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在适应性噪音消除系统中的抗噪音产生器响应和次级路径响应的顺序调适

申请号 CN201380024366.6 申请日 2013-04-15 公开(公告)号 CN104272379A 公开(公告)日 2015-01-07
申请人 美国思睿逻辑有限公司; 发明人 杰弗里·奥尔德森; J·D·亨德里克斯; D·周; 安东尼奥·约翰·米勒; C·雍; G·D·卡马斯;
摘要 一种个人音频设备例如无线电话,包括适应性噪音消除(ANC) 电路 ,其从参考麦克 风 信号 适应性地产生抗噪音信号,并且将该抗噪音信号注入到扬声器或其他变换器输出以导致周围音频声音的消除。误差麦克风也可以提供在扬声器附近以提供指示噪音消除的效果的误差信号。使用次级路径估计适应性 滤波器 来估计从噪音消除电路穿过变换器的电声音路径,以便可以从误差信号去除源音频。排序适应性滤波器的调适以便它们系数的更新不导致在更新中的不稳定或误差。可以确定源音频相对于周围音频的位准以确定系统是否会产生不正确的抗噪音和/或变得不稳定。
权利要求

1.一种个人音频设备,包括:
个人音频设备壳体;
安装在所述壳体上的变换器,用于再现包括回播给听者的源音频和抵抗周围音频声音在变换器的声输出中的影响的抗噪音信号两者的音频信号
安装在所述壳体上的参考麦克,用于提供指示周围音频声音的参考麦克风信号;
靠近变换器安装在所述壳体上的误差麦克风,用于提供指示所述变换器的声输出和在所述变换器处的周围音频声音的误差麦克风信号;以及
处理电路,其通过调适第一适应性滤波器以与误差信号以及所述参考麦克风信号一致地从参考信号适应性产生所述抗噪音信号以减少由听者听到的所述周围音频声音的存在,其中所述处理电路实施为具有塑形所述源音频的次级路径响应的次级路径适应性滤波器和从所述误差麦克风信号去除所述源音频以提供所述误差信号的合成器,并且其中处理电路排序所述次级路径适应性滤波器和所述第一适应性滤波器的调适,以便所述第一适应性滤波器或者所述次级路径适应性滤波器的第一个滤波器的调适仅在所述第一适应性滤波器或者所述次级路径适应性滤波器的另一个滤波器的调适基本完成或暂停之后开始。
2.根据权利要求1所述的个人音频设备,其中所述处理电路排序所述次级路径适应性滤波器和所述第一适应性滤波器的调适,以便在所述第一适应性滤波器的调适之前,以及在所述第一适应性滤波器的调适暂停期间,执行所述次级路径适应性滤波器的调适。
3.根据权利要求2所述的个人音频设备,其中所述处理电路响应于确定所述源音频具有为所述次级路径适应性滤波器的调适提供合适的训练信号的特征,开始是所述次级路径适应性滤波器的调适并且然后所述第一适应性滤波器的调适的排序。
4.根据权利要求3所述的个人音频设备,其中所述处理电路确定所述源音频主要包含下行链路语音并且因此具有为所述次级路径适应性滤波器的调适提供合适的训练信号的特征。
5.根据权利要求2所述的个人音频设备,其中所述处理电路开始所述次级路径适应性滤波器的调适并且然后所述第一适应性滤波器的调适的排序,并且在所述次级路径适应性滤波器的调适期间,注入具有为所述次级路径适应性滤波器的调适提供合适的训练信号的特征的训练信号到所述源音频中。
6.根据权利要求5所述的个人音频设备,其中所述训练信号是宽带信号。
7.根据权利要求2所述的个人音频设备,其中所述处理电路响应于确定所述第一适应性滤波器的一个或多个系数具有超过允许阈值的变化率,从而开始所述次级路径适应性滤波器的调适并且然后所述第一适应性滤波器的调适的排序。
8.根据权利要求2所述的个人音频设备,其中所述处理电路响应于确定预定周期已经从前一调适排序消逝,从而开始所述次级路径适应性滤波器的调适并且然后所述第一适应性滤波器的调适的排序。
9.一种由个人音频设备抵抗周围音频声音的影响的方法,该方法包括:
通过调适第一适应性滤波器以与误差信号以及参考麦克风信号一致地从参考信号适应性产生抗噪音信号以减少由听者听到的周围音频声音的存在;
将抗噪音信号与源音频合成;
提供合成的结果给变换器;
利用参考麦克风测量周围音频声音;
利用误差麦克风测量变换器的声输出和周围音频声音;
实施为具有塑形源音频的次级路径响应的次级路径适应性滤波器和从误差麦克风信号去除源音频以提供误差信号的合成器;
排序次级路径适应性滤波器和第一适应性滤波器的调适以便第一适应性滤波器或者次级路径适应性滤波器的第一个滤波器的调适仅在第一适应性滤波器或者次级路径适应性滤波器的另一个滤波器的调适基本完成或暂停之后开始。
10.根据权利要求9所述的方法,其中所述排序排序所述次级路径适应性滤波器和所述第一适应性滤波器的调适以便在所述第一适应性滤波器的调适之前,以及在所述第一适应性滤波器的调适暂停期间,执行所述次级路径适应性滤波器的调适。
11.根据权利要求10所述的方法,还包括:
确定所述源音频是否具有为所述次级路径适应性滤波器的调适提供合适的训练信号的特征;以及
响应于确定所述源音频具有为所述次级路径适应性滤波器的调适提供合适的训练信号的特征,开始所述次级路径适应性滤波器并且然后所述第一适应性滤波器的调适的排序。
12.根据权利要求11所述的方法,所述确定确定所述源音频主要包含下行链路语音并且因此具有为所述次级路径适应性滤波器的调适提供合适的训练信号的特征。
13.根据权利要求10所述的方法,还包括:
开始所述次级路径适应性滤波器并且然后所述第一适应性滤波器的调适的排序;以及在所述次级路径适应性滤波器的调适期间注入具有为所述次级路径适应性滤波器的调适提供合适的训练信号的特征的训练信号到所述源音频中。
14.根据权利要求13所述的方法,其中所述训练信号是宽带信号。
15.根据权利要求10所述的方法,还包括:
确定所述第一适应性滤波器的一个或多个系数是否具有超过允许阈值的变化率;以及响应于确定所述第一适应性滤波器的一个或多个系数具有超过允许阈值的变化率,从而开始所述次级路径适应性滤波器并且然后所述第一适应性滤波器的调适的排序。
16.根据权利要求10所述的方法,还包括:
确定预定周期自从调适的之前排序是否已经消逝;以及
响应于确定预定周期已经从前一调适排序消逝,从而开始所述次级路径适应性滤波器并且然后所述第一适应性滤波器的调适的排序。
17.一种用于实施个人音频设备的至少一部分的集成电路,包括:
输出,用于给输出变换器提供包括回播给听者的源音频和抵抗周围音频声音在变换器的声输出中的影响的抗噪音信号两者的输出信号
参考麦克风输入,用于接收指示所述周围音频声音的参考麦克风信号;
误差麦克风输入,用于接收指示所述变换器的所述声输出和在所述变换器处的所述周围音频声音的误差麦克风信号;以及
处理电路,其通过调适第一适应性滤波器以与误差信号以及所述参考麦克风信号一致地从参考信号适应性产生所述抗噪音信号以减少由听者听到的所述周围音频声音的存在,其中所述处理电路实施为具有塑形所述源音频的次级路径响应的次级路径适应性滤波器和从所述误差麦克风信号去除所述源音频以提供所述误差信号的合成器,并且其中处理电路排序所述次级路径适应性滤波器和所述第一适应性滤波器的调适,以便所述第一适应性滤波器或者所述次级路径适应性滤波器的第一个滤波器的调适仅在所述第一适应性滤波器或者所述次级路径适应性滤波器的另一个滤波器的调适基本完成或暂停之后开始。
18.根据权利要求17所述的集成电路,其中所述处理电路排序所述次级路径适应性滤波器和所述第一适应性滤波器的调适,以便在所述第一适应性滤波器的调适之前,以及在所述第一适应性滤波器的调适暂停期间,执行次级路径适应性滤波器的调适。
19.根据权利要求18所述的集成电路,其中所述处理电路响应于确定所述源音频具有为所述次级路径适应性滤波器的调适提供合适的训练信号的特征,开始所述次级路径适应性滤波器并且然后所述第一适应性滤波器的调适的排序。
20.根据权利要求19所述的集成电路,其中所述处理电路确定所述源音频主要包含下行链路语音并且因此具有为所述次级路径适应性滤波器的调适提供合适的训练信号的特征。
21.根据权利要求18所述的集成电路,其中所述处理电路开始所述次级路径适应性滤波器并且然后所述第一适应性滤波器的调适的排序,并且在所述次级路径适应性滤波器的调适期间,注入具有为所述次级路径适应性滤波器的调适提供合适的训练信号的特征的训练信号到所述源音频中。
22.根据权利要求21所述的集成电路,其中所述训练信号是宽带信号。
23.根据权利要求18所述的集成电路,其中所述处理电路响应于确定所述第一适应性滤波器的一个或多个系数具有超过允许阈值的变化率,从而开始所述次级路径适应性滤波器并且然后所述第一适应性滤波器的调适的排序。
24.根据权利要求18所述的集成电路,其中所述处理电路响应于确定预定周期已经从前一调适排序消逝,从而开始所述次级路径适应性滤波器并且然后所述第一适应性滤波器的调适的排序。
25.一种个人音频设备,包括:
个人音频设备壳体;
安装在所述壳体上的变换器,用于再现包括抵抗周围音频声音在输出变换器的声输出中的影响的抗噪音信号的音频信号;
安装在所述壳体上的参考麦克风,用于提供指示周围音频声音的参考麦克风信号;以及
在所述壳体内的处理电路,其从所述参考麦克风信号适应性产生所述抗噪音信号,以便所述抗噪音信号导致所述周围音频声音的基本消除,其中所述处理电路响应于确定所述源音频到所述参考麦克风中的声泄漏的幅度是基本上相对于所述周围音频声音的幅度的,采取动作以阻止所述抗噪音信号的不正确产生。
26.根据权利要求25所述的个人音频设备,还包括安装在所述壳体上的误差麦克风,其产生提供指示所述输出变换器的所述声输出和在所述变换器处的所述周围音频声音的误差麦克风信号,其中所述处理电路还与误差信号一致地产生所述抗噪音信号,其中所述处理电路实施为具有塑形所述源音频的次级路径响应的次级路径适应性滤波器和从所述误差麦克风信号去除所述源音频以提供所述误差信号的合成器,并且其中所述采取动作包括排序所述次级路径适应性滤波器和所述第一适应性滤波器的调适,以便所述第一适应性滤波器或者所述次级路径适应性滤波器中的第一个滤波器的调适仅在所述第一适应性滤波器或者所述次级路径适应性滤波器中的另一个滤波器的调适基本完成或暂停之后开始。
27.根据权利要求26所述的个人音频设备,其中所述处理电路排序所述次级路径适应性滤波器和所述第一适应性滤波器的调适,以便在所述第一适应性滤波器的调适之前,以及在所述第一适应性滤波器的调适暂停期间,执行所述次级路径适应性滤波器的调适,并且其中响应于所述处理电路确定所述源音频到所述参考麦克风中的声泄漏的所述幅度是基本上相对于所述周围音频声音的所述幅度的,执行所述调适的所述排序。
28.根据权利要求26所述的个人音频设备,其中所述处理电路通过将所述源音频的幅度与阈值比较,来确定所述源音频到所述参考麦克风中的声泄漏的幅度是基本上相对于所述周围音频声音的幅度的。
29.根据权利要求28所述的个人音频设备,其中所述处理电路还从所述周围音频声音的幅度的测量确定所述阈值。
30.根据权利要求28所述的个人音频设备,其中所述处理电路还从所述个人音频设备的音量设置确定所述源音频的幅度。
31.一种由个人音频设备抵抗周围音频声音的影响的方法,该方法包括:
利用第一适应性滤波器从参考麦克风信号适应性产生抗噪音信号,以便抗噪音信号导致周围音频声音的基本消除;
将抗噪音信号与源音频合成;
提供合成的结果给变换器;
利用参考麦克风测量周围音频声音;
确定源音频到参考麦克风中的声泄漏的幅度是否基本上相对于周围音频声音的幅度的;以及
响应于确定源音频到参考麦克风中的声泄漏的幅度是基本上相对于周围音频声音的幅度的,采取动作以阻止抗噪音信号的不正确产生。
32.根据权利要求31所述的方法,还包括:
产生提供指示所述输出变换器的所述声输出和在所述输出变换器处的所述周围音频声音的误差麦克风信号;
与误差信号一致地产生所述抗噪音信号;
实施为具有塑形所述源音频的次级路径响应的次级路径适应性滤波器和从所述误差麦克风信号去除所述源音频以提供所述误差信号的合成器;以及
排序所述次级路径适应性滤波器和所述第一适应性滤波器的调适,以便所述第一适应性滤波器或者所述次级路径适应性滤波器中的第一个滤波器的调适仅在所述第一适应性滤波器或者所述次级路径适应性滤波器中的另一个滤波器的调适基本完成或暂停之后开始。
33.根据权利要求32所述的方法,还包括,响应于确定所述源音频到所述参考麦克风中的所述声泄漏的所述幅度是基本上相对于所述周围音频声音的所述幅度的,排序所述次级路径适应性滤波器和所述第一适应性滤波器的所述调适以便在所述第一适应性滤波器的调适之前,以及在所述第一适应性滤波器的调适暂停期间,执行所述次级路径适应性滤波器的调适。
34.根据权利要求33所述的方法,所述确定通过将所述源音频的幅度与阈值比较,来确定所述源音频到所述参考麦克风中的声泄漏的幅度是基本上相对于周所述围音频声音的幅度的。
35.根据权利要求34所述的方法,还包括从所述周围音频声音的幅度的测量确定所述阈值。
36.根据权利要求34所述的方法,所述确定从所述个人音频设备的音量设置来确定所述源音频的所述幅度。
37.一种用于实施个人音频设备的至少一部分的集成电路,包括:
输出,用于给输出变换器提供包括回播给听者的源音频和抵抗周围音频声音在变换器的声输出中的影响的抗噪音信号两者的输出信号;
参考麦克风输入,用于接收指示所述周围音频声音的参考麦克风信号;以及在所述壳体内的处理电路,其从所述参考麦克风信号适应性产生所述抗噪音信号,以便所述抗噪音信号导致所述周围音频声音的基本消除,其中所述处理电路响应于确定所述源音频到所述参考麦克风中的声泄漏的幅度是基本上相对于所述周围音频声音的幅度的,采取动作以阻止所述抗噪音信号的不正确产生。
38.根据权利要求37所述的集成电路,还包括误差麦克风输出,用于接收指示所述输出变换器的所述声输出和在所述输出变换器处的所述周围音频声音的误差麦克风信号,其中处理电路还与误差信号一致地产生抗噪音信号,其中所述处理电路实施为具有塑形所述源音频的次级路径响应的次级路径适应性滤波器和从所述误差麦克风信号去除所述源音频以提供所述误差信号的合成器,并且其中所述采取动作包括排序所述次级路径适应性滤波器和所述第一适应性滤波器的调适,以便所述第一适应性滤波器或者所述次级路径适应性滤波器中的第一个滤波器的调适仅在所述第一适应性滤波器或者所述次级路径适应性滤波器中的另一个滤波器的调适基本完成或暂停之后开始。
39.根据权利要求38所述的集成电路,其中所述处理电路排序所述次级路径适应性滤波器和所述第一适应性滤波器的调适,以便在所述第一适应性滤波器的调适之前,以及在所述第一适应性滤波器的调适暂停期间,执行所述次级路径适应性滤波器的调适;并且其中响应于所述处理电路确定所述源音频到所述参考麦克风中的声泄漏的所述幅度是基本上相对于所述周围音频声音的所述幅度的,执行所述调适的所述排序。
40.根据权利要求38所述的集成电路,其中所述处理电路通过将所述源音频的幅度与阈值比较,来确定所述源音频到所述参考麦克风中的声泄漏的幅度是基本上相对于所述周围音频声音的幅度的。
41.根据权利要求40所述的集成电路,其中所述处理电路还从所述周围音频声音的幅度的测量确定所述阈值。
42.根据权利要求40所述的集成电路,其中所述处理电路还从所述个人音频设备的音量设置来确定所述源音频的所述幅度。

说明书全文

在适应性噪音消除系统中的抗噪音产生器响应和次级路径

响应的顺序调适

技术领域

[0001] 本发明总体上涉及包括适应性噪音消除(ANC)的个人音频设备例如无线电话,并且更具体地,涉及在除了适应性抗噪音滤波之外还使用次级路径估计的个人音频设备中的ANC适应性响应的顺序调适。

背景技术

[0002] 无线电话例如移动电话/蜂窝式电话、无绳电话及其他消费性语音设备例如mp3播放器应用广泛。可通过使用麦克测量周围声事件及随后使用信号处理将抗噪音信号插入至设备的输出中以消除周围声事件,来提供噪音消除从而改进这些设备在清晰度方面的性能。
[0003] 噪音消除操作可以通过在变换器处测量设备的变换器输出得到改进从而利用误差麦克风确定噪音消除的效果。变换器的测量输出理想地是源音频,例如在电话中的下行链路音频,和/或在专用音频播放器或电话中的回播音频,因为噪音消除信号在变换器的位置理想地被周围噪音消除。为了从误差麦克风信号去除源音频,从变换器穿过误差麦克风的次级路径可以被估计并且被用来过滤源音频到正确相位和幅度以从误差麦克风信号减去。然而,当源音频具有非常高的幅度时,从变换器到参考麦克风的声泄漏会导致产生噪音消除(抗噪音)信号的适应性滤波器不能正确地调适。
[0004] 因此,期望提供一种个人音频设备包含无线电话,其利用次级路径估计提供噪音消除来测量变换器和产生抗噪音信号的适应性滤波器的输出,其中可以完成从不正确ANC响应例如由于对源音频信号泄漏到参考麦克风中的调适而发生的不正确响应的恢复。

发明内容

[0005] 在一种个人音频设备、一种操作方法及一种集成电路中完成提供个人音频设备的上述目的,个人音频设备提供包括次级路径估计的噪音消除,次级路径估计设置用于从产生适应性响应的抗噪音的不利状态恢复。
[0006] 个人音频设备包含外壳,其中变换器安装在外壳上用于重现包含用于提供给听者的源音频及用于抵抗周围音频声音在变换器的声输出中的影响的抗噪音信号两者的音频信号。参考麦克风安装在外壳上以提供指示周围音频声音的参考麦克风信号。个人音频设备还包含在外壳内的适应性噪音消除(ANC)处理电路,用于从参考麦克风信号适应性地产生抗噪音信号以便抗噪音信号导致周围音频声音的基本消除。包括误差麦克风,被用于控制抗噪音信号的调适以消除周围音频声音以及用于补偿从处理电路的输出穿过变换器的电声音路径。ANC处理电路排序估计次级路径响应的次级路径适应性滤波器和产生抗噪音信号的另一个适应性滤波器的调适,以便在次级路径响应改变和更新次级路径估计时整个ANC操作保持稳定。
[0007] 在另一个特征中,ANC处理电路检测从输出变换器到参考麦克风的源音频泄漏对于正确操作来说太大或将会太大,并且在产生抗噪音信号的适应性滤波器的调适上采取动作以阻止或补救不正确的操作。
[0008] 如附图所示,从本发明的较佳实施例的下列更具体描述中,本发明的上述及其他目的、特征及优点将变得清晰。

附图说明

[0009] 图1为示例性无线电话10的视图。
[0010] 图2为在无线电话10内的电路的方框图
[0011] 图3为描述可以包括在图2的CODEC集成电路20的ANC电路30内的信号处理电路和功能模的示例的方框图。
[0012] 图4-5为图解根据各个实施例的图2的CODEC集成电路20的ANC电路30的操作的信号波形图。
[0013] 图6为描述由CODEC集成电路20实施的信号处理算法流程图
[0014] 图7为描述在CODEC集成电路20内的信号处理电路和功能模块的方框图。

具体实施方式

[0015] 公开了可在个人音频设备例如无线电话中实施的噪音消除技术及电路。个人语音设备包含适应性噪音消除(ANC)电路,其测量周围声环境并产生注入扬声器(或其他变换器)输出中以消除周围声事件的信号。提供参考麦克风以测量周围声环境,并且包含误差麦克风以测量周围语音和在变换器处的变换器输出,从而给出噪音消除效果的指示。次级路径估计适应性滤波器被用来从误差麦克风信号中去除回播音频以便产生误差信号。然而,取决于由个人音频设备重现的音频信号,例如在电话通话期间的下行链路音频的位准,从变换器到参考麦克风的泄漏会导致ANC电路的不稳定操作和/或不正确调适。并且,关于从不正确调适状态的恢复,或者在ANC电路的初始化期间,除非次级路径估计适应性滤波器具有正确的响应,否则ANC系统的其余部分不会正确地调适,或者会变得不稳定。下面示出的示例性个人音频设备、方法和电路排序次级路径估计适应性滤波器和ANC系统的其余部分的调适以避免不稳定性并且以将ANC系统调适到正确响应。并且可以测量或估计源音频到参考麦克风中的泄漏幅度,并且在ANC系统的调适上采取动作,并且在源音频已经结束或者音量已经下降之后从这种情况恢复以便稳定操作是可以期望的。
[0016] 图1表示邻近人朵5的无线电话10。所示无线电话10为可采用根据本发明的实施例的技术的设备的一实例,但是应了解并非需要所示无线电话10或后续图解中所描绘的电路中所体现的元件或配置的全部。无线电话10包含变换器例如扬声器SPKR,其重现无线电话10所接收的远端语音,连同其他本端音频事件例如铃声、所储存的音频程序材料、近端语音、来自网页的源或由无线电话10所接收的其他网络通信、以及音频指示例如电池低及其他系统事件通告。提供近端语音麦克风NS以捕捉从无线电话10传输至其他会话参与者的近端语音。
[0017] 无线电话10包含适应性噪音消除(ANC)电路及特征,它们将抗噪音信号注入至扬声器SPKR中以改进远端语音及扬声器SPKR所重现的其他语音的清晰度。提供参考麦克风R用于测量周围声环境且定位为远离使用者/讲话者的嘴部通常所在的位置,以便近端语音在参考麦克风R所产生的信号中最小化。提供第三麦克风,误差麦克风E,以当无线电话10紧邻耳朵5时通过提供与靠近耳朵5的扬声器SPKR所重现的音频合成的周围音频的测量来进一步改进ANC操作。在无线电话10内的示例性电路14包含语音CODEC集成电路20,其接收来自参考麦克风R、近端语音麦克风NS及误差麦克风E的信号并与其他集成电路例如含有无线电话收发器的RF集成电路12对接。在本发明的其他实施例中,本文所揭示的电路及技术可结合到单个集成电路,该单个集成电路含有用于实施整个个人音频设备,例如片上MP3播放器集成电路的控制电路及其他功能。
[0018] 一般而言,本发明的ANC技术测量撞击在参考麦克风R上的环境声事件(与扬声器SPKR和/或近端语音的输出相对),并且还测量撞击在误差麦克风E上的相同环境声事件。所示无线电话10的ANC处理电路调适从参考麦克风R的输出产生的抗噪音信号以具有使存在于误差麦克风E上的环境声事件的振幅最小化的特性。因为声路径P(z)从参考麦克风R延伸至误差麦克风E,所以ANC电路本质结合去除电声路径S(z)的影响来估计声路径P(z)。电声路径S(z)代表CODEC集成电路(IC)20的音频输出的响应及包含特定声环境中在扬声器SPKR与误差麦克风E之间的耦合的扬声器SPKR的声/电转换函数。当无线电话未牢固地压至耳朵5时,电声路径S(z)受耳朵5和其他实物的近接性和结构、以及可能邻近无线电话10的人头部结构的影响。虽然所示无线电话10包含具有第三近端语音麦克风NS的双麦克风ANC系统,但是不包含单独误差麦克风及参考麦克风的其他系统可以执行上述的技术。替代地,语音麦克风NS可以使用来执行在上述系统中的参考麦克风R的功能。最后,在仅设计用于音频回播的个人音频设备中,将通常不包括近端语音麦克风NS,并且在下文更详细描述的电路中的近端语音信号路径可省略。
[0019] 现参考图2,在无线电话10内的电路展示在方框图中。CODEC集成电路20包括:模数转换器(ADC)21A,其用于接收参考麦克风信号并且产生参考麦克风信号的数字表示ref;ADC 21B,其用于接收误差麦克风信号并且产生误差麦克风信号的数字表示err;以及ADC 21C,其用于接收近端语音麦克风信号并且产生近端语音麦克风信号的数字表示ns。
CODEC IC 20从放大器A1产生用于驱动扬声器SPKR的输出,该放大器A1放大接收合成器
26的输出的数模转换器(DAC)23的输出。合成器26合成来自内部音频源24的音频信号ia、由ANC电路30所产生的抗噪音信号anti-noise(其根据约定具有与参考麦克风信号ref中的噪音相同的极性且因此被合成器26减除)、近端语音信号ns的一部分,以便无线电话10的使用者听到其自己与接收自射频(RF)集成电路22的下行链路语音ds成适当关联的语音。根据本发明的实施例,下行链路语音ds提供给ANC电路30。下行链路语音ds、内部音频ia和噪音(或者如果使用为替代信号时的源音频/噪音)提供给合成器26,以便信号ds+ia总是存在以利用在ANC电路30中的次级路径适应性滤波器估计音频路径S(z)。
近端语音信号ns还提供至RF集成电路22且作为上行链路语音经由天线ANT传输给服务提供者。
[0020] 图3表示图2的ANC电路30的细节的一个示例。适应性滤波器32接收参考麦克风信号ref并且在理想情况下将它的转换函数W(z)调适为P(z)/S(z)以产生抗噪音信号anti-noise,其被提供到将抗噪音信号与由变换器重现的音频信号合成的输出合成器,例如由图2的合成器26示例。适应性滤波器32的系数由W系数控制模块31控制,该W系数控制模块31使用两个信号的相关性确定适应性滤波器32的响应,该适应性滤波器32通常在最小均方意义上使存在于误差麦克风信号err中的参考麦克风信号ref的那些分量之间的误差最小化。由W系数控制模块31处理的信号为如通过滤波器34B所提供的路径S(z)的响应的估计的拷贝塑形的参考麦克风信号ref以及包含误差麦克风信号err的另一信号。通过用路径S(z)的响应,响应SECOPY(z),的估计的拷贝转换参考麦克风信号ref,并且在去除由于源音频的回播的误差麦克风信号err的分量之后,将误差麦克风信号err最小化,适应性滤波器32调适到P(z)/S(z)的期望响应。除了误差麦克风信号err,与滤波器34B的输出一起由W系数控制模块31处理的另一信号包含相反数量的源音频,该源音频的下行链路音频信号ds和内部音频ia已通过滤波器响应SE(z)处理,其中响应SECOPY(z)是一拷贝。通过注入相反数量的源音频,防止适应性滤波器32调适为误差麦克风信号err中所存在的相对较大量的源音频。通过用路径S(z)的响应的估计变换下行链路音频信号ds和内部音频ia的反向拷贝,在处理前从误差麦克风信号err去除的源音频应该与在误差麦克风信号err重现的下行链路音频信号ds和内部音频ia的预期版本匹配。从误差麦克风信号err去除的源音频与在误差麦克风信号err重现的合成下行链路音频信号ds和内部音频ia匹配,因为S(z)的电路径及声路径为下行链路音频信号ds和内部音频ia到达误差麦克风E所采用的路径。滤波器34B本身不是滤波器,但是其具有被调谐来匹配适应性滤波器34A的响应的可调节响应,以便滤波器34B的响应追踪适应性滤波器34A的调适。
[0021] 为了实施上述内容,适应性滤波器34A具有由SE系数控制模块33控制的系数,该SE系数控制块33在由合成器36去除上述经过滤的下行链路音频信号ds和内部音频ia之后,处理源音频(ds+ia)和误差麦克风信号err,上述经过滤的下行链路音频信号ds和内部音频ia已通过适应性滤波器34A过滤以代表递送至误差麦克风E的预期源音频。适应性滤波器34A因此被调适来从下行链路音频信号ds和内部音频ia产生误差信号e,该误差信号e在被从误差麦克风信号err中减去时,包含误差麦克风信号err不归因于源音频(ds+ia)的含量。然而,如果下行链路音频信号ds和内部音频ia都不存在,例如在电话呼叫的开始,或者具有非常小的幅度,那么SE系数控制模块33将不具有足够的输入以估计声路径S(z)。因此,在ANC电路30中,源音频检测器35A检测是否有足够的源音频(ds+ia)存在,并且如果有足够的源音频(ds+ia)存在,那么更新次级路径估计。源音频检测器35A可以由语音存在信号(如果语音存在信号可以从下行链路音频信号ds的数字源获得)或者从媒体回放控制电路提供的回放有效信号替代。选择器38被提供用来根据来自控制电路39的控制信号inject在到次级路径适应性滤波器34A和SE系数控制模块33的输入处在源音频(ds+ia)与训练信号产生器37的输出之间进行选择,控制信号inject在被确认时选择训练信号产生器37的输出。控制信号inject的确认允许ANC电路30即使在没有合适的源音频信号存在时更新声路径S(z)的估计。在控制电路39临时选择训练信号产生器37的输出时,噪音突发脉冲或其他训练信号因此被注入到次级路径适应性滤波器34A。替代地,选择器38可以用将噪音突发脉冲添加到源音频(ds+ia)的合成器替代。
[0022] 控制电路39接收来自源音频检测器35A的输入,其包括指示什么时候远程铃声信号存在于下行链路音频信号ds中的Ring指示器和反映整个源音频(ds+ia)的被检测位准的Source Level指示。控制电路还接收来自周围音频检测器35B的输入,该周围音频检测器35B提供参考麦克风信号ref的被检测位准的指示。控制电路39可以接收个人音频设备的音量设置的指示vol。控制电路39还从W系数控制31接收稳定性指示Wstable,其通常在作为响应W(z)的系数的求和的变化率的稳定性测量值Δ(Σ|Wk(z))|/Δt大于阈值时被解除确认,但替代地,稳定性指示Wstable可以是基于比确定适应性滤波器32的响应的所有W(z)系数更小的。并且,控制电路39产生控制信号haltW来控制W系数控制31的调适并且产生控制信号haltSE来控制SE系数控制33的调适。相似地,SE系数控制33提供稳定性指示SEstable,其指示什么时候稳定性测量值Δ(Σ|SEk(z))|/Δt小于阈值,但其也可以是基于比SE(z)的所有系数更小的。用于W(z)和次级路径估计SE(z)的调适的排序的示例性算法在下面参考图4至图6更详细地讨论。
[0023] 本文图示的示例性电路和方法提供SE系数控制33并且然后W系数控制31的训练排序以便SE系数控制33包含正确的值,并且因此在调适W(z)之前,响应SECOPY(z)和响应SE(z)具有合适的特征。上述通过允许W系数控制31仅在SE系数控制33已经调适之后进行调适并且然后暂停SE系数控制33的调适来完成。在图4所示示例中,在估计的响应SE(z)已经变得稳定之后通过确认控制信号haltSE来暂停次级路径适应性滤波器调适,并且通过解除确认控制信号haltW来允许W(z)调适。在图4所示的具体操作中,仅允许响应SE(z)在响应W(z)不正在调适时调适,并且反之亦然,虽然在其他情况下或在其他操作模式中,可以允许响应SE(z)和W(z)同时调适。在具体示例中,当响应SE(z)已经调适的时间量、指示SEstable的确认、或者其他标准指示响应SE(z)已经足够调适来估计次级路径S(z)时,响应SE(z)正在调适直到时刻t0,并且然后可以调适W(z)。
[0024] 在时刻t0,确认控制信号haltSE并且解除确认控制信号haltW,以从调适SE(z)过渡到调适W(z)。在时刻t1,从源音频检测器35A提供给控制电路39的Source level指示指示下行链路音频大于阈值,其指示到参考麦克风r中的泄漏对于ANC系统的正确操作来说将可能太大。阈值可以从由周围音频检测器35B提供的参考通道的幅度如指示Ambient level确定。替代地,指示Source level的值可以由指示Ambient level的值测量以便估计到参考麦克风信号ref中的源音频泄漏的影响。在响应中,确认控制信号haltW以暂停响应W(z)的调适。然后解除确认控制信号haltSE,因为强(非音调)下行链路音频信号对于响应SE(z)来说通常是良好的训练信号,虽然上阈值也可以应用到Source level指示,其将同样阻止响应SE(z)的调适,如果下行链路音频太强以致于导致ANC系统的非线性状态。在时刻t2,level指示已经下降到阈值以下并且通过解除确认控制信号haltW再次允许响应W(z)持续在较短周期时间内调适,并且通过确认控制信号haltSE暂停响应SE(z)的调适。在时刻t3,由于响应SE(z)已经累积地被调适跨过阈值的时间量,或者由于应用到响应SE(z)的系数的稳定性标准或指示响应SE(z)具有响应W(z)可以应用来持续在最大周期的时间Tmaxw内调适的较高质量的其他规则,允许响应W(z)持续在最大周期的时间内调适。
[0025] 当在下行链路音频d中检测到远程铃音或者其他音调信号时,S(z)和W(z)的调适的排序继续直到时刻t6。首先,控制电路39确定指示Source level超过阈值,并且确认控制信号haltW,暂停响应W(z)的调适。通过解除确认控制信号haltSE允许响应SE(z)调适,但在时刻t7,由于源音频检测器35A确定源音频是主音调,确认指示Ring。在时刻t8,在源音频中的音调已经结束,但不允许响应W(z)调适,因为必须用更恰当的训练信号来执行响应SE(z)的调适以确保在从时刻t6到时刻t7的间隔期间铃音没有干扰响应SE(z),并且在时刻t8没有源音频存在来调适响应SE(z)。正常操作在时刻t9随着足够幅度的下行链路语音d的返回、以由控制信号haltSE和控制信号haltW引导的响应SE(z)的调适接下来响应W(z)的调适的顺序继续。
[0026] 在如图5所示的示例中,在检测到多个音调之后,次级路径适应性滤波器调适复位,其在每个远程音调的开始处,减少图示的短调适周期,例如从时刻t10直到确认控制信号haltSE,的影响。然后,如在图4的示例中,在铃音序列完成之后,当下行链路语音存在时,再次解除确认控制信号haltSE以调适响应SE(z),并且然后当确认控制信号haltSE以允许响应W(z)调适到周围声环境时,解除确认控制信号haltW。
[0027] 图6图示可以由图3的控制电路39执行的方法。当源音频的幅度的估计,例如相对于参考麦克风信号ref,下行链路音频d大于阈值(决定60),或者确定响应W(z)为不稳定(决定61),例如如果响应W(z)的系数快速改变,或者下行链路音频d是音调(决定62),那么暂停响应W(z)和响应SE(z)的调适(步骤63)。否则,在源音频的幅度的估计,例如下行链路音频d相对于参考麦克风信号ref,小于或等于阈值(决定60),确定响应W(z)为稳定(决定61),以及下行链路音频d不是音调(决定62),然后排序响应SE(z)和响应W(z)的调适。首先,在仍然禁止响应W(z)的调适时(步骤63),开启响应SE(z)的调适(步骤64)。然后暂停响应SE(z)的调适(步骤65),并且开启响应W(z)的调适(步骤66)。然后,再次暂停响应W(z)的调适(步骤67)。除非ANC产生结束(步骤68),否则重复步骤60-
67。图6的流程图是仅示出图4-图5的波形图和图3的电路中图示的具体机构的动作的简化流程图,但不包括控制响应W(z)和SE(z)的调适的所有各种其他机构。例如,即使源音频幅度不够大并且响应W(z)保持稳定,步骤64-67的调适的顺序也可以周期性地重复,以便确保维持正确的调适。
[0028] 现在参考图7,示出ANC系统的方框图,其用于实施如图3描述的ANC技术,并且具有如可以实施在图2的CODEC集成电路20中的处理电路40。处理电路40包括联接到存储器44的处理器核42,在存储器44中存储包括计算机程序产品的程序指令,其实施上面所述ANC技术的一些或全部,以及其他信号处理。可选地,专用数字信号处理(DSP)逻辑46可以被提供用来实施由处理电路40提供的ANC信号处理的一部分,或替代地全部。处理电路40还包括ADC 21A-21C,分别用于接收来自参考麦克风R、误差麦克风E和近端语音麦克风NS的输入。DAC 23A和放大器A1也由处理电路40提供用于提供变换器输出信号,包括如上所述的抗噪音。
[0029] 虽然已特别参考本发明的优选实施例展示及描述本发明,但是本领域的技术人员理解可在不脱离本发明的精神及范围的情况下在其中作出上述及其他形式及细节的改变。
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