JP5356160B2 - ハンズフリー通信システム及び近距離無線通信装置 - Google Patents

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本発明は、携帯電話機を保持することなく通話可能なハンズフリー通信システム及びこのハンズフリー通信システムに用いられる近距離無線通信装置に関する。
従来、この種のハンズフリー通信システムとして、マイクで集音した音声信号に含まれるエコー信号を除去するエコーキャンセラを備えたものが知られている(特許文献1)。図2は、従来のハンズフリー通信システムを示した図である。図2に示すハンズフリー通信システム1は、近距離無線通信装置2と、エコーキャンセラ3と、D/A変換器(DAC)4と、スピーカー6と、マイク7と、A/D変換器(ADC)8と、を備えており、これら各装置は共通のクロック信号(例えば、8KHz)で動作するように構成されている。
近距離無線通信装置2において携帯電話機9から受信した音声信号は、D/A変換器4でアナログ信号に変換され、増幅器5で増幅されてスピーカー6から外部に出力される。また、近距離無線通信装置2から出力された音声信号は、エコー信号を除去するための擬似エコー信号としてエコーキャンセラ3に送られる。マイク7で集音された集音信号は、A/D変換器8でデジタル信号に変換されてエコーキャンセラ3に送られる。エコーキャンセラ3では、A/D変換器8から入力された集音信号から、近距離無線通信装置2から入力された擬似エコー信号を減算することで、集音信号に含まれるエコー信号が除去される。
特開2009−033216号公報
ところで、車両には、上述したハンズフリー通信システムの他に、ナビゲーション装置やオーディオ装置などが設けられており、これら各装置が通信インタフェースに接続されてバスシステムを構成している。図3は、MOST(Media Oriented Systems Transport)バスシステムに組み込まれた従来のハンズフリー通信システムを示す図である。図3に示すハンズフリー通信システム1aは、近距離無線通信装置2とD/A変換器4aとが通信インタフェース10を介して接続されている。
しかしながら、図3に示すようなハンズフリー通信システム1aの場合、近距離無線通信装置2の動作クロックと通信インタフェース10の動作クロックが異なるため、集音した音声信号に含まれるエコー信号を確実に除去することができない問題があった。すなわち、図3において、マイク7で集音した音声信号に含まれるエコー信号は、スピーカー6から48KHzに同期した信号であるものの、擬似エコー信号は8KHzに同期した信号で生成されているため、エコーキャンセル処理でキャンセル位置ずれが生じ集音した音声信号内にエコー信号が残ってしまう問題があった。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、動作クロック周波数が異なる通信インタフェースに接続した場合でも、集音した音声信号に含まれるエコーを確実に除去することができるハンズフリー通信システム及び近距離無線通信装置を提供することを目的とする。
本発明のハンズフリー通信システムは、第1のクロック信号に同期して動作する近距離無線通信装置と、前記近距離無線通信装置のデジタル音声信号の出力端子が接続され、前記第1のクロック信号とは周波数の異なる第2のクロック信号に同期して動作し、前記近距離無線通信装置の出力端子から出力される前記第1のクロック信号に同期したデジタル音声信号を、前記第2のクロック信号に同期したデジタル音声信号に変換して出力する通信インタフェース装置と、前記通信インタフェース装置から出力されるデジタル音声信号を前記第2のクロック信号に同期したアナログ音声信号に変換するデジタルアナログ変換装置と、前記デジタルアナログ変換装置に接続されたスピーカー装置と、音声を収集するマイクロフォン装置と、前記マイクロフォン装置のアナログ出力信号を前記第1のクロック信号に同期したデジタル信号に変換して前記近距離無線通信装置へ出力するアナログデジタル変換装置と、を備え、前記近距離無線通信装置は、前記通信インタフェース装置へ出力される前記第1のクロック信号に同期したデジタル音声信号の一部を取り込んで、前記第2のクロック信号に同期してサンプリングを行い、次に前記第1のクロック信号に同期してサンプリングを行ってエコーキャンセル用信号を生成し、生成したエコーキャンセル用信号を用いて前記アナログデジタル変換装置から入力されるデジタル音声信号からエコーキャンセルすることを特徴とする。
この構成によれば、第2のクロック信号に同期してサンプリング処理した音声信号に対して、第1のクロック信号に同期してサンプリング処理を行ってエコーキャンセル用の音声信号が生成される。すなわち、スピーカー装置で集音した信号に含まれるエコー信号は、通信インタフェース装置において第1のクロック信号に同期したデジタル音声信号から、前記第2のクロック信号に同期したデジタル音声信号に変換されているが、エコーキャンセル用の音声信号もこれと同様の変換処理がなされているので、動作周波数(クロック)が異なる通信インタフェースを介してスピーカー装置に接続した場合であっても、エコーキャンセル処理におけるキャンセル位置ずれが生じず、集音信号に含まれるエコー信号を確実に除去することができる。
本発明のハンズフリー通信システムは、車両に搭載しても良い。運転者が走行中に携帯通信端末を操作することは望ましくない。本発明のハンズフリー通信システムを車両に搭載することで、走行中の会話が可能になる。
本発明のハンズフリー通信システムにおいて、車載用オーディオ装置を備え、前記近距離無線通信装置を前記車載用オーディオ装置内に設ける構成としても良い。
本発明のハンズフリー通信システムにおいて、前記第1のクロック信号を8KHz、前記第2のクロック信号を48KHzとすることができる。
本発明の近距離無線通信装置は、第1のクロック信号を発生する第1のクロック信号発生部と、前記第1のクロック信号に同期して動作し、携帯通信端末との間で近距離無線通信にて音声信号を送受信する近距離無線通信部と、前記第1のクロック信号とは周波数の異なる第2のクロック信号に同期して動作する通信インタフェース装置が接続され、前記近距離無線通信部が前記携帯通信端末から受信し前記第1のクロック信号に同期したデジタル音声信号が出力される第1の端子と、外部の音声を収集するマイクロフォン装置のアナログ出力信号を前記第1のクロック信号に同期したデジタル信号に変換して出力するアナログデジタル変換装置が接続される第2の端子と、前記通信インタフェース装置へ出力される前記第1のクロック信号に同期したデジタル音声信号の一部を取り込んで、前記第2のクロック信号に同期してサンプリングする第1のレート変換部と、前記第1のレート変換部から出力される前記第2のクロック信号に同期したデジタル音声信号を前記第1のクロック信号に同期してサンプリングする第2のレート変換部と、前記マイクロフォン装置で収集され前記第2の端子へ入力するデジタル音声信号から前記第2のレート変換部から出力され前記第1のクロック信号に同期したデジタル音声信号を用いてエコーキャンセルし、エコーキャンセルしたデジタル音声信号を前記近距離無線通信部へ出力するエコーキャンセル部と、を具備し、前記第1の端子から出力される前記第1のクロック信号に同期したデジタル音声信号は、前記通信インタフェース装置で前記第2のクロック信号に同期したデジタル音声信号に変換されてから、前記第2のクロック信号に同期したアナログ音声信号に変換された後、スピーカー装置から音声出力されることを特徴とする。
この構成によれば、第2のクロック信号に同期してサンプリング処理した音声信号に対して第1のクロック信号に同期してサンプリング処理を行ってエコーキャンセル用の音声信号を生成する。すなわち、スピーカー装置で集音した信号に含まれるエコー信号は、通信インタフェース装置において第1のクロック信号に同期したデジタル音声信号から、前記第2のクロック信号に同期したデジタル音声信号に変換されているが、エコーキャンセル用の音声信号もこれと同様の変換処理がなされているので、動作周波数(クロック)が異なる通信インタフェースを介してスピーカー装置に接続した場合であっても、エコーキャンセル処理におけるキャンセル位置ずれが生じず、集音信号に含まれるエコー信号を確実に除去することができる。
本発明の近距離無線通信装置において、前記通信インタフェース装置から前記第2のクロック信号が入力する第3の端子を備え、前記通信インタフェース装置が前記第1のクロック信号に同期したデジタル音声信号を、前記第2のクロック信号に同期したデジタル音声信号に変換するために用いた第2のクロック信号を取り込むことを特徴とする。
これにより、通信インタフェース装置においてレート変換に用いられている第2のクロック信号を第3の端子から取り込むので、通信インタフェース装置において行われるサンプリング処理と同じサンプリング処理が可能になる。
本発明によれば、動作クロック周波数が異なる通信インタフェースに接続した場合でも、集音した音声信号に含まれるエコーを確実に除去することができる。
本発明の実施の形態に係るハンズフリー通信システムを示すである。 従来のハンズフリー通信システムを示す図である。 バスシステムに組み込まれた従来のハンズフリー通信システムを示す図である。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。本発明の実施の形態に係るハンズフリー通信システムは、当該システムが接続される通信インタフェースの動作クロックを利用して、外部から収集した音声信号に含まれるエコー信号を除去するハンズフリー通信システムであり、例えば、車両に搭載可能なものである。以下、本発明の実施の形態に係るハンズフリー通信システムを車両に搭載した場合を例に挙げて説明する。
(実施の形態)
図1は、本発明の実施の形態に係るハンズフリー通信システムを示した図である。図1に示すハンズフリー通信システム100は、Bluetooth(登録商標)等により携帯電話機等の携帯通信端末200と近距離無線通信可能な近距離無線通信装置101と、近距離無線通信装置101が受信した音声信号を外部に出力するスピーカー装置102と、近距離無線通信装置101とスピーカー装置102とを接続する通信インタフェース装置104と、外部の音声を収集するマイクロフォン装置103と、を備えている。通信インタフェース装置104には、例えば、ナビゲーション装置105が接続されている。このハンズフリー通信システム100では、近距離無線通信装置101がモジュール化されて車載用オーディオ装置106内部に設けられ、近距離無線通信装置101及びナビゲーション装置105等が通信インタフェース装置104に接続されてMOST(Media Oriented Systems Transport)バスシステムが構成されている。このようなバスシステムでは、近距離無線通信装置101の動作クロックと通信インタフェース装置104の動作クロックとは異なる周波数で構成されている。本実施の形態に係るMOSTバスシステムにおいては、近距離無線通信装置101が8KHzのクロック周波数に同期して動作すると共に、通信インタフェース装置104が48KHzのクロック周波数に同期して動作するように構成されている。
通信インタフェース装置104は、ハンズフリー通信システム100、オーディオ装置106及びナビゲーション装置105などが接続されてバスシステムを構成するものであり、クロック信号発生部107と、アップレートサンプリング部108と、を備えている。クロック信号発生部107は、後述する近距離無線通信装置101のクロック信号発生部112が発生する第1のクロック信号と周波数の異なる第2のクロック信号を発生する。本実施の形態では、クロック信号発生部107は、第2のクロック信号として48KHzのクロック信号を発生してアップレートサンプリング部108に出力すると共に、出力端子T5を介して近距離無線通信装置101に出力する。近距離無線通信装置101に出力された48KHzのクロック信号は、近距離無線通信装置101のアップレートサンプリング部114でのアップレートサンプリング処理に供される(後述する)。また、本実施の形態では、クロック信号発生部107を通信インタフェース装置104内に設ける構成としたが、第2のクロック信号をアップレートサンプリング部108及び近距離無線通信装置101に出力する構成であれば、通信インタフェース装置104の外部に設けてもよい。
アップレートサンプリング部108は、近距離無線通信装置101から出力された8KHzのクロック信号に同期したデジタル音声信号を入力端子T4を介して受信し、このデジタル音声信号に対して、クロック信号発生部107から受けた48KHzのクロック信号に基づいてアップレートサンプリング処理を行う。アップレートサンプリング部108は、8KHzから48KHzにアップレートサンプリング処理したデジタル音声信号を、出力端子T6を介してD/A(デジタルアナログ)変換装置(DAC)109に出力する。
D/A変換装置109は、48KHzのクロック信号で動作可能に構成されており、アップレートサンプリング部108から受けたデジタル音声信号をアナログ音声信号に変換して増幅器(AMP)110に出力する。増幅器110は、48KHzのクロック信号で動作可能に構成されており、D/A変換装置109でアナログ変換されたアナログ音声信号を所定レベルに増幅する。スピーカー装置102は、増幅器110で増幅されたアナログ音声信号を外部に出力する。
マイクロフォン装置103は、外部の音声を集音し、集音したアナログ音声信号をA/D(アナログデジタル)変換装置(ADC)111に出力する。A/D変換装置111は、8KHzのクロック信号で動作可能に構成されており、マイクロフォン装置103が集音したアナログ音声信号をデジタル音声信号に変換して、近距離無線通信装置101に出力する。
近距離無線通信装置101は、クロック信号発生部112と、近距離無線通信部(無線通信部)113と、アップレートサンプリング部114と、ダウンレートサンプリング部115と、エコーキャンセル部(エコーキャンセラ)116とから構成されている。クロック信号発生部112は、8KHzのクロック信号を発生し、このクロック信号により近距離無線通信装置101の各部が動作する。無線通信部113は、携帯通信端末200と近距離無線通信を行い、8KHzに同期したデジタル音声信号を出力端子T1を介して通信インタフェース装置104に出力すると共に、アップレートサンプリング部114に出力する。すなわち、アップレートサンプリング部114には、無線通信部113から通信インタフェース装置104に出力される第1のクロック信号に同期したデジタル音声信号の一部が取り込まれる。アップレートサンプリング部114に取り込まれたデジタル音声信号は、エコーキャンセル部116において、エコー信号を除去する擬似エコー信号(エコーキャンセル用の音声信号)を生成するための基準信号となる。ここで、エコー信号とは、ユーザの送話音声がマイクロフォン装置103で収集される際に、スピーカー装置102から送出される受話音声等が回り込んで収集された音声信号である。
アップレートサンプリング部114は、無線通信部113から受けた8KHzのクロック信号に同期したデジタル音声信号に対して、入力端子T2を介して通信インタフェース装置104から受けた48KHzのクロック信号に基づいてアップレートサンプリング処理(レート変換処理)を行う。アップレートサンプリング部114は、8KHzから48KHzにアップレートサンプリング処理したデジタル音声信号をダウンレートサンプリング部115に出力する。
ダウンレートサンプリング部115は、アップレートサンプリング部114で48KHzにアップレートサンプリング処理されたデジタル音声信号に対して、クロック信号発生部112から受けた8KHzのクロック信号に基づいてダウンレートサンプリング処理(レート変換処理)を行う。ダウンレートサンプリング部115は、48KHzから8KHzにダウンレートサンプリング処理したデジタル音声信号を擬似エコー信号としてエコーキャンセル部116に出力する。すなわち、アップレートサンプリング部114で、動作クロックの異なる通信インタフェース装置104でのアップレートサンプリング処理と同一の(同一周波数での)サンプリング処理を行い、マイクロフォン装置103で集音したアナログ音声信号に含まれるエコー信号と同一タイミングで量子化された疑似エコー信号を生成する。そして、ダウンレートサンプリング部115で、A/D変換装置111の動作クロックと同一周波数でサンプリング処理を行い、集音信号に含まれるエコー信号と擬似エコー信号とを同一周波数に同期させる。
エコーキャンセル部116は、入力端子T3を介してA/D変換装置111から入力されたデジタル音声信号から、ダウンレートサンプリング部115から入力された擬似エコー信号を減算して、マイクロフォン装置103で集音した音声信号に含まれるエコー信号を除去(エコーキャンセル)する。すなわち、エコーキャンセル部116は、集音信号から当該集音信号に含まれるエコー信号に同一周波数で同期した擬似エコー信号を減算することで、エコーキャンセル位置を合わせてエコー信号を除去する。そして、エコーキャンセル部116は、エコー信号を除去したデジタル音声信号を無線通信部113に出力する。
次に、本実施の形態に係るハンズフリー無線通信システム100の動作について説明する。無線通信部113で携帯通信端末200から受信したデジタル音声信号は、出力端子T1及び入力端子T4を介してアップレートサンプリング部108に出力されると共に、そのデジタル音声信号の一部がアップレートサンプリング部114に取り込まれる。アップレートサンプリング部108において、無線通信部113から出力された第1のクロック信号に同期したデジタル音声信号が、クロック信号発生部107から受けた第2のクロック信号に同期してアップレートサンプリング処理され、D/A変換装置109に出力される。D/A変換装置109に出力されたデジタル音声信号はアナログ音声信号に変換され、増幅器110で増幅され、スピーカー装置102から出力される。マイクロフォン装置103で集音された外部の音声は、A/D変換装置111でデジタル音声信号に変換され、エコーキャンセル部116に出力される。
一方、アップレートサンプリング部114では、無線通信部113から出力された第1のクロック信号に同期したデジタル音声信号が、出力端子T5及び入力端子T2を介してクロック信号発生部107から受けた第2のクロック信号に同期してアップレートサンプリング処理される。次に、ダウンレートサンプリング部115では、アップレートサンプリング処理後のデジタル音声信号が、第1のクロック信号に同期してダウンレートサンプリング処理される。ダウンレートサンプリング処理後のデジタル音声信号は、擬似エコー信号としてエコーキャンセル部116に出力される。エコーキャンセル部116では、入力端子T3を介してA/D変換装置111から入力されたデジタル音声信号から、ダウンレートサンプリング部115から入力された擬似エコー信号が減算され、集音した音声信号に含まれるエコー信号が除去される。
このように本実施の形態のハンズフリー通信システム100では、第2のクロック信号に同期してサンプリング処理した音声信号に対して、第1のクロック信号に同期してサンプリング処理を行ってエコーキャンセル用の音声信号が生成される。すなわち、スピーカー装置102で収集した信号に含まれるエコー信号は、通信インタフェース装置104において第1のクロック信号に同期したデジタル音声信号から、第2のクロック信号に同期したデジタル音声信号に変換されているが、エコーキャンセル用の音声信号もこれと同様の変換処理がなされているので、動作周波数(クロック)が異なる通信インタフェース装置104を介してスピーカー装置102に接続した場合であっても、エコーキャンセル処理におけるキャンセル位置ずれが生じず、集音信号に含まれるエコー信号を確実に除去することができる。
なお、上記実施の形態では、近距離無線通信装置101を通信インタフェース装置104に接続してMOSTバスシステムを構成した場合を例に説明したが、この構成に限定されるものではない。通信インタフェース装置104の動作クロックが近距離無線通信装置101の動作クロックと異なる周波数であれば、本発明を適用することが可能である。
また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
本発明は、携帯電話機を保持することなく通話可能なハンズフリー通信システムであって、車両等に適用可能である。
100 ハンズフリー通信システム
101 近距離無線通信装置
102 スピーカー装置
103 マイクロフォン装置
104 通信インタフェース装置
107 クロック信号発生部(第2のクロック信号発生部)
108 アップレートサンプリング部
109 DAC(デジタルアナログ変換装置)
111 ADC(アナログデジタル変換装置)
112 クロック信号発生部(第1のクロック信号発生部)
113 近距離無線通信部
114 アップレートサンプリング部(第1のレート変換部)
115 ダウンレートサンプリング部(第2のレート変換部)
116 エコーキャンセル部
T1 出力端子(第1の端子)
T2 入力端子(第3の端子)
T3 入力端子(第2の端子)

Claims (6)

  1. 第1のクロック信号に同期して動作する近距離無線通信装置と、
    前記近距離無線通信装置のデジタル音声信号の出力端子が接続され、前記第1のクロック信号とは周波数の異なる第2のクロック信号に同期して動作し、前記近距離無線通信装置の出力端子から出力される前記第1のクロック信号に同期したデジタル音声信号を、前記第2のクロック信号に同期したデジタル音声信号に変換して出力する通信インタフェース装置と、
    前記通信インタフェース装置から出力されるデジタル音声信号を前記第2のクロック信号に同期したアナログ音声信号に変換するデジタルアナログ変換装置と、
    前記デジタルアナログ変換装置に接続されたスピーカー装置と、
    音声を収集するマイクロフォン装置と、
    前記マイクロフォン装置のアナログ出力信号を前記第1のクロック信号に同期したデジタル信号に変換して前記近距離無線通信装置へ出力するアナログデジタル変換装置と、
    を備え、
    前記近距離無線通信装置は、前記通信インタフェース装置へ出力される前記第1のクロック信号に同期したデジタル音声信号の一部を取り込んで、前記第2のクロック信号に同期してサンプリングを行い、次に前記第1のクロック信号に同期してサンプリングを行ってエコーキャンセル用信号を生成し、生成したエコーキャンセル用信号を用いて前記アナログデジタル変換装置から入力されるデジタル音声信号からエコーキャンセルすることを特徴とするハンズフリー通信システム。
  2. 車両に搭載されていることを特徴とする請求項1に記載のハンズフリー通信システム。
  3. 車載用オーディオ装置を備え、前記近距離無線通信装置が前記車載用オーディオ装置内に設けられていることを特徴とする請求項2に記載のハンズフリー通信システム。
  4. 前記第1のクロック信号の周波数が8KHzであり、前記第2のクロック信号の周波数が48KHzであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のハンズフリー通信システム。
  5. 第1のクロック信号を発生する第1のクロック信号発生部と、
    前記第1のクロック信号に同期して動作し、携帯通信端末との間で近距離無線通信にて音声信号を送受信する近距離無線通信部と、
    前記第1のクロック信号とは周波数の異なる第2のクロック信号に同期して動作する通信インタフェース装置が接続され、前記近距離無線通信部が前記携帯通信端末から受信し前記第1のクロック信号に同期したデジタル音声信号が出力される第1の端子と、
    外部の音声を収集するマイクロフォン装置のアナログ出力信号を前記第1のクロック信号に同期したデジタル信号に変換して出力するアナログデジタル変換装置が接続される第2の端子と、
    前記通信インタフェース装置へ出力される前記第1のクロック信号に同期したデジタル音声信号の一部を取り込んで、前記第2のクロック信号に同期してサンプリングする第1のレート変換部と、
    前記第1のレート変換部から出力される前記第2のクロック信号に同期したデジタル音声信号を前記第1のクロック信号に同期してサンプリングする第2のレート変換部と、
    前記マイクロフォン装置で収集され前記第2の端子へ入力するデジタル音声信号から前記第2のレート変換部から出力され前記第1のクロック信号に同期したデジタル音声信号を用いてエコーキャンセルし、エコーキャンセルしたデジタル音声信号を前記近距離無線通信部へ出力するエコーキャンセル部と、を具備し、
    前記第1の端子から出力される前記第1のクロック信号に同期したデジタル音声信号は、前記通信インタフェース装置で前記第2のクロック信号に同期したデジタル音声信号に変換されてから、前記第2のクロック信号に同期したアナログ音声信号に変換された後、スピーカー装置から音声出力されることを特徴とする近距離無線通信装置。
  6. 前記通信インタフェース装置から前記第2のクロック信号が入力する第3の端子を備え、前記通信インタフェース装置が前記第1のクロック信号に同期したデジタル音声信号を、前記第2のクロック信号に同期したデジタル音声信号に変換するために用いた第2のクロック信号を取り込むことを特徴とする請求項5に記載の近距離無線通信装置。







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