通信系统中的音频信号处理技术方案

提供了一种由呼叫中心使用的能够使得在呼叫中心与一个或多个用户设备之间进行通信的通信装置，其中，所述通信装置包括用于处理通过通信网络从所述用户设备接收的音频信号的音频处理电路，其中，所述处理电路被配置为对所接收的音频信号执行声学回波消除和/或噪声抑制和/或去混响处理，以消除声学回波和/或抑制噪声和/或抑制存在于从所述用户设备接收的所述音频信号中的混响。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通信系统中的音频信号处理
本专利技术涉及一种用于使得用户能够使用移动设备联系呼叫中心的系统，并且尤其涉及一种用于对从用户设备发送至呼叫中心的音频信号进行处理的方法和装置。
技术介绍
现有的通信网络提供了各种技术的互连，所述技术的范围从地面线路和蜂窝设备一直到运行于计算机上的基于IP的电话或话音业务。从质量的观点来看，仅仅在网络内部维持语音和音频通信性能就是一项非常复杂并且困难的任务，其需要数量巨大的资源。由于在不同的环境中使用的具有不同声学特性的完全数量的通信设备的原因，一般的解决方案是不可行的。网络最多尝试降低由在网络中的各种通信技术在其处进行对接的装置产生的噪声和回波的影响。例如，在地面线路网络中放置在被称为混合器的4到2转换器之前的线路回波消除器去除由这些设备处的阻抗失配导致的回波。因此，即使不是全部，大部分通信设备都含有大量的硬件和信号处理，以去除不想要的噪声和声学回波。不想要的噪声通常源自于设备正在使用的环境，例如，喧闹的街道或者处于有风的状况之下，该噪声将被设备的扩音器捕获。声学回波是由设备的播放远端信号的扬声器和扩音器之间的耦合产生的。根据通信设备中使用的设计和零件，这一耦合的范围能够从适度的线性耦合到需要不同形式的处理的强烈的高度非线性的耦合，该问题留给了设备的制造商，以便提供设备的用户可接受的性能标准。通常使用低成本线性自适应滤波器实施的声学回波消除器尝试对设备扬声器和扩音器之间的耦合进行建模并去除回波。声学回波消除器在线性回波条件下通常具有令人满意的性能，但是在存在非线性时性能将劣化。构建到用户设备中的蜂窝模块(例如，GSM、CDMA)既含有回波抑制功能又含有噪声抑制功能，其中，回波抑制包括回波消除器和由频率相关的增益功能特征的后处理器。将由这一后处理器处理的噪声抑制功能与回波抑制相组合也是很常见的。图1示出了含有很多当今可用的系统的示范性语音增强系统2的框图。系统2经由扬声器4输出来自远端用户的经处理的音频信号，并经由扩音器6接收来自近端用户的音频信号。如已知的，扬声器4输出的音频信号将被扩音器6拾取，并且将对远端用户产生回波。在为了通过扬声器4再现而进行数模转换和放大之前，数字远端信号充当使用自适应滤波算法的声学回波消除器AEC8的输入。在移动设备中最常用的算法是归一化最小均方(NLMS)算法，因为其简单，成本低。这一算法的目标在于估计扬声器4和扩音器6之间的声学回波路径，并在扩音器6上建立回波信号的复制，以便将其从扩音器信号中去除，由此得到在理想的情况下仅包含近端用户的语音的无回波剩余信号。由于包括建模不足以及在声学回波路径中存在非线性(其能够由放大器(图1中未示出)、扬声器4和设备2的机械外壳中的任意或全部生成)的多种因素，回波的一部分将不可避免地留在剩余信号当中，可调谐后处理器10必须将其去除。后处理框10通常在频域中操作，其在回波/噪声抑制量和语音失真量之间提供权衡。根据设备的音响效果以及随后的残余回波贡献的严重程度，能够将所得到的双路音频通信表征为全双工或半双工。在半双工通信中，在远端(扬声器)信号生效时后处理器10使发送(扩音器)路径静噪，而在全双工通信中，近端和远端扬声器能够相互打断。有时，为了实现全双工通信，一些残余回波仍然存在于发送路径上，即，后处理器10以不对残余回波分量进行充分抑制为代价而不使近端语音发生失真。在半双工模式中，后处理器10起着基本的静噪开关的作用。单扩音器噪声抑制算法通常利用基于统计的噪声估计方法以导出对应的增益函数。然而，对于随着时间发生变化的非固定噪声信号而言，使用这样的方案难以对噪声统计数据进行正确地跟踪和估计。因此，很多系统还应用过度减除，因此将导致所得到的语音信号的不期望的失真。除了旨在抑制来自扩音器信号的不想要的回波和噪声的信号增强系统之外，还存在根据环境当中的噪声对扬声器信号进行调节和均衡的算法。这些又被称为语音增强算法的算法提高了扬声器信号的响度，使得其不会被周围的环境噪声所掩盖。还存在针对老年人的需求定制的语音增强系统。例如，在US2006/0088154中，提出了一种系统，其对用户的语音进行分析，以确定其是否是老年人，并相应地调节扬声器信号。这些算法中的大部分都对存在于扩音器6上的周围噪声进行分析并在再现之前向扬声器信号应用频率相关的增益值。图2是蜂窝系统20的框图，该系统包括表示用户的移动设备的两个移动终端(MT-A和MT-B)以及建立并管理两个设备之间的连接的移动交换中心(MSC)或基站。在WO98/43368中建议将声学回波消除器(AEC)从移动设备移到MSC，以便去除MT上的电力负担。在图2中，这一点由音频框21表示。然而，将回波消除功能放到MSC处的代价是利用标准回波消除/抑制算法所取得的回波消除性能更差，因为存在将非线性引入到回波路径中的语音编码器/解码器(22、24、26、28)。因此，将需要更加复杂的算法。此外，经由MSC连接的设备的声学特性不是预先已知的。在MT中具有AEC的优点是通常能够使用线性有限脉冲响应滤波器(FIR)对扬声器30与扩音器32之间的耦合进行建模，并将在MT中的处理调谐至其具体音响效果(specificacoustics)。在存在由编码器引入的非线性处理的情况下，声学回波消除的问题变得更加具有挑战性。图2没有示出MSC提供的功能。根据在MT中可用的编码器的类型，MSC具有在MT之间转换编码方案的任务。其通过对MT信号解码，并之后对该信号重新编码以供第二MT正确接收而执行这一汇接或代码转换。例如，如果移动终端MT-A使用编码器22Enc-A，并且移动终端MT-B使用编码器28Enc-B，那么MSC首先使用解码器Dec-A对来自MT-A的输入信号解码，并之后使用编码器Enc-B对这一信号重新编码，以用于发送至MT-B。现在很多老年人携带个人帮助按钮(PHB)或个人紧急响应系统(PERS)，如果他们需要紧急帮助，例如，在他们跌倒时，他们能够启动个人帮助按钮或个人紧急响应系统。自动跌倒检测器也可用，其监测用户的移动，并在检测到跌倒的情况下自动触发警报。在这些设备被启动时，这些设备(即，PHB、PERS和跌倒检测器)能够经由位于用户附近(即，通常处于用户的家中)的基础单元触发对专门呼叫中心的地面线路呼叫，并且呼叫中心的人员能够与用户对话，并安排发送给处于紧急状况下的用户的救助。由于用户是PHB/PERS服务的注册用户，因而其家庭地点(发现基站的其他地点)将是已知的，并且呼叫中心人员能够向该地点派遣紧急救助。然而，现在已经可获得这样的系统了，所述系统利用用户携带的移动电话或其他能够使能移动通信的设备，从而允许PHB、PERS或跌倒检测设备通过移动电信网触发对呼叫中心的呼叫。这些设备有时被称为移动PERS(MPERS)设备，并且能够在任何具有蜂窝网络覆盖的地方使用。由于这些MPERS设备的典型用户是老年人或者具有特定形式的身体或精神缺陷的人，因而所述设备要尽可能便于操作是很重要的。因此，优选将移动电信功能集成到用户佩戴的PHB或PER挂件中，所述挂件通常只有单个启动按钮或者数量非常少的人为控制。在MPERS设备被激活时，自动发出对所述设备中预设的呼叫中心号码的呼叫。在给定了上文讨论的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由呼叫中心使用的能够使得在所述呼叫中心与一个或多个用户设备之间进行通信的通信装置，所述通信装置包括：音频处理电路，其用于处理通过通信网络从所述用户设备接收的音频信号，其中，所述处理电路被配置为对所接收的音频信号执行声学回波消除和/或噪声抑制和/或去混响处理，以消除声学回波和/或抑制噪声和/或抑制存在于从所述用户设备接收的所述音频信号中的混响。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.02.14 US 61/598,4071.一种在呼叫中心中使用的能够使得在所述呼叫中心与一个或多个用户设备之间进行通信的通信装置，所述通信装置包括：音频处理电路，其用于处理通过通信网络从所述用户设备接收的音频信号，其中，所述处理电路被配置为对所接收的音频信号执行以下至少一项处理：声学回波消除、噪声抑制、以及去混响处理，以相应地消除声学回波和/或抑制噪声和/或抑制存在于从所述用户设备接收的所述音频信号中的混响，数据库，其用于存储有关以下至少一项的信息：呼叫中心的声学环境、一个或多个用户设备的声学特性、以及一个或多个呼叫中心设备的声学特性；其中，一旦所述用户设备之一触发对所述呼叫中心的呼叫，则所述通信装置被配置为从所述数据库检索与所述呼叫相关的信息，并且所述音频处理电路被配置为基于检索到的信息来调节对所述音频信号执行的声学回波消除、噪声抑制以及去混响处理中的所述至少一项处理。2.根据权利要求1所述的通信装置，其中，所述数据库还存储有关以下至少一项的信息：与所述一个或多个用户设备相关联的用户的偏好以及所述呼叫中心中的人员的偏好。3.根据权利要求1所述的通信装置，其中，所述音频处理电路还被配置为向通过所述通信网络从所述用户设备接收的所述音频信号应用均衡化和/或增益设置。4.根据权利要求1-3中任一项所述的通信装置，其中，所述音频处理电路还被配置为在所述呼叫中心中的通信设备处生成的音频信号通过所述通信网络被发送至所述用户设备之前，对所述生成的音频信号进行处理。5.根据权利要求4所述的通信装置，其中，所述音频处理电路被配置为对所述生成的音频信号进行处理，以消除声学回波和/或抑制噪声和/或抑制存在于所述生成的音频信号中的混响，和/或向所述生成的音频信号应用均衡化和/或增益设置。6.根据权利要求3所述的通信装置，其中，所述音频处理电路被配置为根据在所述检索到的信息中的偏好向所述音频信号应用所述均衡化和/或增益设置。7.根据权利要求1所述的通信装置，其中，所述检索到的信息包括适合于用户设备的具有听觉困难的用户的均衡化设置。8.根据权利要求1、2、3、6和7中任一项所述的通信装置，其中，所述通信装置还被配置为基于对所述用户设备中剩余的电力的估计来控制所述用户设备，以停用或激活所述用户设备中包含的音频处理电路的一个或多个部分，并对应地激活或停用所述通信装置中的所述音频处理电路的一个或多个部分。9.根据权利要求8所述的通信装置，还包括数据库，所述数据库存储有关以下内容中的一项或多项的信息：所述用户设备的音频处理能力、所述用户设备中当前激活的音频处理电路、所述用户设备的最大电池容量、自从所述用户设备中的电池的上一次充电的时间、以及由所述用户设备消耗电力的速率的模型；并且其中，所述通信装置被配置为使用所述数据库中存储的所述信息来估计所述用户设备的所述电池中剩余的电力。10.根据权利要求1、2、3、6和7中任一项所述的通信装置，其中，所述音频处理电路包括：延迟估计器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·克基基安，C·P·扬瑟，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL