专利名称：自适应噪声抵消装置、减噪系统及收发机的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于消除在噪声干扰的信号中的噪声的自适应噪声抵消装置，该装置包括一个噪声干扰信号的主信号输入端、至少一个参考信号输入端、噪声抵消信号的信号输出端、以及一个自适应噪声滤波器，该滤波器的一个输入端通过第一减法器连接到参考信号输入端、其输出端连接到第二减法器的第一输入端，主信号输入端连接到第二减法器的第二输入端，而且第二减法器的输出端连接到信号输出端，同时该装置包括一个自适应串话滤波器，其输入端连接到信号输出端，其输出端连接到第一减法器的第一输入端，参考信号输入端连接到第一减法器的第二输入端。
本发明还涉及减噪系统及收发机。这样的系统可以是声音噪声抵消系统、免提通信系统、多媒体系统、公共寻址系统、等等。
这种类型的自适应噪声抵消装置从文章“PerformanceCharacteristics of a Hardware Implementation of thd Cross-talkResistant Adaptive Noise Canceller”(即“抗串话自适应噪声抵消器”，G.Mirchandani等人，Proceedings 1986 IEEE ICASSP，Tokyo，第93-96页)中可以得知。例如，这样的装置可用于会议系统的噪声抵消。所描述的是一个在反馈环路中利用两个自适应滤波器的自适应噪声抵消装置，通过数字信号处理器实现。噪声滤波器作为用于抵消噪声干扰信号中的噪声的自适应噪声估计器，串话滤波器被配置为估计并抵消所谓串话，假设由多个麦克风所拾取的噪声是相关的。第一抽样信号，即包括所要信号(例如语音信号)以及噪声信号的主信号被馈入减法器，从主信号中减掉估计的噪声信号以便抵消噪声。第二抽样信号，即包括噪声信号以及由于串话造成的一部分语音信号的参考信号被馈入减法器，从参考信号中减去估计的串话信号以便抵消串话信号。串话减法器的输出馈入噪声估计器的输入端。因为这个串话抵消，噪声估计器主要是只用于估计噪声。如果噪声估计器的输入信号包括串话，那么将会使所要信号部分地被其本身抵消并因此导致噪声抵消装置性能上相当大的降低。如果串话不能被很好地抵消，噪声估计器中的残留语音信号引起类似混响的效果，或更一般地引起语音失真。这种类似混响效果越强，所用的噪声滤波器越长。在一间办公室中，典型的噪声估计器使用以8KHz抽样的2048个抽样，即0.25秒的窗。已经发现所描述的自适应噪声抵消器不能很好地抵消串话造成的失真，而且当使用一个以上的参考麦克风以及多个参考输入端的自适应噪声抵消器时这个问题会更严重。在多个参考输入端的自适应噪声抵消器中存在较多的自由度，即滤波器和信号。特别是，对于相对很少的噪声源，这会导致所要信号被其本身更完全地抵消。传统的不带串话估计器的自适应噪声抵消器甚至比所述Mirchandani的文章中所描述的抵消器更差。在这种传统的自适应噪声抵消器中，延迟部分被装在抵消器的前馈路径上。这将接近于产生理论上最佳解决方案的不可实现的非因果滤波器(non-causalfilter)。但是，由于所述Mirchandani文章中所选择的反馈双滤波器结构，在这种双滤波器结构中没有引入这样的前馈延迟。这导致噪声抵消性能的降低。对于远端噪声源时，甚至可能导致根本没有抵消噪声。对于较差的噪声抵消，已知的反馈双滤波器部分中的反馈环路不能正确工作，以至在出现串话时重现的语音还包括类似混响的成分。
本发明的一个目的是提供一种自适应噪声抵消装置，具有好的串话估计和好的噪声估计，特别是在带有更多远端噪声源的系统中。
为此，根据本发明的自适应噪声抵消装置的特征在于，自适应串话滤波器包括用于预滤波主信号的预滤波器部分和用于确定预滤波器部分系数的自适应滤波器部分，预滤波器部分的输入端连接到主信号输入端，自适应滤波器的输入端连接到信号输出端，而且该装置包括第一延迟部分和第二延迟部分，第一延迟部分被连接在主信号输入端和第二减法器的第二输入端之间，第二延迟部分被连接在自适应噪声滤波器和自适应串话滤波器的输入端之间。本发明基于这样的认识抵消装置信号输出端和主信号输入端中的所要信号分量的区别只是延迟部分引起的延时不同，而且自适应串话滤波器的滤波和自适应操作可以藉使用不同的输入信号来完成。因为，除延迟以外，抵消装置的所要输入和输出信号分量是相同的，所以滤波操作、包括噪声干扰的输入信号的预滤波可得以完成。因为输入信号不能用作自适应滤波器部分的输入，因此抵消装置的输出信号可以用于这个目的。由于所选择的结构，延迟部分可以用在前馈路径中。由于预滤波和延迟，至少可以相当大地或甚至完全抵消串话。尽管预滤波影响了噪声抵消器输入端处的噪声分量，但是它不会产生任何问题。噪声抵消器仍然可以抵消这种改变了的噪声。
在根据本发明的自适应噪声抵消装置的第一实施例中，第二延迟部分的输出端直接连接到自适应滤波器部分的输入端，而自适应滤波器部分被安排来用于将确定的系数无条件地传递到预滤波器部分。因此，不必计算自适应滤波器部分的输出信号，这样所需的计算量也就减少了。
在根据本发明的自适应噪声抵消装置的第二实施例中，第二延迟部分的输出端连接到第三减法器的第一输入端，该减法器的第二输入端连接到自适应滤波器部分的输出端，第三减法器的输出端连接到自适应滤波器部分的输入端，而且自适应滤波器部分被安排来用于将确定的系数有条件地传递到预滤波器部分。尽管这个实施例-所谓前台/后台配置由于比第一实施例的复杂性高而需要增加一些计算量，但是这个实施例对于较大的延迟值也能很好地工作，而第一实施例对于较大的延迟值可能变得不稳定。
在根据本发明的自适应噪声抵消装置的实施例中，自适应噪声抵消装置包括一个以上的参考信号输入端和自适应噪声滤波器，滤波器的各个输入端连接到各个参考信号输入端，以及一个加法器，它的各个输入端连接到自适应噪声滤波器的各个输出端，其中的一个输出端连接到信号输出端，噪声抵消装置具有用于各个参考信号的串话自适应滤波器结构，如权利要求1、2或3中所要求的那样。这样的多参考输入端配置对于带多个远端噪声源的会议系统特别有用。因此，在一个实施例中可以使用一组空间交叉结构的间隔很近的定向的麦克风，在另一个实施例中可以使用一组空间线性结构的间隔很近的麦克风。在后一种情况下，麦克风不必是定向的而且麦克风信号是被预处理的，如权利要求书中所要求的那样。
例如，在汽车免提电话装置中，也出现非相关的噪声源，自适应噪声抵消装置可以是Zelinski减噪装置或Zelinski谱扣除的减噪装置与如权利要求1、2、3或4中所要求的自适应噪声抵消装置的串联装置。Zelinski谱扣除的减噪装置对于抵消非相关噪声分量特别有用。
在根据本发明的减噪系统的一个实施例中，自适应噪声滤波器具有的长度比自适应串话滤波器的长得多。因此，系统适于与会议系统中的一组间隔很近的麦克风一起使用，靠近麦克风的扬声器产生的串话分量需要相对较短的滤波器。在这样的系统中，主信号的麦克风最好面向扬声器，而参考信号的麦克风面向听众，远离扬声器。
本发明现在通过举例的方式，参考所附的图来进行描述，其中
图1表示根据本发明的自适应噪声抵消装置的第一实施例的框图；图2表示根据本发明的自适应噪声抵消装置的第二实施例的框图；图3表示根据本发明的自适应噪声抵消装置的第三实施例的框图；图4表示后台频域自适应噪声滤波器；图5表示前台时域可编程噪声滤波器；图6表示根据本发明的自适应噪声抵消装置与Zelinski谱扣除的减噪装置的串联装置组合的框图；图7表示根据本发明的减噪系统的实施例；图8表示带有根据本发明的减噪系统的收发机；图9表示第一麦克风阵列结构；以及图10表示第二麦克风阵列结构。
所有图中相同的参考号用于相同的特性。
图1表示根据本发明的自适应噪声抵消装置1的第一实施例的框图，该装置1包括用于输入噪声干扰的模拟信号zz0的主信号输入端2、用于输入模拟参考信号zzi的参考信号输入端3，以及用于输出噪声抵消的模拟信号ss0的信号输出端4。噪声抵消装置1包括自适应噪声滤波器5，其输入端6通过第一减法器7连接到参考信号输入端3，其输出端8连接到第二减法器10的第一输入端9。主信号输入端2连接到第二减法器10的第二输入端11。第二减法器10的输出端12连接到信号输出端4。噪声抵消装置1还包括自适应串话滤波器13，其输入端14连接到信号输出端4，其输出端15连接到第一减法器7的第一输入端16。参考信号输入端3连接到第一减法器7的第二输入端17。噪声干扰的模拟信号zz0通过模数转换器17被抽样以便得到噪声干扰的数字信号z0，模拟参考信号zzi通过模数转换器19被抽样以便得到数字参考信号zi。噪声抵消的模拟信号ss0通过数模转换器20从噪声抵消的数字信号s0得到。噪声干扰的信号zz0可能是会议系统中的语音信号、或汽车中的电话信号等等，受到来自近处或远端噪声源(未表示)的噪声干扰，由麦克风21拾取而来。模拟参考信号zzi可能是来自近处或远端噪声源的噪声信号，由麦克风22拾取而来。输入端2和3处的噪声可能是相关和非相关的噪声。自适应噪声抵消装置1抵消相关噪声，而非相关噪声由后面将要描述的其它装置抵消。特别是在汽车里，相关和非相关噪声都会出现。在给出的实施例中，所有的滤波以及其它操作都是在数字域中的而且噪声抵消装置是在带有处理器、RAM及ROM存储器、并可以适当编程的数字信号处理器中实现的。后面将假设所有信号都是数字，而且为了方便起见当提到信号时忽略“数字”这样的表示。根据本发明，自适应串话滤波器13包括预滤波主信号z0的预滤波器部分23、以及确定预滤波器部分23的系数的自适应滤波器部分24。预滤波器部分的输入端25连接到主信号输入端2，输入端26连接到信号输出端4。噪声抵消装置1还包括第一延迟部分27，被连接在主信号输入端2和第二减法器10的第二输入端11之间，以及第二延迟部分28，被连接在自适应噪声滤波器5的输入端6和自适应串话滤波器13之间，第二延迟部分28的输出端29藉此直接连接到自适应滤波器部分24的输入端30。延迟部分27和28被设计为将它们的输入信号延迟Δ个抽样。自适应噪声滤波器5用其系数wi表示，预滤波器部分23用其系数ws，i表示，自适应滤波器部分24用其系数wsb，i表示。在图1中还表示了在预滤波器23的输出端15处所想要的信号估计ys，i、在自适应滤波器部分24的输出端31处的输出信号ysb，i、以及自适应噪声滤波器5的各个输入信号xi和输出信号y。在第一实施例中，自适应滤波器部分24被设计为将确定的系数无条件地传递到预滤波器部分13。这是因为wsb，i的误差信号是藉使用ws，i的系数计算的。在第一实施例中，不计算输出信号ysb，i，这样降低了计算的复杂性。在时域中，信号通过括号之间的它们的当前抽样K来表示。因为使用了预滤波器部分23，延迟部分27和28可以被引入到交叉耦合的自适应噪声抵消装置1中。因此，输出信号s0[k]以Δ个抽样的延时出现。延迟的输出信号s0[k]被用来产生所要的信号估计ys，i[k]。有了延时Δ，噪声滤波器5可以近似于非因果冲击响应。为了在可能的冲击响应方面不对串话滤波器13做限制，延时Δ由可以被串话滤波器13所近似的冲击响应范围中消除。这是通过将串话滤波器13分成两部分23和24、并分别工作在不同的输入信号即信号z0和s0，来完成的。因此，所想要的信号滤波器成为自适应预滤波器，而自适应是藉使用对所要信号、即s0的估计来完成的，在稳定状态下这个信号是个干净信号，因为噪声分量已经被抵消了。因此可以避免所想要的信号滤波器抵消噪声分量与串话分量。
图2表示根据本发明的自适应噪声抵消装置1的第二实施例的框图。与第一实施例相反，在第二实施例中所想要的滤波器的自适应速率与延时Δ无关。因此，与第一实施例相反，第二实施例对于较大的Δ值也是稳定的。第二实施例因此更适于非稳定响应出现的情况以及长噪声滤波器，例如声音噪声抵消。为了使所想要的滤波器的自适应速率与延时Δ无关，第二延迟部分28的输出端29连接到第三减法器33的第一输入端32，其第二输入端34连接到自适应滤波器部分24的输出端31。第三减法器33的输出端35连接到自适应滤波器部分24的输入端30。自适应滤波器部分24被设计为将确定的系数有条件地传递到预滤波器部分23。因此，自适应滤波器部分24和预滤波器23成为独立的滤波器，自适应滤波器是后台滤波器，而预滤波器是前台滤波器。
图3表示根据本发明的自适应噪声抵消装置1的第三实施例的框图。所示的是一个多参考输入配置，带有如单参考输入的所描述的第二实施例那样的预滤波的自适应噪声抵消。这样的配置对于典型办公室等中的声音噪声抵消的情况特别有用，所想要的信号为语音信号。不用信号下标i，而用下标1，2，n来表示各个抵消分支中的信号，n是整数。在带有四个间隔很近的麦克风的实施例中，n＝3。在分支-1中，不同的模块使用相同的参考号，但是信号用参考号-1表示，依次类推。对于分支-2，类似的模块和信号与参考号-1同样表示，即，信号x2，ys，2，ysb，2和z2，以及麦克风40、模数转换器41，具有预滤波器部分43和自适应滤波器部分44的自适应串话滤波器42、延迟部分45、减法器46、减法器48、和自适应噪声滤波器49。对于参考号-n，例如n＝3，类似的模块和信号与参考号-1同样表示，即信号xn、ys，n、ysb，n和zn，以及麦克风50、模数转换器51、具有预滤波器部分53和自适应滤波器部分54的自适应串话滤波器52、延迟部分55、减法器56、减法器58、和自适应噪声滤波器59。各个输出信号y1、y2和yn通过加法器60相加以便形成信号y。在带有远端噪声源的典型办公室中的声音噪声抵消的一个应用中，需要自适应噪声滤波器5、49和59覆盖一个时间窗，即这样一个房间混响时间的有效部分，混响时间被定义为反射声场衰减，例如，60dB。已经发现对于具有混响时间0.5秒以及抽样率为8KHz的房间，具有1024个抽头的自适应噪声滤波器实现大约15dB的噪声抵消。在实施例中，自适应噪声滤波器作为所描述的前台-后台配置中的频域自适应滤波器来实现。在声音噪声抵消中，串话滤波器13、42和52是非常短的。这是因为串话成分是由与间隔很近的麦克风的距离很近的扬声器产生的。在实施例中，串话滤波器13、42和52用归一化的LMS(Least-Mean-Square最小均方)自适应滤波器来实现。
对于在图4和5中的声音噪声抵消，现在描述如图3中所示实施例中的滤波器，自适应噪声滤波器5、49和59是相同的，自适应串话滤波器13、42和52也是如此。在给出的实施例中，n＝3。三个噪声滤波器5、49和59是自适应噪声抵消装置1中抵消噪声的长滤波器，而且具有如图4所示的后台频域滤波器200、201和202，以及如图5所示的前台时域滤波器220、221和222，滤波器200和220构成滤波器W1，滤波器201和221构成滤波器W2，而滤波器201和222构成滤波器W3。前台串话滤波器Ws，1、ws，2以及ws，3与前台噪声滤波器相比具有相似的结构，但是较短且未作详细表示。后台自适应串话滤波器wsb，1、wsb，2以及wsb，3以LMS-更新公式的形式来描述，以便更新前台串话滤波器。对数字信号处理器恰当编程以实现这种LMS-公式并实现更新。频域系数用大写字母表示，而时域系数用小写字母表示。
图4表示后台频域自适应噪声滤波器200、201和202。后台滤波器是N-抽头的频域自适应滤波器，每个滤波器工作在L个抽样的块上，N和L是整数。在实施例中，频域自适应滤波器长度N＝2048而块长度L＝2048。输入的最新抽样x1[k]、x2[k]和x3[k]通过离散傅立叶变换FFT1、FFT2和FFT3被变换到频域，每L个抽样进行一次。使用复数后台滤波器系数wsb，1、wsb，2以及wsb，3计算频域输出yb[m]Yb[l][m]＝∑iWb，i[l][m].Xi[l][m](1)l和标号m是整数，i＝1，2和3，标号b表示后台滤波器。所示的是输出加权的FFT-块203、204和205。各个加权输出分别用加法器206、207和208相加。输出寄存器209包含输出yb[m]。所示的还有系数寄存器210、211和212。频域输出yb[l][m]用离散逆傅立叶变换转换回时域，以便在加法器60的输出处产生L个抽样，输出信号ybf[k]中左边前N个抽样被舍弃。残余信号rb[k]由数字信号处理器构成，rb[k]＝x0[k-Δ]-ybf[k]，左边填充零，这样就得到N+L个抽样的一个块。填充的残余信号rb[k]被傅立叶变换到频域以便产生残余频域信号Rb[m]，用于根据复数LMS(最小均方)算法更新复数后台滤波器系数wb，iwb.i[l][m+1]＝wb.i[l][m]+2μ[l][m]Rb[l][m](Xi[l][m])*(2)*表示复共扼运算，μ是更新常数。复后台滤波器系数wb，i被逆傅立叶变换到时域并截短到Np个抽样的时域可编程的滤波器长度。因此得到的Np个抽样在前台滤波器w1、w2和w3中复制。在实施例中Np＝N。当所要的信号例如语音信号出现时，不进行自适应。这样的情况可以从输出功率中检测出来。当后台输出功率小于滤波器的前台输出功率时进行系数变换。这是后台滤波器系数产生较好的噪声抵消的条件。
图5表示前台时域可编程的噪声滤波器220、221和222，为Np-抽头的滤波器，Np是整数。显示了同样的延迟模块T。输入信号x1、x2和x3用所示的加权因子w1
、w2
和w3
分别加权，并在各个加法器223、224和225、加法器226、227和228、以及加法器229和230和231中与输入信号的延迟版本相加。输出信号y[k]是加法器232的输出信号，232将信号y1[k]、y2[k]和y3[k]相加。
三个串话滤波器13、42和52包括短预滤波器23、43和53，以及自适应滤波器部分24、44和54，当预滤波的自适应噪声抵消器1用于声音噪声抵消时预滤波器抵消其中的串话。预滤波器系数在没有语音的条件下更新。预滤波器23、43和53使用三个与前台噪声滤波器220、221和221相比具有类似结构的Np，s-抽头滤波器根据时域滤波运算从主输入信号z0[k]中产生串话估计ys，i[k]ys，i[k]＝∑nws，i[n][k]zs[k-n] (3)i＝1、2和3，以及n＝0，1，2，Np，s-1。在实施例中，Np，s＝64。
Np，s-抽头滤波器未加以详细表示。
从参考输入信号zi[k]中减去估计ys，i[k]，以产生信号xi[k]xi[k]＝zi[k]-ys，i[k] (4)因此，在前台中，噪声估计信号y[k]出现在加法器60的输出端处，这是根据y[k]＝∑iyi[k]以及
yi[k]＝∑nwi[n][k]xi[k-n] (5)其中n＝0，1，……，Np-1。在实施例中Np＝N。滤波器用图5中所描述的结构实现。从延迟的主输入z0[k-Δ]中减去估计y[k]以便产生输出信号s0[k]＝z0[k-Δ]-y[k]。
后台自适应滤波部分24，44和54被加以适配，以便将从延迟的输入信号zi[k-Δ]计算的、在减法器33，48和58的输出端处的各个误差信号∈1，∈2和∈3与从它们的公共输入信号s0[k]得出的、在自适应滤波器部分24，44和54的各个输出信号ysb，i[k]去相关。后台输出信号ysb，i[k]为ysb，i[k]＝∑nwsb，i[n][k]xs[k-n](6)n＝0，1，……，Np，s-1。后台误差信号rsb，i[k]为rsb，i＝zi[k-Δ]-ysb，i[k](7)自适应滤波器部分24、44和54通过LMS-更新来更新wsb，i[n][k]＝wsb，i[n][k-1]+2μs[k]rsb，i[k]x3b[k-n](8)上述的LMS-更新被恰当地归一化以便使自适应速率与所要的信号电平无关，更新常数μs是所要信号功率估计和滤波器长度Np，s的函数，功率估计通过对延迟的主输入信号z0[k-Δ]的第一级滤波来确定。滤波器系数从后台滤波器24、44和54到前台预滤波器23、43和53的有条件传递根据传递变量ts[k]来完成如果ts[k]＝1完成后台-到-前台更新ws，i[n][k+1]＝wsb，i[n][k](9)如果ts[k]＝0完成前台更新ws，i[n][k+1]＝ws，i[n][k] (10)对于滤波器长度Np，s＝64时可以出现比现有技术的噪声抵消器好8-10dB的串话抵消。
图6表示根据本发明的自适应噪声抵消装置1与Zelinski谱扣除的减噪装置70的串联装置组合的框图。这样的组合噪声抵消配置对于汽车免提电话应用特别有用，因为相关的和非相关的噪声都能基本上被抵消。在图6中，还表示了具有与图3中所示的实施例类似配置的自适应噪声抵消装置71和72。噪声抵消装置71有四个麦克风73、74、75和76，噪声抵消装置72有四个麦克风77、78、79和80。Zelinski谱扣除的减噪装置优选地具有PCT申请WO 95/16259中所描述的结构，该申请的内容在此引用，以供参考。在图6所示的配置中，即在装置1、71和72中，可以省去一个数模转换器20，Zelinski谱扣除装置20是在数字域实现的。如PCT申请WO 95/16259中描述的装置20包括延迟补偿装置90，它具有可调节的延迟补偿部分91、92和93，用以对装置1、71和72的输出信号进行时间对准。时间对准的信号被馈入连接到自适应维纳滤波器95的加法器94。维纳滤波器更新模块96用于进行修改的Zelinski更新算法，如在所述WO 95/16259中所揭示的。在WO 95/16259中，谱扣除是在每个输入信号交叉谱的组合交叉谱上实现的。然后，逐个语音段地从组合的自功率谱和组合的交叉功率谱中确定维纳滤波器95的滤波器系数。谱扣除是在呈现相关噪声分量的频率范围的较低部分上实现的。
图7表示根据本发明的减噪系统99的一个实施例，包括带有麦克风21，23，……，50的麦克风阵列100。噪声抵消装置1包括微控制器101，它具有用于输入从模数转换器18，19，……，51输出的信号z0，z1，……，zn的输入接口102，用于将数字信号sout输出到数模转换器20的输出接口103，RAM存储器104以及ROM存储器105。至少一个数字信号处理器106连接到微控制器101，但是信号处理的负荷可以通过另外的数字信号处理器107和108来分担。对微控制器101恰当编程，使之控制模数输入/输出操作，反之亦然，并控制数字信号处理器106、107和108。在这个实施例中，减噪按照图6中的描述实现，数字信号处理器106、107和108分担用来实现根据本发明的自适应噪声抵消和Zelinski谱扣除的减噪的计算负荷。数模转换器20把带有降低的相关噪声以及降低的非相关噪声的数字输出信号sout加以转换。例如，这样的减噪系统99可以用于免提电话。
图8表示根据本发明包括自适应噪声抵消装置1的收发机110。该收发机可以是无绳电话收发机、蜂窝汽车电话等等。收发机110连接到麦克风阵列100以及发射/接收天线111。收发机110还包括连接到减噪系统99的基带处理器112，以及用于调制基带处理过的信号的调制器113。在输出端，调制器113连接到混频器114。混频器的一个输入端连接到本振115，一个输出端连接到射频功率放大器116，后者通过发射前端118连接到双工器117。双工器118还连接到接收前端119。其它收发机电路没有详细表示。收发机110可以是DECT(欧洲数字无绳电信Digital European Cordless Telecommunications)收发机、GSM(全球移动通信系统Global System for Mobile Communications)收发机，或任何其它合适的收发机。减噪系统99也可以是单独的系统，被连接在麦克风阵列100和常规收发机的麦克风输入之间。
图9表示麦克风阵列100的第一麦克风阵列结构。在这个实施例中，该阵列是空间线性结构而且麦克风21、22、40和50不必是定向性的。麦克风排成一行并且面向扬声器(未表示)，箭头AR表示从扬声器指来的方向。麦克风阵列100对于主信号zo包括麦克风21、模数转换器18、可调延迟240以及加法器244等的级联，对于各个参考信号z1，z2和z3，包括麦克风22、40和50、模数转换器19、41和51、可调延迟241、242和243以及减法器245、246和247等的分别的级联。可调延迟240、241、242和243的输出在加法器244中相加。减法器245从可调延迟241的输出信号中减去可调延迟240的输出信号，减法器246从可调延迟242的输出信号中减去可调延迟241的输出信号，而减法器247从可调延迟243的输出信号中减去可调延迟242的输出信号。可调延迟240、241、242和243的调整使得在各输出端处抽样的麦克风信号是在相位上对准的。
图10表示麦克风阵列100的第二麦克风阵列结构。在这个实施例中，麦克风21、22、40和50是定向性的麦克风而且该阵列是空间交叉结构的，其中麦克风21指向扬声器。
权利要求
1.在噪声干扰信号中抵消噪声的自适应噪声抵消装置，该装置包括一个噪声干扰信号的主信号输入端、至少一个参考信号输入端、噪声抵消信号的信号输出端、以及一个自适应噪声滤波器、该滤波器的输入端通过第一减法器连接到参考信号输入端、其输出端连接到第二减法器的第一输入端，主信号输入端连接到第二减法器的第二输入端，而且第二减法器的输出端连接到信号输出端，同时该装置包括一个自适应串话滤波器，其输入端连接到信号输出端，其输出端连接到第一减法器的第一输入端，参考信号输入端连接到第一减法器的第二输入端，其特征在于，自适应串话滤波器包括用于预滤波主信号的预滤波器部分和用于确定预滤波器部分的系数的自适应滤波器部分，预滤波器部分的输入端连接到主信号输入端，自适应滤波器部分的输入端连接到信号输出端，而且，该装置包括第一延迟部分和第二延迟部分，第一延迟部分被连接在主信号输入端和第二减法器的第二输入端之间，第二延迟部分被连接在自适应噪声滤波器和自适应串话滤波器的输入端之间。
2.根据权利要求1的自适应噪声抵消装置，其特征在于，第二延迟部分的输出端直接连接到自适应滤波器部分的输入端，而自适应滤波器部分用于将确定的系数无条件地传递到预滤波器部分。
3.根据权利要求1的自适应噪声抵消装置，其特征在于，第二延迟部分的输出端连接到第三减法器的第一输入端，该减法器的第二输入端连接到自适应滤波器部分的输出端，第三减法器的输出端连接到自适应滤波器部分的输入端，而且自适应滤波器部分用于将确定的系数有条件地传递到预滤波器部分。
4.根据权利要求1、2或3的自适应噪声抵消装置，其特征在于，自适应噪声抵消装置包括一个以上的参考信号输入端和自适应噪声滤波器，滤波器的各个输入端连接到各个参考信号输入端，以及一个加法器，它的各个输入端连接到自适应噪声滤波器的各个输出端，其输出端连接到信号输出端，噪声抵消装置具有用于各个参考信号的串话自适应滤波器结构，如权利要求1、2或3中所要求的那样。
5.一种自适应噪声抵消装置，它是zelinski减噪装置或Zelinski谱扣除的减噪装置与权利要求1、2、3或4中所要求的自适应噪声抵消装置的串联装置。
6.一个减噪系统，包括至少两个靠得很近的麦克风，它们连接到各自的模数转换器，用于向至少一个数字信号处理器提供抽样的麦克风信号，一个提供主信号的数模转换器以及至少一个提供参考信号的其它的麦克风，其中，该系统包括前面任何一个权利要求中所要求的自适应噪声抵消装置，该至少一个数字信号处理器被编程以实现自适应噪声抵消装置。
7.根据权利要求6要求的减噪系统，其特征在于，自适应噪声滤波器具有的长度比自适应串话滤波器的长得多。
8.根据权利要求6或7要求的减噪系统，其特征在于，靠得很近的麦克风按照空间线性结构排列，系统包括麦克风信号的预处理装置，预处理装置在主信号通道中包括延迟调整装置和加法器的级联，在参考信号通道中包括延迟调整装置和减法器的级联，加法器将延迟调整装置的输出信号相加，减法器从延迟的第一参考信号中减去延迟的主信号，从延迟的第二参考信号中减去延迟的第一参考信号，从延迟的第三参考信号中减去延迟的第二参考信号
9.根据权利要求6或7要求的减噪系统，其特征在于，靠得很近的麦克风按照空间交叉结构排列，而且麦克风是定向性麦克风。
10.一种收发机，在发射通道中包括基带处理器、调制装置、混频装置，并包括发射/接收天线和接收通道，基带处理器连接到前面任何一个权利要求中所要求的自适应噪声抵消装置或减噪系统。
全文摘要
已知一种在反馈环路中利用自适应噪声滤波器和自适应串话滤波器以便在主信号输入端和参考输入端抵消相关噪声的所谓交叉耦合自适应噪声抵消装置。已知的交叉耦合ANC不能很满意地工作,特别是不能用于声音噪声抵消。这就会产生类似混响的声音信号,特别是在典型的带有远端噪声源的办公室内。一种交叉耦合自适应噪声抵消装置被设计为具有不同的配置以便产生较好的性能。自适应串话滤波器被分成预滤波器部分和自适应滤波器部分,这些部分使用不同的输入信号。预滤波器部分从噪声抵消装置的输入信号中估计所要的信号,自适应滤波器部分具有连接到噪声抵消装置输出端的输入端,在噪声抵消装置的输入端和输出端之间提供一个延迟部分。在一个实施例中,预滤波器部分和自适应滤波器部分是独立的滤波器。
文档编号H04R3/00GK1183832SQ96193219
公开日1998年6月3日 申请日期1996年11月26日 优先权日1995年12月15日
发明者P·M·卡斯特罗达科斯塔, C·P·雅瑟, P·A·A·蒂梅尔曼斯 申请人:菲利浦电子有限公司