基于超聲波運動檢測的聲學回聲消除的制作方法
【專利摘要】一種方法包含在超聲波接收器處從超聲波發(fā)射器接收超聲波信號。所述方法還包含基于所述所接收超聲波信號及至少一個先前接收的超聲波信號而檢測至少一個對象的移動。所述方法進一步包含響應于所述所檢測移動而修改聲學回聲消除器的參數。
【專利說明】基于超聲波運動檢測的聲學回聲消除
[0001]相關申請案的交叉參考
[0002]本申請案主張2011年11月23日申請的第61/563，191號美國臨時專利申請案及第13/416，217號美國非臨時專利申請案的優(yōu)先權，所述申請案的內容以全文引用的方式并入。
【技術領域】
[0003]本發(fā)明大體涉及回聲消除及運動檢測。
【背景技術】
[0004]技術的進步已產生更小且更強大的計算裝置。舉例來說，當前存在多種便攜式個人計算裝置，包含無線計算裝置，例如較小、輕重量且易于由用戶攜帶的便攜式無線電話、個人數字助理(PDA)及尋呼裝置。更具體來說，例如蜂窩式電話及因特網協(xié)議(IP)電話等便攜式無線電話可經由無線網絡傳達話音及數據包。此外，許多此類無線電話包含并入其中的其它類型裝置。舉例來說，無線電話還可包含數字靜態(tài)相機、數字視頻相機、數字記錄器及音頻文件播放器。
[0005]例如無線電話等一些電子裝置可包含用于音頻信號處理操作的自適應性濾波器。一般來說，自適應性濾波器可為基于更新算法自我調整之信號處理濾波器。舉例而言，反射表面可能呈現(xiàn)在未知的位置中。隨著無線電話移動，反射表面可能會引起在音頻信號中引入噪音或錯誤的回聲。自適應性濾波器可由無線電話(或其它電子裝置)的音頻接收器用于回聲消除。隨著反射表面的位置改變(例如，因為音頻源及/或目的地移動)，自適應性濾波器可自我調整，且自適應性濾波器的轉移函數可收斂到經調整的轉移函數。為改善性能，自適應性濾波器可能優(yōu)選盡可能快地收斂。
[0006]聲學回聲抵消系統(tǒng)通常使用基于歸一化最小均方(NLMS)算法的自適應性濾波器。NLMS自適應性算法可取決于步長因數μ，且可迭代地運算。在每一迭代之后，可將NLMS算法的輸出信號與所需信號(即，NLMS算法正試圖將輸出信號收斂到的信號)進行比較。通常，所述輸出與所需信號之間的差異(還稱為NLMS錯誤)為非零，因此NLMS算法可在每一迭代之后對μ及其它參數的值進行自我調整。因此，每一迭代中的μ值可基于在先前迭代中檢測出多少錯誤而加以修改。一般來說，較大的μ值可導致更快的收斂，且較小的μ值可導致較慢的收斂。然而，使用NLMS的自適應性濾波器收斂得越快，可能由所述自適應性濾波器引起且可能需要由后收斂濾波器(post-convergence filter)加以校正的殘余信號(例如，回聲)的量就越大。

【發(fā)明內容】

[0007]替代對音頻錯誤作出反應以更新聲學回聲抵消參數，所提出的系統(tǒng)及方法使用超聲波信號來檢測運動且前瞻性地修改聲學回聲抵消參數(例如，μ )，其可導致經改善的回聲消除(例如，更快的自適應性濾波器收斂)。舉例來說，可使用超聲波信號來執(zhí)行運動活動檢測(MAD)及接近度檢測(ro)，且可基于所述MAD及ro修改μ的值。MAD可基于從所接收超聲波信號導出的信道響應圖像中的改變而檢測靠近超聲波接收器的移動對象。ro可基于比較當前信道響應圖像與經校準“背景”信道響應圖像而檢測行動器件接近于另一對象(包含例如墻壁等非移動對象)。還可使用例如雙端通話檢測器(double-talk detector)及定向/旋轉傳感器等額外檢測器及傳感器來修改聲學回聲抵消參數。
[0008]在特定實施例中，一種方法包含在超聲波接收器處從超聲波發(fā)射器接收超聲波信號。所述方法還包含基于所述所接收超聲波信號及至少一個先前接收的超聲波信號而檢測至少一個對象的移動。所述方法進一步包含響應于所述所檢測移動而修改聲學回聲消除器的參數。在一些實施例中，所述參數可對應于所述聲學回聲消除器中的自適應性濾波器的調適速率。
[0009]在另一特定實施例中，一種系統(tǒng)包含經配置以從超聲波發(fā)射器接收超聲波信號的超聲波接收器。所述系統(tǒng)還包含經配置以檢測至少一個對象的移動的運動活動檢測模塊。所述系統(tǒng)進一步包含經配置以響應于所述所檢測移動而修改所述聲學回聲消除器的參數的聲學回聲消除器。在一些實施例中，所述系統(tǒng)可包含接近度檢測器，所述接近度檢測器經配置以基于與所述超聲波信號及經反射超聲波信號相關聯(lián)的信道響應圖像而確定所述超聲波接收器是否接近于一或多個外部對象，且所述聲學回聲消除器可進一步經配置以響應于所述接近度檢測器而修改所述參數。
[0010]由所揭示實施例中的至少一者提供的特定優(yōu)點包含能夠基于傳統(tǒng)上不用于音頻信號處理的信息源(例如基于超聲波的運動檢測及/或接近度檢測)來前瞻性地修改聲學回聲抵消參數，例如自適應濾波參數。
[0011]在審閱整個申請案后，將明白本發(fā)明的其它方面、優(yōu)點及特征，申請案包含以下部分:【專利附圖】

【附圖說明】、【具體實施方式】及權利要求書。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是說明可操作以基于超聲波運動活動檢測(MAD)而執(zhí)行聲學回聲消除的系統(tǒng)的特定實施例的圖；
[0013]圖2是說明可操作以基于超聲波接近度檢測(PD)而執(zhí)行聲學回聲消除的系統(tǒng)的特定實施例的圖；
[0014]圖3是說明可操作以基于超聲波MAD及超聲波H)兩者而執(zhí)行聲學回聲消除的系統(tǒng)的特定實施例的圖；
[0015]圖4是說明在圖1到3的系統(tǒng)的聲學回聲消除器處的濾波器更新源的特定實施例的框圖；
[0016]圖5是說明基于超聲波運動檢測執(zhí)行聲學回聲消除的方法的特定實施例的流程圖；
[0017]圖6是說明基于超聲波MD執(zhí)行聲學回聲消除的方法的特定實施例的流程圖；
[0018]圖7是說明基于超聲波H)執(zhí)行聲學回聲消除的方法的特定實施例的流程圖；以及
[0019]圖8是可操作以根據圖1到7的系統(tǒng)及方法基于超聲波運動檢測執(zhí)行聲學回聲消除的無線裝置的框圖?！揪唧w實施方式】
[0020]參考圖1，展示可操作以基于超聲波運動活動檢測(MAD)而執(zhí)行聲學回聲消除的系統(tǒng)100的特定實施例。舉例來說，移動裝置110可基于超聲波信號而檢測對象120正在移動或已從第一位置120a移動到第二位置120b。
[0021]移動裝置110可為移動電話、便攜式計算裝置、平板計算裝置、個人數字助理(PDA)、便攜式媒體播放器、另一移動裝置，或其任何組合。移動裝置110可包含超聲波發(fā)射器111及一或多個超聲波接收器(例如，說明性超聲波接收器112)。在特定實施例中，移動裝置110可包含三個超聲波接收器，如參考圖8進一步描述。
[0022]超聲波發(fā)射器111可為經配置以在移動裝置110操作期間發(fā)射超聲波信號的超聲波揚聲器或其它發(fā)射器。舉例來說，超聲波發(fā)射器111可在對象120位于第一位置120a處時發(fā)射第一超聲波信號131、第二超聲波信號132，且在對象120已移動到第二位置120b時發(fā)射第三超聲波信號134。超聲波接收器112可為經配置以在移動裝置110操作期間接收超聲波信號的超聲波麥克風或其它接收器。超聲波接收器112可直接從超聲波發(fā)射器111接收信號(例如，經由第一回聲路徑接收第一超聲波信號131)，且可接收從在移動裝置110附近的一或多個對象反射的信號(例如，分別經由第二及第三回聲路徑接收反射的超聲波信號133及135)。
[0023]應注意，如本文所使用，術語“超聲波接收器”及“超聲波麥克風”可識別僅能夠接收超聲波信號(即，專用超聲波接收器)的接收器，且還可識別同樣能夠接收其它信號的接收器(即，多用途接收器)。舉例來說，多用途接收器還可操作以接收在人聽覺范圍(例如，20Hz到20kHz)內的音頻信號及其它類型的信號(例如，電磁信號、射頻(RF)信號，等)。類似地，如本文所使用，術語“超聲波發(fā)射器”及“超聲波揚聲器”可識別僅能夠發(fā)射超聲波信號的發(fā)射器(即，專用超聲波發(fā)射器)，且還可識別同樣能夠發(fā)射其它信號的發(fā)射器(即，多用途發(fā)射器)。舉例來說，多用途發(fā)射器還可操作以發(fā)射在人聽覺范圍(例如，20Hz到20kHz)內的音頻信號及其它類型的信號(例如，電磁信號、射頻(RF)信號，等)。
[0024]移動裝置110還可包含運動活動檢測(MAD)模塊113。MAD模塊113可從超聲波發(fā)射器111及超聲波接收器112接收輸入，如所說明。MAD模塊113還可經配置以存取經緩沖信道響應圖像114，所述信道響應圖像114可存儲于在移動裝置110內、耦合到移動裝置110及/或可由移動裝置110存取的存儲器或其它存儲裝置中。MAD模塊113可經配置以檢測至少一個對象(例如,對象120)的移動?？苫谟沙暡òl(fā)射器111發(fā)射的超聲波信號、由超聲波接收器112接收的超聲波信號、經緩沖信道響應圖像114或其任何組合而檢測對象120的移動。
[0025]舉例來說，MAD模塊113可基于以下前提而檢測附近對象的移動:此移動將擾亂在超聲波接收器112處檢測到的信道響應圖像。因此，可將信道響應改變與預定閾值進行比較以確定對象是否正在移動。當從先前緩沖的信道響應圖像減去信道響應圖像時，非移動對象可變成“背景”的部分(例如，減出)。為進行說明，MAD模塊113可基于所接收的超聲波信號計算信道響應圖像、比較所計算的信道響應圖像與先前緩沖的信道響應圖像114中的一者，且基于所述信道響應圖像之間的差異是否大于差異閾值而斷言/撤銷斷言MAD旗標。
[0026]移動裝置110可包含從MAD模塊113接收MAD旗標的聲學回聲消除器(AEC) 115。AECl 15可接收由移動裝置110的音頻接收器116 (例如，音頻麥克風)檢測到的音頻信號。在特定實施例中，音頻接收器116與超聲波接收器112可集成為單個接收器?；谒鯩AD旗標，AEC115可對所接收音頻數據執(zhí)行回聲消除操作以產生回聲經消除的音頻數據117。舉例來說，AECl 15可包含響應于各種參數的自適應性濾波器。在特定實施例中，AECl 15中的自適應性濾波器可為響應于調適速率(例如，步長因數)μ的歸一化最小均方(NLMS)自適應性濾波器。AEC115可基于所述MAD旗標修改(例如，增大或減小)μ的值。
[0027]在操作期間,超聲波發(fā)射器111可發(fā)射超聲波信號。舉例來說,超聲波發(fā)射器111可發(fā)射在不經反射的情況下由超聲波接收器112接收的第一超聲波信號131。當對象120處于第一位置120a時,超聲波發(fā)射器111可發(fā)射第二超聲波信號132,所述第二超聲波信號132可由第一位置120a處的對象120反射且由超聲波接收器112接收為反射信號133。MAD模塊113可基于反射信號133而計算并存儲第一信道響應圖像。
[0028]當對象120處于第二位置120b時，超聲波發(fā)射器111可發(fā)射第三超聲波信134，所述第三超聲波信134可由第二位置120b處的對象120反射且由超聲波接收器112接收為反射信號135。MAD模塊113可基于反射信號135而計算并存儲第二信道響應圖像。MAD模塊113可計算第二信道響應圖像與第一信道響應圖像之間的差異，且可比較所述差異與差異閾值。在特定實施例中，MAD模塊113可緩沖多個信道響應圖框以形成二維(2-D)矩陣，且可從所形成的2-D矩陣減去先前緩沖的2-D矩陣。減法2-D矩陣可移除對經反射超聲波信號133及135的直接路徑效應。當所計算出的差異大于差異閾值時，MAD模塊113可確定對象120已移動(例如,從第一位置120a移動到第二位置120b),且可作為響應而斷言MAD旗標。當所計算出的差異小于差異閾值時，可解除斷言MAD旗標。
[0029]AECl 15可從音頻接收器116接收音頻數據，且可響應于MAD旗標而執(zhí)行回聲消除操作以產生回聲經消除的音頻數據117。在特定實施例中，AECl 15可基于所述MAD旗標而增大或減小AEC115內的自適應性濾波器115的調適速率μ。舉例來說，AEC115可在斷言MAD旗標時增大調適速率μ ,且可在解除斷言MAD旗標時減小調適速率μ。
[0030]圖1的系統(tǒng)100可因此使得能夠基于例如超聲波信號等非音頻信息源修改聲學回聲消除參數(例如，μ)。將非音頻信息源并入聲學回聲消除中可導致經改善的聲學回聲消除(例如，歸因于更快的自適應性濾波器收斂)。還可使用基于超聲波的運動活動檢測(MD)來影響后回聲消除操作，例如后收斂非線性處理，如參考圖3進一步描述。
[0031]在一個非限制性實例中，圖1的系統(tǒng)100可應用于音頻會議或其它語音輸入情形中。在音頻會議期間，說話者或其它會議參與者可能在收聽或講話的同時偶爾在音頻接收器116(例如，音頻麥克風)的前方移動。當說話者在音頻接收器116的前方移動時，聲學信道路徑可改變。此外，歸因于說話者的移動的信道改變可能比歸因于其它對象的移動的信道改變更明顯，因為說話者接近于音頻接收器116。在不使用MAD模塊113的情況下，AEC115中的自適應性濾波器可能不對說話者的移動作出反應，直到已發(fā)生一些音頻失真(例如，回聲效果)。相比之下，MAD模塊113可實時或接近實時(例如，一旦說話者開始移動)地基于說話者的移動斷言MAD旗標，其可導致AECl 15中的自適應性濾波器的更快收斂及減小的音頻失真。
[0032]圖1說明基于超聲波信號檢測外部對象120的運動的移動裝置110的實例。然而，應了解，在移動裝置Iio和任何附近的外部對象都不移動時(即，當解除斷言由MAD模塊113產生的MAD旗標時)的情境中也可能存在音頻回聲。舉例來說，回聲可在移動裝置110已移動接近墻壁時由墻壁引起，且可在移動裝置110已停止移動之后繼續(xù)由墻壁引起。參考圖2，展示可操作以基于超聲波接近度檢測(PD)而執(zhí)行聲學回聲消除的系統(tǒng)200的特定實施例。舉例來說，在圖2的實施例中，移動裝置110可基于超聲波信號而檢測其接近于對象(例如，墻壁220)。
[0033]移動裝置110可包含H)模塊213。PD模塊213可從超聲波發(fā)射器111及超聲波接收器112接收輸入，如所說明。ro模塊213還可經配置以存取校準信道響應圖像214，所述校準信道響應圖像214可存儲于在移動裝置110內、耦合到移動裝置110及/或可由移動裝置110存取的存儲器或其它存儲裝置中。ro模塊113可經配置以基于由超聲波發(fā)射器111發(fā)射的超聲波信號、由超聲波接收器112接收的超聲波信號、所述校準信道響應圖像214或其任何組合而檢測移動裝置110接近于對象(例如，墻壁220)。舉例來說，PD模塊213可在移動裝置110接近于墻壁220時斷言提供到AEC115的H)旗標。
[0034]AECl 15可基于所述H)旗標調適對從音頻接收器116接收的音頻數據的回聲消除操作。舉例來說，AEC可基于來自ro模塊213的ro旗標而修改一參數，例如自適應性濾波器的調適速率μ。
[0035]為進行說明，在操作期間，移動裝置110可計算并存儲一或多個校準信道響應圖像214。所述校準信道響應圖像214可表示“背景”信道響應圖像。舉例來說，“背景”信道響應圖像可對應于移動裝置110不接近于任何影響回聲的對象、不接近于任何移動對象及/或接近于已知反射表面(例如，墻壁或其它不可移動對象)時的狀況。在特定實施例中，PD模塊213可在圍繞移動裝置110發(fā)生移動的情況下不將信道響應圖像存儲為“背景”信道響應圖像。舉例來說，PD模塊213可不存儲校準信道響應圖像，除非由圖1的MAD模塊113產生的MAD旗標被解除斷言。當MAD旗標被解除斷言時，此可指示無移動發(fā)生，且超聲波信號可按預先訓練的信號/回聲路徑行進。在特定實施例中，預先訓練的信號/回聲路徑可經存儲且可提供到AEC115以實現(xiàn)更快的自適應性濾波器收斂，如參考圖3所進一步描述。
[0036]在移動裝置110移動時，超聲波發(fā)射器111可發(fā)射超聲波,所述超聲波可由超聲波接收器112經由直接路徑(例如，作為第一超聲波信號231)且經由反射/回聲路徑(例如，作為由墻壁220反射第二超聲波信號232而引起的經反射超聲波信號233)接收。H)模塊213可收集N個信道響應幀,且可計算所述N個信道響應幀與校準信道響應幀之間的差異。為進行說明，可通過從對應于所接收直接路徑信號231及/或所接收反射信號233的信道響應圖像減去一或多個校準信道響應圖像214而獲得不同信道響應。如果所述差異大于差異閾值，則ro模塊可斷言ro旗標。
[0037]圖2的系統(tǒng)200可因此使得能夠基于超聲波接近度檢測(PD)前瞻性地修改聲學回聲消除參數。舉例來說，當移動裝置110已移動接近墻壁220時，可增大AEC115中的自適應性濾波器的調適速率μ，其可導致所述自適應性濾波器的更快收斂。H)還可用以觸發(fā)預先訓練的回聲路徑(可作為“背景”信號資訊提供到AEC115)的存儲及檢索，如參考圖3進一步描述。
[0038]應注意，盡管圖1及圖2的實施例分開說明超聲波運動音頻檢測(MAD)與超聲波接近度檢測(PD)，但可一起使用MAD及H)。舉例來說，圖3說明包含MAD/H)模塊313且可操作以基于超聲波MAD及超聲波ro兩者執(zhí)行聲學回聲消除的系統(tǒng)300的特定實施例。在一說明性實施例中，MAD/H)模塊313包含圖1的MAD模塊113及圖2的H)模塊213。
[0039]系統(tǒng)300包含揚聲器311及麥克風312。在特定實施例中，揚聲器311可為組合式超聲波及音頻揚聲器，且麥克風312可為組合式超聲波及音頻麥克風。系統(tǒng)300還可包含加法器341及耦合到MAD/H)模塊313的雙端通話檢測器(DTD) 342、自適應性濾波器340，及非線性處理器(NLP) 343。系統(tǒng)300可進一步包含經緩沖信道響應圖像114及校準信道響應圖像214。
[0040]DTD342可檢測且減輕由雙端通話情形引起的音頻中斷。舉例來說，在全雙工會話期間，揚聲器信號可認為是遠端信號，且麥克風信號可認為是近端信號。一般來說，近端麥克風信號可表示“所需”信號，且經由自適應濾波(例如，通過自適應性濾波器340)的聲學回聲消除可涉及移除近端麥克風信號上的回聲效果。然而，近端講話者在遠端語音期間的存在可致使破壞自適應性濾波器340的操作。為抵消此破壞，在此些雙端通話情形期間暫?；蛲Ｖ棺赃m應性濾波器340的調適可為有益的。因此，DTD342可檢測雙端通話情形，且可在檢測到雙端通話情形時通知自適應性濾波器340及系統(tǒng)300的其它組件。
[0041]MAD/PD模塊313可基于從由麥克風312接收的超聲波信號導出的信道響應圖像及經緩沖信道響應圖像114而檢測超聲波信號的回聲路徑已改變(例如，歸因于超聲波源、超聲波接收器或介入對象的運動)，如參考圖1所描述。MAD/H)模塊313還可基于從由麥克風312接收的超聲波信號導出的信道響應圖像及校準信道響應圖像214而檢測何時麥克風312接近于另一對象(例如，墻壁)，如參考圖2所描述。MAD/H)模塊313可將控制信號350提供到自適應性濾波器340。舉例來說，控制信號350可包含MAD旗標及H)旗標，且可用以更新自適應性濾波器340的調適速率μ，如參考圖1到2所描述。MAD/ro模塊313還可將控制信號350提供到NLP343。
[0042]NLP343可為經配置以減輕由自適應性濾波器340引起的殘余回聲的后收斂濾波器。舉例來說，盡管自適應性濾波器340的快速收斂可能合乎需要，但自適應性濾波器340的快速收斂可能會產生殘余回聲。NLP343可響應于DTD342及MAD/H)模塊313。在特定實施例中，NLP343可基于來自MAD/H)模塊313的控制信號350對積極性參數進行自我調整。舉例來說，當斷言控制信號350中的MAD旗標(例如，指示路徑改變)時，可增大積極性參數。相反，當MAD旗標被解除斷言時，可將積極性參數復位到默認值。使用超聲波MAD修改NLP343的積極性參數可導致系統(tǒng)300處的經改善的回聲消除。
[0043]在特定實施例中，還可基于定向/旋轉傳感器修改自適應性濾波器340的調適速率μ及NLP343的積極性參數。舉例來說，在檢測到旋轉時可增大自適應性濾波器340的調適速率μ，且在未檢測到旋轉時可減小自適應性濾波器340的調適速率μ。作為另一實例，在檢測到旋轉時可增大積極性參數，且在未檢測到旋轉時可使積極性參數復位。參考圖8進一步描述包含定向/旋轉傳感器的移動裝置的特定實例。
[0044]在操作期間，麥克風312可接收音頻/超聲波信號，包含由揚聲器311產生的信號。DTD342可檢測雙端通話情境，且MAD/H)模塊313可經由控制信號350指示麥克風312附近的對象是否在移動以及麥克風312是否接近于另一對象(例如，墻壁)。基于控制信號350、來自DTD342的指示是否檢測到雙端通話情境的輸入及遠端信號信息，自適應性濾波器340可將濾波器信號輸出到加法器341。可從所接收音頻信號中減去所述濾波器信號以產生回聲經消除的音頻數據117?；芈暯浵囊纛l數據117可由NLP343進一步處理以產生輸出音頻數據360。在特定實施例中，例如在全雙工音頻會議中，輸出數據360可發(fā)送到揚聲器311以供輸出。
[0045]在特定實施例中，系統(tǒng)300可存儲預先訓練的回聲路徑370。舉例來說，在聽眾席上有人開始說話之前，所述人可行走到平臺上的各種位置，包含接近于墻壁、拐角及其它對象的位置。在每一此位置處，可訓練并存儲回聲路徑(例如，包含對應的校準信道響應圖像214)。在講話期間，當接近度檢測信息指示所述人已返回到所述平臺的預先訓練的位置中的一者時，可檢索對應的預先訓練的回聲路徑且將其提供到自適應性濾波器340?；诘揭阎系K物或反射表面(例如墻壁)的接近度而存儲及檢索預先訓練的回聲路徑可實現(xiàn)自適應性濾波器340的更快收斂。
[0046]圖3的系統(tǒng)300可因此使得能夠基于MAD及H)兩者而前瞻性地修改自適應性濾波器340的調適速率μ，其可導致自適應性濾波器340的更快收斂。系統(tǒng)300還可利用超聲波信號信息來更新NLP343處的后收斂操作，其可減小輸出數據360中的殘余回聲。
[0047]還可基于不同于MADJD及DTD信息的信息調整自適應性濾波器。舉例來說，圖4是說明聲學回聲消除器(AEC) 115 (其可包含圖3的自適應性濾波器340)處的濾波器更新源的特定實施例的框圖。
[0048]AECl 15可包含響應于DTD343及μ調整信號444以更新AECl 15的自適應性濾波器的濾波器更新模塊450。舉例來說，μ調整信號444可包含圖3的控制信號350，包含MAD旗標及H)旗標。濾波器更新模塊450還可響應于路徑改變檢測模塊441、發(fā)散度檢測模塊442及噪聲級檢測模塊443以更新AECl 15的自適應性濾波器。
[0049]舉例來說，當AEC115使用雙濾波器系統(tǒng)時，可在由濾波器A提供輸出信號之同時僅對濾波器B執(zhí)行濾波器學習(例如，調適)。在此類系統(tǒng)中，當檢測到收斂時，可將來自濾波器B的系數傳送到濾波器A。路徑改變模塊441可監(jiān)視濾波器B的所述系數及回聲消除性能以確定回聲路徑是否已改變以及是否應執(zhí)行從濾波器B到濾波器A的系數傳送及/或是否需要加速學習。發(fā)散度檢測模塊442可監(jiān)視濾波器A的輸出能量以確定是否已將不正確的系數集合錯誤地傳送到濾波器A，且可隨后減小濾波器振幅或起始新的系數傳送。噪聲級檢測模塊443可監(jiān)視背景噪聲及/或近端噪音，且可在噪聲級增大時減小調適速率μ。
[0050]參考圖5，展示基于超聲波運動檢測執(zhí)行聲學回聲消除的方法500的特定實施例。在一說明性實施例中，方法500可由圖1到2的移動裝置110以及由圖3的系統(tǒng)300執(zhí)行。[0051 ] 方法500可包含在502處，在超聲波接收器處從超聲波發(fā)射器接收超聲波信號。舉例來說，參考圖1，超聲波接收器112可從超聲波發(fā)射器111接收超聲波信號131。超聲波接收器112還可接收通過對象120對超聲波信號132及134的反射而產生的經反射超聲波信號133及135。作為另一實例，參考圖2，超聲波接收器112可從超聲波發(fā)射器111接收超聲波信號231，且可接收通過墻壁220對超聲波信號232的反射而產生的超聲波信號233。
[0052]前進到504，可基于所述所接收超聲波信號及至少一個先前接收的超聲波信號而檢測至少一個對象的移動。舉例來說，在圖1中，MAD模塊113可基于信號133及135檢測對象120從第一位置120a到第二位置120b的移動。作為另一實例，在圖2中，H)模塊213可基于信號231及233而檢測移動裝置110已移動接近于墻壁220。
[0053]繼續(xù)進行到506，可響應于所述所檢測移動而修改聲學回聲消除器的參數。舉例來說，在圖1到2中，可修改AECl 15中的參數。在特定實施例中，所述參數可為AECl 15的自適應性濾波器的調適速率μ。
[0054]參考圖6，展示基于超聲波MAD執(zhí)行聲學回聲消除的方法600的特定實施例。在一說明性實施例中，方法600可由圖1的移動裝置110以及由圖3的系統(tǒng)300執(zhí)行。
[0055]方法600可包含在602處，在超聲波接收器處從超聲波發(fā)射器接收第一超聲波信號。繼續(xù)進行到604，可基于所述第一超聲波信號計算并存儲第一信道響應圖像。舉例來說，在圖1中，超聲波接收器112可接收第一反射信號133,且MAD模塊113可基于第一反射信號133計算第一信道響應圖像且將其存儲在經緩沖圖像114中。
[0056]前進到606，可在超聲波接收器處從超聲波發(fā)射器接收第二超聲波信號。在608處，可基于所述第二超聲波信號計算第二信道響應圖像。舉例來說，在圖1中，超聲波接收器112可接收第二反射信號135，且MAD模塊113可基于所述第二反射信號135計算第二信道響應圖像。
[0057]繼續(xù)進行到610，可計算所述第二信道響應圖像與所述第一信道響應圖像之間的差異。在612處，可響應于確定所述差異大于閾值而檢測出至少一個對象的移動。舉例來說，參考圖1，MAD模塊113可基于從所述第一信道響應圖像減去所述第二信道響應圖像而確定所述對象已從第一位置120a移動到第二位置120b。
[0058]參考圖7，展示基于超聲波H)執(zhí)行聲學回聲消除的方法700的特定實施例。在一說明性實施例中，方法700可由圖2的移動裝置110以及由圖3的系統(tǒng)300執(zhí)行。
[0059]方法700可包含在702處，在超聲波接收器處從超聲波發(fā)射器接收第一超聲波信號。當沒有移動對象靠近超聲波接收器時(例如，當MAD旗標被解除斷言時)，可接收第一超聲波信號。繼續(xù)進行到704，可基于第一超聲波信號計算與預先訓練的信號路徑相關聯(lián)的校準信道響應圖像，且可存儲所述校準信道響應圖像。舉例來說，參考圖2，超聲波接收器112可接收第一超聲波信號231，且H)模塊213可基于第一超聲波信號231計算并存儲校準信道圖像214中的一者。
[0060]前進到706，可在超聲波接收器處從超聲波發(fā)射器接收第二超聲波信號。在708處，可基于所述第二超聲波信號計算第二信道響應圖像。舉例來說，參考圖2，超聲波接收器112可接收反射信號233，且H)模塊213可基于所述反射信號233計算第二信道響應圖像。
[0061]繼續(xù)進行到710，可計算所述第二信道響應圖像與所述校準信道響應圖像之間的差異。所述方法700可包含在712處，響應于確定所述差異大于閾值而檢測所述超聲波接收器已移動接近于至少一個對象。舉例來說，在圖2中，H)模塊213可基于從所述校準信道響應圖像減去所述第二信道響應圖像而確定超聲波接收器112 (且因此移動裝置110)已移動接近于一對象(例如，墻壁220)。
[0062]參考圖8，描繪無線通信裝置的特定說明性實施例的框圖，且將其大體上標示為800。裝置800包含耦合到存儲器832的處理器810，例如音頻數字信號處理器(DSP)。在一說明性實施例中，存儲器832可存儲(圖1及3的)經緩沖信道響應圖像114、(圖1及3的)校準信道響應圖像214及(圖3的)預先訓練的回聲路徑370。存儲器832還可存儲可由處理器810執(zhí)行以執(zhí)行本文所揭示的方法(例如參考圖5到7所描述的方法)的指令 860。
[0063]裝置800還包含耦合到麥克風312及揚聲器311的譯碼器/解碼器(編解碼器)834(例如，音頻編解碼器)。在特定實施例中，麥克風312及揚聲器311能夠同時接收及發(fā)射超聲波信號及音頻信號。編解碼器834還可耦合到第二麥克風837及第三麥克風839。
[0064]處理器810可包含AEC115、MAD模塊113與PD模塊213 (其可集成為圖3的MAD/PD模塊313)、DTD342、路徑改變檢測模塊441、發(fā)散度檢測模塊442、噪聲級檢測模塊443，及NLP343，其中的每一者可使用硬件、可由處理器810執(zhí)行的軟件指令(例如，指令860)或其任何組合實施于處理器810中。
[0065]在特定實施例中，裝置800可執(zhí)行聲學回聲消除。最初，DTD342可基于近端信號(例如，經由麥克風312、837及839中的一或多者接收的信號)及遠端信號(例如，由揚聲器311發(fā)射的信號)監(jiān)視雙端通話情形。AEC115可基于近端信號、遠端信號及DTD342執(zhí)行回聲消除。MAD模塊113可檢測外部對象的運動，所述運動可能使AEC115中的自適應性濾波器不能收斂及/或不能快速收斂。當MAD模塊113檢測到運動時，AEC115可對一或多個參數進行自我調整，且自適應性濾波器可更快地收斂。舉例來說，當MAD模塊113斷言MAD旗標時，AECl 15可在近端模式、遠端模式、雙端通話模式及/或靜默模式(例如，在未檢測到音頻信號時)中更新自適應性濾波器的調適速率μ。ro模塊213可產生對應于預先訓練的回聲路徑之校準信道響應。在特定實施例中，ro模塊213在MAD模塊113檢測到運動的情況下可能不產生校準信道響應。此外，當ro模塊213檢測到裝置800接近于一或多個對象時，AEC115可對一或多個參數進行自我調整，且自適應性濾波器可更快地收斂。舉例來說，ro模塊213可斷言ro旗標，且AEC115可更新自適應性濾波器的調適速率μ及/或檢索預先訓練的回聲路徑(作為“背景”信號信息復制到AEC115中)。
[0066]NLP343還可基于MAD模塊113及H)模塊213進行自我調整以從AECl 15所輸出的數據移除殘余回聲。路徑改變檢測模塊441、發(fā)散度檢測模塊442及噪聲級檢測模塊443還可用以選擇性地加速AEC115中的自適應性濾波器收斂。在特定實施例中，AECl 15及/或NLP343還可響應于定向/旋轉傳感器878 (例如，包含加速度計及/或陀螺儀)以對一或多個參數進行自我調整。
[0067]圖8還展示耦合到處理器810及顯示器828的顯示器控制器826。圖8還指示無線控制器840可耦合到處理器810及耦合到無線天線842的收發(fā)器870。
[0068]在一特定實施例中，處理器810、顯示器控制器826、存儲器832、譯碼器/解碼器(編解碼器)834、無線控制器840及收發(fā)器870包含于一系統(tǒng)級封裝或芯片上系統(tǒng)裝置822。在特定實施例中，輸入裝置830及電力供應器844耦合到芯片上系統(tǒng)裝置822。此外，在特定實施例中，如圖8中所說明，顯示器828、輸入裝置830、揚聲器311、麥克風312、837及839、無線天線842及電力供應器844在芯片上系統(tǒng)裝置822外部。然而，顯示器828、輸入裝置830、揚聲器311、麥克風312、837及839、無線天線842及電力供應器844中的每一者可耦合到芯片上系統(tǒng)裝置822的組件，例如接口或控制器。
[0069]所屬領域的技術人員將進一步了解，結合本文所揭示的實施例所描述的各種說明性邏輯塊、配置、模塊、電路及算法步驟可實施為電子硬件、由例如硬件處理器等處理裝置執(zhí)行的計算機軟件或兩者的組合。上文已大體在功能性方面描述各種說明性組件、塊、配置、模塊、電路及步驟。所述功能性是實施為硬件還是軟件取決于特定應用及施加于整個系統(tǒng)的設計約束。所屬領域的技術人員可針對每一特定應用以不同方式實施所描述功能性，但所述實施決策不應被解釋為導致偏離本發(fā)明的范圍。
[0070]可直接以硬件、以由處理器執(zhí)行的軟件模塊或以兩者的組合實施結合本文所揭示的實施例而描述的方法或算法的步驟。軟件模塊可駐留在非暫時性存儲媒體中，例如隨機存取存儲器(RAM)、磁阻隨機存取存儲器(MRAM)、自旋力矩轉移MRAM(STT-MRAM)、快閃存儲器、只讀存儲器(ROM)、可編程只讀存儲器(PROM)、可擦除可編程只讀存儲器(EPROM)、電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)、寄存器、硬盤、可移除式磁盤、只讀光盤(CD-ROM)，或此項技術中已知的任何其它形式的存儲媒體。示范性存儲媒體耦合到處理器，使得處理器可從存儲媒體讀取信息并將信息寫入到存儲媒體。在替代方案中，存儲媒體可與處理器成一體式。處理器及存儲媒體可駐留在專用集成電路(ASIC)中。ASIC可駐留在計算裝置或用戶終端中。在替代方案中，處理器與存儲媒體可作為離散組件駐留在計算裝置或用戶終端中。
[0071]提供對所揭示實施例的先前描述以使得所屬領域的技術人員能夠制造或使用所揭示的實施例。對于所屬領域的技術人員來說，對這些實施例的各種修改將為顯而易見的，且可在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下將本文中所定義的原理應用于其它實施例。因此，本發(fā)明無意限于本文中所展示的實施例，而應符合與如由所附權利要求書界定的原理及新穎特征一致的可能的最廣范圍。
【權利要求】
1.一種方法，其包括: 在超聲波接收器處從超聲波發(fā)射器接收超聲波信號； 基于所述所接收超聲波信號及至少一個先前接收的超聲波信號而檢測至少一個對象的移動；以及 響應于所述所檢測移動而修改聲學回聲消除器的參數。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述參數對應于所述聲學回聲消除器中的自適應性濾波器的調適速率。
3.根據權利要求1所述的方法，其中所述檢測包括: 基于所述超聲波信號計算信道響應圖像； 計算所述信道響應圖像與至少一個先前計算的信道響應圖像之間的差異；以及 響應于確定所述差異大于差異閾值而檢測所述至少一個對象的所述移動。
4.根據權利要求3所述的方法，其中所述至少一個先前計算的信道響應圖像包括與預先訓練的信號路徑相關 聯(lián)的校準信道響應圖像。
5.一種系統(tǒng)，其包括: 超聲波接收器，其經配置以從超聲波發(fā)射器接收超聲波信號； 運動活動檢測模塊，其經配置以基于所述超聲波信號檢測至少一個對象的移動；以及 聲學回聲消除器，其經配置以響應于所述所檢測移動而修改所述聲學回聲消除器的參數。
6.根據權利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述聲學回聲消除器包含自適應性濾波器，且其中所述參數對應于所述自適應性濾波器的調適速率。
7.根據權利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述運動活動模塊進一步經配置以基于所述所接收超聲波信號及至少一個先前接收的超聲波信號而檢測所述至少一個對象的所述移動。
8.根據權利要求5所述的系統(tǒng)，其進一步包括所述超聲波發(fā)射器，其中所述超聲波發(fā)射器經配置以持續(xù)發(fā)射所述超聲波信號。
9.根據權利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述超聲波接收器經由所述超聲波發(fā)射器與所述超聲波接收器之間的第一信號路徑接收所述超聲波信號，且經由所述超聲波發(fā)射器與所述超聲波接收器之間的第二信號路徑接收經反射超聲波信號。
10.根據權利要求9所述的系統(tǒng)，其進一步包括: 接近度檢測模塊，其經配置以基于與所述超聲波信號及所述經反射超聲波信號相關聯(lián)的信道響應圖像而確定所述超聲波接收器是否接近于一個或多個外部對象， 其中所述聲學回聲消除器進一步經配置以響應于所述接近度檢測模塊而修改所述參數。
11.根據權利要求5所述的系統(tǒng)，其進一步包括定向傳感器，其中所述聲學回聲消除器進一步經配置以響應于所述定向傳感器而修改所述參數。
12.根據權利要求5所述的系統(tǒng)，其進一步包括非線性處理模塊，其中所述非線性處理模塊經配置以響應于所述所檢測移動而修改所述非線性處理模塊的積極性參數。
13.根據權利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)為移動裝置。
14.根據權利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)為集成電路。
15.—種系統(tǒng),其包括:用于接收超聲波信號的裝置； 用于基于所述超聲波信號檢測至少一個對象的移動的裝置；以及 用于響應于所述所檢測移動而修改聲學回聲消除器的參數的裝置。
16.根據權利要求15所述的系統(tǒng)，其進一步包括用于發(fā)射所述超聲波信號的裝置。
17.根據權利要求15所述的系統(tǒng)，其進一步包括: 用于基于與所述超聲波信號及經反射超聲波信號相關聯(lián)的信道響應圖像而確定所述用于接收的裝置是否接近于一個或多個外部對象的裝置；以及 用于響應于所述用于確定的裝置而修改所述參數的裝置。
18.根據權利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)為移動裝置。
19.根據權利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)為集成電路。
20.—種包括指令的非暫時性處理器可讀媒體，所述指令在由處理器執(zhí)行時致使所述處理器進行以下操作: 在超聲波接收器處從超聲波發(fā)射器接收超聲波信號； 基于所述所接收超聲波信號及至少一個先前接收的超聲波信號而檢測至少一個對象的移動；以及 響應于所述所檢測移動而修改聲學回聲消除器的參數。
21.根據權利要求20所述的非暫時性處理器可讀媒體，其中所述參數對應于所述聲學回聲消除器中的自適應性濾波器的調適速率。
22.根據權利要求20所述的非暫時性處理器可讀媒體，其進一步包括在由所述處理器執(zhí)行時致使所述處理器進行以下操作的指令: 基于所述超聲波信號計算信道響應圖像； 計算所述信道響應圖像與至少一個先前計算的信道響應圖像之間的差異；以及 響應于確定所述差異大于差異閾值而檢測所述至少一個對象的所述移動。
23.根據權利要求22所述的非暫時性處理器可讀媒體，其中所述至少一個先前計算的信道響應圖像包括與預先訓練的信號路徑相關聯(lián)的校準信道響應圖像，且其中所述至少一個對象包含所述超聲波接收器。
24.根據權利要求22所述的非暫時性處理器可讀媒體，其進一步包括在由所述處理器執(zhí)行時致使所述處理器存儲所述信道響應圖像的指令。
【文檔編號】H04M1/02GK103988487SQ201280052137
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2012年11月7日 優(yōu)先權日:2011年11月23日
【發(fā)明者】李仁 , 張國亮 申請人:高通股份有限公司