专利名称：扬声器音量范围控制的制作方法
技术领域：
本发明涉及电话的扬声器音量范围控制，特别是涉及为电话免提操作提供一扬声器音量范围控制。
相关技术的描述电话越来越多的提供了一种在免提模式下的操作，在此模式下，外置的扬声器和麦克风取代了内置在电话听筒中的耳机和麦克风。因此，用户能够不需手持话筒而进行电话交谈。
这样的免提系统被证明是很有用的，特别是，例如，在机动交通工具中的这种电话允许乘客或司机在旅行中保持电话交谈。
现有的这种免提电话具有一个回声消除系统用以消除回声，这种回声是麦克风的拾音器拾取扬声器发出的声音而产生的。此回声能够被相互连接的另一端的用户听到，应该被消除掉。
在已知的回声消除系统中，施加于扬声器的信号也被提供给一个适应性有限脉冲响应(FIR)滤波器，该滤波器被用来模拟扬声器和麦克风之间的声音路径。FIR滤波器的输出，即相应于麦克风接收到的回声信号，被从麦克风接收到的信号中减去，来消除回声。一个基于对结果信号和施加于扬声器上的信号进行比较的LMS(最小均方)算法被用来调整FIR的参数，以达到最优设置。
一个基于此原理的带有“自动均衡器的信号放大系统”在WO96/32776中揭示。
然而，如果扬声器和麦克风被紧靠在一起安装，则扬声器和麦克风之间的距离就相对较短，被麦克风接收的来自扬声器的回声信号就相对较大。音量控制范围的最上端设置会导致一个足够大的回声信号，它将引起FIR滤波器的稳定性问题，或是引起由麦克风接收信号的非线性，进而导致模数转换器的过载，使得位于连接另一端的用户的清晰程度降低。
另外，应该注意到，对于机动交通工具中安装的用于免提操作的电话而言，麦克风的位置变化相对于用户是很小的，这是因为要确保用户的语音被清晰的采集。反之，置于每一种构造的汽车中的扬声器的位置都依赖于汽车的结构。因此，扬声器和麦克风(或者是用户)之间的距离是可变的。如果扬声器紧靠着麦克风和用户安装，对于用户而言声音就可能过大，导致不适的感觉。
另外，如果扬声器和麦克风被安装得相距较远，扬声器和麦克风之间的距离就相对较大，从扬声器发出被麦克风接受的回声信号就相对较小。在这种情况下，即使是音量设置范围的上端设置也可能因为过低而导致用户无法听到扬声器的信号。
发明概要因此，在已知的电话中存在一个问题，这就是，由于免提电话的麦克风和扬声器安装于不同的位置，它们之间的相对距离变化很大，因为扬声器音量范围是标准的，这可能引起操作问题。
本发明通过提供扬声器音量范围的调节装置来解决已知电话中存在的这个问题。
依据本发明优选具体实施例的扬声器音量范围控制装置因而具有以下优点扬声器的有用音量范围能够简单、可靠的为用户所用，同时能够适应电话的扬声器和麦克风的相对安装位置的较大变化。
附图的简要描述
图1示出依据本发明的一个具体实施例的电路装置。
图2示出了本发明方法的流程图，图3示出在第一种状态下本发明的操作。
图4示出在第二种状态下本发明的操作。
优选实施例的详细描述依据本发明的一个具体实施例，电话机1的扬声器音量控制装置示于图1。
在此电话中，电话机接收的语音信号被传递给音量控制模块2。音量控制模块2的输出经过数模转换器4和放大器5被提供给扬声器3。
麦克风6接收来自电话用户的语音，也接受对应于扬声器3发出的声音的回声信号。麦克风6通过另一放大器7和模数转换器8与减法器9相连。
音量控制模块2的输出也提供给适应性有限脉冲回应(FIR)滤波器10。FIR滤波器10的输出信号s1被提供给减法器9，并被从由麦克风6接收的信号中减去。结果信号从电话中输出。
控制模块11接收减法器9的输出信号和音量控制模块2的输出信号，用以控制FIR滤波器10的FIR参数，此控制基于对减法器9的输出信号和音量控制模块2的输出信号的比较，该比较运用LMS(最小均方)算法。
最后，FIR滤波器10通过控制线c1与音量控制模块2相连。
由数模转换器4、放大器5、扬声器3、麦克风6、另一放大器7、模数转换器8、减法器9、适应性有限脉冲响应(FIR)滤波器10和LMS控制模块11组成的回声消除系统对每个系统工程师都是熟悉的，其操作也是众所周知的，因此不作详细描述。
现在参考图2对本发明的扬声器音量范围控制装置的操作进行描述。
首先，如步骤1所示，电话的扬声器和麦克风之间的距离根据电话的扬声器和麦克风的信号被估算出来。
其次，如步骤2所示，根据估算出来的距离控制扬声器的音量范围。
现在来解释如图1所示的本发明的扬声器音量范围控制装置的第一个具体实施例的操作。在此具体实施例中，得到的FIR参数或者值被用来作为对麦克风和扬声器之间距离的估算。
FIR滤波器10对扬声器信号进行滤波产生一个回声估算信号S1，FIR滤波器的最优设置由LMS控制模块11决定。FIR滤波器的参数通过控制线c1提供给音量控制模块2。音量控制模块2首先估算FIR滤波器参数(图2的步骤1)，而后音量控制模块2依据FIR参数来控制扬声器音量范围(图2的步骤2)。如果参数很大，音量范围就被向下调整；如果参数很小，音量范围就向上调整。
作为选择，FIR参数可以从LMS控制模块11获得。
可以通过几种不同的方法式利用FIR滤波器来参数估算麦克风和扬声器之间的距离。例如，为了估算麦克风和扬声器之间的距离，可以确定适应性滤波器参数的最大绝对值。作为选择，为了估算麦克风和扬声器之间的距离，滤波器参数可以求和或者求平均值。特别的，为了估算麦克风和扬声器之间的距离，可以确定滤波器参数的加权平均值。
当然，其它的基于适应性滤波器参数的估算麦克风和扬声器之间距离的方法也可采用，本发明不局限于上述提到的方法。
本发明的具体实施例利用了以下事实有关扬声器和麦克风的相对位置的信息可以通过FIR参数的大小推断出来。因此，当FIR参数的大小较大的时候，可以推断出扬声器3安装得距麦克风6相对较近。音量可以被设置到较低值的范围，以避免在FIR滤波器10中的稳定性问题和在此情况下与大音量关联的其它问题。反之，当FIR参数大小较小的时候，可以推断出扬声器3安装在距麦克风6相对较远的地方。音量则可设置为较高值的范围，以确保扬声器的信号能够容易的被用户听到。
现在，描述本发明的扬声器音量范围控制装置的第二个具体实施例。在此具体实施例中，扬声器信号的能量和麦克风信号的能量之间的比率或差值用作对麦克风和扬声器之间距离的估算。
依据本发明的第二个具体实施例，扬声器和麦克风之间的距离是根据扬声器和麦克风信号的相对强度来估算的(图2的步骤1)，而后依靠扬声器和麦克风信号的相对强度来控制扬声器音量范围。
本发明的第一个具体实施例的操作由图3和图4示出。
在图3所示的情况中，扬声器安装在靠近麦克风的地方。因此，由麦克风接收到的回声信号相对较大，FIR滤波器的参数也相对较大，用以产生一个大的回声估算信号s1。扬声器的音量范围因此被控制到一个较低的范围。
在图4所示的情况中，扬声器安装在离麦克风较远的地方。因此，由麦克风接收到的回声信号相对较小，FIR滤波器的参数也相对较小，用以产生一个小的回声估算信号s1。扬声器的音量范围因此被控制到一个较高的范围。
因此根据本发明的扬声器音量范围控制为用户提供了一个很好的音量设置范围，其中最大的音量设置既不过高也不过低，与电话的扬声器和麦克风的相对位置无关。此外，还避免了由于电话的电路元件性能的非线性而引起的语音质量的减损。
权利要求
1.一种具有扬声器和麦克风的电话的扬声器音量范围控制装置，包括一根据电话机扬声器和麦克风的信号、依据扬声器和麦克风之间的估算距离，来控制扬声器音量范围的装置。
2.根据权利要求1所述的扬声器音量范围控制装置，其中，所述电话包括一个回声消除系统，该回声消除系统包括一个适应性滤波器装置，其中麦克风和扬声器之间的距离根据适应性滤波器装置的参数估算出来。
3.根据权利要求2所述的扬声器音量范围控制装置，其中，所述适应性滤波器装置是一个FIR滤波器。
4.根据权利要求2或3的扬声器音量范围控制装置，其中，确定可适应性滤波器参数的最大绝对值，以估算所述麦克风和扬声器之间的距离。
5.根据权利要求2或3的扬声器音量范围控制装置，其中，对所述滤波器参数求和或者求平均，以估算上述麦克风和扬声器之间的距离，。
6.根据权利要求5的扬声器音量范围控制装置，其中，确定滤波器参数的加权平均，以估算所述麦克风和扬声器之间的距离，。
7.根据权利要求1所述的扬声器音量范围控制装置，其中，使用上述扬声器信号和麦克风信号之间能量的比率或者差值来估算扬声器和麦克风之间的距离。
8.一种具有扬声器、麦克风和权利要求1-7中任一项的扬声器音量范围控制装置的电话。
9.一种安装有权利要求8所述的电话机的机动交通工具。
10.一种控制具有扬声器和麦克风的电话机的扬声器音量范围的方法，包括，根据电话机扬声器和麦克风的信号、依据扬声器和麦克风之间的估算距离，来控制扬声器音量范围的步骤。
11.根据权利要求10所述的方法，对于一个具有包括适应性滤波器装置的回声消除系统的电话，其中，所述麦克风和扬声器之间的距离是基于上述可适应性滤波器装置参数估算的。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述适应性滤波器装置是一个FIR滤波器。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，确定上述可适应性滤波器参数的最大绝对值，以估算所述麦克风和扬声器之间的距离。
14.根据权利要求11和权力要求12所述的方法，其中，对上述滤波器参数求和或者求平均，以估算所述麦克风和扬声器之间的距离。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，确定所述滤波器参数的加权平均值，以估算上述麦克风和扬声器之间的距离。
16.根据权利要求10所述的方法，其中，根据所述扬声器信号和麦克风信号之间能量的比率或者差值来估算扬声器和麦克风之间的距离。
全文摘要
发明涉及具有扬声器和麦克风的电话机的扬声器音量控制装置,它们根据麦克风和扬声器之间的估计距离来控制电话机的扬声器音量。
文档编号H04M1/60GK1354949SQ00808595
公开日2002年6月19日 申请日期2000年5月10日 优先权日1999年6月7日
发明者J·菲利普松, J·拉斯穆松 申请人:艾利森电话股份有限公司