(57)【要約】パーソナルオーディオデバイス（例えば、無線電話機）は、ノイズキャンセリング回路を含み、ノイズキャンセリング回路は、基準マイクロフォン信号からアンチノイズ信号を適合的に生成し、このアンチノイズ信号をスピーカまたは他のトランスデューサ出力の中に注入し、周囲のオーディオサウンドのキャンセレーションを引き起こす。処理回路は、アンチノイズ信号のレベルをモニタし、アンチノイズ信号がトランスデューサに損傷を与え得ることを決定し、トランスデューサへの損傷が防止されるように、アンチノイズ信号の生成を調節する。
2014521988.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パーソナルオーディオデバイスであって、該パーソナルオーディオデバイスは、
パーソナルオーディオデバイス筐体と、
オーディオ信号を再生するために該筐体に設置されているトランスデューサであって、該オーディオ信号は、リスナへの再生のためのソースオーディオと、該トランスデューサの音響出力における周囲のオーディオサウンドの影響を打ち消すためのアンチノイズ信号との両方を含む、トランスデューサと、
該周囲のオーディオサウンドを示す基準マイクロフォン信号を提供するために該筐体に設置されている基準マイクロフォンと、
該筐体内の処理回路であって、該処理回路は、該アンチノイズ信号が、該周囲のオーディオサウンドの実質的なキャンセレーションを引き起こすように、該基準マイクロフォン信号から該アンチノイズ信号を適合的に生成する、処理回路と
を備え、該処理回路は、該アンチノイズ信号のレベルをモニタすることと、該アンチノイズ信号が、該トランスデューサに損傷を与え得ることを決定することと、該トランスデューサへの損傷が防止されるように、該アンチノイズ信号の該生成を調節することとをさらに行う、
パーソナルオーディオデバイス。
【請求項２】
前記処理回路は、前記アンチノイズ信号が第１の閾値を超過したことを決定することに応答して、該アンチノイズ信号を制限または圧縮する、請求項１に記載のパーソナルオーディオデバイス。
【請求項３】
前記処理回路は、前記アンチノイズ信号が前記第１の閾値を超過した低周波成分を有することを決定することに応答して、該アンチノイズ信号の第１の制限または第１の圧縮を行う、請求項２に記載のパーソナルオーディオデバイス。
【請求項４】
前記処理回路は、前記信号の第１の制限または第１の圧縮の結果の全帯域幅が、第２の閾値を超過したことを決定することにより、該第１の制限または第１の圧縮の結果の第２の制限または第２の圧縮を行う、請求項３に記載のパーソナルオーディオデバイス。
【請求項５】
前記筐体に設置されているエラーマイクロフォンをさらに備え、該エラーマイクロフォンは、前記トランスデューサの音響出力を示すエラーマイクロフォン信号を提供し、前記処理回路は、応答を有する適合的フィルタを実装し、該応答は、該エラーマイクロフォン信号における前記周囲のオーディオサウンドの存在を低減するための前記アンチノイズ信号を成形し、該処理回路は、該アンチノイズ信号が該トランスデューサに損傷を与え得ることを決定することに応答して、該適合的フィルタの適合を凍結する、請求項１に記載のパーソナルオーディオデバイス。
【請求項６】
前記処理回路は、前記アンチノイズ信号が前記の第１の閾値を超過した低周波成分を有することを決定することに応答して、該アンチノイズ信号の第１の制限または第１の圧縮を行い、該処理回路は、該信号の第１の制限または第１の圧縮の結果の全帯域幅が第２の閾値を超過したことを決定することにより、該第１の制限または第１の圧縮の結果の第２の制限または第２の圧縮を行い、該処理回路は、該アンチノイズ信号の該低周波成分が該第１の閾値を超過した場合、該適合的フィルタの適合を凍結する、請求項５に記載のパーソナルオーディオデバイス。
【請求項７】
前記処理回路は、前記信号の第１の制限または第１の圧縮の結果の全帯域幅が前記第２の閾値を超過した場合も、前記適合的フィルタの適合を凍結する、請求項６に記載のパーソナルオーディオデバイス。
【請求項８】
前記処理回路は、前記アンチノイズ信号が前記の第１の閾値を超過した低周波成分を有することを決定することに応答して、該アンチノイズ信号の第１の制限または第１の圧縮を行い、該処理回路は、該信号の第１の制限または第１の圧縮の結果の全帯域幅が第２の閾値を超過したことを決定することにより、該第１の制限または第１の圧縮の結果の第２の制限または第２の圧縮を行い、該処理回路は、該第１の閾値または該第２の閾値のうちのいずれかが超過された場合、前記適合的フィルタの適合を凍結する、請求項５に記載のパーソナルオーディオデバイス。
【請求項９】
前記パーソナルオーディオデバイスは、ダウンリンクオーディオ信号として前記ソースオーディオを受信するためのトランシーバをさらに備えている無線電話機である、請求項１に記載のパーソナルオーディオデバイス。
【請求項１０】
前記パーソナルオーディオデバイスは、オーディオ再生デバイスであり、前記ソースオーディオは、プログラムオーディオ信号である、請求項１に記載のパーソナルオーディオデバイス。
【請求項１１】
適合的ノイズキャンセリングを有するパーソナルオーディオデバイスのトランスデューサへの損傷を防止する方法であって、該方法は、
基準マイクロフォンを用いて、周囲のオーディオサウンドを測定することと、
該測定の結果から、該トランスデューサの音響出力における周囲のオーディオサウンドの影響を打ち消すためのアンチノイズ信号を適合的に生成することと、
該アンチノイズ信号をソースオーディオ信号と組み合わせることと、
該組み合わせることの結果をトランスデューサに提供することと、
該アンチノイズ信号のレベルをモニタすることと、
該アンチノイズ信号が、該トランスデューサに損傷を与え得ることを決定することと、
該トランスデューサへの損傷が防止されるように該アンチノイズ信号を調節することと
を含む、方法。
【請求項１２】
前記調節することは、前記アンチノイズ信号が第１の閾値を超過したことを決定することに応答して、該アンチノイズ信号を制限または圧縮することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記制限または圧縮することは、前記アンチノイズ信号が前記の第１の閾値を超過した低周波成分を有することを決定することに応答して、該アンチノイズ信号の第１の制限または第１の圧縮を行うことを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記信号の第１の制限または第１の圧縮の結果の全帯域幅が、第２の閾値を超過したことを決定することにより、該第１の制限または第１の圧縮の結果の第２の制限または第２の圧縮を行うことをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
エラーマイクロフォンを用いて、前記トランスデューサの前記音響出力を測定することであって、前記適合的に生成することは、応答を有する適合的フィルタを実装し、該応答は、該トランスデューサの該音響出力の測定の結果において前記周囲のオーディオサウンドの存在を低減するためのアンチノイズ信号を成形する、ことと、
該アンチノイズ信号が該トランスデューサに損傷を与え得ることを決定することに応答して、該適合的フィルタの適合を凍結することと
をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記アンチノイズ信号が第１の閾値を超過した低周波成分を有することを決定することに応答して、該アンチノイズ信号の第１の制限または第１の圧縮を行うことと、
該信号の第１の制限または第１の圧縮の結果の全帯域幅が、第２の閾値を超過したことを決定することにより、該第１の制限または第１の圧縮の結果の第２の制限または第２の圧縮を行うことと
をさらに含み、前記凍結は、該アンチノイズ信号の低周波成分が該第１の閾値を超過したことを決定することに応答して実行される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記凍結はまた、前記信号の第１の制限または第１の圧縮の結果の全帯域幅が、前記第２の閾値を超過したことを決定することに応答して実行される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記アンチノイズ信号が第１の閾値を超過した低周波成分を有することを決定することに応答して、該アンチノイズ信号の第１の制限または第１の圧縮を行うことと、
該信号の第１の制限または第１の圧縮の結果の全帯域幅が、第２の閾値を超過したことを決定することにより、該第１の制限または第１の圧縮の結果の第２の制限または第２の圧縮を行うことと
をさらに含み、前記凍結は、該アンチノイズ信号の低周波成分が該第１の閾値を超過したことを決定することに応答して実行され、該凍結は、該第１の閾値または該第２の閾値のうちのいずれかが超過されたことを決定することに応答して実行される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記パーソナルオーディオデバイスは、無線電話機であり、前記方法は、ダウンリンクオーディオ信号として前記ソースオーディオを受信することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
前記パーソナルオーディオデバイスは、オーディオ再生デバイスであり、前記ソースオーディオは、プログラムオーディオ信号である、請求項１１に記載の方法。
【請求項２１】
パーソナルオーディオデバイスの少なくとも一部分を実装するための集積回路であって、該集積回路は、
リスナへの再生のためのソースオーディオと、トランスデューサの音響出力における周囲のオーディオサウンドの影響を打ち消すためのアンチノイズ信号との両方を含む信号を該トランスデューサに提供するための出力部と、
該周囲のオーディオサウンドを示す基準マイクロフォン信号を受信するための基準マイクロフォン入力部と、
該アンチノイズ信号が、該周囲のオーディオサウンドの実質的なキャンセレーションを引き起こすように、該基準マイクロフォン信号から該アンチノイズ信号を適合的に生成するための処理回路と
を備え、該処理回路は、該アンチノイズ信号のレベルをモニタすることと、該アンチノイズ信号が、該トランスデューサに損傷を与え得ることを決定することと、該トランスデューサへの損傷が防止されるように、該アンチノイズ信号の該生成を調節することとをさらに行う、
集積回路。
【請求項２２】
前記処理回路は、前記アンチノイズ信号が第１の閾値を超過したことを決定することに応答して、該アンチノイズ信号を制限または圧縮する、請求項２１に記載の集積回路。
【請求項２３】
前記処理回路は、前記アンチノイズ信号が前記第１の閾値を超過した低周波成分を有することを決定することに応答して、該アンチノイズ信号の第１の制限または第１の圧縮を行う、請求項２２に記載の集積回路。
【請求項２４】
前記処理回路は、前記信号の第１の制限または第１の圧縮の結果の全帯域幅が、第２の閾値を超過したことを決定することにより、該第１の制限または第１の圧縮の結果の第２の制限または第２の圧縮を行う、請求項２３に記載の集積回路。
【請求項２５】
前記トランスデューサの音響出力を示すエラーマイクロフォン信号を受信するためのエラーマイクロフォン入力部をさらに備え、前記処理回路は、応答を有する適合的フィルタを実装し、該応答は、該エラーマイクロフォン信号における前記周囲のオーディオサウンドの存在を低減するための前記アンチノイズ信号を成形し、該処理回路は、該アンチノイズ信号が該トランスデューサに損傷を与え得ることを決定することに応答して、該適合的フィルタの適合を凍結する、請求項２１に記載の集積回路。
【請求項２６】
前記処理回路は、前記アンチノイズ信号が前記の第１の閾値を超過した低周波成分を有することを決定することに応答して、該アンチノイズ信号の第１の制限または第１の圧縮を行い、該処理回路は、該信号の第１の制限または第１の圧縮の結果の全帯域幅が第２の閾値を超過したことを決定することにより、該第１の制限または第１の圧縮の結果の第２の制限または第２の圧縮を行い、該処理回路は、該アンチノイズ信号の該低周波成分が該第１の閾値を超過した場合、該適合的フィルタの適合を凍結する、請求項２５に記載の集積回路。
【請求項２７】
前記処理回路は、前記信号の第１の制限または第１の圧縮の結果の全帯域幅が前記第２の閾値を超過した場合も、前記適合的フィルタの適合を凍結する、請求項２６に記載の集積回路。
【請求項２８】
前記処理回路は、前記アンチノイズ信号が前記の第１の閾値を超過した低周波成分を有することを決定することに応答して、該アンチノイズ信号の第１の制限または第１の圧縮を行い、該処理回路は、該信号の第１の制限または第１の圧縮の結果の全帯域幅が第２の閾値を超過したことを決定することにより、該第１の制限または第１の圧縮の結果の第２の制限または第２の圧縮を行い、該処理回路は、該第１の閾値または該第２の閾値のうちのいずれかが超過された場合、前記適合的フィルタの適合を凍結する、請求項２５に記載の集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、概して、ノイズキャンセレーションを含む、例えば、無線電話機のようなパーソナルオーディオデバイスに関し、より詳細には、適合的ノイズキャセリングをなおも提供しながら、出力トランスデューサへの損傷が防止されるパーソナルオーディオデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
無線電話機（例えば、移動／携帯電話）、コードレス電話、および、例えばｍｐ３プレイヤのような他の消費者オーディオデバイスが、広く用いられている。了解度に関するそのようなデバイスの性能は、周囲の音響イベントを測定するためにマイクロフォンを用い、次に、周囲の音響イベントをキャンセルするためにデバイスの出力の中にアンチノイズ信号を挿入するために信号処理を用い、ノイズキャンセリングを提供することによって改善されることができる。
【０００３】
存在するノイズのソース（ｓｏｕｒｃｅ）およびデバイス自体の位置に応じて、例えば、無線電話機のようなパーソナルオーディオデバイスの周囲の音響環境は大きく変化し得るので、そのような環境の変化を考慮してノイズキャンセリングを適合させることが望ましい。しかし、適合的ノイズキャンセリング回路は、複雑であり得、さらなる電力を消費し、特定の状況の下で望ましくない結果を生じ得る。
【０００４】
従って、変わりやすい音響環境においてノイズキャンセレーションを提供する、無線電話機を含むパーソナルオーディオデバイスを提供することが望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
変わりやすい音響環境においてノイズキャンセレーションを提供するパーソナルオーディオデバイスを提供する上述の目的は、パーソナルオーディオデバイス、操作方法、および集積回路において達成される。
【０００６】
パーソナルオーディオデバイスは筐体を含み、トランスデューサが、リスナへの再生のためのソースオーディオ（ｓｏｕｒｃｅ  ａｕｄｉｏ）と、トランスデューサの音響出力における周囲のオーディオサウンドの影響を打ち消すためのアンチノイズ信号との両方を含むオーディオ信号を再生するために、筐体に設置されている。基準マイクロフォンが、周囲のオーディオサウンドを示す基準マイクロフォン信号を提供するために、筐体に設置されている。パーソナルオーディオデバイスは、基準マイクロフォン信号からアンチノイズ信号を適合的に生成するための適合的ノイズキャンセリング（ＡＮＣ）処理回路を筐体内にさらに含み、それによって、アンチノイズ信号は、周囲のオーディオサウンドの実質的なキャンセレーションを引き起こす。ＡＮＣ処理回路は、アンチノイズ信号のレベルをモニタし、アンチノイズ信号が、トランスデューサに損傷を与え得ることを決定し、トランスデューサへの損傷が防止されるように、アンチノイズ信号の生成を調節する。集積回路は、そのようなモニタリングおよび調節を実行する処理回路を含み、方法は、集積回路の動作の方法である。
【０００７】
添付の図面に例示されているとおり、本発明の前述の目的、特徴、および利点、ならびに、他の目的、特徴、および利点は、本発明の好ましい実施形態の以下のより詳細な説明から明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の実施形態による無線電話機１０の例示である。
【図２】図２は、本発明の実施形態による無線電話機１０内の回路のブロック図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態による、図２のＣＯＤＥＣ集積回路２０のＡＮＣ回路３０内の信号処理回路および機能ブロックを描いているブロック図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態による、図３のスピーカ損傷防止回路６０の詳細を描いているブロック図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態による、集積回路内の信号処理回路および機能ブロックを描いているブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（本発明を実行するための最良のモード）
本発明は、例えば無線電話機のようなパーソナルオーディオデバイスにおいて実装されることができるノイズキャンセリング技術および回路を包含する。パーソナルオーディオデバイスは、適合的ノイズキャンセリング（ＡＮＣ）回路を含み、適合的ノイズキャンセリング（ＡＮＣ）回路は、周囲の音響環境を測定し、周囲の音響イベントをキャンセルするためにスピーカ（または他のトランスデューサ）出力の中に注入される適合的信号を生成する。ＡＮＣ回路は、アンチノイズ信号のレベルをモニタし、スピーカまたは他のトランスデューサへの損傷が差し迫っているかどうかを決定し、スピーカへの損傷が生じ得る場合、アンチノイズ信号を調節する。
【００１０】
ここで図１を参照すると、無線電話機１０が、本発明の実施形態に従って例示され、ヒトの耳５の近くに示されている。例示されている無線電話機１０は、本発明の実施形態による技術が使用され得るデバイスの例であるが、しかし、例示されている無線電話機１０において、またはこれ以降の図に描かれている回路において具現化されている要素もしくは構成のうちの全てが、請求項に記載されている本発明を実行するために必要とされるわけではないことが理解される。無線電話機１０は、例えばスピーカＳＰＫＲのようなトランスデューサを含み、スピーカＳＰＫＲは、バランスの取れた会話認知を提供するための他のローカルオーディオソース（例えば、呼び出し音、格納されたオーディオプログラム材料、近端音声（すなわち、無線電話機１０のユーザの音声）の注入）と共に、無線電話機１０によって受け取られた遠い音声、ならびに、無線電話機１０による再生を必要とする他のオーディオ（例えば、無線電話機１０によって受け取られたウェブページまたは他のネットワーク通信からのソース（ｓｏｕｒｃｅ）、ならびに、例えばバッテリ電力低下および他のシステムイベント通知のようなオーディオ指示）を再生する。近い音声マイクロフォンＮＳが、近端音声を捕捉するために提供され、この近端音声は、無線電話機１０から他の会話参加者（複数可）に伝達される。
【００１１】
無線電話機１０は、適合的ノイズキャンセリング（ＡＮＣ）回路および機能を含み、適合的ノイズキャンセリング（ＡＮＣ）回路および機能は、アンチノイズ信号をスピーカＳＰＫＲの中に注入し、遠い音声およびスピーカＳＰＫＲによって再生される他のオーディオの了解度を向上させる。基準マイクロフォンＲが、周囲の音響環境を測定するために提供され、基準マイクロフォンＲは、ユーザの口の通常の位置から離して位置決めされ、その結果、近端音声は、基準マイクロフォンＲによって生成される信号において最小化される。無線電話機１０が耳５の近くにある場合、耳５の近くのスピーカＳＰＫＲによって再生されたオーディオと組み合わされた周囲のオーディオの尺度を提供することによりＡＮＣ動作をさらに向上させるために、第３のマイクロフォン、すなわちエラーマイクロフォンＥが提供されている。無線電話機１０内の例示的回路１４は、オーディオＣＯＤＥＣ集積回路２０を含み、オーディオＣＯＤＥＣ集積回路２０は、基準マイクロフォンＲ、近い音声マイクロフォンＮＳ、およびエラーマイクロフォンＥから信号を受信し、他の集積回路（例えば、無線電話機トランシーバを含む無線周波（ＲＦ）集積回路１２）と接続する。本発明の他の実施形態において、本明細書に開示されている回路および技術は、単一の集積回路の中に組み込まれ得、この単一の集積回路は、パーソナルオーディオデバイス（例えば、ＭＰ３プレイヤオンチップ（ｐｌａｙｅｒ−ｏｎ−ａ−ｃｈｉｐ）集積回路）全体を実装するための制御回路および他の機能性を含む。
【００１２】
一般的に、本発明のＡＮＣ技術は、基準マイクロフォンＲに衝突する周囲の音響イベント（スピーカＳＰＫＲの出力および／または近端音声と対立するものとしての）を測定し、そして、例示されている無線電話機１０のＡＮＣ処理回路は、エラーマイクロフォンＥに衝突する同じ周囲の音響イベントも測定することにより、基準マイクロフォンＲの出力から生成されるアンチノイズ信号が、エラーマイクロフォンＥにおける周囲の音響イベントの振幅を最小化する特性を有するように、基準マイクロフォンＲの出力から生成されるアンチノイズ信号を適合させる。音響経路Ｐ（ｚ）は、基準マイクロフォンＲからエラーマイクロフォンＥまで延びているので、ＡＮＣ回路は、電子音響経路Ｓ（ｚ）の除去効果と組み合わされた音響経路Ｐ（ｚ）を本質的に推定している。電子音響経路Ｓ（ｚ）は、特定の音響環境におけるスピーカＳＰＫＲとエラーマイクロフォンＥとの間の結合を含み、ＣＯＤＥＣ  ＩＣ  ２０のオーディオ出力回路の応答、および、スピーカＳＰＫＲの音響／電気伝達関数を表しており、スピーカＳＰＫＲとエラーマイクロフォンＥとの間の結合は、耳５の近さおよび構造、ならびに、無線電話機が耳５にしっかりと押圧されていない場合、無線電話機１０の近くにあり得る他の物体およびヒトの頭の構造によって影響される。例示されている無線電話機１０は、第３の近い音声マイクロフォンＮＳを有する２マイクロフォンのＡＮＣシステムを含むが、本発明の一部の局面は、別個のエラーマイクロフォンおよび基準マイクロフォンを含まないシステム、または、基準マイクロフォンＲの機能を実行するために近い音声マイクロフォンＮＳを用いる無線電話機において実行され得る。さらに、オーディオ再生のためにのみ設計されているパーソナルオーディオデバイスにおいては、近い音声マイクロフォンＮＳは一般的に含まれず、以下にさらに詳細に記述されている回路における近い音声信号経路は、本発明の範囲を変更することなく省略されることができる。
【００１３】
ここで図２を参照すると、無線電話機１０内の回路が、ブロック図において示されている。ＣＯＤＥＣ集積回路２０は、基準マイクロフォン信号を受信し、基準マイクロフォン信号のデジタル表現ｒｅｆを生成するためのアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）２１Ａと、エラーマイクロフォン信号を受信し、エラーマイクロフォン信号のデジタル表現ｅｒｒを生成するためのＡＤＣ２１Ｂと、近い音声マイクロフォン信号を受信し、近い音声マイクロフォン信号のデジタル表現ｎｓを生成するためのＡＤＣ２１Ｃとを含む。ＣＯＤＥＣ  集積回路２０は、スピーカＳＰＫＲを駆動するための出力を増幅器Ａ１から生成し、増幅器Ａ１は、コンバイナ２６の出力を受信するデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）２３の出力を増幅する。コンバイナ２６は、内部オーディオソース２４からのオーディオ信号と、ＡＮＣ回路３０によって生成されるアンチノイズ信号とを組み合わせるが、該アンチノイズ信号は、慣例上、基準マイクロフォン信号ｒｅｆにおけるノイズと同じ極性を有し、従って、コンバイナ２６によって差し引かれる。コンバイナ２６はまた、近い音声信号ｎｓの一部分を注入し、それによって、無線電話機１０のユーザは、ダウンリンク音声ｄｓとの適切な関連で彼ら自身の声を聞き、ダウンリンク音声ｄｓは、ＲＦ集積回路２２から受信され、コンバイナ２６によって同じく組み合わされる。近い音声信号は、ＲＦ集積回路２２にも提供され、アップリンク音声として移動電話サービスプロバイダにアンテナＡＮＴを介して送信される。
【００１４】
ここで図３を参照すると、ＡＮＣ回路３０の詳細が、本発明の実施形態に従って示されている。適合的フィルタ３２は、基準マイクロフォン信号ｒｅｆを受信し、そして、適合的フィルタ３２は、理想的な状況の下で、その伝達関数Ｗ（ｚ）をＰ（ｚ）／Ｓ（ｚ）となるように適合してアンチノイズ信号を生成する。適合的フィルタ３２の係数は、係数制御ブロック３１によって制御され、係数制御ブロック３１は、２つの信号の相関関係を用いて適合的フィルタ３２の応答を決定し、適合的フィルタ３２は、一般的に、最小二乗平均の意味で、基準マイクロフォン信号ｒｅｆの成分とエラーマイクロフォン信号ｅｒｒとの間におけるエラーを最小化する。Ｗ係数制御ブロック３１によって比較される信号は、フィルタ３４Ｂによって提供される経路Ｓ（ｚ）の推定のコピーによって成形された基準マイクロフォン信号ｒｅｆと、エラーマイクロフォン信号ｅｒｒを含む別の信号とである。基準マイクロフォン信号ｒｅｆを経路Ｓ（ｚ）の応答の推定のコピー、ＳＥＣＯＰＹ（ｚ）によって変形し、結果として生じる信号とエラーマイクロフォン信号ｅｒｒとの間の差を最小化して、応答ＳＥＣＯＰＹ（ｚ）を適用することの影響を基準マイクロフォン信号ｒｅｆから除去するように適合することによって、適合的フィルタ３２は、所望の応答のＰ（ｚ）／Ｓ（ｚ）に適合する。Ｗ係数制御ブロック３１によってフィルタ３４Ｂの出力と比較される信号は、エラーマイクロフォン信号ｅｒｒに加えて、フィルタ応答ＳＥ（ｚ）（フィルタ応答ＳＥＣＯＰＹ（ｚ）は、そのコピーである）によって処理されたダウンリンクオーディオ信号ｄｓの反転された量を含む。ダウンリンクオーディオ信号ｄｓの反転された量を注入することによって、適合的フィルタ３２が、エラーマイクロフォン信号ｅｒｒに存在するダウンリンクオーディオの比較的大きな量に適合することが防止され、ダウンリンクオーディオ信号ｄｓの反転されたコピーを経路Ｓ（ｚ）の応答の推定を用いて変形することによって、比較の前にエラーマイクロフォン信号ｅｒｒから除去されるダウンリンクオーディオは、エラーマイクロフォン信号ｅｒｒで再生されるダウンリンクオーディオ信号ｄｓの予期されるバージョン（ｖｅｒｓｉｏｎ）と整合するはずである。なぜなら、Ｓ（ｚ）の電気的および音響的経路は、エラーマイクロフォンＥに到達するために、ダウンリンクオーディオ信号ｄｓによって取られる経路であるからである。
【００１５】
上記を実行するために、適合的フィルタ３４Ａは、ＳＥ係数制御ブロック３３によって制御される係数を有し、ＳＥ係数制御ブロック３３は、ダウンリンクオーディオ信号ｄｓと、上述のフィルタリングされたダウンリンクオーディオ信号ｄｓの除去後のエラーマイクロフォン信号ｅｒｒとを比較し、このフィルタリングされたダウンリンクオーディオ信号ｄｓは、適合的フィルタ３４Ａによってフィルタリングされることにより、エラーマイクロフォンＥに送達される予期されるダウンリンクオーディオを表し、コンバイナ３６によって適合的フィルタ３４Ａの出力から除去される。ＳＥ係数制御ブロック３３は、実際のダウンリンク音声信号ｄｓをエラーマイクロフォン信号ｅｒｒに存在するダウンリンクオーディオ信号ｄｓの成分と関連づける。それによって、適合的フィルタ３４Ａは、エラーマイクロフォン信号ｅｒｒから差し引かれる場合、ダウンリンクオーディオ信号ｄｓに起因しないエラーマイクロフォン信号ｅｒｒの内容を含む信号をダウンリンクオーディオ信号ｄｓから生成するように適合される。以下にさらに詳細に開示されるように、イベント検出および制御論理３８は、本発明の様々な実施形態に従い、様々なイベントに応答して様々な措置を実行する。
【００１６】
適合的フィルタ３２は、Ｗ係数制御部３１が、適合的フィルタ３２の応答を適合させる環境に依存する様々な周波数において広い範囲のゲインを有することができるので、ＡＮＣ回路３０によって生成されるアンチノイズ信号は、高い振幅を取り得、高い振幅は、特に、スピーカＳＰＫＲが貧弱な音響応答を有する低周波において、スピーカＳＰＫＲに損傷を与え得る。高い振幅が生じ得るのは、Ｗ係数制御部３１が、概して、スピーカＳＰＫＲの周波数応答にかかわりなく、低周波帯域における適合的フィルタ３２のゲインを高めることにより、いかなる低周波の周囲の音響イベントをもキャンセルしようと試みるからである。さらに、低周波信号成分は、高周波成分よりもスピーカＳＰＫＲにとって損傷の大きい共振を刺激し得る。従って、スピーカ損傷防止回路６０が、アンチノイズ信号を処理することによりスピーカＳＰＫＲへの損傷を防止するために、ＡＮＣ回路２０内に含まれる。
【００１７】
ここで図４を参照すると、スピーカ損傷防止回路６０の詳細が、本発明の実施形態に従って示されている。入力信号ｉｎが、適合的フィルタ３２の出力から受信され、倍率器６６Ａは、可変減衰値ａｔｔｅｎ１を適用し、可変減衰値ａｔｔｅｎ１は、低域通過フィルタ６２によって生成される、入力信号ｉｎのフィルタリングされたバージョンのレベルを検出する信号レベル検出器６４Ａによって決定される。低域通過フィルタ６２は、入力信号ｉｎから高周波成分（例えば、５００Ｈｚを上回る周波数成分）を除去し、従って、減衰値ａｔｔｅｎ１は、５００Ｈｚを下回る周波数範囲内にある入力信号ｉｎにおけるエネルギーによってほとんど完全に決定される。倍率器６６Ａは、ゲイン制御ブロックを提供し、このゲイン制御ブロックは、入力信号ｉｎをフィルタリングすることなく、すなわち、入力信号ｉｎのスペクトルを変更することなく、全体的なゲインのみを変更して、入力信号ｉｎのレベルを調節する。別の倍率器６６Ｂは、第２のゲイン制御セルを提供し、この第２のゲイン制御セルは、減衰値ａｔｔｅｎ２に従って第１の倍率器６６Ａの出力のレベルを調節し、減衰値ａｔｔｅｎ２は、第２の信号レベル検出器６４Ｂによって、第１の倍率器６６Ａのフィルタリングされていない出力から決定される。描かれている実施形態における信号レベル検出器６４Ａおよび６４Ｂは、閾値検出器である。すなわち、減衰値ａｔｔｅｎ１およびａｔｔｅｎ２は、信号レベル検出器６４Ａおよび６４Ｂの入力に到達する対応する信号レベルが、所定の閾値を超過すると適用される。さらに、減衰値ａｔｔｅｎ１およびａｔｔｅｎ２の信号レベルに対する変化は、そのようなものなので、無限圧縮比が適用される。すなわち、減衰値ａｔｔｅｎ１およびａｔｔｅｎ２は、対応する信号レベルが、対応する閾値を超過しないことを確実にするように変化する。従って、低域通過フィルタ６２、信号レベル検出器６４Ａ、および倍率器６６Ａは、第１のソフトリミッタを形成し、信号レベル検出器６４Ｂおよび倍率器６６Ｂは、第２のソフトリミッタを形成する。本発明の他の実施形態において、圧縮比は、無限を下回り得、閾値検出は、省略され得、それによって、制限するよりむしろ、純粋な圧縮が適用される。
【００１８】
さらに、第１のリミッタまたは第２のリミッタのいずれか、または第１のリミッタと第２のリミッタとの両方が、活性である場合、適合的フィルタ制御の方程式は、もはや当てはまらないので、イベント検出および制御ブロック３８は、Ｗ（ｚ）の適合を凍結するように作用する。すなわち、Ｗ係数制御ブロック３１は、制限がアンチノイズ信号に対してもはや適用されていないことを、信号レベル検出器６４Ａと６４Ｂとの両方が、指示するまで、適合的フィルタ３２の係数の値を変更することを中止するように信号伝達される。
【００１９】
ここで図５を参照すると、ＣＯＤＥＣ集積回路２０内で実装され得る、本発明の実施形態によるＡＮＣシステムのブロック図が示されている。基準マイクロフォン信号ｒｅｆは、デルタ−シグマＡＤＣ４１Ａによって生成され、デルタ−シグマＡＤＣ４１Ａは、６４倍オーバサンプリングで動作し、その出力は、デシメータ４２Ａにより２の因数によってデシメートされ、３２倍オーバサンプリングされた信号を生成する。デルタ−シグマシェーパ４３Ａは、並列の一対の適合的フィルタステージ４４Ａおよび４４Ｂの結果として生じる応答が有意な応答を有する帯域の外へイメージのエネルギーを広げる。フィルタステージ４４Ｂは、固定応答ＷＦＩＸＥＤ（ｚ）を有し、固定応答ＷＦＩＸＥＤ（ｚ）は、一般的に、通常のユーザ用の無線電話機１０の特定の設計のためのＰ（ｚ）／Ｓ（ｚ）の推定における開始点を提供するために予め決定されている。Ｐ（ｚ）／Ｓ（ｚ）の推定の応答の適合的部分ＷＡＤＡＰＴ（ｚ）は、適合的フィルタステージ４４Ａによって提供され、適合的フィルタステージ４４Ａは、リーキー（ｌｅａｋｙ）最小二乗平均（ＬＭＳ）型の係数コントローラ５４Ａによって制御される。エラー入力が提供されない場合、応答は、フラットな応答または所定の応答に経時的に正常化することによりリーキーＬＭＳ係数コントローラ５４Ａを適合させるという点で、リーキーＬＭＳ係数コントローラ５４Ａは、リーキーである。リーキーなコントローラを提供することは、特定の環境条件の下で生じ得る長期にわたる不安定性を防止し、一般的に、ＡＮＣ応答の特定の感知性に対してシステムをよりロバストにする。
【００２０】
図３の例においてそうであったように、基準マイクロフォン信号ｒｅｆは、経路Ｓ（ｚ）の応答の推定のコピーであるフィルタ応答ＳＥＣＯＰＹ（ｚ）によって、すなわち、応答ＳＥＣＯＰＹ（ｚ）を有するフィルタ５１によってフィルタリングされ、その出力は、デシメータ５２Ａにより３２の因数によってデシメートされ、ベースバンドオーディオ信号を生成し、このベースバンドオーディオ信号は、無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタ５３Ａを通して、リーキーＬＭＳ５４Ａに提供される。エラーマイクロフォン信号ｅｒｒは、デルタ−シグマＡＤＣ４１Ｃによって生成され、デルタ−シグマＡＤＣ４１Ｃは、６４倍オーバサンプリングで動作し、その出力は、デシメータ４２Ｂにより２の因数によってデシメートされ、３２倍オーバサンプリングされた信号を生成する。図３のシステムにおいてそうであってように、経路Ｓ（ｚ）の推定応答を適用するために適合的フィルタによってフィルタリングされたある量のダウンリンクオーディオｄｓは、コンバイナ４６Ｃによってエラーマイクロフォン信号ｅｒｒから除去され、コンバイナ４６Ｃの出力は、デシメータ５２Ｃにより３２の因数によってデシメートされ、ベースバンドオーディオ信号を生成し、このベースバンドオーディオ信号は、無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタ５３Ｂを通して、リーキーＬＭＳ５４Ａに提供される。応答Ｓ（ｚ）は、別の並列の一組の適合的フィルタステージ５５Ａおよび５５Ｂによって生成され、そのうちの一方、フィルタステージ５５Ｂは、固定応答ＳＥＦＩＸＥＤ（ｚ）を有し、そのうちの他方、フィルタステージ５５Ａは、適合的応答ＳＥＡＤＡＰＴ（ｚ）を有し、適合的応答ＳＥＡＤＡＰＴ（ｚ）は、リーキーＬＭＳ係数コントローラ５４Ｂによって制御される。適合的フィルタステージ５５Ａおよび５５Ｂの出力は、コンバイナ４６Ｅによって組み合わされる。上述の伝達関数Ｗ（ｚ）の実装と同様に、フィルタ応答ＳＥＦＩＸＥＤ（ｚ）は、一般的に、電気的／音響的経路Ｓ（ｚ）に対する様々な動作条件の下での適切な開始点を提供するために既知である所定の応答である。図５のシステムにおいて、別個の制御値が、適合的フィルタ５１を制御するために提供され、適合的フィルタ５１は、応答ＳＥＣＯＰＹ（ｚ）を有し、単一の適合的フィルタステージとして示されている。しかし、適合的フィルタ５１は、代替として、２つの並列のステージを用いて実装され得、適合的フィルタステージ５５Ａを制御するために用いられる同じ制御値が、適合的フィルタ５１の実装における適合的ステージを制御するために用いられ得る。リーキーＬＭＳ制御ブロック５４Ｂへの入力も、ベースバンドにおけるものであり、該入力は、３２の因数によってデシメートするデシメータ５２Ｂによりダウンリンクオーディオ信号ｄｓをデシメートすることによって提供され、該入力は、コンバイナ４６Ｃが、適合的フィルタステージ５５Ａとフィルタステージ５５Ｂとの組み合わされた出力から生成された信号を除去した後に該提供され、この組み合わされた出力は、別のコンバイナ４６Ｅによって組み合わされている。コンバイナ４６Ｃの出力は、ダウンリンクオーディオ信号ｄｓに起因する成分が除去されたエラーマイクロフォン信号ｅｒｒを表し、コンバイナ４６Ｃの出力は、デシメータ５２Ｂによるデシメーションの後にＬＭＳ制御ブロック５４Ｂに提供される。ＬＭＳ制御ブロック５４Ｂへの他の入力は、デシメータ５２Ｃによって生成されるベースバンド信号である。
【００２１】
ベースバンドおよびオーバサンプリングされた信号伝達の上述の構成は、オーバサンプリングされたレートで適合的フィルタステージ４４Ａ〜４４Ｂ、５５Ａ〜５５Ｂ、および適合的フィルタ５１を実装することにより与えられるタップ（ｔａｐ）柔軟性を提供しながら、単純化された制御、および、適合的制御ブロック（例えば、リーキーＬＭＳコントローラ５４Ａおよび５４Ｂ）において消費される低減された電力を提供する。図５のシステムの残りは、コンバイナ４６Ｄを含み、コンバイナ４６Ｄは、ダウンリンクオーディオｄｓを内部オーディオｉａおよび近端音声の一部分と組み合わせ、この近端音声の一部分は、シグマ−デルタＡＤＣ４１Ｂによって生成され、フィードバック状態を防止するために側音減衰器５６によってフィルタリングされている。コンバイナ４６Ｄの出力は、フィルタステージ５５Ａおよび５５Ｂが有意な応答を有する帯域の外へイメージをシフトするように成形されている入力をフィルタステージ５５Ａおよび５５Ｂに提供するシグマ−デルタシェーパ４３Ｂによって成形される。
【００２２】
本発明の実施形態に従って、コンバイナ４６Ｄの出力は、適合的フィルタステージ４４Ａ〜４４Ｂの出力とも組み合わされるが、この適合的フィルタステージ４４Ａ〜４４Ｂの出力は、フィルタステージの各々に対して対応するハードミュートブロック（ｈａｒｄ  ｍｕｔｅ  ｂｌｏｃｋ）４５Ａ、４５Ｂと、ハードミュートブロック４５Ａ、４５Ｂの出力を組み合わせるコンバイナ４６Ａと、ＡＮＣ動作を開始または終了する場合、アンチノイズチャネルのゲインを増大させるか、または低減するソフトミュート４７と、次のソフトリミッタ４８とを含む制御チェーンによって処理されてアンチノイズ信号を生成する。次に、アンチノイズ信号は、コンバイナ４６Ｂによってコンバイナ４６Ｄのソースオーディオ出力から差し引かれる。本実施形態において、ソフトリミッタ４８は、図３および図４を参照して上述されたとおりの、スピーカ損傷防止回路を含む。コンバイナ４６Ｂの出力は、補間器４９により２の因数によって挿入が行われ、次に、６４ｘオーバサンプリングレートで操作されるシグマ−デルタＤＡＣ５０によって再生される。ＤＡＣ５０の出力は、増幅器Ａ１に提供され、増幅器Ａ１は、スピーカＳＰＫＲに送達される信号を生成する。
【００２３】
イベント検出および制御ブロック３８は、例えば、デシメータ５２Ｃの出力（エラーマイクロフォンＥにおいて測定される、いかにうまくＡＮＣシステムが音響ノイズをキャンセリングしているかを表す）、デシメータ５２Ａの出力（経路ＳＥ（ｚ）によって成形される周囲の音響環境を表す）、ダウンリンクオーディオ信号ｄｓ、および近端音声信号ｎｓのような、イベント検出のための様々な入力を受信する。検出された音響イベントまたは他の環境要因（例えば、耳５に対する無線電話機１０の位置）に応じて、イベント検出および制御ブロック３８は、様々な出力を生成し、これらの様々な出力は、明確さのために図５には示されていないが、しかし、他の要素の中でもとりわけ、ハードミュートブロック４５Ａ〜４５Ｂが適用されるかどうか、ミュート４７およびリミッタ４８の特性、リーキーＬＭＳ制御ブロック５４Ａおよび５４Ｂが凍結されるか、またはリセットされるかどうか、ならびに、本発明の一部の実施形態において、適合的フィルタ（例えば、適合的フィルタステージ４４Ｂおよび５５Ｂ）の固定部分のためにどのような固定応答が選択されるかを制御し得る。
【００２４】
図５のシステムならびに図２〜図４の例示的回路における要素の各々または一部は、論理で直接的に実装されることができるか、または、例えば、演算（例えば、適合的フィルタリングおよびＬＭＳ係数計算）を行うプログラム命令を実行するデジタル信号処理（ＤＳＰ）コアのようなプロセッサによって実装されることができる。ＤＡＣおよびＡＤＣステージは、一般的に、専用の混合性信号回路で実装される一方、本発明のＡＮＣシステムのアーキテクチャは、一般的に、ハイブリッドアプローチに適しており、このハイブリッドアプローチにおいて、論理は、例えば、高度にオーバサンプリングされた設計の区分において用いられ得、一方、プログラムコードまたはマイクロコード駆動処理要素は、より複雑ではあるが、しかし、より低速の演算（例えば、適合的フィルタに対するタップを計算すること、および／または、例えば本明細書において記述されたもののような検出されたイベントに応答すること）のために選択される。
【００２５】
本発明は、特に、その好ましい実施形態を参照して示され、記述されたが、しかし、前記およびその他は、形態において変化すること、および、本発明の精神および範囲から逸脱することなく細部が、前記およびその他において決められ得ることが当業者によって理解される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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