包括次级路径估算监视的适应性噪音消除的系统和方法相关申请
本发明要求2013年4月16日提交的美国临时专利申请号
No.61/812,384的优先权，其通过参考以它的整体并入本文。
本发明要求2013年4月18日提交的美国临时专利申请号
No.61/813,426的优先权，其通过参考以它的整体并入本文。
本发明要求2013年5月1日提交的美国临时专利申请号
No.61/818,150的优先权，其通过参考以它的整体并入本文。
本发明要求2013年7月26日提交的美国非临时专利申请号
No.13/952,221的优先权，其通过参考以它的整体并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及与声变换器有关的适应性噪音消除，并且更具
体地，涉及利用向前反馈和向后反馈适应性噪音消除技术两者检测和
消除存在于声变换器附近的周围噪音，并且包括监视用于建模声变换
器的电声路径的次级路径估算适应性滤波器。
背景技术
无线电话例如移动电话/蜂窝式电话、无绳电话及其他消费性音频
设备例如mp3播放器应用广泛。可通过使用麦克风测量周围声事件及
随后使用信号处理将抗噪音信号插入至设备的输出中以消除周围声事
件，来提供噪音消除从而改进这些设备在清晰度方面的性能。
在包括向前反馈抗噪音和向后反馈抗噪音两者的传统混合适应性
噪音消除系统中，误差麦克风被用来产生误差麦克风信号，其测量在
声变换器(例如，扩音扬声器)处的合成声压力，包括源音频信号和
周围声音的回播。误差麦克风信号被用来产生向后反馈抗噪音以及调
适向前反馈适应性滤波器用于从配置来测量周围声音的参考麦克风信
号产生向前反馈抗噪音。
在产生向后反馈抗噪音中，关键是向后反馈噪音消除系统仅消除
在误差麦克风处的周围噪音，而不是回播信号。因而，向后反馈适应
性噪音消除系统将通常产生等于误差麦克风信号的回播校正误差信
号，其通常由源音频信号的已滤波版本减少，其中滤波器估算次级路
径，该路径是通过声变换器的源音频信号的电声路径。如果正确地建
模，回播校正误差信号将大约等于存在于声变换器处的周围噪音水平。
在传统方法中，次级路径利用离线试验和特征化来估算，假设次
级路径不会从用户到用户发生显著的变化。然而，在实际应用中，在
音频设备周围的声环境会依赖于存在的噪音源、设备本身的位置、以
及用户的物理特征而发生显著地变化，并且可以期望调适噪音消除以
考虑该环境变化。
发明内容
根据本发明的教导，可以减少或消除与检测和减少和声变换器关
联的周围窄带噪音相关的缺点和问题。
根据本发明的实施例，一种个人音频设备，可以包括个人音频设
备壳体，变换器，参考麦克风，误差麦克风和处理电路。变换器可以
耦合到该壳体用于再现包括用于回播给听者的源音频信号和用于应对在
变换器的声输出中的周围音频声音的影响的抗噪音信号两者的音频信号。
参考麦克风可以耦合到该壳体用于提供表示周围音频声音的参考麦克
风信号。误差麦克风可以耦合到该壳体靠近变换器用于提供指示变换
器的声输出和在变换器处的周围音频声音。处理电路可以实施向后反
馈滤波器，其具有响应，从回播校正误差产生向后反馈抗噪音信号分
量，回播校正误差基于在误差麦克风信号与次级路径估算之间的差值，
并且其中抗噪音信号至少包括向后反馈抗噪音信号分量；次级路径估
算滤波器，其配置为建模源音频信号的电声路径并且具有响应，从源
音频信号产生次级路径估算；以及次级系数控制模块，其通过调适次
级路径估算适应性滤波器的响应与源音频信号和回播校正误差一致地
塑形次级路径估算适应性滤波器的响应以最小化回播校正误差。
根据本发明的这些和其他实施例，一种用于消除在个人音频设备
的变换器附近的周围音频声音的方法可以包括接收指示周围音频声音
的参考麦克风信号。该方法还可以包括接收指示变换器的输出以及在
变换器处的周围音频声音的误差麦克风信号。该方法还可以包括产生
回播给听者的源音频信号。该方法可以附加地包括从回播校正误差产
生向后反馈抗噪音信号分量，回播校正误差基于在误差麦克风信号与
次级路径估算之间的差值，应对在变换器的声输出处的周围音频声音
的影响，其中抗噪音信号至少包括向后反馈抗噪音信号分量。该方法
还可以包括通过利用建模源音频信号的电声路径的次级路径估算适应
性滤波器滤波源音频信号并且调适次级路径估算适应性滤波器的响
应，从源音频信号适应性地产生次级路径估算以最小化回播校正误差。
该方法可以还包括将抗噪音信号与源音频信号合成以产生提供给变换
器的音频信号。
根据本发明的这些和其他实施例，一种用于实施至少一部分个人
音频设备的集成电路，可以包括输出，参考麦克风输入，误差麦克风
输入，以及处理电路。该输出可以是用于给变换器提供信号，该信号
包括用于回播给听者的源音频和用于应对在变换器的声输出中的周围音频
声音的影响的抗噪音信号两者。参考麦克风信号可以是用于接收指示周围
音频声音的参考麦克风信号。误差麦克风输入可以是用于接收指示变
换器的输出和在变换器处的周围音频声音的误差麦克风信号。处理电
路可以实施向后反馈滤波器，其具有响应，从回播校正误差产生向后
反馈抗噪音分量，回播校正误差基于在误差麦克风信号与次级路径估
算之间的差值，并且其中抗噪音信号至少包括向后反馈抗噪音信号分
量，次级路径估算滤波器，其配置为建模源音频信号的电声路径并且
具有响应，从源音频信号产生次级路径估算；以及次级系数控制模块，
其通过调适次级路径估算适应性滤波器的响应与源音频信号和回播校
正误差一致地塑形次级路径估算适应性滤波器的响应以最小化回播校
正误差。
根据本发明的这些和其他实施例，一种个人音频设备可以包括个
人音频设备壳体，变换器，误差麦克风和处理电路。变换器可以耦合
到该壳体用于再现包括用于回播给听者的源音频信号和用于应对在变换器
的声输出中的周围音频声音的影响的抗噪音信号两者的音频信号。误差麦
克风可以耦合到该壳体靠近变换器用于提供指示变换器的声输出和在
变换器处的周围音频声音。处理电路可以实施向后反馈滤波器，其具
有响应，从回播校正误差产生向后反馈抗噪音分量，回播校正误差基
于在误差麦克风信号与次级路径估算之间的差值，并且其中抗噪音信
号至少包括向后反馈抗噪音信号分量；次级路径估算滤波器，其配置
为建模源音频信号的电声路径并且具有响应，从源音频信号产生次级
路径估算；以及可编程向后反馈增益，其中增大的可编程向后反馈增
益增大了向后反馈抗噪音信号分量，并且减小的可编程向后反馈增益
减小了向后反馈抗噪音分量。
根据本发明的这些和其他实施例，一种用于消除在个人音频设备
的变换器附近的周围音频声音的方法包括接收指示变换器的输出以及
在变换器处的周围音频声音的误差麦克风信号。该方法还可以包括产
生回播给听者的源音频信号。该方法可以还包括从回播校正误差产生
向后反馈抗噪音信号分量，回播校正误差基于在误差麦克风信号与次
级路径估算之间的差值，应对在变换器的声输出处的周围音频声音的
影响，其中抗噪音信号至少包括向后反馈抗噪音信号分量。该方法可
以附加地包括通过利用建模源音频信号的电声路径的次级路径估算适
应性滤波器滤波源音频信号从源音频信号适应性地产生次级路径估
算。该方法可以还包括将可编程向后反馈增益应用到向后反馈抗噪音
信号分量的路径，其中增大的可编程向后反馈增益增大了向后反馈抗
噪音信号分量，并且减小的可编程向后反馈增益减小了向后反馈抗噪
音分量。该方法可以还包括将抗噪音信号与源音频信号合成以产生提
供给变换器的音频信号。
根据本发明的这些和其他实施例，一种用于实施至少一部分个人
音频设备的集成电路，可以包括输出，误差麦克风输入，以及处理电
路。该输出可以是用于给变换器提供信号，该信号包括用于回播给听者
的源音频和用于应对在变换器的声输出中的周围音频声音的影响的抗噪音
信号两者。误差麦克风输入可以是用于接收指示变换器的输出和在变换
器处的周围音频声音的误差麦克风信号。处理电路可以实施向后反馈
滤波器，其具有响应，从回播校正误差产生向后反馈抗噪音分量，回
播校正误差基于在误差麦克风信号与次级路径估算之间的差值，并且
其中抗噪音信号至少包括向后反馈抗噪音信号分量；次级路径估算滤
波器，其配置为建模源音频信号的电声路径并且具有响应，从源音频
信号产生次级路径估算；以及可编程向后反馈增益，其中增大的可编
程向后反馈增益增大了向后反馈抗噪音信号分量，并且减小的可编程
向后反馈增益减小了向后反馈抗噪音分量。
根据本发明的这些和其他实施例，一种个人音频设备，可以包括
个人音频设备壳体，变换器，参考麦克风，误差麦克风和处理电路。
变换器可以耦合到该壳体用于再现包括用于回播给听者的源音频信号和
用于应对在变换器的声输出中的周围音频声音的影响的抗噪音信号两者的
音频信号。参考麦克风可以耦合到该壳体用于提供周围音频声音的参
考麦克风信号。误差麦克风可以耦合到该壳体靠近变换器用于提供指
示变换器的声输出和在变换器处的周围音频声音。处理电路可以实施
向后反馈滤波器，其具有响应，从回播校正误差产生向后反馈抗噪音
分量，回播校正误差基于在误差麦克风信号与次级路径估算之间的差
值；向前反馈滤波器，其具有响应，从参考麦克风信号产生向前反馈
抗噪音信号；其中抗噪音信号至少包括向后反馈抗噪音信号分量和向
前反馈抗噪音信号分量，其中向前反馈滤波器配置为：响应于参考麦
克风信号中的挠动，被禁止产生向前反馈抗噪音信号分量；以及次级
路径估算滤波器，其配置为建模源音频信号的电声路径并且具有响应，
从源音频信号产生次级路径估算。
根据本发明的这些和其他实施例，一种用于消除在个人音频设备
的变换器附近的周围音频声音的方法可以包括接收指示周围音频声音
的参考麦克风信号。该方法还可以包括接收指示变换器的输出以及在
变换器处的周围音频声音的误差麦克风信号。该方法还可以包括产生
回播给听者的源音频信号。该方法可以附加地包括从回播校正误差产
生向后反馈抗噪音信号分量，回播校正误差基于在误差麦克风信号与
次级路径估算之间的差值，应对在变换器的声输出处的周围音频声音
的影响，其中抗噪音信号至少包括向后反馈抗噪音信号分量。该方法
可以还包括通过利用建模源音频信号的电声路径的次级路径估算适应
性滤波器滤波源音频信号从源音频信号产生次级路径估算。该方法可
以还包括从利用参考麦克风进行的测量的结果产生向前反馈抗噪音信
号分量，通过使用向前反馈滤波器滤波参考麦克风的输出应对周围音
频声音在变换器的声输出处的影响，其中抗噪音信号至少包括向后反
馈抗噪音信号分量和向前反馈抗噪音信号分量。该方法可以附加地包
括：响应于参考麦克风信号中的挠动，禁止向前反馈滤波器产生向前
反馈抗噪音信号分量。该方法可以还包括将抗噪音信号与源音频信号
合成以产生提供给变换器的音频信号。
根据本发明的这些和其他实施例，一种用于实施至少一部分个人
音频设备的集成电路，可以包括输出，参考麦克风输入，误差麦克风
输入，以及处理电路。该输出可以是用于给变换器提供信号，该信号
包括用于回播给听者的源音频和用于应对在变换器的声输出中的周围音频
声音的影响的抗噪音信号两者。参考麦克风信号可以是用于接收指示周围
音频声音的参考麦克风信号。误差麦克风输入可以是用于接收指示变
换器的输出和在变换器处的周围音频声音的误差麦克风信号。处理电
路可以实施向后反馈滤波器，其具有响应，从回播校正误差产生向后
反馈抗噪音分量，回播校正误差基于在误差麦克风信号与次级路径估
算之间的差值；向前反馈滤波器，其具有响应，从参考麦克风信号产
生向前反馈抗噪音分量；其中抗噪音信号至少包括向后反馈抗噪音信
号分量和向前反馈抗噪音信号分量，其中向前反馈滤波器配置为响应
于参考麦克风信号中的挠动，被禁止产生向前反馈抗噪音信号分量；
以及次级路径估算滤波器，其配置为建模源音频信号的电声路径并且
具有响应，从源音频信号产生次级路径估算。
根据本发明的这些和其他实施例，一种个人音频设备，可以包括
个人音频设备壳体，变换器，参考麦克风，误差麦克风和处理电路。
变换器可以耦合到该壳体用于再现包括用于回播给听者的源音频信号和
用于应对在变换器的声输出中的周围音频声音的影响的抗噪音信号两者的
音频信号。参考麦克风可以耦合到该壳体用于提供周围音频声音的参
考麦克风信号。误差麦克风可以耦合到该壳体靠近变换器用于提供指
示变换器的声输出和在变换器处的周围音频声音。处理电路可以实施
下列的至少一个：向后反馈滤波器，其具有响应，从回播校正误差产
生至少一部分的抗噪音分量，回播校正误差基于在误差麦克风信号与
次级路径估算之间的差值；以及向前反馈滤波器，其具有响应，从参
考麦克风信号产生至少一部分的抗噪音信号。该处理电路可以还实施
次级路径估算滤波器，其配置为建模源音频信号的电声路径并且具有
响应，从源音频信号产生次级路径估算；以及次级路径估算性能监视
器，用于监视次级路径估算滤波器在建模电声路径中的性能。
根据本发明的这些和其他实施例，一种用于消除在个人音频设备
的变换器附近的周围音频声音的方法可以包括接收指示周围音频声音
的参考麦克风信号。该方法还可以包括接收指示变换器的输出以及在
变换器处的周围音频声音的误差麦克风信号。该方法还可以包括产生
回播给听者的源音频信号。该方法可以附加地包括产生抗噪音信号，
包括下列至少一个：从回播校正误差产生包括至少一部分抗噪音信号
的向后反馈抗噪音信号分量，回播校正误差基于在误差麦克风信号与
次级路径估算之间的差值，应对在变换器的声输出处的周围音频声音
的影响，并且从利用参考麦克风进行的测量的结果产生包括至少一部
分抗噪音信号的向前反馈抗噪音信号分量，通过滤波参考麦克风的输
出应对周围音频声音在变换器的声输出处的影响。该方法可以还包括
通过利用建模源音频信号的电声路径的次级路径估算适应性滤波器滤
波源音频信号从源音频信号产生次级路径估算。该方法可以还包括利
用次级路径估算性能监视器监视次级路径估算滤波器在建模电声路径
中的性能。该方法可以附加地包括将抗噪音信号与源音频信号合成以
产生提供给变换器的音频信号。
根据本发明的这些和其他实施例，一种用于实施至少一部分个人
音频设备的集成电路，可以包括输出，参考麦克风输入，误差麦克风
输入，以及处理电路。该输出可以是用于给变换器提供信号，该信号
包括用于回播给听者的源音频和用于应对在变换器的声输出中的周围音频
声音的影响的抗噪音信号两者。参考麦克风输入可以是用于接收指示周围
音频声音的参考麦克风信号。误差麦克风输入可以是用于接收指示变
换器的输出和在变换器处的周围音频声音的误差麦克风信号。处理电
路可以实施下列的至少一个：向后反馈滤波器，其具有响应，从回播
校正误差产生至少一部分的抗噪音分量，回播校正误差基于在误差麦
克风信号与次级路径估算之间的差值；以及向前反馈滤波器，其具有
响应，从参考麦克风信号产生至少一部分的抗噪音信号。该处理电路
可以还实施次级路径估算滤波器，其配置为建模源音频信号的电声路
径并且具有响应，从源音频信号产生次级路径估算：以及次级路径估
算性能监视器，用于监视次级路径估算滤波器在建模电声路径中的性
能。
从本文包括的附图、说明书和权利要求，本领域的技术人员可以
容易清楚本发明的技术优点。实施例的目的和优点将至少由在权利要
求中特别指出的元件、特征和组合实现和完成。
应该理解前面的总体描述和后面的详细描述是示例性和解释性
的，并且不限制在本发明中提出的权利要求。
附图说明
参考下面在关联附图考虑时的详细描述，可以获得对当前实施例
和优点的更完整认识，其中相同参考标记指示相同特征，并且其中：
图1A为根据本发明实施例的示例无线移动电话的示意图；
图1B为根据本发明实施例的具有耦合到其上的头戴耳机组件的示
例无线移动电话的示意图；
图2为根据本发明实施例在如图1A所示无线电话内的选定电路的
方框图；
图3为描述根据本发明实施例的在图3的编码器解码器(CODEC)
集成电路的示例主动噪音消除(ANC)电路内的选定信号处理电路和
功能模块的方框图。
具体实施方式
本发明包括可在个人音频设备例如无线电话中实施的噪音消除技
术及电路。个人语音设备包含ANC电路，其可以测量周围声环境并产
生注入扬声器(或其他变换器)输出中以消除周围声事件的信号。可以提
供参考麦克风以测量周围声环境，并且可以包括误差麦克风用于控制
抗噪音信号的调适以消除周围音频声音以及用于校正从处理电路的输
出通过变换器的电声路径。
现在参考图1A，如根据本发明的实施例所示的无线电话10示出
为邻近人的耳朵5。无线电话10为可采用根据本发明实施例的技术的
设备的实例，但是应了解并不是为了实践在权利要求中叙述的本发明，
需要所示无线电话10或后续图解中所描绘的电路中所体现的元件或配
置的全部。无线电话10可以包括变换器例如扬声器SPKR，其重现无
线电话10所接收的远端语音，连同其他本端音频事件例如铃声、所储
存的音频程序材料、注入以提供平衡会话感觉的近端语音(即，无线
电话10的用户的语音)、需要由无线电话10再现的其他音频例如来自
网页的源或由无线电话10所接收的其他网络通信、以及音频指示例如
电池低及其他系统事件通告。可以提供近端语音麦克风NS以捕捉从无
线电话10传输至其他会话参与者的近端语音。
无线电话10可以包括ANC电路及特征，它们将抗噪音信号注入
至扬声器SPKR中以改进远端语音及扬声器SPKR所重现的其他音频
的清晰度。参考麦克风R可以被提供用于测量周围声环境且定位为远
离使用者的嘴部通常所在的位置，以便近端语音在参考麦克风R所产
生的信号中最小化。可以提供另一个麦克风，误差麦克风E，以便当无
线电话10紧邻耳朵5时，通过提供与靠近耳部5的扬声器SPKR所重
现的音频合成的周围音频的测量，来进一步改进ANC操作。在不同实
施例中，可以采用附加的参考麦克风和/或误差麦克风。在无线电话10
内的电路14可以包括音频CODEC集成电路(IC)20，其接收来自参
考麦克风R、近端语音麦克风NS及误差麦克风E的信号并与其他集成
电路例如具有无线电话收发器的RF集成电路12对接。在本发明的一
些实施例中，本文所揭示的电路及技术可结合到单个集成电路，该单
个集成电路含有用于实施整个个人音频设备例如片上MP3播放器集成
电路的控制电路及其他功能。在这些和其他实施例中，本文公开的电
路和技术可以局部或全部执行在实施于计算机可读介质中的软件和/或
固件中并且可由控制器或其他处理设备执行。
一般而言，本发明的ANC技术测量撞击在参考麦克风R上的周围
声事件(与扬声器SPKR和/或近端语音的输出相对)，并且还通过测量
撞击在误差麦克风E上的相同周围声事件，无线电话10的ANC处理
电路调适从参考麦克风R的输出产生的抗噪音信号以具有使存在于误
差麦克风E上的周围声事件的振幅最小化的特性。因为声路径P(z)从
参考麦克风R延伸至误差麦克风E，所以ANC电路有效地估计声路径
P(z)同时去除电声路径S(z)的影响。电声路径S(z)代表CODECIC20
的音频输出的响应，以及在特定声环境中，包含扬声器SPKR与误差
麦克风E之间的耦合的扬声器SPKR的声/电传递函数，当无线电话10
未牢固地压至耳朵5时，电声路径S(z)会受耳朵5和其他实物的近接
性和结构、以及可能邻近无线电话10的人头部结构的影响。虽然所示
无线电话10包含具有第三近端语音麦克风NS的双麦克风ANC系统，
但是本发明的一些方面可以实践在不包含单独误差麦克风及参考麦克
风的其他系统，或使用近端语音麦克风NS来执行参考麦克风R的功
能的无线电话中。并且，在仅设计用于音频回播的个人音频设备中，
不改变本发明的范围，也不限制提供用于输入到覆盖检测方案的麦克
风的选项，将通常不包括近端语音麦克风NS，并且在下文更详细描述
的电路中的近端语音信号路径可省略。
现在参考图1B，无线电话10描述为具有头戴耳机组件13，该组
件经由音频端口15耦合到无线电话10。音频端口15可以通信地耦合
到RF集成电路12和/或CODECIC20，从而允许在头戴耳机组件13
的部件与一个或多个RF集成电路12和/或CODECIC20之间的通信。
如图1B所示，头戴耳机组件13可以包括调音盒16，左侧头戴耳机18A
和右侧头戴耳机18B。当在本发明中使用时，术语“头戴耳机”宽泛地包
括与之关联的任何扩音扬声器和结构，其旨在被机械地保持在靠近听
者耳道的地方，并且包括但不限于耳机，耳塞，和其他相似设备。作
为更特别的示例，“头戴耳机”可以是指在外耳内的耳机，在外耳前的耳
机，以及在耳朵前的耳机。
作为无线电话10的近端语音麦克风NS的附加或替代，调音盒16
或头戴耳机组件13的另一部分可以具有近端语音麦克风NS，其可以
捕捉近端语音。此外，每个头戴耳机18A、18B可以包括变换器例如扬
声器SPKR，其重现无线电话10所接收的远端语音，连同其他本端音
频事件例如铃声、所储存的音频程序材料、注入以提供平衡会话感觉
的近端语音(即，无线电话10的用户的语音)、需要由无线电话10再
现的其他音频例如来自网页的源或由无线电话10所接收的其他网络通
信、以及音频指示例如电池低及其他系统事件通告。每个头戴耳机18A、
18B可以包括用于测量周围声环境的参考麦克风R和用于测量与在该
头戴耳机18A、18B与听者耳朵接合时由靠近听者耳朵的扬声器SPKR
再现的与音频合成的周围音频的误差麦克风E。在一些实施例中，
CODECIC20可以从每个头戴耳机的参考麦克风R、近端语音麦克风
NS及误差麦克风E接收信号并且如本文所述对每个头戴耳机执行适应
性噪音消除。在其他实施例中，CODECIC或另一个电路可以存在于头
戴耳机组件13内，通信地耦合到参考麦克风R、近端语音麦克风NS
及误差麦克风E接收信号并且配置为如本文所述执行适应性噪音消除。
现参考图2，在无线电话10内的选定电路展示在方框图中。CODEC
IC20可以包括：模数转换器(ADC)21A，其用于接收参考麦克风信号
并且产生参考麦克风信号的数字表示ref；ADC21B，其用于接收误差
麦克风信号并且产生误差麦克风信号的数字表示err；以及ADC21C，
其用于接收近端语音麦克风信号并且产生近端语音麦克风信号的数字
表示ns。CODECIC20可以从放大器A1产生用于驱动扬声器SPKR
的输出，该放大器A1可以放大接收合成器26的输出的数模转换器
(DAC)23的输出。合成器26可以合成来自内部音频源24的音频信号
ia、由ANC电路30所产生的抗噪音信号anti-noise(其根据约定具有与
参考麦克风信号ref中的噪音相同的极性且因此被合成器26减除)、以
及近端语音信号ns的一部分，以便无线电话10的使用者可以听到与接
收自射频(RF)集成电路22的下行链路语音ds成适当关联的其自己的语
音。近端语音信号ns还可以提供至RF集成电路22且作为上行链路语
音经由天线ANT传输给服务提供者。
如图2所示，信号ds和/或ia可以首先被具有响应CPB(z)的补偿滤
波器28滤波。如下面更详细解释，补偿滤波器28可以响应于由ANC
电路30的次级路径估算性能监视器48确定ANC电路30的次级路径
估算适应性滤波器34A(如图3所示)不足以建模声音频率范围的源
音频信号的电声路径，增加在频率范围内的包括信号ds和/或ia的源音
频信号，如下面更详细描述。
现在参考图3，根据本发明实施例示出ANC电路30的细节。适应
性滤波器32可以接收参考麦克风信号ref并且在理想情况下，可以调
适它的传递函数W(z)为P(z)/S(z)以产生抗噪音信号的向前反馈抗噪音
分量，其可以由合成器38与抗噪音信号的向后反馈抗噪音分量合成(下
面更详细描述)以产生抗噪音信号，其继而可以提供给输出合成器，
输出合成器将抗噪音信号与要由变换器再现的音频合成，如由图2的
合成器26示例。适应性滤波器32的系数可以由W系数控制模块31
控制，W系数控制模块31使用信号的关联确定适应性滤波器32的响
应，其总体上以最小均方，使存在于误差麦克风信号err中的参考麦克
风信号ref的那些分量的之间的误差最小化。由W系数控制模块31比
较的信号可以是如由滤波器34B提供的路径S(z)的响应的估算的拷贝
塑形的参考麦克风信号ref，和包括误差麦克风信号err的另一个信号。
通过利用路径S(z)的响应(响应SECOPY(z))的估算变换参考麦克风信
号ref，并且使在最终信号与误差麦克风信号err之间的差值最小化，
适应性滤波器32可以调适到P(z)/S(z)的期望响应。除了误差麦克风信
号err，由W系数控制模块31与滤波器34B的输出比较的信号还可以
包括已经由滤波器响应SECOPY(z)(SECOPY(z)是它的拷贝)处理的下行
链路语音信号ds和/或内部音频信号ia的反向量。通过注入下行链路语
音信号ds和/或内部音频信号ia的反向量，可以防止适应性滤波器32
调适到存在于误差麦克风信号err中的相对较大量的下行链路音频和/
或内部音频信号。然而，通过将下行链路音频信号ds和/或内部音频信
号ia的反向拷贝与路径S(z)的响应的估算进行变换，在比较之前从误
差麦克风信号err去除的下行链路音频和/或内部音频应该匹配在误差
麦克风信号err再现的下行链路音频信号ds和/或内部音频信号ia的期
望版本，因为电声路径S(z)是下行链路音频信号ds和/或内部音频信号
ia采用来到达误差麦克风E的路径。滤波器34B本质上可以不是滤波
器，而可以具有被调谐来匹配适应性滤波器34A的响应的可调节响应，
以便滤波器34B的响应跟踪适应性滤波器34A的响应。
为了实施上述内容，适应性滤波器34A可以具有由SE系数控制模
块33控制的系数，该SE系数控制模块33可以将下行链路音频信号ds
和/或内部音频信号ia与在去除上述经过滤的下行链路音频信号ds和/
或内部音频信号ia之后的误差麦克风信号err进行比较，其已经由适应
性滤波器34A滤波来代表输送到误差麦克风E的期望下行链路音频，
并且其由合成器36从适应性滤波器34A的输出去除以产生回播校正误
差，如由图3的PBCE所示。SE系数控制模块33可以使实际下行链路
音频信号ds和/或内部音频信号ia与下行链路音频信号ds和/或内部音
频信号ia存在于误差麦克风信号err中的分量相关联。适应性滤波器
34A从而可以被调适从下行链路音频信号ds和/或内部音频信号ia产生
信号，其在从误差麦克风信号err减去时，包含误差麦克风信号err不
由于下行链路音频信号ds和/或内部音频信号ia的含量。
如图3所示，ANC电路30可以还包括挠动检测模块42。挠动检
测模块42可以包括配置来基于在参考麦克风R、误差麦克风E、和/或
近端语音麦克风NS处的声音事件检测信号挠动的任何系统、设备或装
置。当在本文中使用时，术语“信号挠动”可以包括撞击在参考麦克风
R、误差麦克风E、和/或近端语音麦克风NS上的任何声音，其可能被
期望错误地影响向前反馈抗噪音分量的产生，并且可以包括靠近参考
麦克风、误差麦克风E、和/或近端语音麦克风NS产生的语音或其他声
音，周围风的存在，物体与参考麦克风R、误差麦克风E、和/或近端
语音麦克风NS的物理接触，瞬间音调，和/或其他相似声音。如图3
所示，挠动检测模块42可以基于参考麦克风信号ref、误差麦克风信号
err、和/或近端语音麦克风信号NS检测该信号挠动。然而，在这些和
其他实施例中，挠动检测模块42可以基于与无线电话10关联的任何
其他传感器检测该信号挠动。如果挠动检测模块42检测挠动，它可以
发送信号给向前反馈适应性滤波器32，其可以禁止向前反馈适应性滤
波器32产生向前反馈抗噪音信号分量，以便ANC电路30仅在存在信
号挠动的时间期间产生向前反馈抗噪音分量。
如图3所示，ANC电路30还可以包括向后反馈滤波器44。向后
反馈滤波器44可以接收回播校正误差信号PBCE并且可以应该响应
FB(z)来基于回播校正误差产生抗噪音信号的向后反馈抗噪音信号分
量，其可以由合成器38由抗噪音信号的向前反馈抗噪音信号分量合成
来产生抗噪音信号，该抗噪音信号继而可以被提供给输出合成器，输
出合成器将抗噪音信号与要由如图2的合成器26所示例的变换器再现
的源音频信号合成。并且如图3所示，向后反馈抗噪音分量的路径可
以具有可编程增益元件46，以便增大的增益将导致向后反馈抗噪音分
量的增大噪音消除，并且减小的增益将导致向后反馈抗噪音分量的减
小噪音消除。例如当向后反馈滤波器44从它被禁止产生向后反馈抗噪
音分量的状态过渡到它被使能产生向后反馈抗噪音分量的状态时(反
之亦然)，该增益可以在两个增益值之间平滑地延伸以防止向后反馈抗
噪音分量的突然或快速变化，其可以不利地影响听者体验。附加地或
替代地，在一些实施例中，增益元件46的增益可以是听者可配置的，
例如，经由存在于无线电话10和/或调音盒16上的一个或多个用户接
口元件。在这些和其他实施例中，响应于确定次级路径估算适应性滤
波器34A不足以建模在频率范围中的电声路径(如下面更详细描述)，
次级路径估算性能监视器48可以禁止向后反馈滤波器44产生向后反
馈抗噪音分量和/或通过修改增益元件46的增益减小向后反馈滤波器
44的有效增益(例如，相对于在次级路径估算适应性滤波器34A足以
建模电声路径时采用的有效增益)。
虽然向后反馈滤波器44和增益元件46显示为ANC电路30的独
立部件，但是在一些实施例中，可以采用向后反馈滤波器44和增益元
件46的一些结构和/或功能。例如，在一些这种实施例中，向后反馈滤
波器44的有效增益可以经由控制向后反馈滤波器44的一个或多个滤
波器系数来改变。
如图3所示，ANC电路30可以包括次级路径估算性能监视器48。
次级路径估算性能监视器48可以包括配置来将误差麦克风信号与回播
校正误差麦克风信号比较的任何系统、设备或装置，从而如由效率所
确定的，给出次级路径估算适应性滤波器34A如何有效在各种频率上
建模源音频信号的电声路径的指示，其中次级路径估算适应性滤波器
34A通过所述效率导致合成器36在产生各种频率上的回播校正误差中
从误差麦克风信号去除源音频信号，。
响应于由次级路径估算性能监视器48确定次级路径估算适应性滤
波器34A不足以建模声音频率范围的源音频信号的电声路径，CODEC
IC20的一个或多个部件可以执行动作。例如，响应于确定次级路径估
算适应性滤波器34A不足以建模在频率范围中的电声路径，补偿滤波
器28可以增加在频率范围内的包括信号ds和/或ia的源音频信号。作
为另一个示例，响应于确定次级路径估算适应性滤波器34A不足以建
模在频率范围中的电声路径，次级路径估算性能监视器48可以禁止向
后反馈滤波器44产生向后反馈抗噪音分量和/或通过修改增益元件46
的增益减小向后反馈滤波器44的有效增益(例如，相对于在次级路径
估算适应性滤波器34A足以建模电声路径时采用的有效增益)。作为另
一个示例，响应于确定次级路径估算适应性滤波器34A足以建模在频
率范围中的电声路径，次级路径估算性能监视器48可以禁止适应性滤
波器32调适，可以减弱适应性滤波器32(例如，禁止它产生向前反馈
抗噪音分量)，和/或可以复位适应性滤波器32。
为了确定次级路径估算适应性滤波器34A是否足以建模源音频信
号的电声路径，次级路径估算性能监视器48可以计算次级指标性能指
标(SEPI)，其定义为：
SEPI＝10log10(PE/PCE)
其中PE是误差麦克风信号err的估算功率并且PCE是回播校正误差PBCE.
的估算功率。SEPI的上述等式可以改写成：
SEPI＝10log10[(PAmbient+P(PB·S(z)))/(PAmbient+P(PB·S(z)-SE(z)))]
其中PAmbient是周围噪音的估算功率并且“PB”意味着功率与源音频信号
关联。在周围噪音较小时，SEPI直接与次级路径估算SE(z)关联。因此，
SEPI越高，次级路径估算适应性滤波器34A(例如，SE(z))越好地建模
源音频信号的电声路径(例如，S(z))。当周围噪音不是较小时：
SEPI＝10log10[(1+P(PB·S(z))/PAmbient)/(1+P(PB·S(z)-SE(z))/PAmbient)]
其可以改写成：
SEPI＝10log10[(1+SNR)/(1+SNR·ModelError)]
其中SNR是信噪比，其中“信号”是指回播校正误差信号，并且“噪音”
是指由误差麦克风E感测的任何其他信号，并且是ModelError是指示
在SE(z)与S(z)之间的误差的值。当ModelError较大时，SEPI较小，
并且反之亦然。因此，通过监视SEPI，次级路径估算性能监视器48
有效地监视误差麦克风信号err的信噪比以及在SE(z)与S(z)之间的差
值。
为了提供次级路径估算适应性滤波器34A的更精确测量，次级路
径估算性能监视器48可以“平滑地”它对SEPI的计算以便滤波出在
SEPI的瞬时计算中的变化。因此，平滑的SEPI，如SEPIsmooth表示，可
以等于瞬时SEPI计算的低通滤波、平均、或移动平均版本。为了增大系
统响应速度，在瞬时SEPI计算小于预定最小阈值或大于预定最大阈值时，
可以使用瞬时SEPI计算而不是SEPIsmooth。
当SEPIsmooth较小时，该指标值可以意味着当前信噪比对于次级路
径估算来说是较小的，或者次级路径估算不足以建模源音频信号的电
声路径。无论怎样，可以不期望在该时间期间调适适应性滤波器32和
响应W(z)。因此，当SEPIsmooth大于最小执行阈值时，次级路径估算性
能监视器48可以不对CODECIC20的其他部件采取动作。然而，
SEPIsmooth小于该最小执行阈值时(例如，指示不能很好地调适响应S(z)
时)，次级路径估算性能监视器48可以禁止适应性滤波器32和响应
W(z)调适，以及采取如响应于确定次级路径估算适应性滤波器34A不足
以建模电声路径发生的本文所述其他动作的任意一个或全部，直到
SEPIsmooth再次大于最小执行阈值的时候。如果SEPIsmooth下降到小于最
小执行阈值的复位阈值以下(例如，指示SE(z)明显不同于S(z)，如在
头戴耳机18A或18B从听者耳朵摘除时可以发生的)，响应W(z)可以被
复位，并且适应性滤波器32可以被禁止产生向前反馈抗噪音分量，由于
那时当前响应W(z)可以基于基于非常不正确的SE(z)。
为了有效地计算SEPI，次级路径估算性能监视器48需要源音频信
号(例如，下行链路语音信号ds和/或内部音频信号ia)。因此，没有
源音频信号，次级路径估算性能监视器48不能有效地监视次级路径估
算滤波器34A的性能。然而，对监视器的该禁止在其中适应性滤波器
32仅在存在源音频信号时调适的ANC电路30的实施例中可能不成问
题。虽然如此，甚至在没有源音频信号的情况下，可以期望确定头戴
耳机18A、18B是否已经变成不与停止耳朵接合。因此，为了进行该确
定，次级路径估算性能监视器48可以检查在各个频率处参考信号ref
与误差麦克风信号err之间的功率比R(z)。当适应性滤波器32和次级
路径估算滤波器34A有效地建模在参考麦克风与误差麦克风之间的路
径时，在没有源音频信号的情况下功率比R(z)的值应该是较小的(例如，
接近1)。然而，如果响应SE(z)应该变化并且有效地停止建模响应S(z)，
那么功率比R(z)的值可以增加。通过追踪在各个频率带上的功率比R(z)，
次级路径估算性能监视器48可以能够作出头戴耳机18A、18B是否松
散佩戴、与听者耳朵接合、与听者耳朵脱离、其中的扬声器由听者骨
骼一部分覆盖、和/或其他情况的确定。作为示例，如果功率比R(z)超
过在特定频率带中的阈值功率比T(z)，次级路径估算性能监视器48可
以确定这些情况的一个或多个已经发生，其中T(z)通过追踪在良好训练
设置值中(例如，在源音频信号可获得时)的功率比R(z)来确定。响应于
这些情况任意一个的发生或确定功率比R(z)超过在特定频率带中的阈值
功率比T(z)，次级路径估算性能监视器48可以采取如响应于确定次级
路径估算适应性滤波器34A不足以建模电声路径发生的本文所述其他
动作的任意一个或全部。
本发明包含本领域的技术人员将会理解的对本文示例性实施例的
所有改变、替代、变形、替换、和修改。相似地，在恰当的地方，附
属权利要求包含本领域的技术人员将会理解的对本文示例性实施例的
所有改变、替代、变形、替换、和修改。而且，所附权利要求中的对
适于、为设置为、能够(capableof)、被配置为、能够(enabledto)、可
操作为(operableto)或操作为(operativeto)执行特定功能的装置或系统
或装置或系统的部件的参考包括装置、系统、部件，无论特定功能是
否被激活、接通或解锁，只要装置、系统或部件被如此地适于、设置、
能够、配置、能够、可操作或操作。
本文中所述的所有示例和条件性语言都是为了教导目的，以辅助
读者理解本发明以及发明人对本领域做出进一步贡献的概念，并且应
理解为并非对这样的特定所述的示例和条件的限制。尽管已经详细描
述了本发明的实施方式，但是应该理解，可以在未脱离权利要求书中
所述的本发明的精神和范围的情况下可以对本发明进行各种改变、替
代和变形。