[发明专利]波束成形应用中的自适应无相位失真幅度响应均衡的方法及装置

说明书

可以使用时域脉冲响应滤波器来对时域中的信号进行均衡以避免由诸如IFFT之类的域变换引入的误差和伪像。所公开的时域脉冲响应滤波器基于各个信号的幅度响应。每个信号的幅度响应可以在频域中计算，或者使用其他技术如自回归分析和数学信号逼近算法(诸如帕德逼近)来计算。自适应滤波器然后可以使用基于处理后的信号计算的滤波器来使输入传感器信号在其原始时域形式中均衡。

技术领域

本公开涉及多传感器系统中的幅度响应均衡。更具体地，本公开的部分涉及使用时域中的自适应滤波来对来自多个麦克风系统的信号进行幅度响应均衡。

背景技术

包含多个麦克风的系统可以通过使用波束成形技术来检测定向声音，其中比较来自至少两个麦克风的信号以观察相移和幅度差异。处理来自捕获相同声音的两个不同麦克风的信号需要均衡，因为物理特性和幅度响应在麦克风之间可能不同。由于较小的制造变化，这些变化甚至可以在相同品牌和型号的麦克风之间存在。变化还可能由许多其他因素引起，例如麦克风增益、管子长度差异和其他变化。麦克风之间的变化使来自多麦克风系统的信号处理复杂化，因为诸如波束成形之类的应用假定在每个麦克风处测量的信号的差异仅归因于环境和空间差异，而不是信号如何测量的差异。因此，多麦克风系统中的信号处理尝试对原始信号进行均衡以提高信号处理计算的准确性。

一种用于均衡的常规技术是在系统生产期间的离线校准。这种技术需要制造具有极低容限误差的麦克风，这增加了麦克风的成本和灵敏度。另一种用于均衡的常规技术是自校准。使用增益或幅度响应技术的在线自校准包括计算传播损耗和相位匹配。使用频率响应技术的在线自校准需要知道控制激励的位置。

使用幅度响应技术的在线自校准通常通过将针对每个麦克风的时域信号(例如，来自两个单独的麦克风的两个信号)变换到频域中，并且然后基于第一和第二信号来计算整个频率范围内的均衡比。然后将均衡比应用于第二信号的频域，试图将其与第一麦克风相匹配。然后将调整的第二信号变换回时域，并且可以利用第一和第二信号执行进一步的处理，例如波束成形计算。该技术减少了由两个麦克风中的变化引起的误差，但是在均衡计算中引入了额外的误差。

使用跨所有频率计算的均衡比来操纵第二信号的频域，并且然后转换回时域在计算中引入误差。麦克风的幅度响应跨频率变化，使得所计算的均衡比仅接近两个信号的幅度差异，而并不考虑不同频率处的不同麦克风的变化的幅度响应。此外，由于快速傅立叶逆变换(I-FFT)的数学局限性，当将调整后的第二信号从频域转换回时域时，由I-FFT生成的信号固有地引入误差。这种常规技术在图1中示出，其中，在块105处转换到频域后， x₂[n]的频率域信号取自节点101，并且在放大器102处使用处理块103处所计算的频域响应的比率进行均衡。然后，在I-FFT块104中变换x₂[n]的均衡后的频率响应。

本文提到的缺点仅仅是代表性的，并且被简单地包括以强调需要改进电气部件，特别是需要消费级设备(例如移动电话)中采用的多麦克风系统。本文描述的实施例解决了某些缺点，但不一定是本文描述或本领域已知的每一个以及每个缺点。

发明内容

多个传感器系统的幅度响应均衡可以通过使用时域脉冲响应滤波器来改进，所述时域脉冲响应滤波器基于各个信号的幅度响应来均衡期望频谱上的多个麦克风的幅度响应。常规技术对频域中的信号进行均衡，其在均衡信号从频域变换到时域时产生传播到均衡的信号的时域表示中的误差和伪像。本文描述的方法和装置通过创建对时域中的信号进行均衡的时域脉冲响应滤波器来减少或消除由常规频域均衡技术引入的信号误差。因此，避免了由诸如I-FFT之类的域转换引入的误差和伪像。此外，信号处理被约束为减少或防止输入信号之间的相位差的引入。