專利名稱：移動通信系統(tǒng)中的噪聲抑制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及蜂窩電話技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及用于抑制數(shù)字移動通信系統(tǒng)中噪聲影響的方法和裝置。
相關(guān)技術(shù)的描述與某些移動電話相關(guān)的所謂”bumblebee”聲音是由時分多址(TDMA)蜂窩電話技術(shù)的開關(guān)性質(zhì)產(chǎn)生的噪聲。例如，全球移動通信系統(tǒng)(GSM)中，TDMA無線電路以大約217Hz的速率進行斷開/閉合切換。這個基頻上的信號和它的諧波信號被耦合到移動電話的模擬話音信號中，它導(dǎo)致產(chǎn)生了上行線路話音信號里惱人的蜂鳴噪聲。
在現(xiàn)行的無線電話或蜂窩系統(tǒng)中，使用不同的模擬噪聲抑制技術(shù)來抑制蜂鳴噪聲。例如，可以通過對某些無線電路進行電去耦來抑制蜂鳴噪聲或者使用一些專門設(shè)計的麥克風(fēng)來最小化噪聲。而且，也可以使用某些數(shù)字技術(shù)(例如數(shù)字噪聲消除器)來抑制蜂鳴噪聲。然而，目前，這些常規(guī)的設(shè)備和方法至多只能起到很小的作用，因為它們估測噪聲時沒有利用以前擾頻的知識。這樣，上述用于抑制蜂鳴噪聲的常規(guī)的設(shè)備和方法需要耗費大量時間，要求昂貴的組件并且特別難于實現(xiàn)。這些設(shè)備和方法也要求使用非最優(yōu)的系統(tǒng)設(shè)置，例如，來補償麥克風(fēng)增益中的偏移。
對產(chǎn)生蜂鳴噪聲的周期干擾信號的傅立葉展開式的分析說明這種信號的頻率成分以1/頻率的速度衰減，這是一個相對較慢的速度。因此，僅僅過濾掉這種干擾信號中的最初少數(shù)幾種頻率成分并不是很有效，因為在低于4Hz的頻率范圍內(nèi)有大約15種需要抑制的頻率成分。因此，如果考慮設(shè)計一個常規(guī)的陷波濾波器用于抑制蜂鳴噪聲，使用15種陷波濾波器所帶來的計算的復(fù)雜性將會是最大的障礙。然而，正如下面詳細(xì)描述的，本發(fā)明成功地解決了這些問題和其他相關(guān)的噪聲抑制問題。
發(fā)明概要根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，提供了一種用于抑制蜂窩系統(tǒng)中蜂鳴噪聲的方法和裝置，因此與移動電話中語音編碼器相連的數(shù)字處理器接收輸入的語音采樣信號流并對輸入的采樣信號流進行快速傅立葉變換(FFT)。以前關(guān)于噪聲在頻譜中出現(xiàn)位置的知識有助于用來判定蜂鳴噪聲增大了FFT中哪些頻率采樣信號。這些頻率的噪聲就可以被抑制，例如，通過在頻率相鄰的兩個采樣信號之間進行內(nèi)插來抑制上述兩個采樣信號之間的噪聲。
本發(fā)明的一個很重要的技術(shù)優(yōu)勢在于只需要付出略微增加數(shù)字信號處理器(DSP)中的電流消耗量這樣的代價，就可以抑制移動通信系統(tǒng)中的蜂鳴噪聲，但是并不需要額外增加組件的成本，等等。
本發(fā)明的另一個很重要的技術(shù)優(yōu)勢在于它提供了一種用于抑制移動通信系統(tǒng)中的蜂鳴噪聲的方法，并且這種方法補充了正在使用的常規(guī)方法和設(shè)備。
附圖簡述通過參考后面詳細(xì)描述并結(jié)合附圖可以更完整的理解本發(fā)明所述方法和裝置，其中

圖1是一個用于實現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的范例移動無線電話的框圖；圖2是一個頻率段中的噪聲信號示范圖表，此頻率段受已知頻率噪聲的周期性干擾影響；并且圖3是用于實現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的典型算法或者方法的流程圖。
附圖詳述本發(fā)明的優(yōu)選實施例和其優(yōu)勢可以通過參考附圖的圖1-3，和不同附圖的相應(yīng)部分以及類似部分的類似數(shù)字來更好的理解。
本質(zhì)上，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，提供了一種用于抑制蜂窩系統(tǒng)中蜂鳴噪聲的方法和裝置，因此與移動電話中語音編碼器相連的數(shù)字處理器接收輸入的語音采樣信號流并對輸入的采樣信號流進行快速傅立葉變換(FFT)。以前關(guān)于噪聲在頻譜中出現(xiàn)位置的知識有助于用來判定蜂鳴噪聲增大了FFT中哪些頻率采樣信號。這些頻率的噪聲可以被抑制，例如，通過在頻率相鄰的兩個采樣信號之間進行內(nèi)插來抑制上述兩個采樣信號之間的噪聲。
具體的，圖1是用于實現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的范例移動無線電話10的結(jié)構(gòu)框圖。就這個范例實施例而言，圖1所示的無線電話10優(yōu)選可用于數(shù)字TDMA蜂窩通信系統(tǒng)的移動電話(例如，移動站、移動終端，等等)，例如，歐洲的GSM、日本的個人數(shù)字蜂窩系統(tǒng)(PDC)、或者北美的高級數(shù)字移動電話系統(tǒng)(D-AMPS)。但是，本發(fā)明并不想受限于任何特定的系統(tǒng)，而是能夠應(yīng)用在對蜂鳴噪聲或者相似噪聲的抑制有爭論的、各種類型的通信系統(tǒng)中。
如上所示，移動電話10包括一個發(fā)送部分和接收部分。就這個實施例而言，本發(fā)明優(yōu)選在移動電話的發(fā)送部分實現(xiàn)。因此，下列的描述將直接涉及電話的發(fā)送部分。這樣，來自麥克風(fēng)12的模擬語音信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)14進行數(shù)字化。分割單元16把數(shù)字化語音信號分成20ms的分段，這些分段被耦合到語音編碼器17。語音編碼器17的功能就是降低數(shù)字化語音信號的比特速率，以便使產(chǎn)生的語音信道能夠位于所允許的頻段內(nèi)。所示的比特速率是每個物理信道的速率。
根據(jù)優(yōu)選實施例，數(shù)字信號處理器(DSP)或者相似類型的數(shù)字處理器18與語音編碼器17相連用來接收輸入的語音采樣信號流(例如，被8kHz的編碼器采樣)。處理器18對輸入的采樣信號流進行快速傅立葉變換(FFT)。下面將更詳細(xì)描述一個用于進行這樣一個FFT的典型算法。根據(jù)實施例，假定一個FFT分組長度，例如，N＝256。對于這個特定分組長度(N)而言，頻域中語音采樣信號之間的間距或者距離大約為30Hz。根據(jù)本發(fā)明，以前關(guān)于噪聲在頻譜中出現(xiàn)位置的知識有助于用來判定蜂鳴噪聲增大了FFT中哪些頻率采樣信號。例如，蜂鳴噪聲在頻率點217Hz＝1/4.615ms(GSM中接入速率)被增強。處于這些頻率的噪聲就可以被抑制(例如，通過在頻率相鄰的兩個采樣信號之間進行內(nèi)插來抑制上述兩個采樣信號之間的噪聲)。下面將要描述一個用于抑制這些頻率的蜂鳴噪聲的典型算法。處理器18能夠進行一個反FFT(IFFT)變換來把抑制噪聲的語音信號變回時域信號。語音信號然后進行信道編碼(19)、插幀、編碼和脈沖格式化(20)、調(diào)制并且從電話10沿著上行線路信道發(fā)送。
更準(zhǔn)確地，如果處理器18使用256點FFT(舉例)，那么周期性噪聲干擾信號所影響的256種頻率成分是已知的。圖2是頻率段中噪聲信號的示范圖表，它顯示了受到已知頻率周期性干擾“影響”的噪聲信號。注意，無論如何，圖2提供的圖表僅僅用于舉例說明而不是基于實際數(shù)據(jù)。所示的信號包含典型噪聲信號和周期性干擾。為了簡單起見，圖2中只顯示點1-127，因為點128-256僅僅是點1-127的鏡像。這樣，使用典型的采樣頻率8kHz，F(xiàn)FT中(圖2所示)點之間的頻率間隔就是8000/256＝31.25Hz。
在上述條件下，可以知道干擾頻率將會出現(xiàn)在FFT頻率組n*217/31.25，其中n＝1，2，3，……等等。因此，正如圖2所述明的，本例中的頻率組就是7，14，21…等等。而且，如圖2說明，根據(jù)周期信號傅立葉展開式，諧波的能量將會以一定的速率衰減。
圖3是用于實現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的典型算法或者方法100的流程圖。首先，使“X(n)”代表輸入到DSP或者數(shù)字處理器18的語音信號的快速傅立葉變換FFT，且”N(n)”代表噪聲估計值。在圖3所示方法的步驟102中，處理器18判斷采樣信號幀中是否只包含噪聲(即沒有語音信號)。出現(xiàn)這種情況的一個原因就是用言語表示的語音(元音)包含可能會被不正確地解釋為蜂鳴噪聲的頻率成分。常規(guī)語音編碼器可以用來提供聲音或語音檢測算法，以便保證當(dāng)進行FFT(快速傅立葉變換)時，只有噪聲是存在的。
如果步驟102中輸入的采樣信號幀中包含語音信號，根據(jù)隨后的步驟，處理器18不會更新噪聲估計值。相反，在步驟104，處理器18為前面所述的頻率成分(例如，n＝7，14，21，…，等等)建立下面的表達式，Xnew(n)＝(X(n－1)＋X(n＋1))/2和N(n)＝X(n)－Xnew(n)。換句話說，根據(jù)本實施例，處理器18可以通過內(nèi)插來在兩個相鄰頻率之間形成一個噪聲頻譜成分的新值(例如，Xnew(7)＝(X(8)＋X(6)))/2)。在步驟106，處理器18估計噪聲N(n)的值N(7)＝X(7)－Xnew(7)，同時對所有包含的噪聲頻率(例如，n＝…14，21，…，等等)重復(fù)進行此估計?；氐讲襟E102，如果正在被處理的幀中包含語音，在步驟108，處理器18從上述的語音幀中減去前面的噪聲估計值(例如Xnew(n)＝(X(n)－N(n))n＝7，14，21，…，等等)。這樣，根據(jù)本發(fā)明，上面所述方法所提供的X(n)的離散值表示蜂鳴噪聲出現(xiàn)并能夠被有效抑制(步驟110)的頻率位置。
盡管本發(fā)明所涉及的方法和裝置的優(yōu)選實施例在相應(yīng)附圖中說明并在前面具體描述中被闡述，應(yīng)該明白這項發(fā)明并不局限于所公開的實施例，而是能夠在不脫離下面權(quán)利要求闡述并定義的本發(fā)明主旨的條件下進行很多重配置、修改和替代。
權(quán)利要求
1.用于抑制移動無線電話中噪聲的方法包含以下步驟接收若干來自麥克風(fēng)的信號采樣值；對所述若干信號采樣值進行快速傅立葉變換；判定所述若干噪聲出現(xiàn)的、快速傅立葉變換相關(guān)頻率位置；并且對在所述若干頻率位置中的一個或多個頻率位置上出現(xiàn)的噪聲進行抑制。
2.權(quán)利要求1中的方法，其中抑制步驟包括在所述若干頻率位置中的一個或多個頻率位置相鄰的若干頻率之間進行內(nèi)插。
3.權(quán)利要求1中的方法，其中所述的移動無線電話包括數(shù)字移動無線電話。
4.權(quán)利要求1中的方法，其中所述的移動無線電話包括GSM移動電話。
5.用于抑制移動通信系統(tǒng)中噪聲的方法包含以下步驟判斷來自麥克風(fēng)的輸入采樣值系列是否不包含語音信號；如果不包含，通過導(dǎo)出第一表達式Xnew(n)＝(X(n－1)＋X(n＋1))/2和第二表達式N(n)＝X(n)－Xnew(n)對所述輸入采樣值系列進行快速傅立葉變換，n乘以系統(tǒng)接入速率并除以采樣率進一步除以與快速傅立葉變換相關(guān)的若干點值，n可以被設(shè)置為一系列預(yù)定的數(shù)字；為與所述若干點相關(guān)的若干噪聲頻率中的每個噪聲頻率估計噪聲信號N(n)；并且在所述若干點中的一或多個點上對出現(xiàn)的噪聲進行抑制。
6.移動電話，包括一個轉(zhuǎn)換器，用于把來自麥克風(fēng)的模擬信號轉(zhuǎn)變成一組的數(shù)字采樣信號；和耦合到所述轉(zhuǎn)換器上的數(shù)字處理器，所述數(shù)字處理器可進行操作完成對所速若干數(shù)字信號采樣值進行快速傅立葉變換；判定與所述快速傅立葉變換相關(guān)的噪聲出現(xiàn)的若干頻率位置；并且對在所述若干頻率位置中的一個或多個頻率位置上出現(xiàn)的噪聲進行抑制。
7.權(quán)利要求6中的移動電話，其中數(shù)字處理器可以通過在與所述若干頻率位置中的一個或多個頻率位置相鄰的若干頻率之間進行內(nèi)插來實現(xiàn)抑制噪聲的操作。
8.權(quán)利要求6中的移動電話，包括數(shù)字移動無線電話。
9.權(quán)利要求6中的移動電話，包括GSM移動電話。
全文摘要
一種用于抑制移動通信系統(tǒng)中的蜂鳴噪聲的方法和裝置,藉此與移動電話(16)中的語音編碼器(17)相連的數(shù)字處理器(18)接收輸入的語音采樣信號流并且對輸入的采樣信號流進行快速傅立葉變換。以前的關(guān)于噪聲在頻譜中出現(xiàn)位置的有關(guān)知識有助于用來判定蜂鳴噪聲增大了快速傅立葉變換中的哪些頻率的采樣信號。這些頻率的噪聲可以被抑制(110),例如,通過在頻率相鄰的兩個頻率采樣信號之間進行內(nèi)插來抑制上述兩個采樣信號之間的噪聲。
文檔編號G10L21/0208GK1330790SQ9981465
公開日2002年1月9日 申請日期1999年12月3日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月18日
發(fā)明者H·卡萬德爾, P·永貝里 申請人:艾利森電話股份有限公司