本发明涉及通信设备受话端的噪声消除技术领 域， 更为具体地， 涉及一 种非封闭式前馈主动噪声消除系统、 一种非封闭式主动噪声消除方法、 一种 用于非封闭式前馈主动噪声消除中的智能控制 方法和装置， 以及一种具有上 述非封闭式前馈主动噪声消除系统的通信设备 。 背景技术

社会信息化程度的提高使得人们能随时随地的 进行通信和交流， 各种各 样的通信设备 （手机、 蓝牙耳机、 立体声耳机等） 和技术的广泛应用极大地 方便了人们的生活， 并且提高了工作效率。 然而社会的发展带来的一个比较 严重的问题是噪声问题， 在噪声环境中进行通信， 严重影响到通信语音的清 晰度和可懂度， 当噪声高到一定程度时， 不但通信无法进行， 而且会伤害到 人的听力和身心健康。

针对在强噪声背景下进行通信问题， 现有的技术方案从以下两个方面进 行语音增强和降噪处理： 一方面是在通信设备送话端采用声学信号处理 技术 提高传声器拾取的语音信号的信噪比， 使得远端用户能够听清近端用户的讲 话； 另一方面需要在通信设备受话端提高受话端语 音的信噪比， 使得近端能 够听清远端用户送过来的语音信号。

然而， 提高通信设备受话端的语音信噪比一直是本领 域的技术难题之一。 为了提高通信设备受话端的语音信噪比， 现有技术中给出了两种方法。

一种方法是采用自动音量控制技术 （参见中国发明专利申请公开

CN1507293A) , 在该方法中， 当外界噪声高时， 自动地提高输出给扬声器单 元的功率。 这是一种被动的降噪处理方法， 并且由于扬声器单元本身的功率 及馈入人耳声压的行业标准的限制， 扬声器单元的音量不可能无限制提高； 此外， 扬声器发出的高强度的语音对使用者本身的听 力和身心健康也会产生 伤害。 因此， 这种降噪处理方法的语音增强幅度有限。 另一种方法是把传统的主动 /被动相结合的噪声控制技术 （参见中国发明 专利申请公开 CN101432798A, CN101001481A) 应用于封闭式通信耳机。 这 种封闭式耳机分为头戴式和耳塞型两种， 封闭式耳机一般采用结构及材料与 人耳进行密封性的耦合形式。 在这种封闭式耳机中， 通过材料的吸声和隔声 来降低中、 高频噪声， 以及通过主动噪声控制技术有效地降低低频 （主要在 500Hz 以下） 噪声， 从而在全频带实现对外界噪声的较好消除， 由此较有效 地提高通信耳机受话端的语音信噪比。 但是长期佩戴密封式的通信耳机， 使 用者会有耳道内外气压不均衡的感觉， 佩戴的舒适性是制约这种结构的主动 降噪技术不能广泛应用于通信设备的主要原因 。

在保证通信设备 （手机、 蓝牙耳机、 立体声耳机等） 具有非封闭式结构 的情况下， 实现前馈主动噪声消除技术来提高通信设备受 话端语音信噪比是 一个有迫切需求而又非常挑战的课题。

图 1 为传统的利用非封闭式前馈主动噪声控制技术 在通信设备受话端进 行噪声消除的示意图。 如图 1 所示， 前馈主动噪声控制系统的实现是建立在 外界噪声都是先传播到传声器处、 然后再传播到人耳处的假设基础上的， 当 噪声传播到传声器 102处时， 其传播路径将分为两个通道， 第一个通道是沿 着如图 1所示的声学通道 P在自由空间上传播到人耳处， 如图 1中实线所示， 其中 P为外界噪声从传声器处传播到人耳处的声学� �递函数。 另一个通道将 是在电子线路上的传播， 如图 1所示的从传声器 102经扬声器 104传播到人 耳处的产生反噪声的传播途径， 图 1中虚线所示，可以表示为 H和 G的串联， 其中 H为主动降噪电路的频率响应， G为扬声器到人耳处的传递函数， 称之 为次级通道。 假设在降噪的频带上设计为 P=-GH， 即 P和 GH幅度相同， 相 位刚好相反， 那么经过两个通道传播过来的原始噪声和反噪 声在人耳处相互 叠加抵消， 从而达到降噪的目的。

关于如何在降噪频带上将声学传递函数 P、 主动降噪电路的频率响应 H 以及扬声器到人耳处的传递函数 G设计为 P=-GH， 目前通常通过对扬声器单 体的前、 后腔进行设计和处理， 例如， 调整前后腔的大小和开孔尺寸来改善 扬声器单元的传递函数 G, 从而使得声学传递函数 P、 频率响应 H和传递函 数 G刚好满足 P=-GH，由此在经过一次噪声消除处理后就可以� ��全消除噪声。

采用非封闭式前馈噪声消除的通信系统， 在实现上存在的最大问题是声 学通道 P和次级通道 G会随着通信设备与人耳的耦合状态不同而存� �变化。 在电路部分频响 H保持不变的情况下， 不同人或者同一人不同次使用时所产 生的降噪性能是不一致的， 即有时降噪性能很好， 而有时降噪性能会下降， 甚至会完全感受不到降噪效果。

为了实现佩戴的舒适性以及降噪的一致性， 中国发明专利申请公开 CN101432798A提出一种对耳机结构进行改变的技术 方案。 在该技术方案中， 通过改变耳机与人耳部分的耦合方式来实现佩 戴的舒适性以及降噪的一致 性。 图 2a示出了非封闭式通信耳机的入耳部分的一种� ��能实现结构， 在该结 构中， 入耳部分采用较小的收口深入耳道内。 通过使得收口深入耳道中， 从 扬声器到人耳的空间传输路径变短， 从而保证不同人佩戴时其声学传递函数 具有较好的一致性。 图 2b示出了另一种对耳机结构进行改变的技术方� ��。 在 图 2b中示出的声学结构中， 在耳机入耳部分上下各开一道透声槽， 从而保证 无论佩戴松紧或者是耳机与不同大小耳廓耦合 时都始终存在一定程度的声音 泄露。 由此， 图 2b这种结构不但能保证佩戴的舒适性， 而且能保证不同人佩 戴时传递函数 P和 G都有较好的一致性。 但是上述图 2a和图 2b方案主要基 于耳机的结构改变来实现降噪性能一致， 而且这种结构上的改变只能起到改 善作用， 不能从根本上解决非封闭式前馈降噪技术应用 于通信设备降噪性能 不一致的问题。

为了针对所有类型的通信设备能够实现降噪性 能一致， 目前主要是采用 DSP (数字信号处理）进行自适应有源噪声消除，� �这种技术应用到比如手机、 非封闭式蓝牙、 立体声耳机等通信设备上存在两方面的局限性 。 一方面， 前 馈自适应噪声消除算法采用 FX-LMS算法， 这需要对次级通道 G进行辨识得 到 ， 次级通道的辨识误差将直接影响系统的稳定性 ， 如上所述的非封闭式 通信系统在使用过程中次级通道 G本身会存在很大的变化， 所以算法的稳定 性很难保证。 另一方面， 对于比如手机、 非封闭式蓝牙、 立体声耳机等通信 设备， 由于通信设备本身的体积限制， 其声学通道 P 的时延非常小， 如果采 用 DSP进行自适应噪声消除， 对系统采样率要求非常高， 系统功耗及降噪频 带都会受到非常大的局限性。 发明内容 鉴于上述问题， 本发明的目的是提供一种针对非封闭式前馈主 动噪声消 除的智能控制方法和系统， 更为具体地， 涉及一种对在佩戴在人耳上的通信 设备受话端应用智能控制的非封闭式前馈主动 噪声消除技术， 在该技术中， 通过在通信设备接近人耳处安装一监测传声器 来估计当前耦合状态下的降噪 性能， 并采用智能反馈控制技术来调整前馈主动噪声 消除处理中的控制电路 参数， 以有效降低人耳处的外界环境噪声， 达到降噪性能最优， 从而保证非 封闭式前馈主动噪声消除技术能有效应用于通 信设备受话端， 提高通信设备 受话端的语音信噪比， 实现受话端语音增强功能。

根据本发明的一个方面， 提供了一种用于非封闭式前馈主动噪声消除中 的智能控制方法， 包括： 在检测到通信设备的受话端没有语音信号输出 时， 接收来自远离人耳处的参考传声器的外界噪声 信号以及来自靠近人耳处的监 测传声器的监测信号； 对所接收的所述外界噪声信号和所述监测信号 进行性 能分析， 以估计经过前馈主动噪声消除处理后的降噪性 能曲线； 以及根据所 述估计出的降噪性能曲线与预设的降噪性能曲 线， 对所述前馈主动噪声消除 处理中的控制电路参数进行调整， 以使得所述估计的降噪性能曲线与所述预 设的降噪性能曲线的差在预设范围内。

此外， 在一个或多个实施例， 根据所述估计出的降噪性能曲线与预设的 降噪性能曲线， 对所述前馈主动噪声消除处理中的控制电路参 数进行调整可 以包括： 将所述估计出的降噪性能曲线与预设的降噪性 能曲线进行比较， 以 确定所述控制电路参数的调整方向； 以及根据所确定的调整方向， 对所述控 制电路参数进行调整， 其中， 所述控制电路参数的调整过程采用反馈控制， 每调整一次后都重新比较所述估计出的降噪性 能曲线是否更加接近所述预设 的降噪性能曲线； 如果更接近则维持所述调整方向， 如果不是则反向所述调 整方向， 直到所述估计出的降噪性能曲线与所述预设的 降噪性能曲线的差在 所述预设范围内。

根据本发明的另一方面， 提供了一种非封闭式前馈主动噪声消除方法， 包括： 拾取远离人耳处的外界噪声信号； 对所拾取的外界噪声信号进行前馈 主动噪声消除处理， 以生成用于抵消所述外界噪声信号的反噪声信 号； 将所 生成的反噪声信号与通信设备的受话端所接收 的语音信号混合； 以及将混合 后的信号馈入人耳中， 以抵消通过自由空间进入人耳的外界噪声信号 ， 其中， 在所述通信设备的受话端没有语音信号输出时 ， 所述前馈主动噪声消除处理 中的控制电路参数按照上述的智能控制方法进 行调整。

根据本发明的再一方面， 提供了一种用于非封闭式前馈主动噪声消除中 的智能控制装置， 包括： 检测单元， 用于检测通信设备的受话端是否存在语 音信号输出； 接收单元， 用于在检测到所述受话端没有语音信号输出时 ， 接 收来自远离人耳处的参考传声器的外界噪声信 号以及来自靠近人耳处的监测 传声器的监测信号； 降噪性能估计单元， 用于对所接收的外界噪声信号以及 所述监测信号进行性能分析， 以估计所述前馈主动噪声消除处理中的降噪性 能曲线； 以及第一调整单元， 用于根据所述估计出的降噪性能曲线与预设的 降噪性能曲线， 对所述前馈主动噪声消除处理中的控制电路参 数进行调整， 以使得所述估计的降噪性能曲线与所述预设的 降噪性能曲线的差在预设范围 内。

根据本发明的再一方面， 提供了一种非封闭式前馈主动噪声消除系统， 包括： 参考传声器， 用于拾取远离人耳处的外界噪声信号； 反噪声信号生成 单元， 用于对所述外界噪声信号进行前馈主动噪声消 除处理， 以生成用于抵 消所述外界噪声信号的反噪声信号； 信号混合单元， 用于将所述反噪声信号 和所述通信设备的受话端所接收的语音信号混 合； 以及馈入单元， 用于将所 混合的信号馈入到人耳中； 监测传声器， 用于拾取靠近人耳处的监测信号， 所述检测信号是通过自由空间进入人耳的外界 噪声信号与所述馈入单元的输 出信号在人耳处叠加后获得的信号； 以及前述智能控制装置， 用于在所述受 话端没有语音信号输出时， 对所述反噪声信号生成单元的前馈主动噪声消 除 处理的控制电路参数进行调整。

根据本发明的另一方面， 提供了一种包括如上所述的非封闭式前馈主动 噪声消除系统的通信设备。

上述根据本发明的非封闭式前馈主动噪声消除 系统及其智能控制方法和 装置， 通过在通信设备接近人耳处安装一监测传声器 来估计当前耦合状态下 的降噪性能， 并在非封闭式前馈主动噪声消除系统上增加智 能控制模块， 保 证通信设备与人耳处在不同耦合情况下降噪性 能的一致性。

利用本发明， 在采用非封闭式结构与人耳进行耦合来保证佩 戴舒适性的 前提下， 在通信设备上实现了智能控制的前馈主动噪声 消除技术， 能够有效 提高非封闭式前馈主动噪声消除技术应用于通 信设备的稳定性， 避免通信设 备在使用过程中由于与人耳耦合的差异导致降 噪性能存在的不一致性， 从而 在通信设备受话端实现非封闭式主动噪声消除 功能， 极大改善受话端语音的 清晰度和可懂度。

为了实现上述以及相关目的， 本发明的一个或多个方面包括后面将详细 说明并在权利要求中特别指出的特征。 下面的说明以及附图详细说明了本发 明的某些示例性方面。 然而， 这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的 各种方式中的一些方式。 此外， 本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等 同物。 附图说明

通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的 内容， 并且随着对本发明 的更全面理解， 本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理 解。 在附图中： 图 1 为传统的利用非封闭式前馈主动噪声控制技术 在通信设备受话端进 行噪声消除的示意图；

图 2a和 2b示出了非封闭式通信耳机的入耳部分结构的� ��意图； 图 3为应用本发明进行噪声消除的智能控制原理� �意图；

图 4a、 图 4 b、 图 4c和图 4d分别为本发明所应用的通信设备的示例图； 图 5 示出了应用传统的前馈主动噪声控制技术时不 同使用者所能达到降 噪效果示意图；

图 6示出了根据本发明实施例的非封闭式前馈主� �噪声消除系统的示例 的方框示意图；

图 7示出了图 6中的智能控制装置的方框示意图；

图 8示出了具有根据本发明的非封闭式前馈主动� �声消除系统的通信设 备的方框示意图；

图 9为根据本发明实施例的用于非封闭式前馈主� �噪声消除的噪声消除 方法的流程图；

图 10为根据本发明实施例的用于非封闭式前馈主� ��噪声消除中的智能控 制方法的流程图；

图 11为应用本发明实施例的理想与实际降噪性能� ��线比较示意图； 和 图 12 为应用本发明提供的智能控制后不同使用者的 降噪效果比较示意 图。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特 征或功能。 具体实施方式 以下将结合附图对本发明的技术方案和具体实 施例进行详细描述。

本发明所提供的用于在通信设备中进行非封闭 式前馈主动噪声消除系统 及其智能控制方法和装置是在噪声环境下应用 于通信设备受话端的降噪智能 控制技术， 其实现方法包括在非封闭式前馈噪声消除系统 上采用基于参考传 声器和监测传声器的智能控制技术， 以解决非封闭式前馈噪声消除技术应用 于通信设备所存在由于耦合差异所导致的降噪 性能不一致的问题。

在通信设备受话端采用非封闭式结构， 相对于入耳式结构的受话端而言， 这种非封闭式的受话端能够保证长时间佩戴的 舒适性。 在非封闭式通信设备 中采用前馈主动噪声消除技术来提高受话端语 音信噪比的实现方法如图 1 所 示， 将置于耳廓外部的参考传声器 102拾取的外界参考噪声信号， 由电路 H 进行放大、 反相以及相位补偿， 产生用于抵消原始外界噪声信号的反噪声信 号， 理想状态下， 反噪声信号与原始外界噪声信号幅度相同、 相位相反； 反 噪声信号同输入的语音信号在电路上相加； 相加后的混合信号直接由扬声器 104发出馈入人耳；经由扬声器 104馈入人耳处的信号包括反噪声信号和语音 信号， 反噪声信号和原始的从空间中传播到人耳处的 原始噪声信号幅度相同 相位相反， 所以达到相互抵消的目的， 而语音信号的幅度则没有改变。 利用 这种主动噪声消除方法， 能够使噪声信号大大降低， 语音不变， 从而有效提 高通信设备受话端语音的信噪比。

图 3 为将本发明的非封闭式前馈主动噪声消除的智 能控制装置应用在通 信设备受话端进行噪声消除的智能控制原理示 意图。

如图 3所示， 相比较于传统的利用前馈主动噪声控制技术在 通信设备受 话端进行噪声消除所应用的硬件而言， 本发明的智能控制系统在通信设备靠 近人耳处增加一传声器， 在本文中称为监测传声器 122， 监测传声器 122处的 声压代表人耳处的声压。 在进行智能控制时， 参考传声器 112和监测传声器 122所拾取的信号都会输入进智能控制装置中。 在本发明的一个示例中， 该智 能控制装置可以利用 DSP (数字信号处理） 模块实现。 在本发明的其他示例 中， 该智能控制装置也可以利用其它具有数字信号 处理能力的模块实现。

在本发明中， 当没有应用主动噪声消除时， 对于远场低频噪声， 到达参 考传声器 112和监测传声器 122处的能量应该相当， 但应用主动噪声消除后， 参考传声器 112拾取的噪声能量不变， 而监测传声器 122处的能量为噪声沿 声学通道 P在物理空间上传播到人耳处的能量与经 H、 G电子传播通道所形 成的反噪声的能量的叠加， 由于反噪声能量的加入， 相对于参考传声器处的 噪声能量而言， 监测传声器 122处的能量得到了降低， 通过比较参考传声器 112和监测传声器 122处的特定频带内能量差异就可以判断主动噪 声消除的效 果是否达到了预期， 如果没有达到预期， 则智能控制装置 （例如， DSP模块) 会输出一个智能控制信号来调整电路 H的参数， 然后再次判断主动噪声消除 效果， 如此反复， 通过智能反馈控制， 使得最终的主动噪声消除达到预期的 降噪效果， 从而解决因为通信设备与人耳耦合差别所带来 的降噪效果不一致 的问题。 这里， 被调整的电路 H的参数 （即， 前馈主动噪声消除处理中的控 制电路参数） 通常包括增益系统和相位调整参数。 相应地， 此处的电路 H包 括放大器以及相位调整单元， 其目的在于将参考传声器所拾取的外界噪声信 号转变为能够抵消该参考噪声信号的反噪声信 号。 最优选地， 该反噪声信号 的幅度与外界噪声信号的幅度相同， 但相位相反。 在这种情况下， 在人耳处 可以将噪声完全消除。 此外， 这里所说的相位调整单元可以包括相位补偿器 。 在另一示例中， 所述相位调整单元也可以包括反向器和相位补 偿器。

图 4a、 图 4 b、 图 4c和图 4d分别为本发明所应用的通信设备的示例图， 其中图 4a为手机， 图 4b为蓝牙耳机， 图 4c为立体声入耳耳机， 图 4d为立体 声头戴耳机。

如图 4a、 图 4 b、 图 4c和图 4d所示， 参考传声器 112—般设置在通信设 备背离受话端的扬声器 312—定距离处， 监测传声器 122设置在受话端的扬 声器 312信号输出位置， 在应用过程中， 参考扬声器 112位于使用者的耳廓 外部， 监测传声器 122位于使用者的耳廓中。

在应用如图 4a、 图 4b、 图 4c和图 4d所示的非封闭式通信设备时， 由于 使用者使用习惯及人耳结构本身存在较大差异 ， 不可避免地会存在不同人或 者同一人不同次使用其声学通道 P和次级通道 G都存在比较大的差异的情况。 因此， 为了达到比较一致的理想降噪效果， 对反噪声电路 H的要求也会不同。 图 5所示为应用传统的利用前馈主动噪声控制技� �时不同使用者采用相 同电路 H所能达到降噪效果。 从图 5中可以看出， 采用同一电路 H时 3个不 同用户降噪性能出现了非常大的差异， 降噪一致性很难保证。

由于不同使用者以及同一使用者在每次使用通 信设备时对电路 H的要求 都不可避免地存在或大或小的差别， 因此采用相同电路 H降噪性能一致性很 难保证， 必须针对不同的通信设备与人耳的耦合状态来 调整电路 H的参数， 来达到不同用户具有相当的降噪效果。 对应于图 3所示的智能控制原理， 本 发明所提供的应用于非封闭式通信设备的前馈 主动噪声消除系统的逻辑框架 如图 6所示。

图 6示出了用于非封闭式前馈主动噪声消除中的� �声消除系统 100的方 框示意图。 如图 6中所示， 所述噪声消除系统 100包括参考传声器 112、 反噪 声生成单元 114、 信号混合单元 116、 馈入单元 118、 监测传声器 122和智能 控制装置 120。

所述参考传声器 112被设置在远离人耳处， 用于拾取远离人耳处的外界 噪声信号， 如图 4a-4d中所示。所述反噪声信号生成单元 114用于对所述外界 噪声信号进行前馈主动噪声消除处理， 以生成能够抵消所述外界噪声信号的 反噪声信号。 这里， 所述反噪声信号生成单元 114等效于图 3中所示的电路 单元 H。 反噪声信号生成单元 114用于对参考传声器所拾取的外界噪声信号 进行放大和相位补偿等处理， 以将外界噪声信号变换为能够在进入人耳时抵 消在人耳处接收到外界噪声信号的影响的反噪 声信号。 在本发明的一个示例 中， 反噪声信号生成单元 114可以包括放大器（未示出）和相位调整单元 （未 示出）， 其中所述放大器用于对来自参考传声器 112的外界噪声信号进行增益 放大， 所述相位调整单元用于对来自参考传声器 112 的外界噪声信号进行相 位调整， 以使得经过相位调整后的信号能够抵消外界噪 声信号。 优选地， 选 择所述放大器的增益系数以及所述相位调整单 元的相位调整参数， 使得经过 相位调整后的信号的相位刚好与外界噪声信号 相反并且幅度相等， 从而完全 抵消外界噪声信号。

信号混合单元 116被设置为与反噪声信号生成单元 114以及通信设备的 受话端的输出相连， 用于接收从反噪声信号生成单元 114输出的反噪声信号， 以及在受话端存在语音信号输出时， 接收受话端输出的语音信号， 并且混合 所述反噪声信号和所述受话端输出的语音信号 。 这里， 在本发明的一个示例 中， 所述信号混合单元 116可以是加法器。

馈入单元 118与信号混合单元 116相连， 用于将经过信号混合单元 116 混合后的信号馈入到人耳中， 以抵消通过自由空间进入人耳的外界噪声信号 。 在本发明的一个示例中， 所述馈入单元 118 可以是扬声器。 在本发明的其他 示例中， 所述馈入单元 118也可以采用其它语音输出单元。

与现有的前馈主动噪声消除系统相比， 根据本发明的前馈主动噪声消除 系统 100还包括监测传声器 122和智能控制装置 120。 下面对监测传声器 122 和智能控制装置 120进行详细说明。

( 1 ) 监测传声器

如图 6中所示， 所述监测传声器 122被设置为在使用时靠近人耳处， 用 于拾取靠近人耳处的监测信号。 所述监测信号是通过自由空间进入人耳的外 界噪声信号与馈入单元 118 的输出信号在人耳处叠加后获得的信号。 这里， 在所述通信设备的受话端没有语音信号输出时 ， 所述馈入单元 118 的输出信 号是对该外界噪声信号进行前馈主动噪声消除 处理后得到的信号。 在所述通 信设备的受话端具有语音信号输出时， 所述馈入单元 118 的输出信号是对该 外界噪声信号进行前馈主动噪声消除处理后得 到的信号与通信设备的受话端 输出的语音信号叠加后获得的信号。

(2) 智能控制装置

下面参照图 7来说明图 6中的智能控制装置 120的细节。 如图 7所示， 所述智能控制装置 120包括检测单元 124、 接收单元 125、 降噪性能估计单元 126和第一调整单元 128。

检测单元

检测单元 124用于检测通信设备的受话端是否存在语音信 号输出。

当受话端扬声器 312播放语音信号 （比如音乐） 时， 监测传声器 122拾 取到的信号中包括外界噪声信号和语音信号， 但是由于监测传声器 122与扬 声器 312的出声口非常近， 监测传声器 122拾取的受话端的语音信号将占主 导成分， 而参考传声器 112距离扬声器 312出声口较远， 拾取的信号主要是 外界噪声信号， 此时两个传声器拾取的信号在低频段相关性低 ， 无法通过比 较参考传声器 112和监测传声器 122拾取得的噪声成分能量差异来估计降噪 的性能。 而当只存在噪声时， 参考传声器 112和监测传声器 122拾取的外界 远场噪声信号在低频段具有很好的相关性， 能够通过比较参考传声器 112和 监测传声器 122拾取得的噪声成分能量差异来估计降噪的性 能。

因此， 在本发明中需要对受话端的信号进行检测， 只有检测到受话端没 有语音信号输出时才进行主动降噪的智能控制 ， gP， 调整反噪声生成单元 114

(如电路 H) 的参数 （即， 控制电路参数， 例如增益系数和相位调整参数）， 使得反噪声信号能够更好地抵消进入人耳的外 界噪声信号， 从而优化降噪性 能； 而在受话端有语音信号输出时， 电路 H的参数维持不变。

在本发明的一个实施例中， 在进行检测时， 检测单元 124可以通过计算 两个传声器拾取到的信号的相关性来检测受话 端是否存在语音信号输出， 从 而确定是否进行主动噪声消除的智能控制。 在这种情况下， 检测单元 124还 可以进一步包括分帧采样模块、 计算模块和相关性确定模块 （图中未示出）。 其中， 分帧采样模块用于分别对参考传声器 112和监测传声器 122拾取到的 信号进行分帧处理； 计算模块， 用于计算所述分帧处理后的两帧数据的相关 性； 相关性确定模块用于将计算出的参考传声器 112和监测传声器 122的两 帧数据的相关性与预定阈值进行比较， 以确定参考传声器和监测传声器拾取 到的信号的相关性。

具体地， 作为示例， 在对受话端的信号进行检测的过程中， 首先对参考 传声器 112和监测传声器 122拾取到的信号进行分帧处理， 每帧 512个采样 点， 相邻帧有 50%的数据重叠， 然后对参考传声器 112和监测传声器 122的 两帧数据进行相关计算， 若相关性大于一个上限阈值 （本实施方式取 0.8) 则 判断受话端没有信号输出， 进行降噪的智能控制； 若相关性小于一个下限阈 值 （本实施方式取 0.6)， 则判断受话端有信号输出， 不进行降噪的智能控制， 如果相关性处在上， 下限之间， 则维持上一次判断结果。

此外， 检测单元 124也可以采用其他的一些方式来实现， 例如， 可以通 过直接检测受话端的输出信号的能量大小来判 断受话端是否存在语音信号输 出。 由于外界噪声信号的能量大小比较小， 通常低于某一阈值， 因此， 当检 测受话端的输出信号的能量大于该阈值时， 则认为存在语音信号输出， 否则， 则认为不存在语音信号输出。 在这种情况下， 所述检测单元可以包括： 能量 检测模块 （未示出）， 用于检测所述受话端的输出信号的能量大小； 以及语音 信号存在性确定模块（未示出）， 用于将所检测到的能量大小与预定阈值进行 比较， 其中， 在所检测到的能量大小大于预定阈值时， 所述语音信号存在性 确定模块确定所述受话端存在语音信号输出。 接收单元

接收单元 125与参考传声器 112和监测传声器 122相连， 用于在检测到 受话端没有语音信号输出时， 接收来自参考传声器 112 的外界噪声信号以及 来自监测传声器 122的监测信号。 这里， 所述接收单元 125 由所述检测单元 124控制， 只有在所述检测单元检测到受话端没有语音信 号输出时， 所述接收 单元 125才接收来自参考传声器 112的外界噪声信号以及来自监测传声器 122 的反噪声信号。 降噪性能估计单元

降噪性能估计单元 126用于对所接收的外界噪声信号以及监测信号 进行 性能分析， 以估计经过前馈主动噪声消除处理后的降噪性 能曲线。 当检测到 受话端没有语音信号输出时， 参考传声器 112拾取的将是外界噪声， 监测传 声器 122拾取的监测信号为外界噪声信号和对外界噪 声信号进行前馈主动消 除处理后获得的信号叠加后得到的信号， 即经过降噪处理后的信号。 因此， 在上述情况下， 通过比较参考传声器和监测传声器处的低频能 量就可以判断 监测传声器处的降噪性能。 通常， 所述降噪性能估计单元 126在特定频带内 对所接收的外界噪声信号以及监测信号进行性 能分析。 在该特定频带内， 降 噪效果更加明显。

具体地， 作为示例， 在进行降噪性能估计的过程中， 首先需要设定一个 理想的降噪性能曲线 NR_idea。 图 11为应用本发明实施例的理想与实际降噪 性能曲线比较示意图，其中理想的降噪性能曲 线 NR_idea如图 11中实线所示。

为了减小计算量及排除其他一些因素的干扰， 本实施例优选只计算主要 降噪频带 500〜lkHz的降噪性能以实现对降噪性能的估计� � 由图 2所示的智 能控制原理可知： P - HG

定义降噪性能 NR为

当 H逼近理想电路 H_idea时，在 500〜lkHz频带内的降噪性能 NR将逼 近理想降噪性能曲线 NR_idea。 在任一时刻通过公式 (2)可以计算当前时刻在 频带 500〜lkHz内的降噪性能 NR1 ,通过比较 NR_idea和 NR1即可以知道当 前降噪性能与理想降噪性能在 500〜lkHz频带内的差别， 判定出当前电路 H 与理想电路 H_idea差别主要体现在低频还是高频部分， 从而明确电路 H参数 调整的大概方向， 以便进入第一调整单元 128进行参数调整，通过调整电路 H (反噪声信号生成单元 114) 的频率响应 （包括增益和相位） 来使得电路 H 的频率响应逼近理想电路 H_idea的频率响应。 其中存在如下推导公式：

P HG

N

p, - H _;J

第一调整单元

第一调整单元 128用于根据降噪性能估计单元 126所估计出的降噪性能 曲线与预设的降噪性能曲线， 对前馈主动噪声消除处理中的控制电路参数 (即， 反噪声生成单元的电路参数） 进行调整， 以使得所估计的降噪性能曲 线与预设的降噪性能曲线的差在预设范围内。 具体地， 通过监测传声器 122 处的降噪性能调整的控制电路参数包括增益系 数和相位调整参数。

在本发明的一个优选实施方式中， 第一调整单元 128进一步包括调整方 向确定模块和第二调整模块（图中未示出）。 调整方向确定模块用于将所估计 出的降噪性能曲线与预设的降噪性能曲线进行 比较， 以确定所述控制电路参 数 （即， 反噪声生成单元的电路参数） 的调整方向。 第二调整模块用于根据 所确定的调整方向， 对所述控制电路参数进行调整。

在本发明的一个示例中， 所述第二调整模块可以包括增益系数调节单元 和 /或相位调整量调节单元（图中未示出）。其� �， 增益系数调节单元调整对外 界噪声信号进行放大的放大器的增益系数； 相位调整量调节单元用于调整对 外界噪声信号进行相位调整的相位调整单元的 相位调整量。 在这种情况下， 对应地， 所述反噪声信号生成单元包括放大器和相位调 整单元。 此外， 在本 发明的另一示例中， 所述增益系数调节单元和相位调整量调节单元 也可以合 并在第二调整模块中， 由第二调整模块来执行上述增益系数调整和相 位调整 量调整。

此外， 前馈主动噪声消除处理中的控制电路参数的调 整过程采用反馈控 制， 每调整一次参数后都重新比较所估计出的降噪 性能曲线是否更加接近所 述预设的降噪性能曲线； 如果更接近则维持该调整方向， 如果不是则反向该 调整方向， 直到所估计出的降噪性能曲线与预设的降噪性 能曲线的差异在预 设范围内。

具体地，作为示例，当判断需要进行参数调整 时，通过比较 NR1和 NR_idea 可以知道电路 H需要调整的是高频部分还是低频部分。 但还需要制定一些调 整的准则， 从式 (3)可知， Δ Η与 A NR直接相关， 所以可以基于反馈控制理论 来对电路 H进行调整， 调整过程分为增益调节和相位调节。

增益和相位调节都分别有两个调整方向， 分别为正向调节提高， 负向调 节减小， 如果当前降噪性能曲线与理想降噪性能曲线 （即， 本文中的预设降 噪曲线） 比较主要差异体现在降噪幅度不够， 则开始阶段先需要对电路增益 进行调整， 如果当前降噪性能曲线与理想降噪性能曲线比 较主要差异体现在 降噪频带不一致， 则开始阶段先需要对电路相位进行调整。 作为示例， 在调 整的初始阶段， 可以尝试着往增益减小和相位趋近 180度方向调节， 然后在 新的控制电路参数 H的情况下估计降噪性能曲线 NR_ _neW ， 如果判断新电路 参数下， 降噪性能曲线 NR_new比未调整前的降噪性能曲线 NR1更接近理想 降噪性能曲线 NR_idea， 则判断参数调整方向正确， 继续往该方向调整电路参 数。 如果判断新电路参数下， 降噪性能曲线 NR_new比 NR1更差， 则判断初 始调整方向错误， 改为往相反方向调整控制电路参数。 找到正确的调整方向 后， 可以持续地在此方向上进行参数调节， 每次调整后都会对新的电路参数 下的降噪性能曲线 NR_new 进行估计， 直到新的降噪性能曲线 NR_new 与 NR_idea的差在预定阈值范围内， 则停止上述调整。

停止参数调整后，继续对降噪性能 NR进行实时检测，如果重新发现降噪 性能达不到预期的效果， 则可再次启动参数调整功能。 另外， 在极个别情况 下， 也可能出现降噪性能 NR_new始终不能到达最优 NR_idea的情况， 此时 可以把系统稳定在调整过程中找到的降噪性能 最好的参数上。

在具体的硬件实施方面， 可以在反噪声生成单元 （即， 电路 H) 的主要 滤波器件电阻和电容部分采用数控电容和数控 电阻， DSP 模块通过 I2C 或 GPIO等方式对电路 H的电阻和电容进行调节来达到理想的频率响� �。

图 8示出了具有根据本发明的非封闭式前馈主动� �声消除系统 100的通 信设备 10的方框示意图。 图 8中的噪声消除系统 100可以包括图 6中示出的 噪声消除系统 100的各种变型。

如上参照图 3到图 8描述根据本发明的智能控制装置 120、噪声消除系统 110以及通信设备 10的结构，下面将参考图 9和图 10描述根据发明的非封闭 式前馈主动噪声消除过程及其智能控制过程。

图 9示出了根据本发明实施例的用于非封闭式前� �主动噪声消除的噪声 消除方法的流程图。

如图 9中所示， 首先， 在步骤 S910, 拾取远离人耳处的外界噪声信号。 也就是说， 通过参考传声器拾取外界噪声信号。

然后， 在步骤 S920, 检测通信设备的受话端是否存在语音信号输出 。 如 果存在语音信号输出， 则转到步骤 S940。否则， 转到步骤 S930, 在步骤 S930 中， 对用于非封闭式前馈主动噪声消除处理的控制 电路参数进行智能控制。 关于对所述前馈主动噪声消除处理的控制电路 参数的智能控制过程将在后面 参照图 10进行说明。

在步骤 S940中， 利用当前的控制电路参数， 对所拾取的外界噪声信号进 行前馈主动噪声消除处理， 以生成用于抵消外界噪声信号的反噪声信号。

随后， 在步骤 S950中， 将所生成的反噪声信号与通信设备的受话端所 接 收的语音信号混合。

在完成上述混合后， 在步骤 S960中， 通过馈入单元将混合后的信号馈入 人耳中， 以抵消通过自由空间进入人耳的外界噪声信号 。 至此， 完成根据本 发明的非封闭式前馈主动噪声消除过程。

图 10为根据本发明实施例的用于非封闭式前馈主� ��噪声消除中的智能控 制方法的流程图。 如图 10所示， 在检测到通信设备的受话端没有语音信号输出 时， 首先在 步骤 S931中， 接收来自参考传声器的外界噪声信号以及来自 监测传声器的监 测噪声信号， 这里， 所述监控信号是所述反噪声信号生成单元利用 当前的控 制电路参数对所拾取的外界噪声信号进行前馈 主动噪声消除处理而生成的信 号与通过自由空间进入人耳的外界噪声信号在 靠近人耳处叠加后获得的信 号。。 然后， 在接收到上述信号后， 在步骤 S932 中， 对所接收的所述外界噪 声信号和所述监测噪声信号进行性能分析， 以估计经过前馈主动噪声消除处 理后的降噪性能曲线。

在估计出经过前馈主动噪声消除处理后的降噪 性能曲线后， 根据所述估 计出的降噪性能曲线和预设的降噪性能曲线， 对前馈主动噪声消除处理的控 制电路参数进行调整， 以使得所述估计的降噪性能曲线与预设的降噪 性能曲 线的差在预设范围内。 具体地， 在步骤 S933 , 将所述估计出的降噪性能曲线 与预设降噪性能曲线进行比较， 判断所述估计出的降噪性能曲线与预设的降 噪性能曲线的差是否在预设范围内。 如果所述估计出的降噪性能曲线与预设 的降噪性能曲线之间的差不在预设范围内， 则进行到步骤 S934, 对反噪声生 成单元的用于前馈主动噪声消除处理的控制电 路参数进行调整。 然后返回到 步骤 S931 , 如上继续进行调整， 直到所估计的降噪性能曲线与预设的降噪性 能曲线的差在预设范围内。 这里， 返回到 S931时所接收的监测信号是反噪声 信号生成单元利用调整后的控制电路参数生成 的信号与通过自由空间进入人 耳的外界噪声信号在人耳处叠加后获得的信号 。 如果所述估计出的降噪性能 曲线与预设的降噪性能曲线之间的差在预设范 围内， 则流程结束。

图 12 为应用本发明提供的智能控制后不同使用者的 降噪效果比较示意 图。 如图 12所示， 经过本发明所提供的智能反馈控制后， 不同用户降噪性能 相差不大， 与图 5所示的应用传统的前馈主动噪声控制技术时� �同使用者采 用相同电路 H所能达到降噪效果图相比， 可以明显看出， 将本发明所提供的 智能反馈控制应用到传统的前馈主动噪声控制 技术中， 能够使降噪性能保持 很好的一致性。 如上参照附图以示例的方式描述了根据本发明 的用于非封闭式前馈主动 噪声消除中的智能控制方法和装置， 用于非封闭式前馈主动噪声消除的噪声 消除方法及非封闭式前馈主动噪声消除系统， 以及具有上述非封闭式前馈主 动噪声消除系统的通信设备。 但是， 本领域技术人员应当理解， 对于上述本 发明所提出的用于非封闭式前馈主动噪声消除 中的智能控制方法和装置， 用 于非封闭式前馈主动噪声消除的噪声消除方法 及非封闭式前馈主动噪声消除 系统， 以及具有上述非封闭式前馈主动噪声消除系统 的通信设备， 还可以在 不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。 因此， 本发明的保护范围应当由 所附的权利要求书的内容确定。