ПРИГЛУШЕНИЕ МИКРОФОНА В СИСТЕМАХ РАДИОСВЯЗИ Российский патент 2002 года по МПК H04B1/56 H03G3/34 

Изобретение, в общем смысле, относится к системам радиосвязи, а конкретнее к методикам и аппаратуре для приглушения микрофона, используемого в системах радиосвязи.

Отрасль промышленности сотовой телефонии сделала феноменальный прогресс в коммерческих операциях как в Соединенных Штатах, так и в остальном мире. Рост в крупных городах значительно превзошел все ожидания и быстро опережает пропускную способность системы. Если эта тенденция сохранится, результаты роста этой отрасли вскоре достигнут даже самых малых рынков. Чтобы отвечать этим возрастающим потребностям в пропускной способности, а также чтобы поддерживать высококачественное обслуживание и избегать роста цен, требуются новаторские решения.

В дополнение к задачам, поставленным необходимостью в более высокой пропускной способности системы, разработчики удаленных блоков, используемых в системах радиосвязи, например передвижных (мобильных) телефонов, имеют свой собственный специфический круг задач. Например, широко известная задача в данной отрасли промышленности состоит в том, чтобы увеличивать промежуток времени между перезарядками батарей, используемых для запитки этих удаленных блоков, в то же время продолжая обеспечивать дополнительную функциональность, чтобы удовлетворять требования абонента. Эти конкурирующие желания заставляют разработчиков удаленных блоков искать творческие пути, в которых дополнительно снижать энергопотребление в удаленных блоках.

По мере развития отрасли радиосвязи получили признание различные абонентские виды пользования. Например, было обнаружено, что в течение обычного речевого соединения между двумя абонентами фактическая речевая активность, передаваемая по воздушному интерфейсу, насчитывает лишь около 35% общего времени соединения. Соответственно, удаленные блоки были разработаны, чтобы извлечь выгоду из этого факта путем активирования схемы передачи только в течение речевой активной части вызова и сделать схему передачи бездействующей в течение периодов молчания. Это было применено, например, при использовании детектора для обнаружения речевой активности и прерываемого передатчика, который становится бездействующим, когда детектор речевой активности обнаруживает паузу в речи пользователя.

Хотя эта методика была показана, чтобы снижать энергопотребление удаленных блоков путем выключения передающей схемы в течение увеличенных периодов времени, она ставит проблему воспроизведения речевого сигнала на приемной стороне. А именно, поскольку передатчик выключается в течение периодов молчания, фоновый шум, который в противном случае передавался бы по воздушному интерфейсу, не принимается оборудованием другого абонента. Это, в свою очередь, приводит к тому, что воспроизводимый голос прерывается и содержит звуковые артефакты, например щелчки.

Один из путей преодоления этой трудности состоит в том, чтобы генерировать искусственный фоновый шум для воспроизведения на приемной стороне, когда никакой речевой сигнал не передается. Этот искусственный фоновый шум обычно именуется в технике "комфортным шумом". Комфортный шум может генерироваться адаптивными функциями, которые контролируют фоновый шум, улавливаемый микрофоном удаленного блока. Когда в речи обнаруживается пауза, функции комфортного шума генерируют информацию комфортного шума, которая передается по воздушному интерфейсу вместо речевых кодов. Для передачи этой информации требуется относительно малое время, что позволяет передатчику отключаться в течение большей части каждого периода молчания. На приемном конце (или на базовой станции) информация комфортного шума используется, чтобы генерировать фоновый шум, так что слушатель не тревожится по поводу нарушения передачи.

Функции комфортного шума, присущие передающей схеме удаленных станций, являются, как описано выше, адаптивными по своей природе, так что они постепенно регулируют информацию комфортного шума, чтобы отражать изменения в фоновом шуме. Таким образом, функции комфортного шума нужны, чтобы непрерывно принимать информацию от микрофона с целью точного определения фонового шума, подлежащего копированию на приемной стороне.

Другая функция, которую абоненты желают иметь на удаленных терминалах, состоит в способности избирательно приглушать передачи, например, путем нажатия кнопки приглушения. Традиционно эта функция обеспечивалась прерыванием сигналов, передаваемых от микрофона к оставшейся части передающей схемы. Однако такое решение приглушения проблематично с точки зрения функций комфортного шума, поскольку эти функции затем принимают от микрофона только полное молчание. Это приводит к тому, что уровень фонового шума, генерируемого на приемнике, ниже ожидаемого слушателем.

Таким образом, желательно предоставить функцию приглушения, которая позволяла бы пользователю избирательно приглушать передачи с удаленного блока, но которая не вредила бы способности системы точно измерять и воспроизводить фоновый шум в течение периодов молчания в разговоре.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Эти и другие недостатки и ограничения традиционных систем радиосвязи преодолеваются, в соответствии с иллюстративными вариантами осуществления настоящего изобретения. Согласно одному иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения, функция приглушения, избирательно активируемая пользователем удаленного терминала, способна контролировать, подается ли на передающий блок выходной сигнал кодера голоса, или же на передающий блок подается выходной сигнал генератора кадра молчания. Таким путем пользователь может приглушать передачи, но без неблагоприятного влияния на свойство функций комфортного шума собирать информацию в ходе приглушения. Напротив, генератор кадра молчания генерирует альтернативную информацию для передачи, когда абонент желает приглушить свой удаленный блок. В то же самое время функции комфортного шума продолжают отслеживать фоновый шум, улавливаемый микрофоном, несмотря на то что речевые сигналы не передаются.

Согласно другому иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения, генератор кадра комфортного шума генерирует кадры комфортного шума для передачи в течение периодов, когда пользователь желает приглушить свой удаленный блок. Аналогично вышеописанному первому иллюстративному варианту осуществления, этот иллюстративный вариант осуществления обеспечивает переключение между генератором комфортного шума и кодером голоса, в результате чего генератор комфортного шума продолжает принимать информацию в течение периода приглушения, чтобы в течение периодов молчания, когда удаленная станция не приглушена, генерировалась правильная информация комфортного шума.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Вышеупомянутые цели, признаки и преимущества настоящего изобретения будут разъяснены в нижеприведенном подробном описании в сочетании с чертежами, в которых:
фиг. 1 представляет собой блок-схему известной системы передачи, которая может быть использована в удаленных блоках;
фиг. 2 представляет собой блок-схему известной системы приема, которая может быть использована в удаленных блоках, чтобы генерировать комфортный шум в течение периодов молчания;
фиг. 3 представляет собой блок-схему известной системы передачи, изображенной на фиг. 1, включающей в себя функцию приглушения;
фиг. 4 представляет собой блок-схему системы передачи, включающей в себя функцию приглушения, отвечающую иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 5 представляет собой блок-схему системы передачи, включающей в себя функцию приглушения, отвечающую второму иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В нижеследующем описании, в целях объяснения, но не ограничения, излагаются конкретные подробности, например отдельные цепи, компоненты цепей, методики и т. д. , для того, чтобы обеспечить полное понимание настоящего изобретения. Однако специалисту будет очевидно, что настоящее изобретение можно осуществлять в других вариантах, которые отступают от этих конкретных подробностей. В других примерах подробные описания широко известных способов, устройств и цепей опущены, дабы не затемнять описание настоящего изобретения ненужными подробностями.

Рассмотрим, например, концепцию блок-схемы известной схемы передачи удаленного блока, изображенной на фиг. 1. В ней микрофон 10 улавливает звуки голоса абонента, а также любой фоновый шум, связанный с окружением абонента. Аналоговые сигналы, улавливаемые микрофоном 10, затем преобразуются в цифровую форму посредством аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 12. Оцифрованный сигнал подается на кодер голоса 14, генератор комфортного шума 15 и детектор речевой активности 16. Кодер голоса 14 принимает оцифрованные речевые сигналы от АЦП 12 и синтезирует речевые сигналы, чтобы обеспечивать выходную последовательность кодов синтезированной речи с использованием, например, методики, именуемой линейным прогнозированием, возбуждаемым по кодовой книге (ЛПВК). Специалисты будут осведомлены, что существуют и другие типы методик кодирования речи, любой из которых можно использовать в сочетании с настоящим изобретением. Выходные коды синтезированной речи затем направляются на блок передатчика 17, который модулирует и, в противном случае, обрабатывает выходные речевые коды для передачи с использованием методик, которые широко известны в технике, когда переключатель 18 установлен, как показано сплошной линией на фиг. 1.

Детектор речевой активности 16 контролирует уровень оцифрованных сигналов, принимаемых от АЦП 12. Если уровень падает ниже некоторого заданного порога, например в течение пауз между словами или фразами в разговоре, детектор речевой активности 16 выводит сигнал, указывающий на то, что период молчания начался. Этот сигнал используется, чтобы перевести переключатель 18 в положение, изображенное пунктирными линиями, такое, что генератор комфортного шума 15 предоставляет данные для передачи на блок передатчика 17. Генератор комфортного шума 15 отслеживает фоновый шум, принимаемый в оцифрованных сигналах от АЦП 12. Например, сигналы вне относительного узкого голосового диапазона могут рассматриваться как шум и отслеживаться функциями комфортного шума в узле 15. На узле 15 генерируется информация комфортного шума, которая указывает, какой тип фонового шума надлежит генерировать на приемнике, чтобы заполнять периоды молчания. Блок передатчика 17 передает информацию комфортного шума и затем становится бездействующим, пока не будет принята дополнительная информация комфортного шума или пока кодер голоса 14 не начнет выводить коды синтезированной речи на блок передатчика 17, когда вновь будет обнаружена речевая активность.

Фиг. 2 изображает соответствующий уровень блок-схемы цепи приема для обработки информации, передаваемой схемой передачи, изображенной на фиг. 1. Хотя это здесь специально не описано, специалисты оценят, что информация, передаваемая от удаленного блока посредством схемы, описанной на фиг. 1, будет, обычно, прежде всего транслироваться через систему радиосвязи (например, базовую станцию, связанную с передающим удаленным блоком, постоянную сеть для приема и посылки сигналов на базовую станцию и другую базовую станцию, связанную с удаленным блоком приемника). Фиг. 2 в целях упрощения, однако, предполагают, что та же информация, передаваемая посредством схемы, изображенной на фиг.1, принимается схемой приема удаленного блока. В ней принятые сигналы обрабатываются на приемном узле 20 с использованием методик, которые широко известны в технике, включая, среди прочих, демодуляцию. Обработанные сигналы затем направляются на декодер комфортного шума 22, декодер голоса 24 и схему управления 26. Декодер комфортного шума 22 принимает информацию комфортного шума, передаваемую блоком передатчика 17 в течение периодов молчания, и переводит эту информацию в цифровой сигнал комфортного шума. Декодер голоса 24 принимает коды синтезированной речи и переводит эти речевые коды в воспроизводимые цифровые речевые сигналы. Узел управления 26 контролирует информацию, принимаемую узлом 20, и подает выходной сигнал управления на переключатель 28 для определения, должен ли из системы выводиться цифровой сигнал комфортного шума или цифровой речевой сигнал. Например, в течение периодов речевой активности декодер голоса 24 будет принимать коды синтезированной речи, и цепь управления 26 будет устанавливать переключатель 28, как показано сплошной линией на фиг. 2, чтобы сигналы речи выводились на цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 27 для воспроизведения громкоговорителем 29. Если, с другой стороны, возникает период молчания, то сигнал комфортного шума, генерируемый декодером комфортного шума 22, будет переключен на ЦАП 27 переводом переключателя 28 в положение, изображенное на фиг. 2 пунктирными линиями. В результате сигнал комфортного шума преобразуется в аналоговые сигналы, которые воспроизводятся на громкоговорителе 29.

Заявители, однако, осознали другую проблему, связанную с типом известной схемы, представленной на фиг. 1 и 2. Конкретно, может понадобиться обеспечить функцию приглушения для удаленных блоков с целью приглушать передачу оттуда речевых сигналов. Например, может понадобиться обеспечить на мобильном телефоне кнопку приглушения, которая позволяет пользователю избирательно приглушать передачу голосов с этого блока. Традиционно эта функциональность была обеспечена, как показано на фиг. 3. В ней те элементы, которые были описаны выше в отношении фиг. 1, имеют те же обозначения и не описываются в ней вновь. Следует заметить, однако, что функция приглушения 30 управляет переключателем 32, который избирательно позволяет информации поступать от микрофона 10 на АЦП 12. Например, когда пользователь отжимает кнопку приглушения на своем удаленном блоке, функция приглушения 30 будет приводить в действие переключатель 32 в его разомкнутом положении, как изображено на фиг. 3 сплошной линией. Таким образом, АЦП 12 не будет принимать информацию, когда микрофон работает в своем приглушенном режиме, и детектор речевой активности 16 будет, следовательно, указывать, что период молчания начинается, приводя к тому, что функции комфортного шума в узле 15 будут выводиться на передатчик 17.

Однако в течение периода времени, когда переключатель 32 разомкнут, функции комфортного шума, которые в противном случае непрерывно контролируют фоновый шум, принимаемый от микрофона 10, будут принимать только полное молчание, потому что с АЦП 12 не выводится никакой информации фонового шума. Поскольку функции комфортного шума являются адаптивными функциями, которые постепенно обрабатывают принимаемый фоновый шум, чтобы обеспечивать непрерывность в передаваемой информации комфортного шума, эти функции будут постепенно адаптироваться к входному сигналу нулевого уровня, принимаемому от АЦП 12 в течение времени, когда удаленный блок приглушен. Таким образом, в этом случае информация комфортного шума, посылаемая через передатчик 17, будет приводить к тому, что комфортный шум будет генерироваться на приемной стороне на более низком уровне, чем нужно для фактически ощущаемого фонового шума. Когда пользователь деактивирует функцию приглушения 30 и переключатель 32 вновь замыкается, адаптивным функциям комфортного шума в узле 15 потребуется некоторый период времени, например до 20 секунд, чтобы точно определить фактический фоновый шум, который в данный момент правильно подается на узел 15, и чтобы снова начать генерировать правильную информацию комфортного шума.

Иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения устраняют вышеописанные проблемы путем сохранения непрерывного потока информации к функциям комфортного шума, даже когда применяется режим приглушения. Фиг. 4 изображает первый иллюстративный вариант осуществления настоящего изобретения, в котором генератор комфортного шума 15 обеспечивается непрерывной информацией, касающейся фонового шума, принимаемого на микрофоне 10. Как и фиг. 3, фиг. 4 представляет иллюстративный тракт передачи в удаленной станции или мобильном телефоне. Однако, в отличие от фиг. 3, активизация функции приглушения не прерывает поток информации к АЦП 12. Напротив, когда пользователь приводит в действие функцию приглушения 40 (например, нажатием кнопки приглушения), переключатель 18 переводится в положение, изображенное на фиг. 4 пунктирной линией. Как можно видеть на фиг. 4, либо пауза в принимаемой речи, обнаруживаемая детектором речевой активности 16, либо выбор функции приглушения 40 заставит логический вентиль ИЛИ 42 генерировать сигнал, который переводит переключатель 18 в положение пунктирной линии. Таким образом, для этого иллюстративного варианта осуществления пользователь на приемной стороне передач, генерируемых иллюстративным вариантом осуществления, изображенным на фиг. 4, будет неспособен заметить разницу между приглушением передач, выбранным пользователем удаленной станции через посредство функции приглушения 40, и обычными паузами в речи. Это может понадобиться, когда, например, абонент не желает позволить приемной стороне знать, что голоса избирательно удерживаются от передачи.

Другой иллюстративный вариант осуществления настоящего изобретения изображен на фиг. 5. В ней функциональные узлы, описанные выше, обозначены с использованием тех же самых номеров и не описываются вновь. Однако в этом иллюстративном варианте осуществления предусмотрен генератор кадров молчания 50 для подачи кадров молчания на блок передатчика 17, когда пользователь выбирает режим приглушения с использованием функции приглушения 52. Кадры молчания, например те, что определены стандартом 06.11 ГСМ (Глобальной Системой Мобильной связи, GSM), изложение которого приводится здесь посредством ссылки, создают информацию, которая при воспроизведении приводит к тому, что никакой звук от громкоговорителя 29 принимающего удаленного блока не генерируется. Согласно иллюстративному варианту осуществления, изображенному на фиг. 5, фоновый шум непрерывно подается на генератор комфортного шума 15, чтобы, когда в ходе обычного разговора возникают периоды молчания, и функция приглушения 52 не активирована, генератор комфортного шума подавал на передатчик 17 точную информацию фонового шума, что управляется детектором речевой активности 16, блоком управления 54 и мультиплексором 56. Таким образом, получатель сигналов, передаваемых с использованием иллюстративной схемы передачи, изображенной на фиг. 5, будет способен различать периоды разговорного молчания и периоды, в течение которых пользователь удаленной станции предпочел приглушить передачи, поскольку в результате первых фоновый шум воспроизводится на громкоговорителе получателя, тогда как в результате последних воспроизводится молчание.

Вышеприведенные иллюстративные варианты осуществления были описаны применительно к схеме передачи удаленного блока, имеющей прерываемые передатчики, которые выключаются в течение периодов молчания, чтобы сберегать энергию. Некоторые системы, однако, не выключают передатчики, а, напротив, продолжают передавать. Настоящее изобретение в равной степени применимо к этим системам, поскольку одни и те же типы функций комфортного шума могут присутствовать в схеме передачи двух систем, с одной и той же потребностью контролировать фоновый шум.

Вышеописанные иллюстративные варианты осуществления предназначены скорее иллюстрировать настоящее изобретение во всех отношениях, чем ограничивать его. Таким образом, настоящее изобретение допускает много вариаций конкретного осуществления, которые специалист может извлечь из содержащегося здесь описания. Например, поскольку два иллюстративных варианта осуществления, описанных выше, приводят к слегка различным результатам приглушения, т.е., используя кадры комфортного шума, слушатель не может отличить приглушение от молчания, тогда как используя кадры молчания, слушатель может различать эти два события, может понадобиться комбинировать эти варианты осуществления, чтобы обеспечивать два разных типа приглушения. Все подобные вариации и модификации признаются находящимися в пределах объема и сущности настоящего изобретения, которые определяются нижеследующей формулой изобретения.

Изобретение относится к системам радиосвязи. Функции комфортного шума отслеживают фоновый шум, улавливаемый микрофонами в системах радиосвязи. Эти функции предоставляют информацию комфортного шума, генерируемую генератором сигнала альтернативной информации, которая передается удаленными блоками в течение периодов молчания, чтобы оборудование приемной стороны могло выводить должный фоновый шум, посредством средств для генерирования кадров фона, тогда как передающая сторона могла деактивировать передающую схему, чтобы сохранять питание. Функции приглушения обеспечиваются продолжением подачи сигналов функциям комфортного шума так, чтобы фоновый шум постоянно отслеживался. При включении режима приглушения на удаленном блоке передатчик принимает кадры комфортного шума или кадры молчания вместо информации, выводимой из кодера голоса (речи). Технический результат - создание средства, позволяющего абоненту приглушать передачу при сохранении способности системы точно измерять и воспроизводить фоновый шум в течение периодов молчания в разговоре. 3 с. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Удаленная станция, содержащая устройство речевого ввода данных для приема речевых сигналов, кодирующую цепь для кодирования упомянутых речевых сигналов, чтобы генерировать сигналы кодированной речи, генератор для генерирования сигналов альтернативной информации, передатчик для избирательной передачи либо упомянутых сигналов кодированной речи, либо упомянутых сигналов альтернативной информации, и вход приглушения, переключаемый между режимом приглушения и режимом отсутствия приглушения, в которой упомянутый передатчик избирательно передает упомянутые сигналы альтернативной информации, когда упомянутый вход приглушения установлен в упомянутом режиме приглушения, и передает упомянутые сигналы кодированной речи, когда упомянутый вход приглушения установлен в упомянутом режиме отсутствия приглушения, и при этом генератор для генерирования сигналов альтернативной информации непрерывно обеспечивается речевыми сигналами, когда вход приглушения установлен в упомянутом режиме приглушения. 2. Удаленная станция по п.1, в которой упомянутая кодирующая цепь представляет собой кодер с линейным прогнозированием, возбуждаемым кодом. 3. Удаленная станция по п.1, в которой упомянутая кодирующая цепь использует долгосрочное прогнозирование импульсного возбуждения, чтобы генерировать упомянутые сигналы кодированной речи. 4. Удаленная станция по п.1, в которой упомянутое устройство речевого ввода данных представляет собой микрофон. 5. Удаленная станция по п.1, в которой упомянутый генератор генерирует в качестве упомянутых сигналов альтернативной информации информацию комфортного шума. 6. Удаленная станция по п.1, в которой упомянутый генератор генерирует в качестве упомянутых сигналов альтернативной информации кадры молчания. 7. Удаленная станция по п.1, дополнительно содержащая детектор речевой активности, который контролирует уровень активности упомянутых принимаемых речевых сигналов. 8. Подвижная станция, содержащая средство приема речевых сигналов, средство кодирования упомянутых речевых сигналов в кадры кодированной речи, средство генерирования кадров фона, средство выбора режима приглушения и средство для выбора режима приглушения, причем средство для генерирования кадров фона непрерывно обеспечивается речевыми сигналами, когда выбирается режим приглушения, и средство передачи упомянутых кадров фона при выборе упомянутого режима приглушения и, в противном случае, передачи упомянутых кадров кодированной речи. 9. Подвижная станция по п.8, в котором упомянутое средство приема речевых сигналов включает в себя микрофон. 10. Подвижная станция по п.8, в которой упомянутое средство кодирования включает в себя кодер с линейным прогнозированием, возбуждаемым кодом. 11. Подвижная станция по п.8, в которой упомянутая цепь кодирования использует долгосрочное прогнозирование импульсного возбуждения, чтобы генерировать упомянутые сигналы кодированной речи. 12. Подвижная станция по п.8, в которой упомянутое средство генерирования кадров фона генерирует кадры молчания. 13. Подвижная станция по п.8, в которой упомянутое средство генерирования кадров фона генерирует кадры комфортного шума. 14. Подвижная станция по п.8, в которой упомянутое средство выбора включает в себя кнопку на упомянутой подвижной станции. 15. Подвижная станция по п.8, дополнительно содержащая средство обнаружения уровня голосовой активности, связанного с упомянутыми принимаемыми речевыми сигналами. 16. Способ передачи фонового шума в течение избирательного приглушения устройства радиосвязи, содержащий этапы: приема входных речевых сигналов, кодирования упомянутых входных речевых сигналов, чтобы генерировать кадры кодированной речи, генерирование кадров информации, отличной от упомянутых кадров кодирования речи, определения, была ли активирована функция приглушения, передачи упомянутых кадров кодированной речи, если упомянутая функция приглушения не была активирована, и передачи кадров информации, отличных от упомянутых кадров кодированной речи, если упомянутая функция приглушения не была активирована, при этом передача кадров информации, отличных от упомянутых кадров кодированной речи основывается на речевых сигналах, полученных во время, когда функция приглушения активирована. 17. Способ по п.16, в котором упомянутый этап определения не зависит от уровня речевой активности в непосредственной близости к упомянутому устройству радиосвязи. 18. Способ по п.16, в котором упомянутое устройство радиосвязи представляет собой подвижную станцию. 19. Способ по п.16, в котором упомянутые кадры информации, отличные от упомянутых кадров кодированной речи, включают в себя либо кадры молчания, либо кадры комфортного шума.