衰减输入信号的方法及静噪装置 【技术领域】
本发明涉及一种通讯系统中衰减输入信号的方法及静噪装置
背景技术
在通讯系统中，通常希望在缺乏充分强的有效信号时，压制(如抑制)所接收到的音频信号。例如，在无绳电话系统中，当打电话时，无绳电话使用者可能远离电话基站。在电话和基站之间的长距离可以降低在电话和基站之间转移的无线信号。在这种情况下，缺少静噪系统的无绳电话可能仅输出静电噪音和其他令人发火的噪音给使用者。为了提高使用者体验，在缺少足够信号下压制所接收到的音频的系统被使用在使用者的无绳电话中。
现有的静噪系统通过接收一音频信号，测定波段之外噪音的功率，并利用比较器来决定噪音是否超过预定的阈值来实现。假如噪音功率超过该阈值，系统抑制该音频信号。同样的，其他现有系统可以探测波段之外噪音的功率和音频段信号的功率，并再次利用比较器来决定是否抑制该信号。这些系统存在的若干问题，例如，前者系统不能为高质量音频系统提供所需要的控制分辨率，后者对有着低音频大小但有足够载波与噪音比率的所接收信号进行不公平的区别对待。比外，这些现有的系统要求的功率探测器不适合在芯片集成中，并因此成本高且需要相关的大功率来运行。因此，有一个在静噪接合阈值的选择上有好分辨率的静噪系统是十分有用的。有着平静声音的使用者不进行区别对待的这样一个静噪系统有用处。另外，能在混合信号的DSP环境下执行的静噪系统也是有用处的，这个系统能轻易地集成到CMOS工艺中。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题是提供一种衰减输入信号的方法，其能为高质量的音频系统提供所需要的控制分辨率。本发明还要提供一种静噪装置。
为解决上述技术问题，本发明的衰减输入信号的方法，包括以下步骤：
接收输入信号；
过滤所述输入信号以形成滤波后的信号；
测量所述滤波后的信号的功率和所述输入信号的功率；
测定所述滤波后的信号功率和所述输入信号的功率的比值；以及
根据所述测定的比值和所述滤波后的信号的功率选择性地衰减所述输入信号。
本发明的静噪装置，包括：
滤波器，用于滤波输入信号并提供一滤波后的输入信号；
第一功率探测器，用于测定所述滤波后的输入信号的功率；
第二功率滤波器，用于测定所述输入信号的功率；
逻辑单元，用于基于所述滤波后的输入信号的功率和所述输入信号的功率生成一控制信号；以及
增益控制单元，用于接收所述控制信号和选择性地衰减所述输入信号。
本发明的另一中静噪装置，包括接收输入信号的设备；
滤波所述输入信号来声场滤波后的输入信号的设备；
测量所述滤波后输入信号地功率和所述输入信号的功率的比值的设备；
根据所述测量的比值和所述滤波后输入信号的功率选择性地衰减所述输入信号的设备。
本发明的静噪装置，结合了有用信号的能量(第一功率探测器的结果)和噪声的能量(第二功率滤波器的结果-第一功率探测器的结果)的比率(信噪比在逻辑单元完成)来动态控制对输入信号的衰减(在增益控制单元完成)。
【附图说明】
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为本发明的实施例中使用静噪电路运行的设备的典型环境示意图；
图2为本发明的另一实施例中使用静噪电路运行的设备的典型环境示意图；
图3为本发明实施例中静噪系统的示意框图；
图4为图2中本发明的实施例中静噪系统中的噪音信号模块示意框图；
图5为理想的所接收音频信号的对数曲线图；
图6为与在图2中本发明实施例一致的使用在静噪系统中的逻辑单元示意图；
图7为与本发明的实施例一致的静噪设备的示意图。
【具体实施方式】
图1为环境100的示意框图，其中设备102使用和本发明第一实施例中一致的静噪系统。环境至少包括无绳电话手机102，用于通过无线连接104连接无绳电话基站106。无线连接104能使用在数字格式转送数据的任何系统来实现，例如适合于无绳电话通讯中的数字增强无绳电话(DECT)标准。无绳电话手机102和无绳电话基站106包括数字元件来接收和处理音频信号。无绳电话基站106通过有线连接108连接到电话网110。在图1所示的实施例中，电话网110是公众开关电话网络(PSTN)，但基站也能连接用户交换机(PBX)或在网间协议服务上提供声音的分组交换网络。同样地，无线连接104和有线连接108能不是无线就是有线连接。作为选择，无线连接104能使用转送模拟信号的系统来实现，且无绳电话手机102、无绳电话基站106和他们各自的元件能包括模拟元件来接收和处理音频信号。通常任何转送或接收无线信号的系统，例如无线视频，数据或其他信号，能从静噪系统中得到好处。
图1的实施例中，静噪系统可以在无绳电话手机102从无绳电话基站106中接收信号后运行。举例来说，如为预定的目的信号过于衰减，信号静噪系统可压制所接收到的信号。例如，在无绳电话手机102和无绳电话基站106之间的物理距离太大，就可能发生这样的信号衰减过程。无绳电话手机102能在使用静噪系统之间解调所接收的信号。
图2为环境200的示意框图，其中设备202使用静噪系统的可选择的实施例来运行。环境200的组成，例如与图1中描述类似的无绳电话手机202和无绳电话基站206。然而，静噪系统可对除了通过无绳电话基站206发送的信号以外的信号起作用。例如，静噪系统可促使压制通过无绳电话手机202的麦克风接收到的音频信号。在一次通话过程中，如因为无绳电话手机202的麦克风已经接收到在人类音域范围之外的高频噪音，这样的抑制可能是希望得到的。例如，无绳电话手机202的麦克风可以接收由手提钻212产生的噪音。在无绳电话手机202用无线连接204转送信号给无绳电话基站206之前，无绳电话手机202可以使用静噪系统压制手提钻212的噪音。换句话说，静噪系统可以被放在通讯系统中别的位置来压制信号，如在无绳电话基站206。
图3为静噪系统300的示意框图，该静噪系统300适合使用在从图1和2中的通讯环境100和200中。相对于图1，静噪系统300可被使用在无绳电话手机102从无绳电话基站206接收音频信号之后。相对于图2，静噪系统300可被是用在无绳电话手机202的麦克风接收音频信号之后。换句话说，静噪系统300可被是用在图1和2中的通讯环境100和200外的别的位置。音频信号可在到达静噪系统之前被处理。
根据本发明的实施例的静噪系统300，包含四个主要部分：噪音信号模块320、全信号模块330、ATT模块340和逻辑单元350。静噪系统300接收音频信号SIGNAL_IN，该音频信号被送到噪音信号模块320、全信号模块330和ATT模块340。噪音信号模块320处理音频信号SIGNAL_IN并输出音频信号SIGNAL_IN中噪音的功率NOISE_P_OUT。同样地，全信号模块330处理音频信号SIGNAL_IN并输出整个信号的功率SIGNAL_P_OUT。逻辑单元350接收信号NOISE_P_OUT和SIGNAL_P_OUT作为它的输入，并生成作为ATT模块340的一个输入的控制信号LOGIC_OUT。ATT模块340为有着可编程增益的增益控制单元。如，ATT模块340可有着从-40dB到0dB(每步为2dB)的可编程增益，为了基于静噪系统300的应用为音频信号SIGNAL_IN提供合适的衰减。ATT模块340接收SIGNAL_IN和LOGIC_OUT，并输出信号SIGNAL_OUT。噪音信号模块320，全信号模块330和逻辑单元350将在图4-6中作详细的解释。
图4为噪音信号模块320的示意框图，该噪音信号模块320适合于使用在本发明的实施例静噪系统300中。根据图3所讨论的，噪音信号模块320接收音频信号SIGNAL_IN作为它的输入，并生成噪音信号的功率NOISE_P_OUT。噪音信号模块320包括滤波器424和功率探测器426。滤波器424用于接收SIGNAL_IN，并生成滤波后的信号F_OUT。滤波器424也可以用于在滤波之前缩放音频信号SIGNAL_IN。如滤波器424可用于在滤波之前通过缩放因子乘音频信号。同样地，滤波器424的增益可通过非单一增益，这样使得音频信号在滤波期间被缩放而不是在滤波之前被缩放。
根据一具体实施例，滤波器424为有着传输频带频率的带通滤波器，如从10kHz到30kHz。然而，其他合适的传输频带也可使用。在别的实施例中，滤波器424可包括低通滤波器，用于拒绝高频信号却允许低频信号作为滤波后的信号F_OUT通过。在具体实施中，滤波器424包括无限脉冲响应滤波器，如切比雪夫滤波器(Chebyshev filter)、贝塞尔滤波器(Bessel filter)、巴特沃斯滤波器(Butterworth filter)和椭圆滤波器(elliptic filter)等。然而，任何适合的滤波器都可使用。例如，RC滤波器，LC滤波器、有限脉冲响应滤波器、表面声波滤波器等都可用来替代无限脉冲响应滤波器。滤波器424也可以被调整来通过任何设定的频率。在具体实施中，滤波器424通过音频信号SIGNAL_IN中的噪音部分，音频信号SIGNAL_IN中的噪音部分的频率范围可根据静噪系统的应用来变化。在别的实施例中，滤波器424通过信号部分和过滤噪音。
功率探测器426测量信号F_OUT的功率，并生成信号NOISE_P_OUT。功率可在用伏特、瓦特、安培和任何其它信号有效度量来测得。在具体实施例中，功率探测器426为了测量功率对信号F_OUT进行整流。图5给出了所接收信号528的理想曲线图。在从有着10kHz到30kHz的传输频带频率的带通滤波器424透过之后，剩余的滤波后信号529理论上仅包括音频信号SIGNAL_IN中的噪音部分。功率探测器426可通过对来自10kHz到30kHz信号的长度进行积分来测定信号F_OUT的功率。在其它实施例中，功率探测器426可通过积分整个信号F_OUT来测定噪音功率。本领域的一般技术人员能认识到信号功率可以通过其它任何可接收的方式来测量。
全信号模块330可测量整个音频信号SIGNAL_IN的功率来通过类似于功率探测器426所使用的方式生成信号SIGNAL_P_OUT。例如，全信号模块330可包括功率探测器，用于整流和测量音频信号SIGNAL_IN的功率。全信号模块330可通过积分音频信号SIGNAL_IN的整个长度测量音频信号SIGNAL_IN的功率。全信号模块330可在用伏特、瓦特、安培和任何其它信号有效度量来测得功率。本领域的一般技术人员能熟知全信号模块330可以通过其它任何可接收的方式来测量功率。
图6为适用于本发明的实施例中静噪系统300的逻辑单元350的示意框图。在具体实施例中，逻辑单元350包括除法器652、第一比较器653a、第二比较器653b和逻辑门655。除法器652估计信号NOISE_P_OUT和SIGNAL_P_OUT的比值，并生成信号DIV_OUT。第一比较器653a接收信号NOISE_P_OUT和阈值信号VTh_N作为输入信号，并产生COMP_N_OUT。第二比较器653b接收信号DIV_OUT和阈值信号VTh_R作为输入信号，并产生COMP_R_OUT。
在具体实施例中，第一比较器653a和第二比较器653b为有着滞后现象的简单比较器。在这样实施例中，例如，假如信号NOISE_P_OUT大于阈值VTh_N，第一比较器653a可输出一等同于逻辑“1”的电压。在别的实施例中，比较器653a和653b可以是能接收作为输入信号的第一电压和阈值电压并根据对上述输入信号的比较生成输出信号的任何设备、电路和/或程序等。换句话说，比较器653a和653b可以是任何有着内在的阈值电压和根据输入信号生成输出信号的设备、电路和/或程序等。阈值电压VTh_N和VTh_R可为固定数值，或另一种做法，例如，阈值电压VTh_N和/或VTh_R可根据给静噪系统300的输入信号SIGNAL_IN而变化。在别的实施例中，阈值电压VTh_N和VTh_R为手动调整。另外，第一比较器653a、第二比较器653b和除法器652可接收用不同于伏特的单位测量的输入信号。例如，如果噪音功率探测器426用安培测量信号F_OUT的功率，第一比较器653a可用于接收这样的信号。
逻辑单元350也包括逻辑门655，用于接收信号COMP_N_OUT和COMP_R_OUT作为输入信号。如图6所示，在一具体实施中逻辑门655履行与门功能。然而，在其他实施中，逻辑门655履行或门或其它逻辑功能。如上解释的那样，逻辑单元350的输出信号LOGIC_OUT被连接到增益控制单元340。
图7为本发明的实施例中静噪设备700的示意框图。静噪装置700为图3中静噪系统的进一步扩展，并增加模数转换器将信号AUDIO_IN转换为数字信号。模数转换器710可为任何的有合适地选择动态范围和位数的模数转换器。如，模数转换器710可生成有10位的数字信号。
滤波器720接收由模数转换器710生成的数字信号。滤波器720滤掉有用的信号部分并通过噪音部分。信号功率探测器730和增益控制单元740(ATT模块)也接收由模数转换器710生成的数字信号。
功率探测器730和750测量各自输入信号的功率。如上所述，信号功率探测器730接收通过模数转换器710生成的数字信号作为输入信号。因此，信号功率探测器720测量数字信号中仅滤掉部分的功率。
除法器760计算噪音功率和总信号功率的比值，因此，接收来自噪音功率探测器750的输出和来自信号功率探测器730的输出作为输入信号。比较器770和780为有滞后现象的简单比较器。第一比较器770接收来自噪音功率探测器750的输出作为输入信号，而第二比较器780接收来自除法器760的输出作为输入信号。如果各自所接收信号超过一预定阈值，比较器770和780中的任一个将输出逻辑“1”。
逻辑门790执行与门功能。因此，假如两个噪音功率都大于预定阈值和噪音功率对总信号功率的比值大于预定阈值，逻辑门790将输出逻辑“1”。如上所述，增益控制单元ATT器740接收由模数转换器710生成的数字信号作为输入信号，ATT器740也接收逻辑门790的输出作为输入信号。增益控制单元ATT器740也有一可编程增益，例如从-40dB到0dB(每步为2dB)。因此，ATT器740基于逻辑门790的输出，从由模数转换器710生成的数字信号产生数字信号输出。
本领域的技术人员将理解静噪设备700的可靠静噪结合。设备700基于两种准则判断是否压制信号：频带外的噪音电平和频带外的噪音功率和总信号功率的比率。通过考虑这两种准则，静噪设备700相对于音频信号频率不敏感，且不会对安静的谈话者区别对待。
本领域的技术人员将理解关于图7讨论的设备700也可用在模拟领域中。因此，将不需要模数转换器710，且静噪设备700的组成将被配置为用模拟信号运行。