[发明专利]软件扬声器电话系统与操作扬声器电话的方法

说明书

本发明涉及电话通信系统，更具体地说涉及连接到电话交换网的电话终端装置，以及扬声器电话装置与系统。

允许一个用户(本地用户)通过电话网不使用手机与另外(远端的被叫或主叫)一方交谈的“扬声器电话”，或电话终端装置在当今的市场上是常见的。电话的这种使用有时还不严格地称之为电话的“免提”操作。这种装置通常包括一个扬声器和一个麦克风，非常像“普通”电话分别包括在手机的耳承和口承中的扬声器和麦克风。但是，在扬声器电话装置中，扬声器和麦克风的放置使得它们不需要由用户手持着。在下文，为了避免混淆表示用于将电信号变换为声能的声频变换器所用的术语“扬声器”与代表正在讲话的电话用户的术语“讲话者”，声频变换器将被称为“扬声器”(loudspeaker)。另外，从麦克风通过电话器发送电信号的电话(或扬声器电话)部分被称为用于在电话网产生“发送信号”的电话的“发送方”或“发送信道”，将来自电话网的“接收信号”变换为由扬声器产生的可闻声音的电话部分被称之为电话的“接收方”或“接收信道”。

一般，扬声器电话是由扬声器产生一个音量电平，足以使之在高扬声器电话某一距离处能被听到(用户可以听得见)，而不像常规电话由在手机中的扬声器产生音量电平，仅当手机的耳承放得高用户的耳朵非常正(例如小于一英寸)时，才能听得清楚。

实际上，所有的电话都包含有“侧音”(或“混合”)网络，该网络用于防止由麦克风提供的音频信号的至少一部分(这部分信号通常被称作“侧音”信号)通过反馈进入扬声器。术语“侧音增益”表示在扬声器输出(接收的信号)中残留有多少来自麦克风的音频信号。在常规的电话手机中，因为在耳承中的扬声器产生的音频信号电平一般相当低，经常是几乎完全被用户的耳朵将其与口承中的麦克风屏蔽开来。

在包括有“扬声器电话”操作模式的电话设计中的一个最重要的问题是防止音频反馈(通常被称作蜂鸣或啸叫)，这种音频反馈是由于扬声器产生的音频信号中侧音信号分量的存在导致麦克风与扬声器之间的再生耦合的结果。这种耦合导致当扬声器电话的麦克风接收由扬声器产生的声音并将其发送回电话线路时，该信号的一部分作为侧音被送回到扬声器，仅以声的形式再次耦合到麦克风。如果扬声器电话的侧音增益足够大，由扬声器产生的“再生”侧音信号的声音电平等于或大于由侧音信号产生的原始声音，则扬声器电话将鸣叫。在下文中，从麦克风通过侧音网络输出到扬声器和返回到麦克风的再生信号通路将被称为“侧音环路”，侧音环路的再生增益将称为“侧音环路增益”。

通常最可用的扬声器电话处理音频反馈问题是通过加入一个切换机构，从而使来自扬声器电话的发送方或接收方的信号被足够地衰减以防止鸣叫。对扬声器电话的哪一方将被衰减的确定是根据扬声器电话用户当前是在讲话，还是收听来进行的。电话被衰减的一方或信道(即，接收信道或发送信道)有时称为“关断”信道，因此来衰减的一方或信道称为“开通”信道。

发生在扬声器电话设计中的一个问题是当发送信号电平与接收信号电平彼此非常接近时(例如，当本地的和远端的通信方两者都不讲话时)发送模式与接收模式之间的快速振荡。这种类型的振荡会导致令人不愉快的不希望的切换噪声。

在某些扬声器电话设计中的另外一个问题涉及扬声器电话从发送模式到接收模式以及反方向切换的方式。如果切换机构在不合适的时间(例如，由于慢切换)变化，则会产生对音频信号的某种干扰性“斩波”效应，实际上暂短地中断扬声器电话信号的发送和接收。由于发送和接收信号相对较宽的动态范围(通常对于接收信号是40dB动态范围)，这个问题是有些复杂的。

一般来说，通常比较发送信号与接收信号的相对电平，并利用这个信息做出切换判决，扬声器电话装置确定什么时候从发送模式(当用户正在向麦克风讲话接收信号被衰减时)切换为接收模式(当远端用户正在讲话并通过扬声器被收听，发送信号被衰减时)。

扬声器电话系统在现有技术中是公知的。在授予Nishino(下文称“NISHINO”)的美国专利4513177中描述了一种扬声器电话系统。NISHINO建议利用用于发送(TX)和接收(RX)信号的可变衰减器来解决鸣叫问题。通过在侧音环路中的各个点测量信号，NISHINO系统连续计算侧音环路增益和声音增益。一旦确定了声音增益和侧音增益，系统就调整衰减器，以便使侧音增益小于1(大于1的增益将产生鸣叫效应)。