CN1407827A - 适应入呼叫声信号音量的接收机、方法、程序和载波信号 - Google Patents

Abstract

本发明涉及配备了一个扬声器和/或一个麦克风的一种通信接收机，和装置，用于按照接收机的局部声音环境尤其是该环境的限制程度自动地适应扬声器和/或麦克风的音量。提供限制检测装置和包括自适应滤波装置，用于通过一个自适应滤波器的脉冲响应模仿接收机的声道，和计算和比较装置，用于计算所述脉冲响应的一个部分功率和全部功率之间的一个功率比率以便用参考值与它进行比较，和从中导出限制程度的一个估计值。

Description

适应入呼叫声信号音量的接收机 、方法、程序和载波信号

技术领域

本发明涉及一个电话接收机，包括用于发出一个带有可变声音电平的听觉信号的发出装置和调节所述声音电平的装置。本发明还涉及调节所述声音电平的一种方法。此外，还涉及用于实现该方法的一种计算机程序。本发明具有许多应用，特别是在无线电话接收机领域中。

背景技术

根据国际专利申请公开号WO9905850，描述了自动声音电平控制的方法，用于按照电话局部环境的特性控制一个电话铃音的声音电平。该文献在铃音信号上作出假设和提供用于按照局部环境修改该信号特性的装置。

发明内容

本发明的一个目的是提供用于调节由一个电话接收机发出的信号的声音电平的装置，当接收机位于一个限定的空间中，例如在一个袋子中时，通过定义接收机局部环境的约束的程度，能够使一个用户听见该信号。

为此目的，提供了在介绍段落中所述类型的一种接收机，具有限制检测装置，用于检测接收机局部环境的一个限制程度，和控制所述调节装置的装置，用于按照检测的结果控制所述声音电平的调节。

按照本发明的一个重要特征，限制检测装置包括自适应滤波装置，用于通过一个自适应滤波器的脉冲响应模仿(model)接收机的声道，和计算及比较装置，用于计算所述脉冲响应的一个部分功率和全部功率之间的一个功率比，以便与参考值进行比较，并由此导出所述限制程度的一个估计值。

附图说明

结合附图中的参考实施例将进一步描述本发明，但本发明并不限于此。

图1是一个图，描绘了按照本发明的位于一个限定的局部环境中的一个接收机，

图2是一个流程图，示例了按照本发明的一个方法例子，

图3是一个功能方框图，显示了按照本发明的一个接收机的实施例，

图4是一个图，描绘了实验测试结果。

具体实施方式

图1说明了一个用户1和位于由一个袋子3表示的限制环境中的一个电话接收机2。当用户接收一个呼叫时，称为呼入呼叫，接收机通过一个扬声器装置发出的一个听觉信号4把该呼入指示给他。该信号可以是任何类型的听觉信号，比如一个铃音，一个话音信息，音乐等等。在图1所示的情况下，电话接收机位于或多或少的封闭的限制空间中，在那里声音不能很好地传播到外面或里面。按照本发明，该类型的环境被称作一个限制的环境。

当接收机位于一个限制的环境中时会造成两个主要的问题。提出的第一个问题是发出指示一个呼入呼叫的音频呼叫信号的时间。这是因为由于声音不能很好地传播到外界，有可能用户不能听到由接收机发出的声音信号和错过一个呼入呼叫。出现的第二个问题是拾取呼叫的时间，当接收机配备了一个话音控制设备时，能够使用户摘机他的电话和通过预录的话音命令开始一个通信而不用把他的接收机拿在手里，从而不必将接收机从原始的局部环境中拿开。话音控制设备包括位于接收机中的一个麦克风，用于拾取话音控制信号。在诸如图1所示的一个限定环境中，声音不能很好地从外界传播到内部，有可能麦克风不能捕获到来自用户的话音控制信号和因此不能触发呼叫的摘机。

图2示例了按照本发明的一个方法，用于能够使一个用户在他的电话接收机上接收和摘机一个呼叫，当接收机位于一个限定的环境中时，例如在一个袋子中，抽屉中，深的或封闭的衣袋中等等。该方法包括下列步骤：

一个呼叫接收步骤k0，用于接收一个呼入呼叫，

一个呼叫通知步骤K1，并行一个接收机局部声音环境的一个评估，

一个限定检测步骤K2，用于检测局部环境的限定程度，

如果步骤K2的检测结果表明局部环境是限定的，该方法继续到一个步骤K3，用于检查是否启动了话音控制摘机模式。

-如果话音控制摘机模式被启动，该方法继续到步骤K4以增加发出音量，并接着用步骤K5以增加接收音量，否则该方法直接到步骤K5。

-步骤K6表示接收机继续用改变的音量发出一个可听的呼叫信号。

-在随后的步骤K7上，完成一个测试以确定是否用户接受或拒绝了呼叫：

如果呼叫被拒绝，该方法在步骤K13终止，

否则它继续到步骤K8以便在局部环境的限制程度上重复一个测试，由于用户可能已经从方法开始的局部环境中移开接收机。

-如果局部环境被限制，该方法继续直接到步骤K12以便继续通信，并接着K13结束，

-否则它通过步骤K9，在由用户预定的等级上和对应于一个当用户和接收机位于相同的局部环境中时的正常使用，自动重新预置声音音量，并接着继续步骤K12和K13。

-如果检测步骤K2检测的结果表明局部环境不受限制，方法继续到步骤K10以继续发出由制造商或用户预先录制的参考声音等级参数的声音信号。

随后的步骤K11与步骤K7相同，除了如果呼叫被接受，它通常不需要再进行一个限制测试，而方法则到步骤K12和接着在步骤K13终止。

图3是按照本发明的一个接收机的一个实施例。它包括一个接收天线31，一个发射天线32，一个数字信号处理单元34，例如通过一个DSP(数字信号处理器)类型的处理器装置使用的，一个频编码解码单元35，一个扬声器36和一个麦克风37。音频编码/懈码单元35执行模仿到数字转换ADC和数字到模仿转换DAC，以及量化数字化这个信号。数字信号处理单元34包括用于接收：一个信道解码单元341，一个源解码单元342，一个旋律产生单元343，一个开关344和用于发送：一个编码单元345和一个信道编码单元346。

当接收机接收一个呼叫时，接收天线32接收一个呼入呼叫通知信号，它必须连续地被信道解码器341和源解码器342解码。如果选择的呼叫信号模式是旋律类型，可以把开关344转换到连接用于产生一个预录制旋律的旋律产生器343，告知用户一个呼入呼叫的一个可听信号。呼入呼叫通知信号被称作接收的信号和用x指示，接着被发送到音频编码/懈码单元35以便被解码和接着发送到扬声器36。在由数字到模仿变换器DAC把它变换成一个模仿信号之前，通过一个放大器351把接收的信号x转换成由用户或制造商预定的一个音量的一个信号，并接着通过扬声器36以一种声音信号的形式发出，用h指示。由扬声器发出的信号h的一个过滤的形式，由y指示，通过麦克风35拾取，因为在扬声器和麦克风之间存在声耦合，它们通常位于一小型接收机中彼此的一个短距离上。由扬声器发出的信号h表示扬声器和麦克风之间声耦合的脉冲响应。通过用于信号处理单元DSP中的一个回声消除器可以确定该脉冲响应h，例如通过一个自适应滤波器347，一个减法器348，一个计算单元FER和一个音量控制单元349。

此外，麦克风37还捕获一个附加的信号，称作有用的信号，对应于被呼叫用户的声音，尤其当“语音控制”模式被激活，可能是由附加的噪声激发时出现。该附加的信号是由n指示。由麦克风37发送到数字处理单元DSP的信号是由m指示。它对应于信号y和n的总和。通过模仿到数字变换器ADC变换的信号m按照由音量控制单元349确定的一个音量等级通过一个放大器352被放大。发送到信号处理单元DSP的信号m表示由扬声器和麦克风之间的声耦合引入的回声。回音消除器去除了这种回声。

在图2中描述的对应于按照本发明方法步骤K2和K8的限制程度的检测例如最好是通过存在于数字信号处理单元DSP中的回声消除器来实现。按照下面描述的一个优选实施例，由回声消除器确定的接收机的局部环境的特性被用于达到限制检测的目的。这是因为扬声器36和麦克风37之间的声耦合取决于接收机的位置，也就是说它的局部声音环境。例如，在一个大屋子的开阔的局部环境中，其中接收机就放在一个桌子上，这时的声道脉冲响应长于接收机在一个钱包里的一个封闭的环境中。局部声音环境的类型，受限制/开放，和局部环境限制的程度，能通过在接收机中达到的声耦合的一个估计而确定。

按照本发明，这个估动是通过用于回声消除器中自适应滤波器347模仿接收机的声道进行的。自适应滤波器347接收作为输入的接收的信号x，相应于呼入呼叫通知。它输送作为一个输出的一个信号，由z指示，它从麦克风37发送的回声信号m中减去以便获得一个误差信号ε。自适应滤波器347的系数适应于误差信号ε，根据递归算法，比如标准化最小平方算法，也称作NLMS(标准化最小均值平方)，在S.Haykin的文献“Adaotive Filter Theory.ThirdEdition”中进行了描述，1996年由Prentice Hall公开。这种算法使得能够更新自适应滤波器的系数以便最小化误差ε。在适应了滤波器的系数之后，滤波器的脉冲响应，由w指示，代表一个模仿的声道，已经集中于扬声器和麦克风之间的声耦合的脉冲响应h。这就使得能够确定存在于扬声器和麦克风之间的声耦合并因此表现出接收机局部声音环境的特性。当滤波器的系数适应时，误差ε被消除，z的值实际上等于m和w＝h。

按照本发明的一个优选实施例，通过自适应滤波器347的脉冲响应w的部分能量和滤波器的脉冲响应的全部能量之间的一个能量比确定扬声器和麦克风之间的声耦合的脉冲响应h。例如，该比率由FER(k)表示可通过下式(1)来定义： $\mathrm{FER}\left(k\right)=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=0}^k{w}^2\left(i\right)}{{\mathrm{\Σ}}_{i=0}^{L-1}{w}^2\left(i\right)}---\left(1\right)$

其中k和i表示相应于自适应滤波器341系数的指数和L是滤波器脉冲响应的长度。比率FER(k)表示在滤波器的系数1和k之间的自适应滤波器的脉冲响应的一个段的能量和滤波器的脉冲响应的全部能量之间的比率。接着可以通过计算针对一预定滤波器指数表示为k₀的能量比FER(k₀)和通过用参考值与该比率进行比较确定局部环境的类型。越是受到限制的局部环境，则能量比FER(k₀)越接近于1。通过计算单元FER执行这些能量计算。它接收作为一个输入的自适应滤波器347的脉冲响应和输送作为一个输出的一个控制信号S_FER。控制信号S_FER表示能量比FER(k₀)。它意在控制音量控制单元349。按照图2所述的步骤K2和K8，计算的能量比FER(k₀)确定接收机的局部环境限制程度的检测结果。通过计算单元FER控制的音量控制信号S_FER表示到音量控制单元349，指示它应该增加或减少由扬声器36发出的和/或由麦克风37拾取的信号的声音音量，这是按照图2的步骤K2和K5所述的过程。

图4显示了在两个不同的声音环境中完成实验测试的结果。用图3所示类型的配备了一个自适应256-系数滤波器的一个移动无线电话接收机来执行测试。预先配置接收机以便通过频率调制以一个旋律合成的形式发出一个可听的呼入呼叫。图4显示了定义在公式(1)中的按照一个指数k的示例了能量比率FER(k)的两个曲线，指数k表示用于公式(1)分子中的采样数。

粗体的曲线表示在一个局部环境中观察的能量比率FER(k)，所述的是类型A，打开或非限制的，包括配置了一个桌子的一个大屋子，在桌子上放置接收机。点线的曲线表示在一个限制的局部环境中观察的能量比率FER(k)，所述的是类型B，包括一个接收机被封闭在其中的包。

在每个曲线上，由一个水平双箭头和一个垂直双箭头指示出两个点。水平双箭头表示在每个曲线上的一个点，由B₃₃ ^0.9和A₄₈ ^0.9指示，它们表示针对两个点的等于0.9的一个相同的能量比率FER，分别对于一个指数k₀＝33(类型B曲线)和48(类型A曲线)。垂直的双箭头指示在每个曲线上的一个点，也就是说点B₃₃ ^0.9和一个点A₃₃ ^0.7，分别表示针对相同的指数k₀＝33的能量比率0.9(类型B曲线)和0.7(类型A曲线)。由两个双箭头指出的点表示在类型A和B环境之间的声耦合差别。水平的双箭头显示了33或48的滤波器系数集中了自适应滤波器的脉冲响应全部能量的90％，这取决于是否接收机的局部环境是类型B或A。垂直的双箭头显示了33的第一滤波器系数集中了自适应滤波器的脉冲响应的全部能量的70％或90％，这取决于是否接收机的局部环境是类型A或B。按照本发明的检测器的至少两个实施例的限制程度能够由这个曲线图得出。

按照第一个实施例，在一个计算单元FER中实现限制程度的检测，是通过比较对应一个0.9的能量比率FER(k)的指数k的值与介于例如在33和48之间并对应于具有减少的限制程度的声音环境范围从类型B到类型A的参考值来实现限制程度的检测。

按照第二实施例，在一个计算单元FER中实现限制程度的检测，是通过计算针对一个给定指数例如k₀＝33的能量比率FER(k)并将它与介于例如在0.7和0.9之间并对应于增加的限制程度的声音环境范围从类型A到类型B的参考值进行比较实现限制程度检测。

发送到音量控制单元349的信号S_FER包含由计算单元FER计算的关于限制程度的信息。该信息，由FER(k₀)指示，以及其他的信息，比如由制造商规定的音量信息，由V_DET指示，和由用户预定的信息，由V_USER指示，都是由控制单元343使用以便分别调节放大器351和352的音量电平V_r和V_t，根据下面的公式： $V_r=\max (V_{\mathrm{USER}}+f(\mathrm{FER}\left(k_0\right),V_{\max }^{\left(1\right)})---\left(2\right)$ $\mathrm{Vt}=\max (V_{\mathrm{DET}}+g(\mathrm{FER}\left(k_0\right),V_{\max }^{\left(2\right)})----\left(3\right)$

其中f和g可以特别是离散函数，和其中V_max ⁽¹⁾和V_max ⁽²⁾是预定的最大值。通过一个实施例，函数f可以具有下列的简单形式：因此，按照接收机的局部声音环境和特别是它的限制程度，在一个通信接收机中用于自动适应扬声器和麦克风的音量的一个接收机、一种方法、一个计算机程序，已经进行了描述和通过例子进行了图示说明。在不脱离本发明范围的情况下，根据描述的实施例可以容易地导出其他的实施例。特别的是，本发明不限于处理信号的类型：语音识别的摘机，呼入呼叫通知等等，也不限于信号、旋律、语音等等的特性。

Claims (6)

1.一种电话接收机，包括发声装置(36)，用于发出具有一个可变声音电平的一个声音信号，和调节所述声音电平的装置(351)，其特征在于它包括限制检测装置(347；FER)，用于检测接收机的局部环境的限制程度，和控制所述调节装置的装置(349)，用于按照检测的结果控制所述声音电平的调节。

2.如权利要求1中的一种接收机，其中所述限制检测装置(347；FER)包括自适应滤波装置(347)，用于使用一个自适应滤波器的脉冲响应(w)模仿(model)接收机的的声道，和计算和比较装置，用于计算所述脉冲响应的一个部分功率和全部功率之间的一个功率比率(FER(k))以便用参考值与它进行比较，和从中导出所述限制程度的一个估算值。

3.调节由一个电话接收机发出的一个信号的声音电平的一种方法，其特征在于它包括一个限制检测步骤(K2；K8)，用于检测接收机的局部环境的一个限制程度，和一个调节步骤(K4；K5)，用于按照检测的结果调节所述声音电平。

4.如权利要求3中的一种方法，其中限制检测步骤包括一个自适应滤波步骤，用于通过一个自适应滤波器的脉冲响应模仿(model)接收机的声道，和计算和比较步骤，用于计算所述脉冲响应的一个部分功率和全部功率之间的一个功率比率，以便用参考值与它进行比较，和从中导出所述限制程度的一个估计值。

5.一种包含用于实现如权利要求4方法的程序代码指令的计算机程序。

6.用于携带如权利要求5中的一个计算机程序的一种信号。

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