ES2644529T3

ES2644529T3 - Determinar la distancia y/o calidad acústica entre un dispositivo móvil y una unidad de base

Info

Publication number: ES2644529T3
Application number: ES12713367.6T
Authority: ES
Inventors: Patrick Kechichian
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2017-11-29
Anticipated expiration: 2032-03-27
Also published as: US20140024317A1; EP2692123A1; US9338278B2; RU2588596C2; JP2014512127A; EP2692123B1; JP6426000B2; RU2013148104A; CN103583033A; CN103583033B; WO2012131570A1; BR112013024734A2

Description

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DESCRIPCION

Determinar la distancia y/o calidad acustica entre un dispositivo movil y una unidad de base Campo tecnico de la invencion

La invencion se refiere a determinar si un dispositivo movil esta en proximidad de una unidad de base, y en particular a determinar la proximidad en terminos de distancia y/o calidad acustica entre un dispositivo movil y una unidad de base usando senales acusticas.

Antecedentes de la invencion

Un sistema de respuesta de emergencias personal (PERS) comprende una unidad de base que esta tipicamente localizada en el hogar de un usuario y comprende al menos un microfono y un altavoz. La unidad de base esta conectada a una estacion de monitorizacion remota mediante una red de comunicacion (por ejemplo una red movil o una PSTN) que permite que un usuario contacte con su proveedor de atencion medica o un servicio de emergencias si requiere asistencia.

Un PERS movil (MPERS) tambien tiene un pequeno dispositivo movil o portatil (por ejemplo en forma de un telefono movil, reloj de muneca o colgante) que es llevado o se lleva por el usuario. El dispositivo movil tiene un respectivo microfono y altavoz y esta conectado inalambricamente a la unidad de base. El usuario puede usar el dispositivo movil para comunicar con la estacion de monitorizacion remota mediante la unidad de base. El dispositivo movil puede comprender tambien uno o mas sensores para monitorizar el estado o salud del usuario (por ejemplo acelerometros para detectar cafdas por el usuario). El dispositivo movil puede comprender tambien un boton de emergencia o de panico que el usuario puede usar para contactar rapidamente con la estacion de monitorizacion remota.

El documento US 2010/0311388 describe un sistema que comprende un dispositivo portatil que tiene un modulo transceptor celular, un modulo de GPS y un boton de llamada de emergencia, y una estacion base que comunica con un centro de respuesta. Un usuario tambien tiene un colgante llevable que tiene un boton del panico, y cuando se activa el boton del panico, se emite una senal al dispositivo portatil. Si el dispositivo portatil no esta en proximidad a la estacion base, que se determina basandose en senales de RF, el dispositivo portatil contacta con el centro de respuesta en respuesta a la activacion del boton del panico. Si el dispositivo portatil esta en proximidad de la estacion base, la estacion base recibe la senal y comunica con el centro de respuesta. Aunque el dispositivo portatil este en proximidad a la estacion base, el modulo de GPS se desconecta y la celula se pone en modo en espera.

Por lo tanto, en este sistema, la potencia consumida por el dispositivo portatil puede reducirse cuando esta en proximidad cercana a una estacion base. Sin embargo, es deseable poder reducir adicionalmente el consumo de potencia de un dispositivo movil en este tipo de sistema. Este es particularmente el caso durante una llamada de emergencia, puesto que la llamada puede necesitar mantenerse con la estacion de monitorizacion remota durante algun tiempo. Es tambien conocido de acuerdo con la solicitud de patente US2008/0304361A1, un metodo de telemetna acustica para determinar una distancia entre un primer dispositivo y al menos otro dispositivo usando una o mas senales acusticas.

Sumario de la invencion

Se proporciona que el consumo de potencia de un dispositivo movil en este tipo de sistema pueda reducirse desconectando componentes en el dispositivo movil usados para reproducir audio (por ejemplo un convertidor de digital a analogico, amplificador de audio, altavoz) cuando el usuario (y por lo tanto el dispositivo movil) esta en proximidad cercana a la unidad de base. El audio o voz para el usuario puede en su lugar emitirse desde el altavoz en la unidad de base. Sin embargo, el altavoz y componentes relacionados en el dispositivo movil debenan desconectarse unicamente si el usuario esta lo suficientemente cerca a la unidad de base para poder escuchar y entender la voz difundida por el altavoz en la unidad de base.

Por lo tanto, no es apropiado usar los metodos basados en senal de RF convencionales para determinar la proximidad de un usuario y dispositivo movil a una unidad de base, puesto que estos metodos pueden determinar que el usuario y dispositivo movil esten en proximidad a la unidad de base (por ejemplo basandose en una intensidad de senal de RF recibida o triangulacion por un punto de acceso adicional), incluso aunque el usuario pueda no poder ofr y entender claramente la voz desde la unidad de base (por ejemplo el usuario y dispositivo movil pueden estar en una habitacion adyacente o diferente a la unidad de base, con la puerta intermedia cerrada).

Por lo tanto, existe una necesidad de un enfoque alternativo que determine la proximidad de un dispositivo movil (y un usuario) a una unidad de base para permitir que se desconecte un altavoz del dispositivo movil durante una comunicacion, mientras asegura que el usuario pueda escuchar y percibir la voz desde el altavoz en la unidad de base.

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Se proporciona que la proximidad del dispositivo movil a la unidad de base se determina evaluando la distancia o calidad acustica entre el dispositivo movil y la unidad de base. En ejemplos particulares, la calidad acustica se evalua en terminos de la calidad de la voz del usuario segun se recibe en la unidad de base y/o la calidad del sonido recibido en el dispositivo movil desde el altavoz de la unidad de base.

La presente invencion se define en y por las reivindicaciones adjuntas.

Se definen diversos ejemplos en los siguientes artfculos.

Artfculo 1. Un metodo de determinacion de la distancia y/o calidad acustica entre un dispositivo movil y una unidad de base, comprendiendo el metodo recibir una senal acustica por un microfono en uno de dicho dispositivo movil y la unidad de base; determinar una correlacion de una segunda senal con la senal acustica recibida; y determinar la calidad acustica y/o la distancia entre el dispositivo movil y la unidad de base basandose en uno o mas picos en el resultado de la etapa de determinacion de la correlacion.

Artroulo 2. Un metodo como se indica en el Artroulo 1, en el que la etapa de determinacion de la correlacion comprende determinar coeficientes de un filtro adaptativo para eliminar la segunda senal desde la senal acustica recibida, y en el que el resultado de la etapa de determinacion de la correlacion comprende una respuesta de impulso del filtro adaptativo.

Artroulo 3. Un metodo como se indica en el Artroulo 2, que comprende adicionalmente la etapa de suavizar la magnitud cuadrada de los coeficientes determinados.

Artroulo 4. Un metodo como se indica en el Artroulo 1, 2 o 3, en el que la senal acustica recibida por el microfono en dicho uno de dicho dispositivo movil y la unidad de base se recibe desde un altavoz en el otro de dicho dispositivo movil y la unidad de base que emite la senal acustica en respuesta a una senal de control.

Artroulo 5. Un metodo como se indica en el Artroulo 4, en el que la segunda senal corresponde a la senal usada para controlar el altavoz en dicho otro de dicho dispositivo movil y la unidad de base para emitir la senal acustica.

Artroulo 6. Un metodo como se indica en el Artroulo 4, comprendiendo el metodo adicionalmente la etapa de recepcion de la senal acustica en un microfono en dicho otro de dicho dispositivo movil y la unidad de base.

Artroulo 7. Un metodo como se indica en el Artroulo 6, en el que la segunda senal corresponde a la senal acustica recibida en dicho otro de dicho dispositivo movil y la unidad de base.

Artroulo 8. Un metodo como se indica en cualquiera de los Artroulos 4 a 7, en el que la etapa de determinacion de la calidad acustica y/o la distancia entre el dispositivo movil y la unidad de base comprende detectar un unico pico en el resultado de la etapa de determinacion.

Artroulo 9. Un metodo como se indica en el Artroulo 8, en el que la etapa de determinacion comprende determinar la distancia entre el dispositivo movil y la unidad de base desde la temporizacion del pico detectado en el resultado de la etapa de determinacion.

Artroulo 10. Un metodo como se indica en el Artroulo 8 o 9, en el que la etapa de determinacion comprende determinar la calidad acustica entre el dispositivo movil y la unidad de base desde (i) la dispersion del pico detectado; y/o (ii) el tiempo de reverberacion alrededor del pico detectado.

Artroulo 11. Un metodo como se indica en el Artroulo 4, comprendiendo el metodo adicionalmente la etapa de controlar un altavoz en dicho uno de dicho dispositivo movil y la unidad de base para emitir la senal acustica; en el que la etapa de recepcion de una senal acustica por el microfono en uno de dicho dispositivo movil y la unidad de base comprende recibir la senal acustica desde el altavoz en dicho dispositivo movil y dicha unidad de base.

Artroulo 12. Un metodo como se indica en el Artroulo 11, en el que la etapa de determinacion de la calidad acustica y/o la distancia entre el dispositivo movil y la unidad de base comprende detectar un primer pico en el resultado de la etapa de determinacion que corresponde a la senal acustica desde el altavoz en dicho uno de dicho dispositivo movil y la unidad de base y un segundo pico que corresponde a la senal acustica desde el altavoz en dicho otro de dicho dispositivo movil y la unidad de base.

Artroulo 13. Un metodo como se indica en el Artroulo 12, en el que la etapa de determinacion de la calidad acustica y/o la distancia comprende determinar la distancia entre el dispositivo movil y la unidad de base desde la distancia entre el primer y segundo picos en el resultado de la etapa de determinacion.

Artroulo 14. Un metodo como se indica en el Artroulo 12 o 13, en el que la etapa de determinacion de la calidad acustica y/o la distancia comprende determinar la calidad acustica entre el dispositivo movil y la unidad de base

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desde (i) la relacion de las magnitudes de los picos detectados; (ii) la dispersion alrededor del segundo pico; y/o (iii) el tiempo de reverberacion alrededor del segundo pico.

Artfculo 15. Un metodo como se indica en cualquiera de los Artfculos 11 a 14, en el que la segunda senal corresponde a la senal usada para controlar el altavoz en dicho otro de dicho dispositivo movil y la unidad de base para emitir la senal acustica.

Artfculo 16. Un metodo como se indica en cualquiera de los Artfculos 4 a 15, en el que la senal de control usada para controlar el altavoz en dicho otro de dicho dispositivo movil y la unidad de base comprende una senal de voz recibida desde una estacion de monitorizacion remota.

Artfculo 17. Un metodo como se indica en cualquiera de los Artfculos 4 a 15, en el que la senal de control usada para controlar el altavoz en dicho otro de dicho dispositivo movil y la unidad de base comprende una senal derivada desde un fichero de audio almacenado localmente en dicho dispositivo movil y/o dicha unidad de base.

Artfculo 18. Un metodo como se indica en el Artfculo 17, en el que el altavoz en el otro de dicho dispositivo movil y la unidad de base que emite la senal acustica en respuesta a la senal de control derivada desde el fichero de audio se activa en respuesta a una senal activadora enviada desde dicho uno de dicho dispositivo movil y la unidad de base.

Artfculo 19. Un metodo como se indica en el Artfculo 1, 2 o 3, en el que la etapa de recepcion de una senal acustica comprende recibir una senal acustica por un microfono en la unidad de base, comprendiendo el metodo adicionalmente la etapa de recepcion de una senal acustica por un microfono en el dispositivo movil, en el que la senal acustica recibida por el microfono en el dispositivo movil se usa como la segunda senal en la etapa de determinacion de una correlacion de una segunda senal con la senal acustica recibida.

Artfculo 20. Un metodo como se indica en el Artfculo 19, en el que la senal acustica recibida por los microfonos en el dispositivo movil y la unidad de base es la voz de un usuario del dispositivo movil.

Artfculo 21. Un metodo como se indica en el Artfculo 19 o 20, en el que la etapa de determinacion de la calidad acustica y/o la distancia entre el dispositivo movil y la unidad de base comprende detectar un unico pico en el resultado de la etapa de determinacion.

Artfculo 22. Un metodo como se indica en el Artfculo 21, en el que la etapa de determinacion comprende determinar la distancia entre el dispositivo movil y la unidad de base desde la temporizacion del pico detectado en el resultado de la etapa de determinacion.

Artfculo 23. Un metodo como se indica en el Artfculo 21 o 22, en el que la etapa de determinacion comprende determinar la calidad acustica entre el dispositivo movil y la unidad de base desde (i) la dispersion alrededor del pico detectado; y/o (ii) el tiempo de reverberacion alrededor del pico detectado.

Artfculo 24. Un metodo de reduccion del consumo de potencia de un dispositivo movil, comprendiendo el metodo determinar la distancia y/o calidad acustica entre el dispositivo movil y una unidad de base de acuerdo con el metodo de acuerdo con cualquiera de los Artfculos 1 a 23; y desactivar un altavoz del dispositivo movil si se determina que el dispositivo movil esta mas cerca de una distancia umbral a la unidad de base o la calidad acustica es mayor que un valor umbral.

Artfculo 25. Un sistema, que comprende:

un dispositivo movil; una unidad de base; y un procesador; en el que uno del dispositivo movil y la unidad de base comprende un microfono para recibir una senal acustica; y en el que el procesador esta configurado para determinar una correlacion de una segunda senal con la senal acustica recibida; y determinar la calidad acustica y/o la distancia entre el dispositivo movil y la unidad de base basandose en uno o mas picos en el resultado de la etapa de determinacion.

Artfculo 26. Un sistema como se indica en el Artfculo 25, en el que el procesador esta configurado para determinar la correlacion determinando coeficientes de un filtro adaptativo para eliminar la segunda senal de la senal acustica recibida, y en el que el resultado de la etapa de determinacion de la correlacion comprende una respuesta de impulso del filtro adaptativo.

Artfculo 27. Un sistema como se indica en el Artfculo 26, en el que el procesador esta configurado adicionalmente para suavizar la magnitud cuadrada de los coeficientes determinados.

Artfculo 28. Un sistema como se indica en el Artfculo 25, 26 o 27, en el que el otro de dicho dispositivo movil y la unidad de base comprende un altavoz para emitir la senal acustica en respuesta a una senal de control.

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Artfculo 29. Un sistema como se indica en el Artfculo 28, en el que la segunda senal corresponde a la senal usada para controlar el altavoz en dicho otro de dicho dispositivo movil y la unidad de base para emitir la senal acustica.

Artfculo 30. Un sistema como se indica en el Artfculo 28, en el que el otro de dicho dispositivo movil y la unidad de base comprende un microfono para recibir la senal acustica.

Artroulo 31. Un sistema como se indica en el Artroulo 30, en el que la segunda senal corresponde a la senal acustica recibida por el microfono en dicho otro de dicho dispositivo movil y la unidad de base.

Artroulo 32. Un sistema como se indica en cualquiera de los Artroulos 25 a 31, en el que el procesador esta configurado para determinar la calidad acustica y/o la distancia entre el dispositivo movil y la unidad de base detectando un unico pico en el resultado de la correlacion.

Artroulo 33. Un sistema como se indica en el Artroulo 32, en el que el procesador esta configurado para determinar la distancia entre el dispositivo movil y la unidad de base desde la temporizacion del pico detectado en el resultado de la correlacion.

Artroulo 34. Un sistema como se indica en el Artroulo 32 o 33, en el que el procesador esta configurado para determinar la calidad acustica entre el dispositivo movil y la unidad de base desde (i) la dispersion alrededor del pico detectado; y/o (ii) el tiempo de reverberacion alrededor del pico detectado.

Artroulo 35. Un sistema como se indica en el Artroulo 25, en el que dicho uno de dicho dispositivo movil y la unidad de base comprende adicionalmente un altavoz para emitir la senal acustica; y en el que el microfono en dicho uno de dicho dispositivo movil y la unidad de base recibe una senal acustica desde los altavoces en dicho dispositivo movil y dicha unidad de base.

Artroulo 36. Un sistema como se indica en el Artroulo 35, en el que el procesador esta configurado para determinar la

calidad acustica y/o la distancia entre el dispositivo movil y la unidad de base detectando un primer pico en el

resultado de la correlacion que corresponde a la senal acustica desde el altavoz en dicho uno de dicho dispositivo movil y la unidad de base y un segundo pico que corresponde a la senal acustica desde el altavoz en dicho otro de dicho dispositivo movil y la unidad de base.

Artroulo 37. Un sistema como se indica en el Artroulo 36, en el que el procesador esta configurado para determinar la

calidad acustica y/o la distancia determinando la distancia entre el dispositivo movil y la unidad de base desde la

distancia entre el primer y segundo picos.

Artroulo 38. Un sistema como se indica en el Artroulo 36 o 37, en el que el procesador esta configurado para determinar la calidad acustica y/o la distancia determinando la calidad acustica entre el dispositivo movil y la unidad de base desde (i) la relacion de las magnitudes de los picos detectados; (ii) la dispersion alrededor del segundo pico; y/o (iii) el tiempo de reverberacion alrededor del segundo pico.

Artroulo 39. Un sistema como se indica en cualquiera de los Artroulos 35 a 38, en el que la segunda senal corresponde a la senal usada para controlar el altavoz en dicho otro de dicho dispositivo movil y la unidad de base para emitir la senal acustica.

Artroulo 40. Un sistema como se indica en cualquiera de los Artroulos 27 a 39, en el que la senal de control usada para controlar el altavoz en dicho otro de dicho dispositivo movil y la unidad de base comprende una senal de voz recibida desde una estacion de monitorizacion remota.

Artroulo 41. Un sistema como se indica en cualquiera de los Artroulos 27 a 39, en el que la senal de control usada para controlar el altavoz en dicho otro de dicho dispositivo movil y la unidad de base comprende una senal derivada desde un fichero de audio almacenado localmente en dicho dispositivo movil y/o dicha unidad de base.

Artroulo 42. Un sistema como se indica en el Artroulo 41, en el que el altavoz en el otro de dicho dispositivo movil y la unidad de base que emite la senal acustica en respuesta a la senal de control derivada desde el fichero de audio esta configurado para activarse en respuesta a una senal activadora enviada desde dicho uno de dicho dispositivo movil y la unidad de base.

Artroulo 43. Un sistema como se indica en el Artroulo 25, 26 o 27, en el que cada uno del dispositivo movil y la unidad de base comprende un microfono para recibir una senal acustica, en el que el procesador esta configurado para usar la senal acustica recibida por el microfono en el dispositivo movil como la segunda senal al determinar la correlacion de la segunda senal con la senal acustica recibida.

Artroulo 44. Un sistema como se indica en el Artroulo 43, en el que la senal acustica recibida por los microfonos en el dispositivo movil y la unidad de base es la voz de un usuario del dispositivo movil.

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Artfculo 45. Un sistema como se indica en el Artfculo 43 o 44, en el que el procesador esta configurado para determinar la calidad acustica y/o la distancia entre el dispositivo movil y la unidad de base detectando un unico pico en el resultado de la correlacion.

Artfculo 46. Un sistema como se indica en el Artfculo 45, en el que el procesador esta configurado para determinar la distancia entre el dispositivo movil y la unidad de base desde la temporizacion del pico detectado en el resultado de la correlacion.

Artfculo 47. Un sistema como se indica en el Artfculo 45 o 46, en el que el procesador esta configurado para determinar la calidad acustica entre el dispositivo movil y la unidad de base desde (i) la dispersion alrededor del pico detectado; y/o (ii) el tiempo de reverberacion alrededor del pico detectado.

Artfculo 48. Un sistema como se indica en cualquiera de los Artfculos 25 a 47, en el que el dispositivo movil comprende un altavoz, y en el que el dispositivo movil esta configurado para desactivar el altavoz si se determina que el dispositivo movil esta mas cerca de una distancia umbral a la unidad de base o la calidad acustica es mayor que un valor umbral.

Breve descripcion de los dibujos

Las realizaciones de la invencion se describiran ahora, a modo de ejemplo unicamente, con referencia a los siguientes dibujos, en los que:

la Figura 1 es un diagrama de bloques de un dispositivo movil y la unidad de base de acuerdo con la invencion; la Figura 2 es un diagrama de flujo que ilustra un metodo de operacion de un dispositivo movil durante una llamada a una estacion de monitorizacion remota;

la Figura 3 es un grafico que ilustra la respuesta de impulso acustica en una habitacion que muestra los campos directo y difuso;

las Figuras 4A-B muestran una respuesta de impulso de filtro adaptativo para un usuario que se encuentra a dos distancias diferentes de una unidad de base;

la Figura 5 es un diagrama que ilustra el procesamiento realizado en una primera realizacion de la invencion; la Figura 6 es un diagrama de flujo que ilustra las etapas de procesamiento realizadas en la primera realizacion; la Figura 7 es un grafico que ilustra la magnitud cuadrada de la respuesta de impulso de un filtro adaptativo y una respuesta suavizada correspondiente;

la Figura 8 es un diagrama que ilustra el procesamiento realizado en una segunda realizacion de la invencion; y la Figura 9 es un diagrama de flujo que ilustra las etapas de procesamiento realizadas en la segunda realizacion.

Descripcion detallada de las realizaciones preferidas

Aunque la invencion se describe a continuacion aplicandose a un sistema de respuesta de emergencia personal movil (MPERS), se apreciara que los metodos de deteccion de la proximidad de un dispositivo movil a una unidad de base pueden aplicarse a otros tipos de sistemas.

Adicionalmente, aunque la invencion se describe como que es para determinar si es posible conservar potencia en un dispositivo movil desconectando el altavoz (y componentes asociados), se apreciara que el resultado de la deteccion de proximidad puede usarse para muchos otros fines, tales como realizar traspasos de una llamada en curso desde una unidad de comunicacion a otra entre un conjunto de unidades distribuidas en el hogar, o para ajustar automaticamente la ganancia de un amplificador en una unidad de base.

Parte de un MPERS 2 para un usuario 4 en el que puede implementarse la presente invencion se muestra en la Figura 1. El MPERS 2 comprende un dispositivo movil 6 y una unidad de base 8.

El dispositivo movil 6 puede tomar cualquier forma adecuada, por ejemplo un colgante que se lleva alrededor del cuello del usuario, un reloj de muneca, un telefono movil, PDA, etc., y esta en general en proximidad cercana al usuario 4. El dispositivo movil 6 comprende la circuitena de transceptor 10 y antena asociada 12 para comunicar con la unidad de base 8. La circuitena de transceptor 10 puede configurarse para usar cualquier protocolo de comunicaciones adecuado, incluyendo, por ejemplo, Bluetooth o DECT. Ademas, la circuitena de transceptor 10 puede configurarse para usar un protocolo de telecomunicaciones movil, por ejemplo, GSM o CDMA, de modo que el dispositivo movil 6 puede contactar directamente con una estacion de monitorizacion remota si el dispositivo movil 6 no esta en alcance de la unidad de base 8 (por ejemplo si el usuario 4 esta lejos del hogar).

El dispositivo movil 6 tambien comprende un procesador 14, altavoz 16 y microfono 18. El procesador 14 controla la operacion del dispositivo movil 6. El altavoz 16 se proporciona para emitir audio (normalmente voz) recibido desde la estacion de monitorizacion remota mediante la unidad de base 8 (con la condicion de que el dispositivo movil 6 este en alcance de la unidad de base 8). En la Figura 1, el bloque 16 tambien representa otros componentes asociados con el altavoz 16, por ejemplo un convertidor de digital a analogico y amplificador de audio.

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El microfono 18 detecta audio (de nuevo, normalmente voz) del usuario 4 y convierte el audio en una senal electrica para transmision a la estacion de monitorizacion remota (de nuevo, mediante la unidad de base 8 si el dispositivo movil 6 esta en alcance).

El dispositivo movil 6 tambien comprende una batena 20 u otra fuente de alimentacion adecuada que suministra potencia a los diversos componentes del dispositivo movil 6. El procesador 14 puede configurarse para controlar cual de los componentes (por ejemplo la circuitena de transceptor 10, altavoz 16 y microfono 18) se alimenta por la batena 20 en cualquier momento particular.

En algunas realizaciones, el dispositivo movil 6 puede incluir una memoria 21 que almacena ficheros de audio pregrabados para reproducir por el altavoz 16 del dispositivo movil 6. Estos ficheros de audio pueden emitirse en una situacion de emergencia si se alimenta el altavoz 16, por ejemplo para informar a un usuario 4 que se esta estableciendo una conexion a la estacion de monitorizacion remota.

La unidad de base 8 comprende la circuitena de transceptor 22 y antena asociada 24 para comunicar con el dispositivo movil 6. Como en el dispositivo movil 6, la circuitena de transceptor 22 en la unidad de base 8 puede configurarse para usar cualquier protocolo de comunicaciones adecuadas, incluyendo, por ejemplo, Bluetooth o DECT. Ademas, la circuitena de transceptor 22 puede configurarse para usar un protocolo de telecomunicaciones movil, por ejemplo, GSM o CDMA, para permitir que la unidad de base 8 contacte con la estacion de monitorizacion remota. Como alternativa, o ademas, la circuitena de transceptor 22 puede configurarse para conectar a una red telefonica publica conmutada (PSTN) mediante un enchufe de pared en el hogar del usuario.

La unidad de base 8 tambien comprende un procesador 26, altavoz 28 y microfono 30. El procesador 26 controla la operacion de la unidad de base 8. El altavoz 28 se proporciona para emitir audio (normalmente voz) recibido desde la estacion de monitorizacion remota. En algunas realizaciones, la unidad de base 8 comprende una memoria 31 que incluye los mismos ficheros de audio pregrabados segun se almacenan en la memoria 21 del dispositivo movil 6 para reproduccion automatica durante una llamada de emergencia.

El microfono 30 detecta audio (de nuevo, normalmente voz) del usuario 4 y convierte el audio en una senal electrica para transmision a la estacion de monitorizacion remota.

La unidad de base 8 tambien comprende una unidad de fuente de alimentacion, PSU, 32 que se conecta a una fuente de alimentacion electrica en el hogar del usuario y suministra potencia a los diversos componentes de la unidad de base 8. La PSU 32 puede incluir tambien una batena u otra fuente de alimentacion adecuada para actuar como una fuente de alimentacion de respaldo en el caso de que haya una interrupcion en la fuente electrica o la fuente electrica falle de otra manera.

Como se ha descrito anteriormente, la invencion proporciona una manera de determinar de manera adaptativa la distancia de un usuario 4 desde la unidad de base 8 en tiempo real, basandose unicamente en mediciones acusticas. De esta manera, si el usuario 4 se considera que esta localizado en proximidad cercana a la unidad de base 8, entonces el altavoz 16 en el dispositivo movil 6 puede desconectarse y el audio puede emitirse solamente por el altavoz 28 en la unidad de base 8 en su lugar. Sin embargo, si el usuario 4 esta localizado demasiado lejos de la unidad de base 8 para escuchar y entender claramente el sonido desde el altavoz 28 en la unidad de base 8, entonces el altavoz 28 en el dispositivo movil 6 puede conectarse durante una llamada de emergencia (analogamente si el dispositivo movil 6 esta fuera de alcance inalambrico de la unidad de base 8).

A diferencia de los metodos de proximidad basados en radio (es decir RF), las realizaciones de la invencion permiten que se mida la calidad de la senal de voz recogida por la unidad de base 8, y/o que se mida la calidad de la senal de voz de la unidad de base 8 recibida en el dispositivo movil 6, puesto que pueden tenerse en cuenta efectos tales como la reverberacion. Por ejemplo, en casos donde el usuario 4 (o unidad de base 8) esta localizado fuera del radio de reverberacion (tambien conocido como la distancia cntica) de la fuente del sonido (es decir el altavoz del usuario 4 o unidad de base 28) donde las contribuciones directa y difusa de una fuente de sonido son iguales en intensidad, el altavoz 16 en el dispositivo movil 6 debena conectarse.

Un diagrama de flujo que ilustra un metodo de operacion de un dispositivo movil durante una llamada en una estacion de monitorizacion remota se muestra en la Figura 2. En la etapa 101, el dispositivo movil 6 inicia una llamada a la estacion de monitorizacion remota. La llamada puede activarse por el usuario 4 presionando un boton de emergencia u otro en el dispositivo movil 6, o mediante uno o mas sensores en el dispositivo movil 6 que detectan un evento de emergencia (tal como una cafda por el usuario 4).

En la etapa 103, el dispositivo movil 6 determina si esta en alcance inalambrico de la unidad de base 8. Esto puede determinarse, por ejemplo, determinando el dispositivo movil 6 si puede recibir una senal desde la unidad de base 8. Los expertos en la materia tienen conocimiento de maneras alternativas en las que esto puede determinarse.

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Si el dispositivo movil 6 no esta en alcance inalambrico de la unidad de base 8, el dispositivo movil 6 contacta con la estacion de monitorizacion remota directamente usando su circuitena de transceptor 10 y antena 12. En este caso, se alimentan la circuitena de transceptor 10, altavoz 16 y microfono 18 en el dispositivo movil 6 (etapa 107).

Si el dispositivo movil 6 esta en alcance inalambrico de la unidad de base 8, el dispositivo movil 6 conecta inalambricamente a la unidad de base 8, y la unidad de base 8 establece una llamada con la estacion de monitorizacion remota (etapa 109). En este caso, la parte de GSM/CDMA de la circuitena de transceptor 10 (que puede ser un modulo separado al usado para establecer una conexion inalambrica a la unidad de base 8) puede desconectarse.

En la etapa 111, se determina si un usuario de extremo lejano esta activo. El usuario de extremo lejano es la persona u ordenador en el sistema de monitorizacion remota (por ejemplo centro de respuesta) que proporciona audio (tfpicamente voz) al usuario 4, que se emite por el altavoz 28 en la unidad de base 8 y el altavoz 16 en el dispositivo movil 6. Existen numerosos metodos para detectar la actividad (es decir voz) de un usuario de extremo lejano, tal como un metodo basado en potencia basica que compara la potencia instantanea a algunas estimaciones de suelo de ruido a largo plazo. Los expertos en la materia tendran conocimiento de maneras alternativas en las que puede detectarse actividad de extremo lejano.

Si el usuario de extremo lejano esta activo, la distancia entre la unidad de base 8 y el dispositivo movil 6 se determina usando la senal de extremo lejano, que es preferentemente audio emitido por el altavoz 16 y el altavoz 28, segun se recibe por el microfono 18 en el dispositivo movil 6, ilustrado respectivamente mediante las flechas 34 y 36 en la Figura 1. Esta es la etapa 113 en la Figura 2.

Como una alternativa a usar una senal de extremo lejano, la distancia entre la unidad de base 8 y el dispositivo movil 6 puede determinarse usando sonido desde un fichero de audio almacenado que se emite por el altavoz 16 y el altavoz 28.

Si el usuario de extremo lejano no esta activo (por ejemplo si el o ella esta escuchando al usuario 4), o si la unidad de base 8 no esta generando de otra manera sonido con el altavoz 28, la distancia entre la unidad de base 8 y el dispositivo movil 6 se determina usando una senal de extremo cercano, que es el audio (es decir voz) del usuario 4 segun se recibe por el microfono 18 en el dispositivo movil 6 y el microfono 30 en la unidad de base 8, ilustrados respectivamente por las flechas 38 y 40 en la Figura 1. Esta es la etapa 115 en la Figura 2. La deteccion de la actividad de un usuario de extremo cercano puede realizarse de una manera similar para el usuario de extremo lejano, y los expertos en la materia tendran conocimiento de maneras alternativas en las que puede detectarse actividad de extremo cercano.

Una vez que se ha determinado la distancia entre el dispositivo movil 6 y la unidad de base 8 en la etapa 113 o 115, se determina si el dispositivo movil 6 esta en proximidad acustica a la unidad de base 8 (es decir ^Estan el usuario 4 y el dispositivo movil 6 lo suficientemente cerca a la unidad de base 8 para que el usuario 4 escuche y entienda claramente la voz emitida por el altavoz 28 en la unidad de base 8?).

Si el dispositivo movil 6 esta en proximidad acustica a la unidad de base 8, el altavoz 16 en el dispositivo movil 6 puede desconectarse (etapa 119). Si el dispositivo movil 6 no esta en proximidad acustica de la unidad de base, el altavoz 16 en el dispositivo movil 6 puede conectarse (etapa 121).

Despues de las etapas 119 y 121, el metodo puede volver a la etapa 111 y repetirse.

Como alternativa, pueden realizarse las mediciones tanto de las senales de extremo lejano (o basadas en fichero de audio) como las de extremo cercano, antes de usar los resultados de ambas mediciones para tomar una decision sobre si el dispositivo movil 6 esta en proximidad acustica a la unidad de base 8.

La siguiente descripcion de las realizaciones de la invencion hace referencia a determinar la correlacion entre dos senales usando filtracion adaptativa. Se apreciara que una correlacion, o similitud entre dos senales puede determinarse tambien usando directamente la funcion de la correlacion cruzada. Se proporciona a continuacion una breve descripcion de filtracion adaptativa.

Un filtro adaptativo se usa para eliminar una senal de correlacion presente en otra senal, y se usa comunmente para cancelacion de eco acustico. En cancelacion de eco acustico, el filtro adaptativo modela la parte lineal de la ruta de eco acustico entre un altavoz de un dispositivo y un microfono de modo que el eco acustico (lineal) puede eliminarse de la senal de microfono, dejando unicamente la senal de voz limpia deseada. Si se modela correctamente, los coeficientes de filtro adaptativos corresponden a la ruta de eco acustico. Como se muestra en la Figura 3, y pueden dividirse en un campo directo que corresponde al acoplamiento directo entre el altavoz y microfono y algunos reflejos tempranos, y el campo difuso que corresponde a los reflejos tardfos, y que contribuye a la reverberacion. La Figura 3 muestra la respuesta de impulso acustica en una habitacion con un tiempo de reverberacion alto (aproximadamente 850 ms), que muestra los campos directo y difuso. El eje y representa la amplitud de la forma de onda y el eje x muestra las muestras de tiempo discretas para una respuesta de impulso muestreada a 8 kHz.

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Existen numerosos algoritmos de filtracion adaptativa tal como la media de mmimos cuadrados (LMS) y LMS normalizada (NLMS), que estan basados en la teona de filtro Wiener, y mmimos cuadrados recursivos (RLS) y filtracion de Kalman. En las siguientes realizaciones, se usara la teona de filtro Wiener para derivar los coeficientes de filtro adaptativos optimos.

El grafico superior en la Figura 4 muestra la respuesta de impulso de filtro adaptativo de magnitud cuadrada para un usuario que se encuentra cerca (por ejemplo 1,6 m) a un dispositivo de recepcion (por ejemplo una unidad de base 8), y el grafico inferior de la Figura 4 muestra la respuesta de impulso de filtro adaptativo de magnitud cuadrada para un usuario que se encuentra alejado (por ejemplo 3 m) de un dispositivo de recepcion (por ejemplo una unidad de base 8). Los picos grandes en el comienzo de la respuesta de impulso corresponden a la ruta acustica entre el altavoz 16 y microfono 18 en el dispositivo movil 6, mientras que el segundo conjunto de picos retardados corresponde a la ruta acustica entre el altavoz 28 en la unidad de base 8 y el microfono l8 en el dispositivo movil 6.

Para una denominada habitacion seca con un tiempo de reverberacion bajo, la parte difusa de la respuesta de impulso es mucho mas baja en potencia en comparacion con el campo directo. Adicionalmente, cuanto mas cerca esta localizada una fuente de sonido (por ejemplo la boca de un usuario) al dispositivo de recepcion (por ejemplo una unidad de base), mayor es la relacion entre la intensidad en el campo directo y difuso. En el radio de reverberacion o distancia cntica alrededor del dispositivo de recepcion, la intensidad del campo directo equivale a la del campo difuso. Fuera de este radio, unicamente estan presentes contribuciones difusas, y la inteligibilidad de la voz recogida por el microfono en la unidad de base desciende considerablemente. Esto es un problema que las soluciones de deteccion de distancia basadas en radio (es decir RF) no pueden tener en cuenta.

Un diagrama que ilustra el procesamiento en una primera realizacion de la invencion se muestra en la Figura 5. Un diagrama de flujo que muestra el correspondiente metodo de determinacion de la proximidad entre un dispositivo movil 6 y una unidad de base 8 se muestra en la Figura 6.

En la primera realizacion dela invencion, un filtro adaptativo se combina con un esquema de deteccion pico para determinar la distancia entre un usuario (con un dispositivo movil 6) y una unidad de base 8 usando, preferentemente, dos conjuntos de dos senales. La primera realizacion esta basada en usar la salida de audio desde el altavoz 28 en la unidad de base 8 (es decir una senal acustica de extremo lejano o una senal acustica generada desde un fichero de audio almacenado en la memoria 31 de la unidad de base 8) como se muestra en la etapa 113 de la Figura 2.

En particular, la deteccion de proximidad esta basada en una senal de eco producida por el altavoz 16 del dispositivo movil 6 segun se detecta por el microfono 18 en el dispositivo movil 6 (el campo directo de esta senal esta asociado con un acoplamiento intenso entre el altavoz 16 y el microfono 18 y un retardo breve) y una senal de eco producida por el altavoz 28 en la unidad de base 8 segun se detecta por el microfono 18 en el dispositivo movil 8 (este eco esta asociado con un acoplamiento que depende de la distancia entre el dispositivo movil 6 (es decir el usuario) y la unidad de base 8). El retardo de la segunda senal de eco con relacion al campo directo de la primera senal de eco es proporcional a la distancia entre el dispositivo movil 6 y la unidad de base 8.

En esta primera realizacion, el procesamiento realizado de acuerdo con la invencion se realiza preferentemente por el procesador 14 en el dispositivo movil 6, aunque se apreciara que el procesamiento podna realizarse en su lugar por el procesador 26 en la unidad de base 8.

La Figura 5 muestra la primera realizacion en el dominio de la frecuencia (con frecuencia o). El procesamiento por el procesador 14 consiste en un filtro adaptativo 42 entre el altavoz 16 del dispositivo movil 6 y su microfono 18, y una unidad logica 44 que calcula la distancia entre el usuario 4 (dispositivo movil 6) y la estacion base 8.

Para entender los efectos del proceso de codificacion/decodificacion inalambrico entre el dispositivo movil 6 y la unidad de base 8 en la solucion de filtro adaptativo resultante, se incluye un modelo matematico del codificador 46 y decodificador 48 de voz usado para para transmitir la senal de voz desde la estacion base 8 al dispositivo movil 6 (este codificador de voz 46 se implementana por el procesador 26 en la unidad de base 8 y el decodificador 48 por el procesador 14 en el dispositivo movil 6). La operacion de codificacion puede modelarse como una operacion de filtracion y cuantificacion variable en el tiempo. Ademas del retardo de canal en el canal inalambrico entre la unidad de base 8 y dispositivo movil 6 que puede compensarse por un cancelador de eco acustico, dejan de considerarse la perdida de paquetes y otras distorsiones no lineales en el canal inalambrico para el fin de este analisis.

En la Figura 5, los datos de senal de extremo lejano segun se reciben en la unidad de base 8 desde la estacion de monitorizacion remota (o el fichero de audio almacenado) se indican por X(o) que se emite por el altavoz 28 de la estacion base 8 como una senal acustica (etapa 201 en la Figura 6). Los datos de senal de extremo lejano se transmiten tambien inalambricamente al dispositivo movil 6 despues de los cual se decodifica la codificacion y transmision a traves del canal inalambrico (C(o)), y se emite por el altavoz 16 en el dispositivo movil 6 como una senal acustica (etapa 203 en la Figura 6)

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Xm(co) = [X(co)A(oo) + Q(co)]C(co)A"1(co) (1)

donde A(ro) y Q(ro) modelan los efectos del codificador, y A-1(ro) modela el decodificador.

Suponiendo una situacion ideal con Q(o)=0 y C(ro)=e-j“5, donde 8 es el retardo de transmision, la senal acustica generada por el microfono 18 en el dispositivo movil 6 (etapa 205) se proporciona mediante

Y(cb) = X(®)[Hb(m) + Hm(ro)e"'“5]

(2)

Los pesos optimos W(o) para un criterio de mmimo error cuadratico medio (MMSE)

imagen1

que consiste en la suma de la ruta de eco acustico desde el altavoz 28 en la estacion base 8 al microfono 18 en el dispositivo movil 6 mas una version retardada del acoplamiento acustico entre el altavoz 16 y el microfono 18 en el dispositivo movil 6. Normalmente el retardo de RF asociado con el canal es mucho menor que el retardo de propagacion del sonido, y por lo tanto se asumira que es despreciable, es decir C(o) = 1 (sin embargo el procesamiento de senal asociado con la codificacion y decodificacion de la senal sera mayor que el retardo de propagacion). Por lo tanto, la solucion ideal para W(o) simplemente consiste en la suma de las dos rutas de eco.

Ademas, puesto que las ganancias de los amplificadores de los altavoces individuales 16, 28 no se incluyen explfcitamente en el modelo, se asume en su lugar que son parte de las respuestas de impulso de ruta de eco.

Bajo condiciones normales, sin embargo, el codificador 46 introduce distorsion en forma de ruido de cuantificacion Q(o) que puede modelarse (a altas tasas) como ruido blanco aditivo estadfsticamente independiente de media cero con potencia

<*Q = G^xe (4)

que significa que la potencia de ruido cuantificada sigue la potencia de la senal descorrelacionada Xe. El factor G esta relacionado con la SNR de cuantificacion.

Los datos de senal de extremo lejano (o datos de fichero de audio) se usan para determinar coeficientes para el filtro adaptativo 42 para minimizar el error cuadratico medio entre la salida del filtro adaptativo 42 y la senal recibida Y(o) (etapa 207).

Una solucion optima de los pesos del filtro adaptativo puede derivarse como sigue (con una suposicion de que el usuario 4 no esta hablando y que contribuye al audio para la senal recibida Y(o):

Siguiendo la ecuacion (1) y la suposicion de que C(o)=1, la senal emitida por el altavoz 16 en el dispositivo movil 6 se proporciona por

Xm(co) = [X(cq)A(cg) + Q(co)] A'^cg)

= X(co) + Q(co)A_1(co)

donde el ruido de cuantificacion efectivo se proporciona por Xq(w) = Q(o)A-1(o).

La senal recibida por el microfono 18 en el dispositivo movil 6 se proporciona por

Y(cg) = X(co)Hb(co) + Xm(co)Hm(co) (7)

= X(co)[Hb(®) + Hm(ro)] + Q(co)A_1(co)Hm(0) (8)

= X(co)[Hb(co) + Hm(co)] + XQ(co)Hm(co) (9)

donde el ultimo termino representa el eco del ruido de cuantificacion de la senal de entrada.

Los pesos optimos W(o) para minimizar el error cuadratico medio (MSE) entre la salida del filtro 42 y la senal acustica recibida en el microfono 18 se proporcionan mediante la solucion Wiener

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El denominador en (10), que indica la densidad espectral de potencia (PSD) del altavoz 16 del dispositivo movil 6 puede ampliarse como

2

E{x^(co)Xm(o>)}= E{x*(to)X(co)}+i^2_

2

*Oxx(co) + -^-Oxx(co)

GXe

= (G +1)0 xx (to)

La correlation cruzada en el numerador de (10) puede simplificarse como

Oxx(co)[Hb(co) + Hm(co)]+E{x*(co)XQ(co)}Hm(co) + E{xQ(co)X(co)lHb(co) + Hm(co)] + e{Xq (co)Xq (co)]Hm (co)

= O xx(®)[Hb (co) + Hm (co)] + E{X* (co)Xq (co)}Hm (co) + e{Xq (co)X(co)lHb (co) + Hm (co)]

+ Gd>xx(co)Hm(co)

Mirando atras en (10), si no hay correlacion entre la senal del altavoz 16 y la senal de microfono 18 a traves de todas las frecuencias, entonces la solution Wiener es cero.

(11)

(12)

Las expectativas del segundo y tercer termino son cero puesto que

e{x‘(b)Xq(<o)}= EiX'(ra)Q(fo)(A (,o)

= <E{Q(m)}

|A(<of

=0 (15)

La simplification del ultimo termino se deduce a partir de (11). La solucion Wiener resultante se proporciona por

Wop>) = Hm(ffl) + M^ (16)

0 + 1

Por lo tanto, volviendo a las Figuras 5 y 6, cuanto mejor es la relation de senal a ruido (SNR) del cuantificador, menor es el valor de G en la ecuacion 16, y mas cercana es la solucion Wiener a la suma de las dos respuestas de impulso. Esto significa esencialmente que cuanto mas pobre es el cuantificador, mas diffcil es hallar la diferencia en el tiempo de llegada entre los dos ecos. Para compensar esto, puede aplicarse un factor de ganancia de G + 1 a la senal de extremo lejano como se muestra por el bloque 50 en el ramal superior de la Figura 5, aunque esto normalmente no es necesario puesto que la ganancia aplicada en la unidad de base 8 que aloja un altavoz mucho mas grande 28, es mucho mas alta que la de la ganancia aplicada al altavoz 16 en el dispositivo movil 6.

Un algoritmo de media de mmimos cuadrados como el NLMS puede usarse para actualizar los coeficientes de filtro adaptativos y rastrear cambios en la solucion Wiener optima. Esta adaptation se lleva a cabo correlacionando la senal de entrada del filtro adaptativo con la senal residual 51. La recursion de actualization del coeficiente de NLMS se proporciona por

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w(n + 1)- w(n) i ^ ll2 x(n)r(n)

donde w(n) y w(n + 1) representan los coeficientes de filtro de domino de tiempo actual y actualizado de longitud M, ! el tamano de la etapa de adaptacion (|i < 1), x(n) el vector de entrada que contiene las M muestras de entrada actuales, y r(n) la senal residual. El segundo termino en (17) contiene la correlacion cruzada entre la senal de entrada y residual. Se supone que M es lo suficientemente grande para modelar la ruta acustica. Para un entorno estatico, los coeficientes de filtro en (17) convergen en la solucion optima cuando x(n)r(n) ~ 0.

Con respecto al retardo de canal y retardo producido por el procesamiento de senal (es decir la codificacion y decodificacion), demasiado retardo puede influenciar la estimacion precisa de la diferencia de tiempo entre Hm y Hb puesto que esto da como resultado una solucion Wiener con Hm retardado por una cantidad igual al retardo de grupo del procesamiento mas retardo de canal. Por lo tanto, puede aplicarse un retardo de compensacion a la salida del altavoz 28, como se muestra por el bloque 52 en el ramal superior de la Figura 5.

Como la solucion Wiener se ha expresado en terminos de las rutas de eco acustico individuales entre el altavoz 16 y el microfono 18 del dispositivo movil 6, la unidad logica 44 (procesador 14) determina si el dispositivo movil 6 esta proximo a la unidad de base 8 (y por lo tanto, en una realizacion preferida, si desconectar el altavoz 18 del dispositivo movil 6).

En particular, la unidad logica 44 examina la energfa en la respuesta de impulso acustica (por ejemplo como se muestra en la Figura 3), y localiza el campo directo asociado con el altavoz 16 en el dispositivo movil 6 y el campo directo de la ruta de eco asociada con el altavoz 28 en la unidad de base 8 (etapa 211 en la Figura 6).

Preferentemente, anterior a la etapa 211, se suaviza la magnitud cuadrada de los coeficientes del filtro adaptativo. A continuacion, un filtro de media movil (MA) se usa para suavizar la magnitud cuadrada de los coeficientes de filtro adaptativo. Este filtro de respuesta de impulso finito (FIR) se proporciona por

imagen3

donde N es la longitud del filtro. Cuando mas largo es el filtro, mas suavizado y ensanchamiento hay de la respuesta de impulso del filtro adaptativo. El valor de N puede establecerse dependiendo de las consideraciones practicas de la distancia mas pequena concebida entre el dispositivo movil 6 y la unidad de base 8. A 8 kHz, una muestra corresponde a 125 |is, el tiempo requerido para que el sonido recorra 4,3 cm. Preferentemente, N puede establecerse entre 4 y 12 muestras (que corresponde a distancias de 17 y 50 cm) para evitar falsas detecciones.

Seleccionar un valor para N que es demasiado grande da como resultado manchado de la respuesta de impulso de magnitud cuadrada La Figura 7 muestra la respuesta de impulso de magnitud cuadrada suavizada del filtro adaptativo 42.

La unidad logica 44 puede localizar el campo directo asociado con el altavoz 16 en el dispositivo movil 6 y el campo directo de la ruta de eco asociada con el altavoz 28 en la unidad de base 8 en la etapa 211 de la Figura 6 identificando valores maximos locales en la respuesta de impulso de magnitud suavizada, es decir aquellas muestras con una magnitud mayor que ambas de las muestras vecinas izquierda y derecha, es decir

(17)

yn>yn-i y yn>yn+i (19)

El segundo valor maximo local mas grande puede tomarse como que corresponde a la respuesta de impulso de la ruta de eco (Hb) desde la unidad de base 8. La distancia d entre este y el valor maximo global (es decir la ruta de eco Hm desde el altavoz 16 del dispositivo movil 6) corresponde a la distancia de muestra entre el dispositivo movil 6/usuario 4 y la unidad de base 8 (etapa 213 en la Figura 6). Esta distancia se convierte a continuacion a la distancia en metros de acuerdo con

imagen4

donde fs es la frecuencia de muestreo en Hz y c la velocidad del sonido en el aire en ms-1 (que es aproximadamente 343 ms-1). En el ejemplo mostrado en la Figura 7, la distancia se calcula para que sea 64 x 343/8000 = 2,75 m.

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Dependiendo de este valor,

Sw = 1 (es decirel altavoz 16 esta conectado), si D > Thl (21)

Sw = 0 (es decir el altavoz 16 esta desconectado), si D < Thl (22)

donde Th1 es alguna distancia umbral, por ejemplo Th1 = 3 m. Se apreciara que hay otros metodos para identificar picos en la respuesta de impulso total para determinar la distancia entre el campo directo asociado con el altavoz 16 en el dispositivo movil 6 y el campo directo de la ruta de eco asociada con el altavoz 28 en la unidad de base 8.

Adicionalmente, la magnitud del segundo maximo mas grande que corresponde a la respuesta de impulso de ruta de eco desde el altavoz 28 en la unidad de base 8 en comparacion con la del valor maximo global puede usarse como otra medida (o en conjunto con la medida de distancia), es decir

Sw = 0 (es decir el altavoz 16 esta desconectado), si p2/pmax ^ Th2 (23)

Sw = 1 (es decir el altavoz 16 esta conectado), de lo contrario (24)

donde Th2 es algun umbral que depende de la ganancia de amplificador de altavoz de la unidad de base 8, y es preferentemente menor que la unidad, pmax es la magnitud del maximo global y p2 es la amplitud del segundo maximo mas grande. El umbral Th2 puede determinarse experimentalmente basandose en los ajustes de amplificador para los altavoces 16 y 28. A diferencia de la medida de distancia, esta medida tiene en cuenta la calidad de la ruta acustica entre el usuario 4 y el dispositivo movil 6 y la unidad de base 8, es decir si hay perdidas de energfa acustica debido a reflejos y a reverberacion.

Se apreciara que hay otras medidas para evaluar la calidad acustica entre el usuario 4 y dispositivo movil 6 y la unidad de base 8, tal como usando la dispersion de la respuesta de impulso alrededor del segundo pico como una medida de la cantidad de reverberacion. Esta dispersion puede basarse en una medida de escasez localizada tal como

imagen5

donde N es la longitud de la ventana de analisis alrededor del segundo pico y w los coeficientes de filtro en esa ventana de analisis. || ||i y || ||2 representan las normas de vector 1 y 2, respectivamente. Una segunda medida que puede usarse es la estimacion del tiempo de reverberacion o T60 de la respuesta de impulso alrededor del segundo pico. T60 indica el tiempo de reverberacion que se define como el tiempo que tarda la energfa en el campo difuso del eco en decaer en 60 dB. Por lo que, en una habitacion altamente reverberante este tiempo sera bastante largo (cerca de 1 s, como la respuesta de impulso en la Figura 3), pero para una habitacion seca, este es normalmente menos de 350 ms. T60 se mide analizando la respuesta de impulso y la denominada curva de decaimiento de energfa (EDC).

Se apreciara que el analisis anterior de esta primera realizacion supone que el altavoz 16 del dispositivo movil 6 esta conectado, y la respuesta de impulso que corresponde al eco desde la unidad de base 8 se proporciona por el segundo maximo mas grande en la respuesta de magnitud cuadrada suavizada del filtro adaptativo 42.

Sin embargo, si el altavoz 16 del dispositivo movil 6 esta desconectado (ya sea por defecto o siguiendo una decision anterior para desconectar el altavoz 16) mientras tiene lugar el procesamiento, a continuacion la respuesta de impulso que corresponde a la unidad de base 8 se proporciona por el maximo global en la respuesta de magnitud cuadrada suavizada del filtro adaptativo 42. Esto puede ser una solucion mas robusta al problema. En este caso, el dispositivo movil 6 aun recibe los datos de senal de extremo lejano a traves de la conexion inalambrica entre el dispositivo movil 6 y la unidad de base 10 (o ya tiene el fichero de audio almacenado en su memoria 21), y usa esta senal o fichero en las etapas de procesamiento como se ha descrito anteriormente. La posicion del maximo global se convierte a una distancia sin el punto de referencia derivado desde la ruta de eco desde el altavoz 16 usando en su lugar el primer filtro-derivacion como un punto de referencia. Esto es aceptable puesto que el altavoz 16 del dispositivo movil 6 esta tan cercano al microfono 18 que el primer pico local esta en cualquier caso normalmente localizado en los primeros pocos coeficientes de filtro adaptativos. Ademas, cuando se desconecta el altavoz 16, la medida de potencia con Th2 no puede usarse, pero la distancia y medida dispersiva pueden aun usarse.

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En cualquier caso, (es decir si el altavoz 16 y componentes asociados se conectan o desconectan), el procesamiento puede ejecutarse de manera adaptativa en segundo plano durante una llamada siempre que el microfono 18 en el dispositivo movil 6 este encendido.

En el caso donde la salida desde el altavoz 28 se genera desde el fichero de audio almacenado, el procesamiento anterior se diferencia en que no se requiere el codificador 46 y el decodificador 48, por lo que Q(ro) = 0 y A(ro) = 1.

En esta implementacion de la primera realizacion, cuando se inicia una llamada, puede enviarse una senal activadora desde el dispositivo movil 6 a la unidad de base 8 que provoca que la unidad de base 8 inicie la llamada y reproduzca el fichero de audio pregrabado desde la memoria 31. Al mismo tiempo, el fichero de audio se extrae desde la memoria 21 en el dispositivo movil 6 y se alimenta en el filtro adaptativo (en esta implementacion, de nuevo, no se requiere siempre emitir el fichero de audio a traves del altavoz 16 del dispositivo movil 6, como en la realizacion anteriormente descrita). Emitir el fichero de audio de esta manera proporciona la implementacion mas eficaz de la primera realizacion de la invencion, en terminos de la cantidad de senalizacion requerida entre el dispositivo movil 6 y la unidad de base 8 para establecer la llamada y el procesamiento requerido para determinar la proximidad o calidad acustica.

Se apreciara tambien que es posible que se proporcione la senal de extremo lejano directamente al dispositivo movil 6 asf como la unidad de base 8, en el caso en el que el procesamiento sea similar al fichero de audio almacenado en la realizacion descrita en el parrafo anterior.

Aunque esta primera realizacion se ha descrito con referencia al analisis de una senal acustica recibida desde el altavoz 28 en la unidad de base 8 en el microfono 18 del dispositivo movil 6 (la senal acustica ya sea desde una fuente de extremo lejano o un fichero de audio almacenado), junto con la senal acustica recibida desde el altavoz 16 en el dispositivo movil 6 (cuando el altavoz 16 esta activo), se apreciara que la distancia o calidad acustica entre el dispositivo movil 6 y la unidad de base 8 podna determinarse en su lugar analizando la senal acustica recibida en el microfono 18 del dispositivo movil 6 desde la unidad de base 8 y la correspondiente senal de audio emitida por el altavoz 28 en la unidad de base 8 y recibida por el microfono 30. Como se apreciara por los expertos en la materia, el procesamiento requerido en estas implementaciones sera en general similar al descrito en los parrafos anteriores.

En una modificacion adicional mas a la primera realizacion, la distancia entre el dispositivo movil 6 y la unidad de base 8 podna determinarse analizando una senal acustica recibida en el microfono 30 en la unidad de base 8 que se ha emitido por el altavoz 16 en el dispositivo movil 6 y, opcionalmente, junto con la misma senal acustica recibida en el microfono 18 en el dispositivo movil 6 desde su altavoz 16 o la misma senal acustica en el microfono 30 en la unidad de base 8 que se ha emitido por su altavoz 28. De nuevo, como se apreciara por los expertos en la materia, el procesamiento requerido en estas implementaciones sera en general similar al descrito en los parrafos anteriores.

Sin embargo, estas implementaciones son menos preferidas puesto que el audio emitido por el altavoz 16 en el dispositivo movil 6 es en general no tan alto que el audio emitido por la unidad de base 8 (debido en parte a restricciones de potencia y tamano, asf como el hecho de que el dispositivo movil 6 es probable que este cerca del usuario 4 cuando esta en uso), y por lo tanto los picos en las senales recibidas en la unidad de base 8 es probable que no sean tan intensos.

Un diagrama que ilustra el procesamiento en una segunda realizacion de la invencion se muestra en la Figura 8. Un diagrama de flujo que muestra el metodo correspondiente de determinacion de la proximidad entre un dispositivo movil 6 y una unidad de base 8 se muestra en la Figura 9.

En la segunda realizacion de la invencion, un filtro adaptativo se combina de nuevo con un esquema de deteccion de pico para determinar la distancia entre el usuario 4 (con el dispositivo movil 6) y la unidad de base 8 usando dos conjuntos de dos senales. La segunda realizacion esta basada en usar la senal de extremo cercano como se muestra en la etapa 115 de la Figura 2.

En particular, la deteccion de proximidad esta basada en una senal producida por la voz del usuario 4 del dispositivo movil 6 segun se detecta por el microfono 18 en el dispositivo movil 6 (el campo directo de esta senal esta asociado con un acoplamiento intenso entre el usuario 4 y el microfono 18 y un retardo breve) y la misma senal producida por la voz del usuario 4 en el microfono 18 en la unidad de base 8 (esta senal esta asociada con un acoplamiento que depende de la distancia asf como del entorno acustico entre el usuario 4 (es decir el dispositivo movil 6) y la unidad de base 8). El retardo de la segunda senal con relacion al campo directo de la primera senal es proporcional a la distancia entre el dispositivo movil 6 y la unidad de base 8.

En esta segunda realizacion, el procesamiento realizado de acuerdo con la invencion se realiza preferentemente por el procesador 26 en la unidad de base 8, aunque se apreciara que el procesamiento podna realizarse en su lugar por el procesador 14 en el dispositivo movil 6.

Esta realizacion de la invencion no hace uso del altavoz 16 en el dispositivo movil 6, por lo que no tiene importancia si el altavoz 16 esta encendido o no.

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El microfono 18 en el dispositivo movil 6 detecta audio (es decir voz), S(ro), desde el usuario 4 (etapa 301 en la Figura 9) y transmite la senal de audio recibida X(ro) a la unidad de base 8 mediante un canal C(ro) (etapa 303).

El microfono 30 en la unidad de base 8 tambien detecta el mismo audio (es decir voz), S(o), desde el usuario 4 (etapa 305).

El procesamiento por el procesador 26 consiste en un filtro adaptativo 54 y unidad logica 56 para calcular el retardo entre las senales que llegan en el microfono 18 del dispositivo movil 6 y el microfono 30 de la unidad de base 8.

De manera similar, se incluye un modelo 60 del codificador de voz 58 usado para transmitir la senal de voz X(o) desde el dispositivo movil 6 a la estacion base 8 para ayudar con el analisis (este codificador de voz 58 se implementana por el procesador 14 en el dispositivo movil 6 y en el decodificador 60 se implementana por el procesador 26 en la unidad de base 8). Como en la primera realizacion, la operacion de codificacion puede modelarse como una operacion de filtracion y cuantificacion variable en el tiempo, y separada del retardo de canal en el canal inalambrico entre el dispositivo movil 6 y la unidad de base 8 que puede compensarse por un cancelador de eco acustico, no se consideran perdida de paquetes y otras distorsiones no lineales en el canal inalambrico para el fin de este analisis.

El procesamiento se realiza de una manera similar a la primera realizacion, es decir se determinan los coeficientes de un filtro adaptativo para minimizar el error cuadratico medio de las senales (etapa 307), el cuadrado de la magnitud de los coeficientes se suaviza opcionalmente (etapa 309), los campos directos asociados con la voz del usuario en cada una de las senales recibidas se identifican (etapa 311) y la distancia entre el dispositivo movil 6 y la unidad de base 8 se determina desde los campos directos identificados (etapa 313).

En particular, la solucion optima para los pesos de filtro adaptativo en el sentido de MMSE se proporciona por la solucion Wiener,

imagen6

E{xj(co)Y(«>)}

E{x;(o))Xb(o))}

donde

Xb(co) = X(co) + Xq(<d) Y(cD) = S(tD)Hb(cD) = X(cD)

Hb(q>)

Hm(co)

(26)

(27)

(28)

El numerador y denominador en (26) pueden simplificarse adicionalmente a

E{X* (co)Y(a>)} =

Hm (^)

E{x;(co)Xb(co)}=(G + 1)®xx(o))

(29)

(30)

respectivamente, donde G es el factor relacionado con la SNR de cuantificacion. La solucion de Wiener resultante es por lo tanto,

imagen7

Considerese el escenario de campo libre donde las funciones de transferencia Hb(ro) y Hm(ro) son simplemente retardos, es decir

imagen8

imagen9

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donde se supone que 81 > 82 entonces

Wopt(co) = (G + ir1e>(51 52) (34)

que corresponde entonces a un impulso retardado en el tiempo t = 81 - 82. Si el retardo de procesamiento para el codificador 58 y el decodificador 60 se compensa insertando un retardo 62 en la ruta del microfono de la unidad de base 8, entonces 82 puede suponerse que es cero, y la localizacion del pico en la repuesta de impulso de domino de tiempo proporciona una estimacion de la distancia de muestra entre el usuario 4 y la unidad de base 8.

La distancia entre el usuario 4 y la unidad de base 8 puede compararse a una distancia umbral Th3 (que puede ser la misma que Th1) y, dependiendo de este valor

Sw = 1 (es decir el altavoz 16 esta conectado), si D > Th3 (35)

Sw = 0 (es decir el altavoz 16 esta desconectado), si D < Th3 (36)

Como en la primera realizacion, la calidad acustica de la voz puede determinarse a partir de la respuesta de impulso acustica. Esto puede basarse en las ecuaciones 23, 24 y 25 anteriormente expuestas.

Se apreciara que esta segunda realizacion puede implementarse tambien directamente calculando la correlacion cruzada entre las senales del dominio del tiempo Yb e Y en la Figura 8,

1 N

cyy»<x> = ^2><n>''-<n-I> <37)

INI T T

para el retardo de muestra t < N. Los expertos en la materia tienen conocimiento de que hay numerosas otras maneras para calcular la correlacion cruzada entre dos senales.

Como se ha indicado anteriormente, el metodo en la Figura 2 puede operar usando un analisis de tanto las senales de extremo lejano como las senales de extremo cercano a medida que cada senal se hace activa, y la decision de proximidad puede tomarse basandose en el resultado de ambas mediciones. Por ejemplo, si una realizacion emite Sw = 1 (es decir conectar el altavoz 16) y la otra realizacion determina que Sw = 0 (es decir desconectar el altavoz 16), entonces la decision final en vista de esta incertidumbre puede ser mantener el altavoz 16 en el dispositivo movil 6 conectado.

En una modificacion a la primera y segunda realizaciones anteriormente descritas, donde hay restricciones de ancho de banda en el canal inalambrico entre el dispositivo movil 6 y la unidad de base 8, por ejemplo que evita la transmision de audio muestreado a 8 kHz entre el dispositivo movil 6 y la unidad de base 8, la senal acustica puede transformarse a una representacion mas basta tanto en el dispositivo movil 6 como en la unidad de base 8. Esta representacion debena conservar indicios de temporizacion para determinar la distancia entre el dispositivo movil 6 y la unidad de base 8, pero tambien puede transmitir otras caractensticas relacionadas con las propiedades de la senal para determinar la degradacion en calidad acustica provocada por la ruta acustica o distancia entre el dispositivo movil 6 y la unidad de base 8.

Las representaciones que conservan indicios de temporizacion importantes de la senal y que aun hacen uso de la operacion de filtracion adaptativa incluyen suavizado de la senal en forma de rectificacion y calculo de la envolvente de la senal. Esta operacion puede seguirse tambien por un filtro de anti-solapamiento y sub-muestreo de la senal para reducir el numero de muestras transmitidas por segundo. En estas realizaciones, la senal de voz transmitida puede no ser usable para la transmision al centro de respuesta de extremo lejano. Los expertos en la materia tendran conocimiento de representaciones de senal alternativas que conservan caractensticas de dominio del tiempo importante que pueden usarse para determinar la distancia y calidad acustica entre el dispositivo movil 6 y la unidad de base 8.

Las representaciones de senal que pueden usarse para determinar la calidad acustica entre el dispositivo movil 6 y la unidad de base 8 estan relacionadas con la energfa en las senales, o momentos estadfsticos de orden superior. Estas pueden transmitirse menos a menudo y compararse en cualquiera del dispositivo movil 6 o la unidad de base 8.

Se apreciara que el procesamiento realizado de acuerdo con las realizaciones de la invencion puede implementarse usando hardware o software, o una combinacion de ambos.

Se ha descrito por lo tanto un enfoque alternativo a metodos basados en RF para determinar la proximidad de un dispositivo movil 6 (y un usuario 4) a una unidad de base 8, que, en realizaciones preferidas, permiten que se tome una decision con respecto a la operacion de el altavoz 16 del dispositivo movil 6 durante una comunicacion despues de evaluar la capacidad del usuario 4 para escuchar y percibir la voz desde el altavoz 28 en la unidad de base 8.

5

Aunque la invencion se ha ilustrado y descrito en detalle en los dibujos y en la descripcion anterior, tal ilustracion y descripcion se han de considerar ilustrativas o ejemplares y no restrictivas; la invencion no esta limitada a las realizaciones desveladas.

10 Pueden entenderse variaciones a las realizaciones desveladas y efectuarse por los expertos en la materia al poner en practica la invencion reivindicada, a partir de un estudio de los dibujos, la divulgacion y las reivindicaciones adjuntas. En las reivindicaciones, la palabra “que comprende” no excluye otros elementos o etapas, y el artfculo indefinido “un”, “una” no excluye una pluralidad. Un unico procesador u otra unidad pueden cumplir las funciones de varios elementos indicados en las reivindicaciones. El mero hecho de que ciertas medidas se indiquen mutuamente 15 en diferentes reivindicaciones dependientes no indica que una combinacion de estas medidas no pueda usarse para su aprovechamiento. Un programa informatico puede almacenarse/distribuirse en un medio adecuado, tal como un medio de almacenamiento optico o un medio de estado solido suministrado junto con o como parte de otro hardware, pero tambien puede distribuirse en otras formas, tal como mediante Internet u otros sistemas de telecomunicacion alambricos o inalambricos. Cualquier signo de referencia en las reivindicaciones no debena 20 interpretarse como que limita el alcance.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Un metodo de determinacion de la distancia y/o calidad acustica entre un dispositivo movil que tiene un microfono y un altavoz y una unidad de base que comprende un microfono y un altavoz, en el que el dispositivo movil esta configurado para comunicar inalambricamente con la unidad de base y la unidad de base esta configurada para conectar a una estacion de monitorizacion remota mediante una red de comunicacion, comprendiendo el metodo:

recibir una senal acustica por un microfono en uno de dicho dispositivo movil y la unidad de base; estando el metodo caracterizado por:

determinar una correlacion de una segunda senal con la senal acustica recibida, correspondiendo la segunda senal a una senal acustica recibida por el microfono en el otro de dicho dispositivo movil y la unidad de base;

y

determinar la calidad acustica y/o la distancia entre el dispositivo movil y la unidad de base basandose en uno o mas picos en el resultado de la etapa de determinacion de la correlacion.
2. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la senal acustica recibida por el microfono en dicho uno

de dicho dispositivo movil y la unidad de base se recibe desde el altavoz en el otro de dicho dispositivo movil y la

unidad de base, en el que el altavoz emite la senal acustica en respuesta a una senal de control.
3. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 2, comprendiendo el metodo adicionalmente la etapa de:

recibir la senal acustica en el microfono en dicho otro de dicho dispositivo movil y la unidad de base.
4. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 3, en el que la segunda senal corresponde a la senal acustica recibida por el microfono en dicho otro de dicho dispositivo movil y la unidad de base.
5. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 2, comprendiendo el metodo adicionalmente la etapa de:

controlar el altavoz en dicho uno de dicho dispositivo movil y la unidad de base para emitir tambien la senal acustica;

en el que la etapa de recepcion de una senal acustica por el microfono en uno de dicho dispositivo movil y la

unidad de base comprende recibir la senal acustica desde el altavoz en dicho dispositivo movil y dicha unidad de

base.
6. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 5, en el que la etapa de determinacion de la distancia entre el dispositivo movil y la unidad de base comprende:

detectar un primer pico en el resultado de la etapa de determinacion que corresponde a la senal acustica desde el altavoz en dicho uno de dicho dispositivo movil y la unidad de base y un segundo pico que corresponde a la senal acustica desde el altavoz en dicho otro de dicho dispositivo movil y la unidad de base y determinar la distancia entre el dispositivo movil y la unidad de base desde la distancia entre el primer y segundo picos en el resultado de la etapa de determinacion; y

en el que la etapa de determinacion de la calidad acustica entre el dispositivo movil y la unidad de base comprende:

determinar la calidad acustica entre el dispositivo movil y la unidad de base desde (i) la relacion de las magnitudes de los picos detectados; (ii) la dispersion alrededor del segundo pico; y/o (iii) el tiempo de reverberacion alrededor del segundo pico.
7. Un metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6, en el que la senal de control usada para controlar el altavoz en dicho otro de dicho dispositivo movil y la unidad de base comprende una senal de voz recibida desde una estacion de monitorizacion remota o una senal derivada desde un fichero de audio almacenado localmente en dicho dispositivo movil y/o dicha unidad de base.
8. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la etapa de recepcion de una senal acustica comprende recibir una senal acustica por un microfono en la unidad de base, comprendiendo el metodo adicionalmente la etapa de:

recibir una senal acustica por el microfono en el dispositivo movil, en el que la senal acustica recibida por el microfono en el dispositivo movil se usa como la segunda senal en la etapa de determinacion de una correlacion de una segunda senal con la senal acustica recibida.
9. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 8, en el que la senal acustica recibida por los microfonos en el dispositivo movil y la unidad de base es la voz de un usuario del dispositivo movil.

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10. Un metodo de acuerdo con las reivindicaciones 2 a 4, 8 o 9, en el que la etapa de determinacion comprende determinar la distancia entre el dispositivo movil y la unidad de base desde la temporizacion del pico detectado en el resultado de la etapa de determinacion.
11. Un metodo de acuerdo con las reivindicaciones 2 a 4, 8, 9 o 10, en el que la etapa de determinacion comprende determinar la calidad acustica entre el dispositivo movil y la unidad de base desde (i) la dispersion alrededor de un pico detectado; y/o (ii) el tiempo de reverberacion alrededor de un pico detectado.
12. Un metodo de reduccion del consumo de potencia de un dispositivo movil, comprendiendo el metodo:

determinar la distancia y/o calidad acustica entre el dispositivo movil y una unidad de base de acuerdo con el metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11; y

desactivar un altavoz del dispositivo movil si se determina que el dispositivo movil esta mas cerca de una distancia umbral a la unidad de base o la calidad acustica es mayor que un valor umbral.
13. Un sistema, que comprende:

un dispositivo movil que tiene un microfono y un altavoz;

una unidad de base que tiene un microfono y un altavoz; el dispositivo movil esta configurado para comunicar inalambricamente con la unidad de base y la unidad de base esta configurada para conectar a una estacion de monitorizacion remota mediante una red de comunicacion; y un procesador;

en el que uno del dispositivo movil y la unidad de base esta dispuesto para recibir, por su microfono, una senal acustica; y estando el sistema caracterizado por que el procesador esta configurado para realizar una etapa de determinacion de una correlacion de una segunda senal con la senal acustica recibida, correspondiendo la segunda senal a una senal acustica recibida por el microfono en el otro de dicho dispositivo movil y la unidad de base; y para realizar una etapa de determinacion de la calidad acustica y/o la distancia entre el dispositivo movil y la unidad de base basandose en uno o mas picos en el resultado de la etapa de determinacion de la correlacion.