanal-gefilterten Signale. Eine aus der Vielzahl von räumlichen Positionen kann eine Passagierposition sein und mindestens eine aus der Vielzahl von Positionen kann eine Rauschquelle sein. Die Rauschquelle kann ein Lautsprecher sein und der Lautsprecher und das Freihand-Empfangssystem im Fahrzeug können ein Telefonsystem sein.
In einem Verfahrensaspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Rauschreduzierung vorgesehen inkludierend Empfang von Schallsignalen von einer Vielzahl von versetzten räumlichen Positionen in einem Empfänger und Bearbeitung der empfangenen Signale durch eine Vielzahl von Empfangskanälen, um eine Vielzahl von bearbeiteten Signale vorzusehen, wobei jedes der bearbeiteten Signale mit einer der versetzten räumlichen Position in Verbindung steht. Eine ausgewählte Unterdrückung wird auf mindestens eines der bearbeiteten empfangenen Signale angewendet und das unterdrückte mindestens eine der bearbeiteten empfangenen Signale und die anderen bearbeiteten Signale werden kombiniert.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Rauschreduzierung vorgesehen inkludierend Empfang von Signalen und Bearbeitung der Vielzahl von empfangenen Signalen durch einen ersten Filter mit Koeffizienten, verbunden mit einer ersten Quellenraumcharakteristik, um ein erstes gefiltertes Signal vorzusehen, und durch einen zweiten Filter mit Koeffizienten, verbunden mit einer zweiten Quellenraumcharakteristik, um ein zweites gefiltertes Signale vorzusehen. Das erste gefilterte Signal wird durch einen dritten Filter mit Koeffizienten, verbunden mit einer ausgewählten Unterdrückung für die erste Quelle, bearbeitet, um ein erstes unterdrücktes Signal vorzusehen, und das zweite gefilterte Signal wird durch einen vierten Filter mit Koeffizienten, verbunden mit einer ausgewählten Unterdrückung für die zweite Quelle, bearbeitet, um ein zweites unterdrücktes Signal vorzusehen. Die ersten und zweiten unterdrückten Signale werden kombiniert. Die Signale werden vorzugsweise von N räumlich versetzten Mikrofonen empfangen und durch einen zugehörigen von N Filtern umfassend den ersten Filter bearbeitet und Ausgaben der N Filter umfassend den ersten Filter werden kombiniert, um das erste gefilterte Signal vorzusehen.
Die empfangenen Signale von jedem der N Mikrofone werden auch durch einen zugehörigen von N Filtern umfassend den zweiten Filter bearbeitet und Ausgaben der N Filter umfassend den zweiten Filter werden kombiniert, um das zweite gefilterte Signal vorzusehen.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Koeffizienten der N Filter umfassend den ersten Filter und der N Filter umfassend den zweiten Filter bewertet. Die Koeffizienten des dritten Filters können reagierend auf einen Beschränkungswert, der mit der ersten Quelle in Verbindung steht, bewertet werden, und die Koeffizienten des vierten Filters können reagierend auf einen Beschränkungswert, der mit der zweiten Quelle in Verbindung steht, bewertet werden. Die erste Quelle kann eine gewünschte Quelle sein und der Schritt zum Bearbeiten des ersten gefilterten Signals durch einen dritten Filter kann eine Bearbeitung des ersten gefilterten Signals durch den dritten Filter inkludieren, wobei der dritte Filter eine gewählte Unterdrückung von ungefähr 0 Dezibel vorsieht. Die zweite Quelle kann eine unerwünschte Quelle sein und der Schritt zum Bearbeiten des zweiten gefilterten Signals durch einen vierten Filter kann eine Bearbeitung des zweiten gefilterten Signals durch den vierten Filter inkludieren, wobei der vierte Filter eine ausgewählte Unterdrückung von mindestens ungefähr –3 Dezibel vorsieht.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren für eine Rauschreduzierung vorgesehen inkludierend Empfang von Signalen von N räumlich versetzten Mikrofonen und Bearbeitung der empfangenen Signale von jedem der N Mikrofone durch einen zugehörigen von N Filtern, wobei jeder der N Filter Koeffizienten, die mit einer Vielzahl von Quellenraumcharakteristika in Verbindung stehen, und eine ausgewählte Unterdrückung für eine Quelle hat, die mit jeder aus der Vielzahl von Quellenraumcharakteristika in Verbindung steht. Die bearbeiteten empfangenen Signale werden kombiniert. Vorzugsweise werden die Koeffizienten der N Filter reagierend auf Beschränkungswerte bewertet, die mit den Quellen in Verbindung stehen, die mit jeder aus der Vielzahl von Quellenraumcharakteristika in Verbindung stehen.
Wie ferner durch einen Durchschnittsfachmann erkannt wird, kann die vorliegende Erfindung, während sie oben hauptsächlich mit Bezug auf Verfahrensaspekte beschrieben wird, auch als Systeme verkörpert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Blockdiagramm, das ein konventionelles Anordnungsbearbeitungsrauschreduzierungssystem veranschaulicht;
2 ist ein schematisches Blockdiagramm, das ein Rauschreduzierungssystem gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Freihand-Fahrzeugsprachempfangssystem veranschaulicht;
3 ist ein schematisches Blockdiagramm, das ein Rauschreduzierungssystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
4A–4C sind grafische Darstellungen von beispielhaften Quellensignalspektra;
5A–5B sind grafische Darstellungen von beispielhaften Beschränkungsfunktionen;
6 ist eine grafische Darstellung von Leistungsverhalten für eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
7 ist ein Flussdiagramm, das Operationen für eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wird nun hierin nachstehend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen vollständiger beschrieben, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt werden. Diese Erfindung kann jedoch in vielen unterschiedlichen Formen verkörpert werden und sollte nicht als auf die hierin dargelegten Ausführungsformen begrenzt betrachtet werden; vielmehr werden diese Ausführungsformen vorgesehen, damit diese Offenlegung gründlich und vollständig ist, und wird den Bereich der Erfindung einem Durchschnittsfachmann vollständig übermitteln. Wie durch einen Durchschnittsfachmann erkannt wird, kann die vorliegende Erfindung als Verfahren oder Vorrichtungen verkörpert werden. Entsprechend kann die vorliegende Erfindung die Form einer Hardware-Ausführungsform, einer Software-Ausführungsform oder einer Ausführungsform, die Software- und Hardware-Aspekte kombiniert, annehmen.
Operationen der vorliegenden Erfindung können durch Modellierung des Signalfelds in einem Fahrzeug als eine Überlagerung der Signale von M Benutzern und Hintergrundrauschen (Straßengeräusch, Windgeräusch, Motorgeräusch) beschrieben werden. Es wird außerdem angenommen, dass die Mikrofone in der Empfangsantennenanordnung in das Fahrzeug mit einer beliebigen Geometrie platziert sind, die die Positionen der Mikrofone definiert. Wenn eine Mischung der Signale und des Hintergrundrauschens auf die Anordnung einfallen, hat die Fourier-Transformation U(w, r_i) des Feldes u(t, r_i), das durch das i-te Anordnungselement empfangen wird, die Form:
wobei S_m(w) das Spektrum des Signals von dem m-ten Benutzer ist, G(w, r_i, R_m) die Green-Funktion ist, die einen Ausbreitungskanal von dem m-ten Benutzer (oder Signal-(Schall-) Quelle) mit den Raumkoordinaten R_m zu der Antennenanordnung beschreibt, und N(w, r_i) die Fourier-Transformation des Rauschfeldes ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann wie folgt beschrieben werden:
wobei U_out(w) die Fourier-Transformation der Antennenprozessorausgabe ist, und
Gleichung (4) beschreibt ein Multikanalsystem, das M räumliche Kanäle {U₁(w), ..., U_M(w)} inkludiert. Die Frequenzreaktionen der Filter H(w; r_i, R_m) für jeden dieser Kanäle sind mit den räumlichen Charakteristika des Signals von dem m-ten Benutzer und dem Hintergrundrauschen angepasst und erfüllen die folgende Gleichung:
wobei g_N ^–1(w; r_i, r_k) Elemente der Matrix g_N ^–1 bezeichnet, die die Umkehrung der Rauschraumkorrelationsfunktion g_N(w; r_i, r_k) ist.
Im Gegensatz zu dem konventionellen Ansatz, der in Gleichung (1) beschrieben wird, nutzt das durch Gleichung (4) beschriebene Rauschreduzierungssystem deshalb determinierte Information über die Raumcharakteristik des Quellensignalfelds in einem Fahrzeug. Die Anordnungsbearbeitung in dem m-ten Raumkanal kann optimiert werden, um ein Signal von der m-ten Quelle gegen das Hintergrundrauschen zu erfassen.
Falls die Rauschraumkorrelationsfunktion g_N(w; r_i, r_k) a priori unbekannt ist, kann sie dennoch als die umgekehrte Korrelationsmatrix g_N ^–1(w; r_i, r_k) unter Verwendung des adaptiven Algorithmus geschätzt werden, z. B.:
wobei g_N(n) ^–1(w; r_i, r_k) eine Schätzung der inversen Rauschkorrelationsmatrix g_N ^–1(w; r_i, r_k) in der n-ten Iteration ist, m_g ein Konvergenzfaktor ist und die Funktionen D⁽ⁿ⁾(w, r_i) die folgende Gleichung erfüllen:
Wie in den Gleichungen zu sehen ist, werden die Funktionen D⁽ⁿ⁾(w, r_i) in dem n-ten Rahmen unter Verwendung der inversen Rauschkorrelationsmatrix in dem vorherigen (n – 1)-ten Rahmen kalkuliert, wobei ein Rahmen als ein bestimmtes Zeitintervall und/oder eine Anzahl von Abtastwerten des empfangenen Signals von den Mikrofonen durch zugehörige Analog-Digital-(A/D) Konverter ausgewählt werden kann.
Die Ausgangsspannungen der M Raumkanäle kann mit den Wichtungsfunktionen (Filtern) {W₁(w), ..., W_M(w)} akkumuliert werden, die die folgende Gleichung erfüllen:
wobei Ψ_mn ^–1(w) Elemente der Matrix Ψ^–1(w) bezeichnet, die die Umkehrung der Matrix Ψ(w) mit Elementen:
ist und {B₁(w), ..., B_M(w)} vom Benutzer auswählbare Funktionen sein können. Die Auswahl dieser Funktionen hängt von dem gewünschten Signalbearbeitungsergebnis ab. Falls z. B, klare Sprache von allen M Quellen gewünscht wird, können die Funktionen {B₁(w), ..., B_M(w)} als Bi(w) ≡ 1, i ∊ [1, M] (10)gewählt werden, wobei 1-Werte in einer Ausführungsform eine Unterdrückung von 0 Dezibel (dB) vorsehen.
Falls das Signal von einem gewissen k-ten Benutzer (Quelle) unerwünscht ist, können die Funktionen {B₁(w), ..., B_M(w)} als Bi(w) = 1, falls i ≠ k, i ∊ [1, M] und (11a) Bi(w) = 0, falls i = k (11b)eingestellt werden.
B_i(w) = 0 sieht theoretisch im wesentlichen vollständige Unterdrückung (Auslöschung) vor. Zwischenwerte können für andere Pegel einer Unterdrückung vorgesehen werden. In einer Ausführungsform entspricht B_i(w) = .1 –10 dB einer Unterdrückung, B_i(w) = .5 entspricht –3 dB einer Unterdrückung usw.
2 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Wie in 2 gezeigt, inkludiert das Rauschreduzierungssystem M Raumkanäle 205a, 205b. Jeder Kanal 205a, 205b inkludiert N Filter 210 (Filter Hm1, ..., HmN für den m-ten Kanal, wobei m = 1, ..., M ist), die N Signale von Mikrofonen 220 filtern, wobei N = 1, 2, 3, ... ist. Die Mikrofone sind vorzugsweise räumlich versetzt. Die N Filter 210 geben kanalkomponenten-gefilterte Signale aus. Jeder der N Filter 210 reagiert auf mindestens eine der Signaleingaben von den Mikrofonen 220 und hat Koeffizienten basierend auf einer Raumquellencharakteristik, die mit dem jeweiligen Kanal in Verbindung steht, z. B. mit einer bestimmten räumlichen Standortsignalquelle innerhalb eines Fahrzeugs, wie etwa dem Fahrer, mit der der jeweilige Kanal in Verbindung steht.
Mit Bezug auf jeden der M Kanäle werden die Ausgaben der Filter Hm1, ..., HmN in dem m-ten Raumkanal in den jeweiligen Kanalkombiniererschaltungen summiert, wie etwa Addierer Σm 230, wobei m = 1, 2, 3, ..., M die jeweiligen M Kanäle sind. In jedem der M Kanäle 205a, 205b ist ein Addierer 230 inkludiert. Die Ausgaben der Addierer Σ1, ..., ΣM 230 werden durch die Unterdrückungs- (Wichtungs-) Filter W₁, ..., W_M 240 gefiltert, was in Kombination mit den Addierern 23 eine Kanalkombiniererschaltung vorsieht, die eine Unterdrückung für die kanal-gefilterten Signale von den Filtern 210 in der veranschaulichten Ausführungsform vorsieht. Die Wichtungsfilter 240 reagieren auf eine Beschränkungsschaltung 270, um eine gewünschte Unterdrückung zu jeder der räumlichen Standortsignalquellen vorzusehen. Die gefilterten Ergebnisse werden in einem Addierer (Kanalausgabekombiniererschaltung) 250 summiert und die resultierende Summe ist ein Signal U_out, in dem das Hintergrundrauschen unterdrückt sein kann und Signale von unerwünschten Quellen ausgelöscht sein können (im wesentlichen vollständig unterdrückt).
Eine Koeffizientenbewertungsschaltung 260 ("Est.CF") bewertet die Rauschkorrelationsmatrix und kalkuliert die Frequenzreaktionen der Filter Hm1, ..., HmN (m = 1, 2, 3, ..., M) 210. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Koeffizienten gemäß Gleichung (6) kalkuliert und reagierend auf die Signaleingaben von den Mikrofonen 220 aktualisiert.
Eine Beschränkungsschaltung 270 kalkuliert die Frequenzreaktionen der Filter W₁, ..., W_M 240 (durch Vorsehen der Filterkoeffizienten), vorzugsweise gemäß Gleichung (8). Die Beschränkungsschaltung 270 kann auch Ausgaben basierend auf Beschränkungsfunktionen B₁(w), ..., B_M(w) generieren. Wie oben erwähnt, hängt die Auswahl dieser Funktionen von dem Ziel der Schaltung ab, wie etwa, um klare Sprache von allen Benutzern zu behalten oder um Signale von gewissen unerwünschten Signalquellen zu unterdrücken. Die Beschränkungsfunktionen können durch Benutzer auswählbare Eingaben sein, die eine gewünschte Unterdrückung für jeden der Empfangskanäle (und dadurch der zugehörigen räumlichen Standortsignalquelle, wie etwa ein Fahrer, ein Passagier oder ein Lautsprecher) bestimmen. Wie in 2 gezeigt und wie aus Gleichung (8) gesehen werden kann, empfängt die Beschränkungsschaltung 270 die Frequenzreaktionen der Filter 210 als Eingaben.
Eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in dem Blockdiagramm von 3 veranschaulicht. N Filter 310 (Filter H01, ..., H0N) sind vorgesehen, die N digital abgetastete Signale filtern, die von N Mikrofonen 220 empfangen werden. Die Filter 310 reagieren auf die Signale von den Mikrofonen 320 und haben Koeffizienten, die ihre Frequenzreaktion definieren, basierend auf Quellenraumcharakteristika, die mit Quellen in der Multi-Benutzerumgebung des Systems in Verbindung stehen, wie z. B. in der Ausführungsform gezeigt wird, die durch Gleichung (12) nachstehend beschrieben wird. Die komponenten-gefilterten Signale von den Filtern 210 werden in einer Ausgabekombiniererschaltung 350 (ein Addierer in der veranschaulichten Ausführungsform) kombiniert und die resultierende Summe ist ein Signal U_out, in dem das Hintergrundrauschen selektiv unterdrückt sein kann.
Im Gegensatz zu den Filtern H₁, ..., H_N 110 für das konventionelle Anordnungsbearbeitungssystem in 1 werden die Frequenzreaktionen der Filter H01, ..., H0N vorzugsweise durch die folgende Gleichung beschrieben:
wobei die Funktionen W_M(w) das System von Gleichungen (8) erfüllen und die Funktionen H(w; r_i, R_m) das System von Gleichungen (6) erfüllen. Mit anderen Worten kann jeder Filter H0i 310 als M Filter W₁, ..., W_M mit den Frequenzreaktionen W_m(w) und M Filter H_mi, ..., H_mi mit den Frequenzreaktionen H(w; r_i, R_m) (m = 1, ..., M) gesehen werden. Unter Verwendung dieses Modells bewertet die Koeffizientenbewertungsschaltung 360 in der Ausführungsform von 3 die Rauschkorrelationsmatrix und kalkuliert die Frequenzreaktionen der Filter Hm1, ..., HmN (m = 1, ..., M) gemäß der Gleichung (6). Die Beschränkungsschaltung 370 kalkuliert die Frequenzreaktionen der Filter W₁, ..., W_M gemäß Gleichung (8) unter Verwendung der Beschränkungsfunktionen B₁(w), ..., B_M(w), um Signalunterdrückungspegel für erwünschte und unerwünschte Signalquellen auszuwählen. Die Koeffizientenbewertungsschaltung 360 und die Beschränkungsschaltung 300 können in einer Bewertungsschaltung für einen beschränkten Koeffizienten 375 kombiniert sein.
Die vorliegende Erfindung wird nun ferner durch ein Beispiel beschrieben, wo es gerade eine Quelle (einen Fahrer) in dem Fahrzeug gibt und wir die Sprache des Fahrers klar halten wollen. Angenommen auch, wir würden wünschen, ein Echo von einem Lautsprecher von einem fernen Ende zu unterdrücken, das während einer Freihand-Kommunikation zu unterdrücken ist. In diesem Beispiel kann M = 2 gewählt werden. Deshalb kann das System zwei Raumkanäle U₁(w) und U₂(w) inkludieren. Die Frequenzreaktionen der Filter H(w; r_i, R₁) in dem ersten Kanal können mit den Raumkoordinaten R₁ des Fahrers angepasst sein, und die Frequenzreaktionen der Filter H(w; r_i, R₂) in dem zweiten Kanal können mit den Raumkoordinaten R₂ eines Lautsprechers angepasst sein, der ein Echosignal erstellt.
Die Funktionen B₁(w) und B₂(w) werden gemäß Gleichungen B1(w) = 1, B2(w) = 0 (13)gewählt.
Ein weiteres Beispiel wäre es, wenn es zwei Benutzerquellen (einen Fahrer und einen Passagier) in einem Fahrzeug gibt und wir wünschen, Sprache von beiden klar zu halten. Es wird erneut angenommen, dass ein Signalecho von einem fernen Ende zu unterdrücken ist. In diesem Fall können wir M = 3 wählen. Deshalb kann das System drei Raumkanäle U₁(w), U₂(w) und U₃(w) inkludieren. Die Frequenzreaktionen der Filter H(w; r_i, R₁) in dem ersten Kanal können mit den Raumkoordinaten R₁ des Fahrers angepasst sein, die Frequenzreaktionen der Filter H(w; r_i, R₂) in dem zweiten Kanal können mit Raumkoordinaten R₂ eines Lautsprechers angepasst sein, der das Signal vom fernen Ende generiert, und die Frequenzreaktionen der Filter H(w; r_i, R₃) in dem dritten Kanal können mit den Raumkoordinaten R₃ des Passagiers angepasst sein.
Die Funktionen B₁(w), B₂(w) und B₃(w) werden in diesem einfachen Beispiel gemäß Gleichungen B1(w) = 1, B2(w) = 0 und B3(w) = 1 (14)gewählt. Es ist ferner zu verstehen, dass die Funktionen B_i(w) durch einen Benutzer auswählbar sein und somit durch einen Fahrer oder Passagier in einem Fahrzeug geändert werden können.
Allgemeiner können die Funktionen B₁(w) ... B_M(w) gewählt werden, um einen gewünschten Gesamteffekt zu erzeugen. Z. B. gibt es einen Kompromiss, der unter mehreren Zielen erreicht werden kann. Dies kann durch ein weiteres Beispiel veranschaulicht werden.
Es wird ein Fall betrachtet, wo Quelle 1 ein gewünschtes Sprachsignal ist, Quelle 2 ein Lüfter auf dem Armaturenbrett eines Fahrzeugs ist, der zu unterdrücken ist, und das Umgebungsrauschen eine Mischung von Straßengeräusch und Motorgeräusch ist. Die Spektra S₁(w) und S₂(w) werden in 4A bis 4C zum Zweck einer Veranschaulichung dieses Beispiels ebenso wie das Spektrum des Rauschens S_NOISE(w) veranschaulicht. Bei einer Auswahl von B₁(w) kann das Ziel sein, Quelle 1 zu erhalten, während das Rauschen unterdrückt wird. Bei einer Auswahl von B₂(w) ist es wünschenswert, Quelle 2 zu dämpfen. Veranschaulichende resultierende Auswahlen für dieses Beispiel werden in 5A und 5B gezeigt. Es ist zu verstehen, dass die Spektra und Beschränkungen für den Zweck dieses Beispiels auf eine vereinfachte Art und Weise veranschaulicht werden, um die Flexibilität zu veranschaulichen, die durch eine Auswahl der Beschränkungsfunktionen vorgesehen wird, um die Spektra erwünschter und unerwünschter Signale widerzuspiegeln.
Eine Computersimulation eines Systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in 6 gezeigt, die das Ausgabe-Signal-Rausch-Verhältnis als eine Funktion einer Frequenz veranschaulicht. Durchgehende Linien entsprechen einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die durch Gleichung (4) beschrieben wird, und gestrichelte Linien entsprechen einem konventionellen System basierend auf Gleichung (1). Die Simulation basiert auf einer 4-Element-Antennenanordnung und zwei Benutzerquellen.
Für diese Simulation erlaubt die vorliegende Erfindung eine beträchtliche (25–30 dB) Dämpfung von dem Rauschfeld und eines unerwünschten Signals ohne einer beträchtlichen Unterdrückung und/oder Verschlechterung des Ziel- (gewünschten) Signals.
Operationen der vorliegenden Erfindung werden nun hinsichtlich der Flussdiagrammdarstellung von 7 beschrieben. Es wird verstanden, dass jeder Block der Flussdiagrammdarstellungen und der Blockdiagrammdarstellungen von 2 und 3 und Kombinationen von Blöcken in den Flussdiagrammdarstellungen und den Blockdiagrammdarstellungen durch Computerprogrammbefehle implementiert werden können. Diese Programmbefehle können einem Prozessor bereitgestellt werden, um eine Maschine zu erzeugen, derart, dass die Befehle, die in dem Prozessor ausgeführt werden, Mittel für eine Implementierung der Funktionen erstellen, die in dem Flussdiagramm und Blockdiagrammblock oder Blöcken angegeben sind. Die Computerprogrammbefehle können durch einen Prozessor ausgeführt werden, um eine Serie von Operationsschritten zu bewirken, die durch den Prozessor durchzuführen sind, um einen computer-implementierten Prozess zu erzeugen, derart, dass die Befehle, die in dem Prozessor ausgeführt werden, Schritte für eine Implementierung der Funktionen vorsehen, die in dem Flussdiagramm und Blockdiagrammblock oder Blöcken angegeben sind.
Entsprechend unterstützen Blöcke der Flussdiagrammdarstellungen und der Blockdiagramme Kombinationen von Mitteln zum Durchführen der angegebenen Funktionen, Kombinationen von Schritten zum Durchführen der angegebenen Funktionen und Programmbefehlsmittel zum Durchführen der angegebenen Funktionen. Es wird auch verstanden, dass jeder Block der Flussdiagrammdarstellungen und Blockdiagramme, und Kombinationen von Blöcken in den Flussdiagrammdarstellungen und Blockdiagrammen durch hardware-basierte Systeme mit einem speziellen Zweck implementiert werden kann, die die angegebenen Funktionen oder Schritte durchführen, oder Kombinationen von Hardware- und Computerbefehlen mit einem speziellen Zweck. Z. B. können Filter 210, 310, Koeffizientenbewertungsschaltungen 260, 360 und Beschränkungsschaltungen 270, 370 alle als Code, der in einem Prozessor ausgeführt wird, als kundenangepasste Chips oder als Kombination der obigen implementiert werden.
Es wird nun eine Operation gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Flussdiagrammdarstellungen von 7 beschrieben. Operationen beginnen in Block 500 mit einer Bestimmung einer gewünschten Unterdrückung für jede aus einer Vielzahl von räumlichen Standortsignalquellen. Für ein Freihand-Sprachempfangssystem z. B. in einem Fahrzeug kann einem räumlichen Standort, der mit einem Fahrer bzw. einem Passagier in Verbindung steht, eine gewünschte Unterdrückung von im wesentlichen null Dezibel vorgesehen werden. Ein räumlicher Standort, der mit einem Lautsprecher in Verbindung steht, der ein Sprachsignal von einem fernen Ende in den Fahrzeugraum ausgibt, kann mit einer gewünschten Unterdrückung von ungefähr minus drei Dezibel oder vorzugsweise mit im wesentlichen vollständiger Unterdrückung, die effektive Auslöschung von Echosignalen von einem fernen Ende vorsieht, in Verbindung stehen. Für Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung inkludierend getrennte Kanäle, die mit jeder räumlichen Standortsignalquelle in Verbindung stehen, wie z. B. in 2 veranschaulicht, kann einer der Kanäle mit jeder der räumlichen Standortsignalquellen in Verbindung stehen (Block 505).
Signale werden von den räumlichen Standortsignalquellen empfangen (Block 510). Vorzugsweise werden die Signale in N räumlich versetzten Mikrofonen empfangen, die eine Antennenanordnung vorsehen. N Filter H(w) sind vorzugsweise in jedem Kanal vorgesehen, wobei einer der Filter mit jeder der N Mikrofonquellen in Verbindung steht. Es werden Koeffizienten für jeden der Filter H(w) und für die Unterdrückungs- (Wichtungs-) Filter W(w), die mit jedem Kanal in Verbindung stehen, bewertet (Block 515). Es ist ferner zu verstehen, dass für Ausführungsformen, wie etwa in 3 veranschaulicht, die Bewertung der Koeffizienten H(w) und W(w) kombiniert wird und zu einer Erzeugung der Koeffizienten der Filter 310 führt, wie in 3 gezeigt.
Die empfangenen Signale werden dann durch die Empfangskanäle bearbeitet, um eine Vielzahl von prozess-gefilterten Signalen vorzusehen, jedes von denen mit einer der versetzten räumlichen Standortsignalquellen in Verbindung steht, wie nun mit Bezug auf Blöcke 520 bis 525 beschrieben wird. Für die veranschaulichte Ausführungsform von 7, die z. B. in dem in 2 veranschaulichten System implementiert werden kann, werden die empfangenen Signale durch zugehörige der N Filter entsprechend den jeweiligen N Mikrofonen in jedem aus der Vielzahl von Kanälen bearbeitet (Block 520). Die Ausgaben der Filter innerhalb jedes Kanals werden kombiniert (Block 525). Für die veranschaulichte Ausführungsform, die in 7 gezeigt wird, wird eine ausgewählte Unterdrückung auf die empfangenen Signale durch eine Bearbeitung der kombinierten Ausgaben von den N Filtern H(w) von jedem Kanal durch einen Unterdrückungsfilter W(w) für jeden Kanal angewendet (Block 530). Die Unterdrückungsfilter W(w) haben Koeffizienten, die mit einer ausgewählten Unterdrückung in Verbindung stehen, wie in Block 500 bestimmt. Die ausgewählten Unterdrückungen können durch einen Benutzer auswählbar sein oder können anderweitig eingestellt werden.
Es ist ferner zu verstehen, dass in anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Filterbearbeitung und Unterdrückung, die auf einen räumlichen Standort reagiert, der mit jeder Signalquelle in Verbindung steht, in einen einzelnen zusammengesetzten Filterschritt kombiniert werden kann, z. B. wie bei der veranschaulichten Ausführungsform von 3. Entsprechend können Operationen in Block 520 bis 530, die oben beschrieben werden, durch eine Bearbeitung des Signals von jedem der Endmikrofone durch einen zugehörigen Filter mit Koeffizienten basierend auf Signalquellenraumcharakteristika und einer gewünschten Unterdrückung für jede der versetzten räumlichen Standortsignalquellen ausgeführt werden. In jedem Fall können die Ausgaben der jeweiligen Filter, die als Unterdrückungsfilter agieren, dann kombiniert werden, um ein Signal zu generieren (Block 535).
In den Zeichnungen und der Spezifikation wurden typische bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung offengelegt, und obwohl spezielle Begriffe eingesetzt werden, werden sie nur in einem generischen und beschreibenden Sinn und nicht zum Zweck einer Begrenzung verwendet, wobei der Bereich der Erfindung in den folgenden Ansprüchen dargelegt wird.

Claims

Rauschreduzierungssystem, umfassend: eine Vielzahl von Empfangskanälen (205a, 205b, ...), gekoppelt mit einer Vielzahl von Signaleingaben (220), wobei jeder aus der Vielzahl von Empfangskanälen umfasst, eine Vielzahl von Filtern (210), die kanalkomponentengefilterten Signale ausgeben, wobei jeder aus der Vielzahl von Filtern auf mindestens eine von der Vielzahl von Signaleingaben reagiert und mit Koeffizienten basierend auf einer Quellenraumcharakteristik, die mit dem jeweiligen Empfangskanal in Verbindung steht, und eine Kanalkombiniererschaltung (230), die die kanalkomponenten-gefilterten Signale kombiniert, um ein kanalgefiltertes Signal vorzusehen; und eine Ausgabekombiniererschaltung (250), die auf die Vielzahl von Empfangskanälen reagiert, die die kanal-gefilterten Signale kombiniert.
System nach Anspruch 1, wobei das System ferner eine Beschränkungsschaltung umfasst, die eine Unterdrückung für mindestens eines der kanal-gefilterten Signale ausgibt.
System nach Anspruch 2, wobei die Kanalkombiniererschaltung ferner umfasst: einen Addierer, der die kanalkomponenten-gefilterten Signale empfängt; und einen Wichtungsfilter, der eine Ausgabe des Addierers kombiniert, um das kanal-gefilterte Signal vorzusehen.
System nach Anspruch 3, wobei der Wichtungsfilter auf die Beschränkungsschaltung reagiert.
System nach Anspruch 4, wobei die Beschränkungsschaltung auf eine Benutzereingabe reagiert, die eine gewünschte Unterdrückung für mindestens einen aus der Vielzahl von Empfangskanälen bestimmt.
System nach Anspruch 5, wobei die Beschränkungsschaltung Koeffizienten des Wichtungsfilters, der mit dem mindestens einen aus der Vielzahl von Empfangskanälen in Verbindung steht, als die Unterdrückung für das mindestens eine von den kanal-gefilterten Signalen ausgibt, was mit dem mindestens einen aus der Vielzahl von Kanälen in Verbindung steht, basierend auf der bestimmten gewünschten Unterdrückung und der Quellenraumcharakteristik, verbunden mit dem mindestens einen aus der Vielzahl von Kanälen.
System nach einem beliebigen der Ansprüche 2–6, wobei die Beschränkungsschaltung eine Unterdrückung für mindestens eines der kanal-gefilterten Signale basierend auf einen Frequenzspektrum der Signalquelle ausgibt, die mit dem Empfangskanal in Verbindung steht, der das mindestens eine der kanal-gefilterten Signale vorsieht.
System nach einem beliebigen der Ansprüche 1–7, wobei das System ferner eine Koeffizientenbewertungsschaltung umfasst, die die Koeffizienten der Vielzahl von Filtern von jedem aus der Vielzahl von Empfangskanälen justiert, die auf die Signaleingaben reagieren.
System nach Anspruch 8, wobei die Koeffizientenbewertungsschaltung ferner konfiguriert ist, die Koeffizienten der Vielzahl von Filtern von jedem aus der Vielzahl von Empfangskanälen basierend auf der Quellenraumcharakteristik zu justieren, die mit den jeweiligen Empfangskanälen in Verbindung steht.
System nach Anspruch 9, ferner umfassend eine Vielzahl von Empfängern, die die Vielzahl von Signaleingaben generieren, und wobei die Koeffizientenbewertungsschaltung die Koeffizienten der Vielzahl von Filtern von jedem aus der Vielzahl von Empfangskanälen justiert basierend auf der Quellenraumcharakteristik, die mit den jeweiligen Kanälen in Verbindung steht, unter Verwendung einer Green-Funktion für jeden aus der Vielzahl von Empfangskanälen, die einem Ausbreitungskanal von einer Signalquelle, die mit dem jeweiligen Kanal in Verbindung steht, zu der Vielzahl von Empfängern entspricht.
System nach Anspruch 10, wobei die Empfänger räumlich versetzte Mikrofone sind und die mindestens eine Signalquelle, die mit den jeweiligen Kanälen in Verbindung steht, mindestens eine Schallquelle ist.
System nach Anspruch 11, wobei die räumlich versetzten Mikrofone und die mindestens eine Schallquelle in einem Fahrzeug sind.
Empfangskanal nach einem beliebigen der Ansprüche 1–12.
System nach Anspruch 1, worin das System ein Freihand-Sprachempfangssystem in einem Fahrzeug ist, wobei das System ferner umfasst: eine Vielzahl von räumlich versetzten Mikrofonen in dem Fahrzeug, jedes der Mikrofone mit der Vielzahl von Empfangskanälen gekoppelt, um die Vielzahl von Signaleingaben vorzusehen; und wobei jeder der Empfangskanäle mit einer jeweiligen aus einer Vielzahl von räumlichen Positionen in dem Fahrzeug in Verbindung steht, und wobei jede der Quellenraumcharakteristika, die mit den jeweiligen Empfangskanälen in Verbindung stehen, mit einer jeweiligen aus einer Vielzahl von räumlichen Positionen in dem Fahrzeug in Verbindung steht.
System nach Anspruch 14, wobei mindestens eine aus der Vielzahl von räumlichen Positionen eine Passagierposition ist und mindestens eine aus der Vielzahl von Positionen eine Rauschquelle ist.
System nach Anspruch 15, wobei die Rauschquelle ein Lautsprecher ist und wobei der Lautsprecher und das Freihand-Empfangssystem ein Telefonsystem umfassen.
Verfahren für eine Rauschreduzierung, umfassend: Empfangen einer Vielzahl von empfangenen Signalen (220); Bearbeiten der Vielzahl von empfangenen Signalen durch einen ersten Filter (210, 230 in 205a) mit Koeffizienten, die mit einer ersten Quellenraumcharakteristik in Verbindung stehen, um ein erstes gefiltertes Signal vorzusehen; Bearbeiten der Vielzahl von empfangenen Signalen durch einen zweiten Filter (210, 230 in 205b) mit Koeffizienten, die mit einer zweiten Quellenraumcharakteristik in Verbindung stehen, um ein zweites gefiltertes Signal vorzusehen; Bearbeiten des ersten gefilterten Signals durch einen dritten Filter (240 in 205a) mit Koeffizienten, die mit einer ausgewählten Unterdrückung für die erste Quelle in Verbindung stehen, um ein erstes unterdrücktes Signal vorzusehen; Bearbeiten des zweiten gefilterten Signals durch einen vierten Filter (240 in 205b) mit Koeffizienten, die mit einer ausgewählten Unterdrückung für die zweite Quelle in Verbindung stehen, um ein zweites unterdrücktes Signal vorzusehen; und Kombinieren (250) der ersten und zweiten unterdrückten Signale.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei Empfangen einer Vielzahl von empfangenen Signalen einen Empfang der Vielzahl von empfangenen Signalen von N räumlich versetzten Mikrofonen umfasst und wobei eine Bearbeitung der Vielzahl von empfangenen Signalen durch einen ersten Filter mit Koeffizienten, die mit einer ersten Quellenraumcharakteristik in Verbindung stehen, um ein erstes gefiltertes Signal vorzusehen, umfasst Bearbeiten der Vielzahl von empfangenen Signalen von jedem der N Mikrofone durch einen zugehörigen von N Filtern umfassend den ersten Filter und Kombinieren von Ausgaben der N Filter umfassend den ersten Filter, um das erste gefilterte Signal vorzusehen, und wobei Bearbeiten der Vielzahl von empfangenen Signalen durch einen zweiten Filter mit Koeffizienten, die mit einer zweiten Quellenraumcharakteristik in Verbindung stehen, um ein zweites gefiltertes Signal vorzusehen, umfasst Bearbeiten der Vielzahl von empfangenen Signalen von jedem der N Mikrofone durch einen zugehörigen von N Filtern umfassend den zweiten Filter und Kombinieren von Ausgaben der N Filter umfassend den zweiten Filter, um das zweite gefilterte Signal vorzusehen.
Verfahren nach Anspruch 18, ferner umfassend eine Bewertung der Koeffizienten der N Filter umfassend den ersten Filter und der N Filter umfassend den zweiten Filter.
Verfahren nach Anspruch 19, ferner umfassend eine Bewertung der Koeffizienten des dritten Filters, der auf einen Beschränkungswert reagiert, der mit der ersten Quelle in Verbindung steht, und eine Bewertung der Koeffizienten des vierten Filters, der auf einen Beschränkungswert reagiert, der mit der zweiten Quelle in Verbindung steht.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei eine Bewertung der Koeffizienten der N Filter umfassend den ersten Filter und der N Filter umfassend den zweiten Filter eine Bewertung der Koeffizienten basierend auf der Gleichung
umfasst, wobei g_N ^–1(w; r_i, r_k) Elemente der Matrix g_N ^–1 bezeichnet, die eine Umkehrung der Rauschraumkorrelationsfunktion g_N(w; r_i, r_k) ist, und wobei G(w, r_k, R_m) eine Green-Funktion ist, die einen Ausbreitungskanal von einer m-ten Signalquelle mit den Raumkoordinaten R_m beschreibt.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die erste Quelle eine erwünschte Quelle ist und eine Bearbeitung des ersten gefilterten Signals durch einen dritten Filter mit Koeffizienten, die mit einer ausgewählten Unterdrückung für die erste Quelle in Verbindung stehen, um ein erstes unter drücktes Signal vorzusehen, eine Bearbeitung des ersten gefilterten Signals durch den dritten Filter umfasst, wobei die ausgewählte Unterdrückung, die durch den dritten Filter vorgesehen wird, ungefähr 0 Dezibel ist, und wobei die zweite Quelle eine unerwünschte Quelle ist und eine Bearbeitung des zweiten gefilterten Signals durch einen vierten Filter mit Koeffizienten, die mit einer gewählten Unterdrückung für die zweite Quelle in Verbindung stehen, um ein zweites unterdrücktes Signal vorzusehen, eine Bearbeitung des zweiten gefilterten Signals durch den vierten Filter umfasst, wobei die gewählte Unterdrückung, die durch den vierten Filter vorgesehen wird, mindestens ungefähr –3 Dezibel ist.