[实用新型]噪声消除系统、智能控制装置和通信设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及通信设备受话端的噪声消除技术领域，更为具体地，涉及一种非封闭式前馈主动噪声消除系统、一种用于非封闭式前馈主动噪声消除中的智能控制装置，以及一种具有上述非封闭式前馈主动噪声消除系统的通信设备。

背景技术

社会信息化程度的提高使得人们能随时随地的进行通信和交流，各种各样的通信设备(手机、蓝牙耳机、立体声耳机等)和技术的广泛应用极大地方便了人们的生活，并且提高了工作效率。然而社会的发展带来的一个比较严重的问题是噪声问题，在噪声环境中进行通信，严重影响到通信语音的清晰度和可懂度，当噪声高到一定程度时，不但通信无法进行，而且会伤害到人的听力和身心健康。

针对在强噪声背景下进行通信问题，现有的技术方案从以下两个方面进行语音增强和降噪处理：一方面是在通信设备送话端采用声学信号处理技术提高传声器拾取的语音信号的信噪比，使得远端用户能够听清近端用户的讲话；另一方面需要在通信设备受话端提高受话端语音的信噪比，使得近端能够听清远端用户送过来的语音信号。

然而，提高通信设备受话端的语音信噪比一直是本领域的技术难题之一。为了提高通信设备受话端的语音信噪比，现有技术中给出了两种方法。

一种方法是采用自动音量控制技术(参见中国发明专利申请公开CN1507293A)，在该方法中，当外界噪声高时，自动地提高输出给扬声器单元的功率。这是一种被动的降噪处理方法，并且由于扬声器单元本身的功率及馈入人耳声压的行业标准的限制，扬声器单元的音量不可能无限制提高；此外，扬声器发出的高强度的语音对使用者本身的听力和身心健康也会产生伤害。因此，这种降噪处理方法的语音增强幅度有限。

另一种方法是把传统的主动/被动相结合的噪声控制技术(参见中国发明专利申请公开CN101432798A，CN101001481A)应用于封闭式通信耳机。这种封闭式耳机分为头戴式和耳塞型两种，封闭式耳机一般采用结构及材料与人耳进行密封性的耦合形式。在这种封闭式耳机中，通过材料的吸声和隔声来降低中、高频噪声，以及通过主动噪声控制技术有效地降低低频(主要在500Hz以下)噪声，从而在全频带实现对外界噪声的较好消除，由此较有效地提高通信耳机受话端的语音信噪比。但是长期佩戴密封式的通信耳机，使用者会有耳道内外气压不均衡的感觉，佩戴的舒适性是制约这种结构的主动降噪技术不能广泛应用于通信设备的主要原因。

在保证通信设备(手机、蓝牙耳机、立体声耳机等)非封闭式结构的情况下，实现前馈主动噪声消除技术来提高通信设备受话端语音信噪比是一个有迫切需求而又非常挑战的课题。

图1为传统的利用非封闭式前馈主动噪声控制技术在通信设备受话端进行噪声消除的示意图。如图1所示，前馈主动噪声控制系统的实现是建立在外界噪声都是先传播到传声器处、然后再传播到人耳处的假设基础上的，当噪声传播到传声器102处时，其传播路径将分为两个通道，第一个通道是沿着如图1所示的声学通道P在物理空间上传播到人耳处，如图1中实线所示，其中P为外界噪声从传声器处传播到人耳处的声学传递函数。另一个通道将是在电子线路上的传播，如图1所示的从传声器102经扬声器104传播到人耳处的产生反噪声的传播途径，图1中虚线所示，可以表示为H和G的串联，其中H为主动降噪电路的频率响应，G为扬声器到人耳处的传递函数，称之为次级通道。假设在降噪的频带上设计为P＝-GH，即P和GH幅度相同，相位刚好相反，那么经过两个通道传播过来的原始噪声和反噪声在人耳处相互叠加抵消，从而达到降噪的目的。

采用非封闭式前馈噪声消除的通信系统，在实现上存在的最大问题是声学通道P和次级通道G会随着通信设备与人耳的耦合状态不同而存在变化。在电路部分频响H保持不变的情况下，不同人或者同一人不同次使用时所产生的降噪性能是不一致的，即有时降噪性能很好，而有时降噪性能会下降，甚至会完全感受不到降噪效果。解决这种降噪性能不一致的方法目前主要是采用DSP(数字信号处理)进行自适应有源噪声消除，但这种技术应用到比如手机、非封闭式蓝牙、立体声耳机等通信设备上存在两方面的局限性。一方面，前馈自适应噪声消除算法采用FX-LMS算法，这需要对次级通道G进行辨识得到次级通道的辨识误差将直接影响系统的稳定性，如上所述的非封闭式通信系统在使用过程中次级通道G本身会存在很大的变化，所以算法的稳定性很难保证。另一方面，对于比如手机、非封闭式蓝牙、立体声耳机等通信设备，由于通信设备本身的体积限制，其声学通道P的时延非常小，如果采用DSP进行自适应噪声消除，对系统采样率要求非常高，系统功耗及降噪频带都会受到非常大的局限性。

实用新型内容