[发明专利]用于麦克风的数字信号处理的方法和装置

说明书

在自适应波束形成器或空值形成器中的自适应分块矩阵的自适应滤波器可以被修改以跟踪并维持到自适应噪声对消器模块的输入和参考噪声信号之间的噪声相关。也就是说，噪声相关因子可以被确定，并且噪声相关因子可以在当生成分块矩阵输出信号时应用的传感器间信号模型中被使用。输出信号可以接着在自使用波束形成器中进一步被处理以生成在麦克风处接收的语音信号的较不嘈杂的表示。可以使用梯度降低总最小二乘(GrTLS)算法来估计传感器间信号模型。此外，空间前置白化可以在自适应分块矩阵中被应用以进一步提高噪声降低。

技术领域

本公开涉及数字信号处理。更具体地，本公开的部分涉及麦克风的数字信号处理。

背景技术

在全球各地在各种条件而不是仅仅安静的办公室环境下使用电话和其它通信设备。话音通信可以发生在多种和苛刻的声学条件(例如汽车、机场、饭店等)下。具体地，背景声学噪声可以从静止噪声(例如道路噪声和引擎噪声)改变为非静止噪声(例如潺潺声和加速的汽车噪声)。移动通信设备需要减小这些不需要的背景声学噪声，以便提高话音通信的质量。如果这些不需要的背景噪声的起源和期望语音在空间上分离，则设备可以使用波束形成从有噪声的麦克风信号提取纯净的语音。

处理环境声音以减小背景噪声的一种方式是将多于一个麦克风放置在移动通信设备上。空间分离算法使用这些麦克风来得到对通过移除在空间上与语音源相异的噪声源而提取纯净语音所必需的空间信息。这样的算法通过利用存在于麦克风之间的空间分集来提高噪声信号的信噪比(SNR)。一种这样的空间分离算法是自适应波束形成，其适合于基于所接收的数据来改变噪声条件。与固定波束形成器比较，自适应波束形成器可实现较高的噪声对消或干扰抑制。一个这样的自适应波束形成器是广义旁瓣对消器(GSC)。GSC的固定波束形成器形成朝着期望方向的麦克风波束，使得只有在那个方向上的声音被捕获，且GSC的分块矩阵形成朝着期望探视方向的空值。在图1中示出GSC的一个示例。

图1是根据现有技术的自适应波束形成器的示例。自适应波束形成器100包括用于分别生成信号x1[n]和x2[n]的麦克风102和104。信号x1[n]和x2[n]被提供到固定波束形成器110和分块矩阵120。固定波束形成器110产生信号a[n]，其为被包含在麦克风信号x1[n]和x2[n]内的期望信号的噪声降低版本。分块矩阵120通过自适应滤波器122的操作而生成b[n]信号，其为噪声信号。在存在于两个麦克风102和104之间的期望信号分量和因而信号x1[n]和x2[n]之间的关系由线性时变系统建模，且这个线性模型h[n]使用自适应滤波器122来估计。麦克风通道的回响/衍射效应和频率响应都可以被包含在脉冲响应h[n]中。因此，通过估计线性模型的参数，在麦克风102和104之一中的期望信号(例如语音)和来自其它麦克风的经滤波的期望信号在幅度和相位上紧密地匹配，从而极大地减小在信号b[n]中的期望信号泄漏。信号b[n]在自适应噪声对消器130中被处理以产生信号w[n]，其为包含信号a[n]中的所有相关噪声的信号。信号w[n]从自适应噪声对消器130中的信号a[n]减去以生成信号y[n]，其为由麦克风102和104采集的期望信号的噪声降低版本。

常规波束形成器的一个问题是，自适应分块矩阵120可以从信号b[n]无意地移除某个噪声，使得信号b[n]和a[n]中的噪声变得不相关。这个不相关的噪声不能在对消器130中移除。因此，一些不需要的噪声可以保持存在于在处理块130中由信号b[n]生成的信号y[n]中。噪声相关在自适应滤波器122中失去。因此，修改常规自适应波束形成器100的自适应滤波器122中的处理以用于减小自适应滤波器122内的噪声对消的破坏将是合乎需要的。

在这里提到的缺点仅仅是代表性的，并且简单地被包括以强调存在对改进的电气部件、特别是对消费者级别设备(例如移动电话)中使用的信号处理的需要。本文所述的实施例处理某些缺点，但不一定是在这里所述或在本领域中已知的每一个缺点。

发明内容