用于降低空间移动信号源噪声的方法和系统的制作方法

专利名称：用于降低空间移动信号源噪声的方法和系统的制作方法
背景技术：
本发明涉及噪声降低，特别涉及对于天线阵列的噪声降低。
当移动终端成为越来越普通地用于对旅行用户提供通信时，希望提供载体例如汽车的司机免提移动终端。当免提系统已被介绍来帮助一个载体司机时，噪声问题由这样的系统提出来。早先已推荐出两种方法针对该问题。一种方法是单话筒噪声降低技术，它可以使用话音和噪声的频谱特性的差异，例如，在下列文献中描述了这样的系统S.F.Boll.“Suppression of acoustic noise in speech usingspectral subtraction”，IEEE Trans.on Acoustics，Speech，andSignal Processing.ASSP-27(2)113-120，April 1979；以及R.J.McAlulay和M.L.Malpass.“Speech enhancement using asoft-decision noise-suppression filter，”IEEE Trans.onAcoustics，Speech，and Signal Processing ASSP-28；137-145，1980。但是，在许多情况下，话音和噪声倾向于具有相似的频谱分布。在这些条件下，单话筒回波压缩技术并不产生在话音清晰度方面的基本的改进。另一方面，车辆环境中的信号和回波是声场，其一般具有不同的空间特性。可利用话音和回波的空间分离来降低噪声电平。
人们知道，处理这样的空间信号一般要求使用若干话筒的天线(接收机)阵列。使用与信号处理相结合的这种阵列的方法已被开发并应用在其他的领域，例如声纳和震源研究。如下列文献中所描述的，这种称为“天线阵列处理”的普通技术可获得水底噪声的有效抑制(环境噪声和海洋混响)，例如，L.G.Krasny，“Spatial processing ofacoustic signals in a plane-parallel waveguide，”Sov.Phys.Accoust.，30，4，495-501，1984以及A.B.Baggeroer，W.A.Kuperman和H.Shrmidt，“Matched-field processingsourcelocalization in correlated noise as an optimum parameterestimation problem，”J.Acoust.Soc.Am.83，571-587，1988。
在频域中可用下列方程描述典型的普通天线阵列处理算法Uout(w)=Σi=1NU(w,ri)H*(w;ri),---(1)]]>其中Uout(w)和U(w，ri)分别是该天线处理器输出的富立叶变换，而在空间坐标为ri和H(w，ri)的第i个天线元件的输出端观测的场u(t，ri)是在第i个天线元件处的滤波器的频率响应，其满足系统方程Σk=1NgN(w;ri,rk)H(w;rk)=exp(jw|ri-R0|/c).---(2)]]>其中gN(w；ri，rk)是背景噪声的空间相关函数，Ro是扬声器的空间坐标，N是天线元件数，j=-1,]]>和c是声速。


图1说明用于执行天线阵列处理的一个普通的系统100。该系统包括N个滤波器110(滤波器H1，...，HN)，其滤波从话筒120接收的N个信号，这里N＝1，2，3...最好，使用N个空间移动的话筒，来自每个话筒的信号由模/数(A/D)转换器取样，并且N个滤波器110被实施成数字滤波器。滤波结果在求和器130中求和，而合成和Uout是其中背景噪声通常被压缩的一个信号。标记“Est.CF”的电路140估算噪声相关矩阵和按以上方程(2)计算滤波器H1，...，HN110的频率响应。
但是，当该技术应用于车辆环境下的噪声降低问题时，某些困难可以成为显而易见的。首先，当该普通天线阵列处理方程(1)通常适合工作在存在单个声源的情况，其效果一般可考虑容许在多声源的情况。例如，如果司机和乘客同时谈话，方程(1)通常不能将这些声源分开，而导至在阵列处理后的明显的信号失真。其次，方程(1)是基于假定该天线阵列是放置在自由场传播通道中。然而，该自由场传播模式并不考虑例如一般在车辆舱环境中发现的波导声音传播的有效作用。
因此存在需要一种系统去降低与空间移位信号源有关的噪声。
发明概述本发明可以通过提供方法，系统和移动终端来符合这种需要，它们使用与在该接收机环境例如载体中的各个信号源的各自位置相关的空间特性于处理来自信号源的接收的信号中。使用该空间特性可提供改善的噪声降低并进而在本发明的各个实施例中将可习惯于施加一个选择的压缩电平于一个或多个信号源。例如，在一个载体免提话音接收系统中，来自该载体中的一个扬声器的远端反馈能基本上受到压制，而来自该载体中的一个司机和一个乘客的话音能被处理为具有基本0dB的压缩，该压缩电平可以是用户可选择的。
在本发明的一个实施例中，提供的一个噪声降低系统包括连接到多个信号输入端的多个接收通道。每个接收通道包括多个输出通道分量滤波的信号的滤波器。每个滤波器可响应至少多个信号输入的一个并具有基于与各个接收通道相关的源空间特性的系数。该接收通道还包括一个通道组合器电路，其将该通道分量滤波信号组合起来以提供一个通道滤波的信号。该噪声压缩系统还包括一个限制电路，它输出对至少一个通道滤波的信号的压缩和一个输出组合器电路，它响应组合通道滤波的信号的多个接收通道。该通道组合器电路还包括一个求和器，它接收该通道分量滤波的信号和一个加权滤波器，它滤波该求和器的输出以提供该通道滤波的信号。该加权滤波器可以响应该限制电路。该限制电路可响应对至少多个接收通道之一设计一个要求的压缩的一个用户输入。在一个实施例中，该限制电路输出与至少多个接收通道之一相关的加权滤波器的系数作为该多个通道滤波的信号之一的压缩和源空间特性，该通道滤波的信号与基于设计要求的压缩的多个通道至少之一相关，而该源空间特性与至少多个通道之一相关。
在本发明的另一实施例中，噪声压缩系统包括一个系数估算电路，它响应音频输入调节多个接收通道每一个的多个滤波器的系数。该系数估算电路可配置来基于与各个接收通道相关的源的空间特性调节多个接收通道每一个的多个滤波器的系数。在一个实施例中，多个接收机产生多个信号输入。该系数估算电路对相应于从与各个通道相关的一个信号源到多个接收机的一个传播通道的多个接收通道的每一个使用格林(Green)函数并基于与各个接收通道相关的源的空间特性来调节多个接收通道每一个的多个滤波器的系数。接收机可以是空间移动的话筒，而与各个通道相关的信号源可以是在一个载体中的声源。
在本发明的另一实施例中，提供的用于多源环境的一个噪声降低系统包括多个连接到多个信号输入端的滤波器。该多个滤波器输出分量滤波的信号。每个滤波器可响应多个信号输入的至少一个并且具有基于与多源环境中的源相关的源空间特性的系数。该系统还包括响应多个滤波器的输出组合器电路，其组合该分量滤波的信号和一个系数估算电路，该电路基于源空间特性调节多个滤波器的系数，该系数估算电路还包括一个限制电路，其输出与多源环境中至少一个源相关的压缩。
在本发明的另一实施例中，提供的一个载体免提话音接收系统包括多个在载体中的空间移动的话筒和多个连接到该话筒的接收通道。每个接收通道与载体中多个空间位置的相应的一个相关。每个接收通道包括输出通道分量滤波的信号的多个滤波器，每个滤波器响应至少一个话筒并具有基于一个源空间特性的系数，该源空间特性与载体中与各个接收通道相关的空间位置相关，和一个通道组合器电路，其组合该通道分量滤波的信号以提供一个通道滤波的信号。一个限制电路对至少一个通道滤波的信号输出一个压缩和一个输出组合器电路响应多个接收通道组合该通道滤波的信号。多个空间位置之一可以是一个乘客位置和多个空间位置的至少一个可以是一个噪声源。噪声源可以是一个扬声器，该扬声器和该载体免提系统可以是一个电话系统。
在本发明的一个方法方面，提供的用于降低噪声的一个方法包括在一个接收机处从多个移动空间位置接收声音信号并通过多个接收通道处理该接收的信号，以提供多个被处理的信号，每个被处理的信号与该移动的空间位置之一相关。一个选择的压缩施加到至少一个被处理的接收信号并组合该压缩的至少一个被处理的接收信号和另外被处理的信号。
在本发明的另一实施例中提供的用于降低噪声的方法包括接收信号和通过具有与第一源空间特性相关的系数的第一滤波器以及通过具有与第二源空间特性相关的系数的第二滤波器来处理多个接收的信号以提供第一滤波信号和第二滤波信号。该第一滤波的信号通过具有与对第一源所选压缩相关的系数的第三滤波器进行处理以提供第一被压缩信号，和该第二滤波的信号通过与对第二源所选压缩相关的系数的第四滤波器进行处理以提供第二被压缩信号。组合该第一和第二被压缩信号。该信号最好从N个空间移动的话筒接收并且通过组合相关的包括第一滤波器的N个滤波器之一个和包括第一滤波器的N个滤波器的输出进行处理以提供第一被滤波的信号。来自该N个话筒的每一个的接收的信号也通过组合相关的包括第二滤滤波器的N个滤波器之一个和包括该第二滤波器的N个滤波器的输出进行处理以提供第二被滤波的信号。
在本发明的另一实施例中，估算包括该第一滤波器的N个滤波器的系数和包括该第二滤波器的N个滤波器。第三滤波器的系数可以响应与第一源相关的一个限制值估算，而第四滤波器的系数可以响应与第二源相关的一个限制值估算。第一源可以是一个所希望的源，而通过第三滤波器处理第一被滤波的信号的步骤可包括通过第三滤波器处理第一被滤波的信号，其中该第三滤波器提供一个选择的约0dB的压缩。第二源可以是一个不希望的源，而通过第四滤波器处理第二被滤波的信号可包括通过第四滤波器处理第二被滤波的信号，其中该第四滤波器提供一个选择的至少约-3dB的压缩。
在本发明的另一实施例中，提供的噪声降低方法包括从N个空间移动的话筒接收信号，并通过相关的N个滤波器之一处理的N个话筒之每个接收的信号，N个滤波器的每一个具有与多个源空间特性相关的系数，和一个对与多个源空间特性的每一个相关的一个源所选择的压缩。组合这些被处理的接收的信号。最好，N个滤波器的系数响应与源相关的限制值估算值，而该源与多个源每一个的空间特性相关。
如由本专业技术人员将进一步理解的，以上所述主要参照方法方面，而本发明也可以实施成系统。
附图简要说明图1是说明一个处理噪声降低系统的普通阵列的示意方块图；图2是说明在一个免提载体话音接收系统中的按本发明的第一实施例的噪声降低系统的示意方块图；图3是说明按本发明的第二实施例的噪声降低系统的示意方块图；图4A-4C是图示说明示例性源信号的频谱；图5A-5B是图示说明示例性限制函数；图6是图示本发明一个实施例的性能；以及图7是说明本发明一个实施例的工作的流程图。
本发明的详细说明现在参照附图更充分地描述本发明，其中表示出本发明的优选实施例。但是本发明可按许多不同的方式实施而在结构上不应限制在在此陈述的实施例；相反地，提供的这些实施例为的是使该公开将是完全和彻底的，并且对本专业技术人员而言将充分公开了本发明的范围。如将由本专业技术人员所了解的，本发明可实施为方法或装置。因此，本发明可采取硬件实施例，软件实施例或软硬件组合实施例的形式。
可以通过将在一车辆中的信号场模拟成M个用户信号和背景噪声(道路噪声，风噪声，引擎噪声)的叠加来描述本发明的操作。此外，假定按接收天线阵列方式的话筒放置在该车辆中，并用任意的几何形状表示该话筒的位置。当混合信号和背景噪声输入到该阵列上时，由第i个阵列元件接收的场u(t，ri)的富立转换U(w，ri)具有如下形式U(w,ri)=Σm=1MSm(w)·G(w,ri,Rm)+N(w,ri),---(3)]]>这里Sm(w)是来自该第m个用户的信号的频谱，G(w，ri，Rm)是格林(Green)函数，它描述从空间坐标Rm的第m个用户(或信号(声音)源)到该天线阵列的传播通道，而N(w，ri)是该噪声场的富立叶变换。
本发明的一个优选实施例可以描述如下Uout(w)=Σm=1MWm(w)·Um(w),---(4)]]>这里Uout(w)是该天线处理器输出的富立叶变换，以及Um(w)=Σi=1NU(w,ri)H*(w;ri,Rm)---(5)]]>方程(4)描述包括M个空间通道{U1(w)，...，UM(w)}的一个多通道系统。用于每个通道的滤波器H(w；ri，Rm)的频率响应同来自第m个用户的信号和背景噪声的空间特性相匹配并满足下列方程H(w;ri,Rm)=Σk=1NgN-1(w;ri,rk)G(w;rk,Rm),---(6)]]>
这里gN-1(w;ri,rk)]]>表示矩阵 的元素，该矩阵是噪声空间相关函数gN(w；ri，rk)的倒数。
因此，与在方程(1)中所描述的普通方法相反，由方程(4)描述的噪声降低系统使用关于在一个车辆中的源信号场的空间特性的确定信息。在第m个空间通道中的阵列处理可以是最佳的，以检测来自该第m个源的信号与背景噪声的对比。
如果在先不知道噪声空间相关函数gN(w；ri，rk)，当逆相关矩阵gN-1(w;ri,rk)]]>能用合适算法估算时，该逆相关矩阵仍然可以确定，例如gN(n)-1(w;ri,rk)=1mg{gN(n-1)-1(w;ri,rk)-D(n)(w,ri)[D(n)(w,rk)]*mg+Σi=1ND(n)(w;ri)[U(n)(w,ri)]*}---(7)]]>这里gN(n)-1(w;ri,rk)]]>是在第n次迭代时逆噪声相关矩阵gN-1(w;ri,rk)]]>的估算，mg是收敛因子，而函数D(n)(w，ri)满足下列方程D(n)(w,ri)=Σk=1NgN(n-1)-1(w;ri,rk)U(n)(w,rk).---(7A)]]>如由方程所见到的，在第n帧处的函数D(n)(w，ri)是使用在前面的第(n-1)帧处的逆噪声相关矩阵计算的，这里可选择一帧作为由相关模-数(A/D)转换器从话筒接收的信号的确定的时间间隔和/或取样数。
M个空间通道的输出电压可以用加权函数(滤波器){W1(w)，...，WM(w)}累积，其满足下列方程Wm(w)=Σn=1MΨmn-1(w)Bn(w),---(8)]]>这里Ψmn-1(w)指示矩阵Ψ-1(w)的元素，该矩阵是具有以下元素的矩阵Ψ(w)的倒数Ψmn(w)=Σi=1NG(w,ri,Rm)H*(w;ri,Rn),---(9)]]>而{Bi(w)，...，BM(w)}可以是用户可选择的函数。这些函数的选择取决于所要求的信号的处理结果。例如，只要要求来自所有M个源的话音清晰，则函数Bi(w)，...，BM(w)可选择为B1(w)≡1，i∈[1，M] (10)这里在一个实施例中的1值提供一个0dB的压缩。
如果来自某个第k个用户的信号(声音)是不希望有的，则函数Bi(w)，...，BM(w)可以设置为Bi(w)＝1，如果i≠k，i∈[1，M]，和 (11a)Bi(w)＝0，如果i＝k. (11b)Bi(w)＝0在理论上提供了基本完全压缩(抵消)。中间值可提供另外水平的压缩。在一个实施例中Bi(w)＝.1相应-10dB压缩，Bi(w)＝.5相应-3dB压缩等等。
图2是说明本发明的一个实施例的示意方块图。如图2中所示，噪声降低系统包括M个空间通道205a，205b，每个通道205a，205b包括N个滤波器210(对于第m通道滤波器Hm1，..，HmN，m＝1，..，M)，其滤波来自话筒220的N个信号，这里N＝1，2，3..话筒最好是在空间移动的。N个滤波器210输出通道分量滤波的信号。N个滤波器210的每一个响应至少一个来自话筒220的信号输入并具有基于与相应通道相关的一个源的空间特性的系数，例如，与在一车辆中的一个具体空间位置的信号源相关，例如该各自的通道与司机相关。
参照M个通道的每一个，第m个空间通道的滤波器Hm1，..，HmN的输出在各自的通道组合器中求和，例如求和器∑m230，这里m＝1，2，3，..，M是相应的M个通道。求和器230包括在M个通道205a，205b的每一个中。求和器∑1，..，∑M230的输出通过压缩(加权)滤波器W1，...，WM240被滤波，该与求和器230组合的滤波器提供一个通道组合器电路，该电路对来自所说明的实施例中的滤波器210的通道滤波的信号输出一个压缩。加权滤波器240响应限制电路270，以对空间位置信号源的每一个提供一个要求的压缩。滤波结果在求和器(通道输出组合电路)250中求和，合成和是信号Uout，其中背景噪声可以受到压缩而来自非要求的源的信号将被抵消(基本上完全被压制)。
系数估算电路260(“Est.CF”)估算该噪声相关矩阵并计算滤波器Hm1，..，HmN(m＝1，2，..，M)210的频率响应。在一优选实施例中，该系数是按照方程(6)计算的，并响应话筒220的信号输入更新。
限制电路270最好按方程(8)计算滤波器W1，...，WM240的频率响应(通过提供滤波器系数)。该限制电路270还可基于限制函数B1(w)，..，BM(w)产生输出。如上所述，这些函数的选择取决于例如保持清晰话音不受所有用户的影响或压缩来自某些非希望的信号源的信号这样一个电路目标。限制函数可以是用户可选择的对每个接收通道分配的所要求的压缩的输入(由此相关的空间位置信号源，例如一个司机，一个乘客或一个扬声器)。如在图2中所示的并且能从方程(8)所见的，限制电路270接收滤波器210的频率响应作为输入。
图3方块图中说明本发明的另一实施例。提供了N个滤波器310(滤波器H01，..，H0N)，滤波器N对从N个话筒320接收的信号数字取样。滤波器310响应从N个话筒320接收的信号，并且例如在由以下方程(12)所描述的实施例中所表示的具有基于与系统的多用户环境中的源相关的源空间特性确定它们的频率响应的系数。来自滤波器310的分量滤波的信号在输出组合器350(在说明的实施例中是一个求和器)中组合，合成和为信号Uout，其中背景噪声可有选择地压缩。
与图1中的普通阵列处理系统的滤波器H1，..，HN110相对比，滤波器H01，..，H0N的频率响应优选地由下列方程描述H0i(w)=H0(w,ri)=Σm=1MWm(w)·H(w;ri,Rm),---(12)]]>这里函数Wm(w)满足系统方程(8)，而函数H(w；ri，Rm)满足系统方程(6)。换言之，每个滤波器H0i 310可以看作具有频率响应Wm(w)的M个滤波器W1，..，Wm和具有频率响应H(w，ri，Rm)的M个滤波器Hmi，..，Hmi(m＝1，..，M)。使用这种模式，在图3实施例中的系数估算电路360估算噪声相关矩阵，并按方程(6)计算滤波器Hm1，..，HmN(m＝1，..，M)的频率响应。限制电路370使用限制函数B1(w)，..BM(w)按方程(8)计算滤波器W1，...，WM的频率响应，以选择所要的和非所要的信号源的信号压缩电平。系数估算电路360和限制电路370可组合在限制的系数估算电路375中。
现在将通过一个例子进一步描述本发明，在该例中正好在该载体中有一个源(一个司机)，我们想保持司机的话音清晰。让我们再假定我们想压缩来自它在免提通信期间将被压缩的一个远端扬声器的回声。在该例中，可选择M＝2。因此，该系统可包括两个空间通道U1(w)和U2(w)。在第一通道的滤波器的频率响应H(w；ri，R1)可以与该司机的空间坐标R1匹配，而在第二通道的滤波器的频率响应H(w；ri，R2)可以与产生回声信号的一个扬声器的空间坐标R2相匹配。
函数B1(w)和B2(w)按下列方程选择B1(w)＝1，B2(w)＝0. (13)另一例子假定存在两个用户源时(一个司机和一个乘客在一个载体中)，而我们想保持清晰话音不受他们两者的影响。再让我们假定将压缩一个远端信号回声。在此情况下，我们可选择M＝3。因此，该系统可包括三个空间通道U1(w)，U2(w)和U3(w)。第一通道的滤波器的频率响应H(w；ri，R1)可与司机的空间坐标R1匹配，第二通道的滤波器的频率响应H(w；，ri，R2)可与产生远端信号的一个扬声器的空间坐标R2匹配，而第三通道的滤波器的频率响应H(w；ri，R3)可与该乘客的空间坐标R3相匹配。
在该例中函数B1(w)，B2(w)和B3(w)按下列方程选择B1(w)＝1，B2(w)＝0和B3(w)＝1. (14)应进一步理解函数B1(w)可以是用户可选择的，由此，由在一个载体中的一个司机或乘客改变。
更一般地，能选择函数B1(w)...BM(w)以产生所要求的整体效果。例如，在某些目标中存在可以实现的折衷。可由另一例子来说明。
考虑一种情况，在这种情况中源1是一个所要求的话音信号，源2是车辆的仪表板上的一个电扇，该源是需要加以压缩的，而环境噪声是道路噪声和引擎噪声之混合。图4A-4C说明频谱S1(w)和S2(w)，用于说明本例以及噪声的频谱Snoise(w)。就选择B1(w)而论，目标可以是保存源1同时压缩噪声。就选择B2(w)而论，最好是衰减源2，图5A和5B中表示对该例的说明性的最后的选择。要理解的是该例用简化方式说明频谱和限制的目的在于说明通过选择限制函数提供的灵活性反映所要求的和所不要求的信号的频谱。
在图6中表示按本发明一个实施例的一个系统的计算机模拟，其说明输出信噪比和频率的函数关系。实线相应由方程(4)描述的本发明的一个实施例，而虚线相应基于方程(1)的一个普通的系统。该模拟基于4-元件天线阵列和两个用户源。
对于该模拟，本发明允许主要(25-30dB)衰减噪声场和非要求信号而基本不压缩和/或衰减该目标(要求的)信号。
现在将对于图7的流程说明描述本发明的操作。要理解的是图2和3的流程说明和方块图说明的每个方块，以及该流程说明中的方块组合和该方块图说明都能由计算机程序指令实施。这些程序指令可提供到一个处理器以产生机器码使得在该处理器上执行的指令产生实施在流程和方块图方块或多个方块中指定的函数的方法。该计算机程序指令可由一个处理器执行，以使得一系列的操作步骤由该处理器执行，从而产生一个计算机实施的处理，使得在该处理器上执行的指令提供实施在流程和方块图方块或多个方块中指定的函数的步骤。
因此，流程说明方块和方块图支持用于执行指定函数的方法的组合，用于执行指定函数的步骤的组合以及用于执行该指定函数的程序指令方法。还将理解的是流程说明和方块图的每一个方块，流程说明和方块图中的块的组合可以由指定目的的执行指定功能或步骤或指定目的硬件和计算机指令组合的基于硬件的系统实施。例如滤波器210，310，系数估算电路260，360和限制电路270，370全部都可实施成在一个处理器执行的代码，用户芯片或上述两者组合。
现在将参照图7的流程说明描述按本发明实施例的操作。操作始于方块500，其确定对多个空间位置信号源的每一个所要求的压缩。例如，对于在一载体中的免提话音接收系统，与一个司机和一个乘客相关的一个空间位置分别地可提供所要求的基本0dB的压缩。一个与输出远端话音信号到载体舱中的一个扬声器相关的空间位置可以是与要求的大约-3dB的压缩相关或，最好与提供远端回声信号有效抵消的基本上完全压缩相关。对于本发明的实施例包括与每个空间位置信号源相关的分开的通道，例如，如在图2中所说明的，通道之每一个与空间位置信号源的每一个相关(方块505)。
信号从该空间位置信号源接收(方块510)。最好，信号在提供一个天线阵列的N个空间移动的话筒处接收。N个滤波器H(w)最好在每个通道中提供一个与N个话筒源每一个相关的一个滤波器。对与每个通道相关的每个滤波器H(w)和压缩(加权)滤波器W(w)估算系数(方块515)。应进一步理解的是，对于如在图3中所说明的实施例，组合估算系数H(w)和W(w)，导至产生如图3中所示的滤波器310的系数。
之后接收的信号通过该接收通道被处理而产生多个处理滤波的信号，如现在将参照方块520-525所描述的那样，每个信号与移动的空间位置信号源之一个相关。例如对于图7说明可实施的的实施例，在图2说明的系统中，接收信号通过相应于在多个通道中每一个的相应N个话筒的N个相关滤波器进行处理(方块520)。组合在每个通道中的滤波器的输出(方块525)。对于表示在图7中说明的实施例，一个所选择的压缩通过用于每个通道的压缩滤波器W(w)由处理来自每个通道的N个滤波器H(w)的组合输出加到接收的信号(方块530)。压缩滤波器W(w)具有与如在方块500确定的所选压缩相关的系数。所选压缩可以是用户可选择的或可以是另行设置。
应进一步理解的是，在本发明的其他实施例中，响应与每个信号源相关的一个空间位置的滤波器处理和压缩可以组合到单个合成滤波步骤中，例如如用图3说明的实施例那样。因此，方块520-530的上述操作可通过具有基于信号源空间特性的系数的和用于每个移动空间位置信号源的所要求的压缩的相关滤波器由处理来自每个终端话筒的信号来执行。在每种情况中，起到压缩作用的滤波器的各个滤波器的输出由此可组合以产生一个信号(方块535)。
用附图和说明书已公开了本发明的典型的优选实施例，虽然应用了专门术语，但它们仅仅用于在一般的和说明性的意义上的而非限制目的，本发明的范围是在下列权利要求中加以陈述。
权利要求
1.一个噪声降低系统包括多个连接到多个信号输入端的接收通道，多个接收通道的每一个包括多个滤波器，输出通道分量滤波的信号，多个滤波器的每一个响应多个信号输入的至少一个并具有基于与各个接收通道相关的一个源的空间特性的系数，以及一个通道组合器电路，其组合该通道分量滤波的信号以产生一个通道滤波的信号；一个限制电路，其输出对至少一个通道滤波的信号的压缩；以及一个输出组合器电路，响应多个组合该通道滤波的信号的多个接收通道。
2.按权利要求1的系统，其中该通道组合器电路还包括求和器，接收通道分量滤波的信号；以及加权滤波器，其滤波求和器的输出，以提供通道滤波的信号。
3.按权利要求2的系统，其中加权滤波器响应于限制电路。
4.按权利要求3的系统，其中该限制电路响应一个用于输入，分配一个所要求的压缩于该多个接收通道的至少一个。
5.按权利要求4的系统，其中限定电路基于分配的所要求的压缩和与多个通道的至少一个相关的源空间特性输出与多个接收通道的至少一个相关的加权滤波器的系数作为对与多个通道的至少一个相关的通道滤波的信号的至少一个的压缩。
6.按权利要求5的系统，其中该系统还包括一个系数估算电路，其响应声频输入信号调节多个接收通道的每一个的多个滤波器的系数。
7.按权利要求6的系统，其中该系数估算电路被进一步配置来基于与各个接收通道相关的源空间特性调节多个接收通道的每一个的多个滤波器的系数。
8.按权利要求7的系统还包括多个接收机，产生多个信号输入，以及其中该系数估算电路使用用于该多个接收通道的每一个的格林函数，基于与各个接收通道相关的源空间特性来调节多个接收通道的每一个的多个滤波器的系数，该多个接收通道相应于从与各个通道相关的一个信号源到多个接收机的传播通道。
9.按权利要求8的系统，其中接收机是空间移动的话筒，而与各个通道相关的信号源是声源。
10.按权利要求9的系统，其中该限制电路基于与提供该通道滤波的信号的至少一个的接收通道相关的信号源的频谱对至少一个通道滤波的信号输出一个压缩。
11.按权利要求9的系统，其中空间移动的话筒和声源是在一个载体中。
12.一个用于一个多源环境的噪声降低系统，包括多个滤波器，连接到多个信号输入端，多个滤波器输出分量滤波的信号，每个滤波器响应多个信号输入的至少一个并具有基于与多源环境中的源相关的源空间特性的系数；一个输出组合器电路响应于组合分量滤波的信号的多个滤波器；以及一个系数估算电路，其基于源空间特性调节多个滤波器的系数。
13.按权利要求12的系统还包括多个接收机，产生多个信号输入，其中该系数估算电路使用用于每个滤波器的格林函数，基于源空间特性，调节多个滤波器的系数，该滤波器相应于从多源环境中的源到多个接收机的传播通道。
14.按权利要求13的系统，其中该接收机是空间移动的话筒，而在该多源环境中的源是声源。
15.按权利要求14的系统，其中该多个滤波器的系数是基于相关源的频谱。
16.按权利要求14的系统，其中该多用户环境是一个载体，和其中空间移动的话筒是在该载体中。
17.按权利要求13的系统，其中该系数估算电路还包括一个限制电路，其输出与多源环境中源的至少一个相关的一个压缩。
18.按权利要求17的系统，其中该限制电路响应一个用户输入，分配一个所要求的压缩于多源环境中的至少一个源。
19.一个载体免提话音接收系统，包括多个在该载体中的空间移动话筒；多个接收通道，连接到话筒，每个接收通道与载体中多个空间位置相应一个相关，每个接收通道包括，多个滤波器，输出通道分量滤波的信号，每个滤波器响应至少一个话筒，并具有基于与载体中空间位置相关并与各个接收通道相关的源空间特性的系数，以及一个通道组合器电路，其组合通道分量滤波的信号以提供一个通道滤波的信号；一个限制电路，其对至少一个通道滤波的信号输出一个压缩；以及一个输出组合器电路，响应组合通道滤波的信号的多个接收通道。
20.按权利要求19的系统，其中多个空间位置的至少一个是乘客位置，和该多个位置的至少一个是一个噪声源。
21.按权利要求20的系统，其中该噪声源是一个扬声器，和其中该扬声器和该载体免提接收系统包括一个电话系统。
22.按权利要求21的系统，其中该限制电路基于该扬声器的频谱对该扬声器输出一个压缩。
23.按权利要求21的系统还包括一个系数估算电路，其基于与各个接收通道相关的源空间特性调节多个接收通道的每一个的多个滤波器的系数。
24.按权利要求23的系统，其中该系数估算电路使用用于多个接收通道之每一个的格林函数，基于与各个接收通道相关的源空间特性，调节多个接收通道的每一个的多个滤波器的系数。
25.一种用于噪声降低的方法包括一个接收机从多个移动空间位置接收声音信号；通过多个接收通道处理接收的信号以提供多个被处理的信号，多个被处理信号的每一个与移动空间位置的一个相关；施加一个选择的压缩到被处理的接收的信号的至少一个；以及将该被处理的接收的信号的至少一个与剩余的多个被处理的信号组合。
26.一种用于噪声降低的方法包括接收多个接收的信号；通过一第一滤波器处理多个接收的信号，该第一滤波器具有与一第一源空间特性相关的系数，以提供一第一滤波的信号；通过一第二滤波器处理多个接收的信号，该第二滤波器具有与一第二源空间特性相关的系数，以提供一第二滤波的信号；通过一第三滤波器处理第一滤波的信号，该第三滤波器具有与用于第一源的一个选择的压缩相关的系数，以提供第一压缩的信号；通过一第四滤波器处理第二滤波的信号，该第四滤波器具有与用于第二源的一个选择的压缩相关的系数，以提供第二压缩的信号；以及组合该第一和第二压缩的信号。
27.按权利要求26的方法，其中接收多个接收的信号包括从N个空间移动的话筒接收多个接收的信号，其中通过具有与第一源空间特性相关的系数的第一滤波器处理多个接收的信号以提供第一滤波的信号包括通过包括该第一滤波器的N个滤波器的相关的一个并组合包括该第一滤波器的N个滤波器的输出处理来自N个话筒的每一个的多个接收的信号，以产生第一滤波的信号，以及其中通过具有与第二源空间特性相关的系数的第二滤波器处理多个接收的信号以提供第二滤波的信号包括通过包括该第二滤波器的N个滤波器之一相关的一个和组合包括该第二滤波器的N个滤波器的输出处理多个来自N个话筒每一个的接收的信号以提供该第二滤波的信号。
28.按权利要求27的方法还包括估算包括该第一滤波器的N个滤波器的和包括该第二滤波器的N个滤波器的系数。
29.按权利要求28的方法还包括估算响应于与第一源相关的一个限制值的第三滤波器的系数和估算响应于与该第二源相关的一个限制值的第四滤波器的系数。
30.按权利要求28的方法，其中估算包括第一滤波器的N个滤波器的和包括第二滤波器的N个滤波器的系数包括基于方程H(w;ri,Rm)=Σk=1NgN-1(w;ri,rk)G(w;rk,Rm),]]>估算该系数，其中gN-1(w;ri,rk)]]>表示为噪声空间相关函数gN(w；ri，rk)倒数的矩阵 的元素，和G(w；rk，Rm)是一个格林函数，其描述来自具有空间坐标Rm的第m个信号源的一个传播通道。
31.按权利要求28的方法，其中第一源是要求的源，和通过具有与对该第一源一个所选压缩相关的系数的第三滤波器处理该第一滤波的信号以提供第一压缩的信号包括通过该第三滤波器处理该第一滤波的信号，其中由该第三滤波器提供的所选压缩是约为0dB，和其中该第二源是非要求的源，和通过具有与对第二源一个所选压缩相关的系数的第四滤波器处理该第二滤波的信号以提供第二压缩的信号，包括通过该第四滤波器处理该第二滤波的信号，其中由该第四滤波器提供的所选压缩是至少约-3dB。
32.一种用于噪声降低的方法包括从N个空间移动的话筒接收信号；通过N个滤波器相关的一个处理来自N个话筒每一个的接收的信号，N个滤波器的每一个具有与多个源空间特性相关的系数和对与多个源空间特性的每一个相关的一个源的一个所选压缩；以及组合该被处理的接收的信号。
33.按权利要求32的方法还包括响应与该源相关的限制值估算该N个滤波器的系数，而该源与多个源空间特性的每一个相关。
全文摘要
与在接收机环境例如载体中的各个信号源的各自位置相关的空间特性被用来处理来自该信号源的接收的信号。使用空间特性可提供改善的噪声降低，进而在本发明的各个实施例中将习惯于施加一个选择的压缩电平于一个或多个信号源。例如，在一个载体免提话音接收系统中，来自该载体中的一个扬声器的远端反馈能基本上受到压制，而来自该载体中的一个司机和一个乘客的话音能被处理为具有基本0dB的压缩。该压缩电平可以是用户可选择的。
文档编号G10K11/00GK1406372SQ01805774
公开日2003年3月26日 申请日期2001年1月18日 优先权日2000年2月29日
发明者L·克拉斯尼, A·S·哈伊拉拉 申请人:艾利森公司