(57)【要約】  モバイルデバイスとベースユニットとの間の距離及び／又は音響品質を判定する方法が提供される。この方法は、このモバイルデバイス及びベースユニットのうち一方のマイクロフォンにより音響信号を受信するステップと、受信した音響信号と第２の信号との相関を判定するステップと、相関を判定するステップの結果における１つ以上のピークに基づいてモバイルデバイスとベースユニットとの間の音響品質及び／又は距離を判定するステップとを有する。
2014512127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モバイルデバイスとベースユニットとの間の距離及び／又は音響品質を判定する方法であって、
前記モバイルデバイス及びベースユニットのうち一方のマイクロフォンにより音響信号を受信するステップと、
前記受信した音響信号と第２の信号との相関を判定するステップと、
前記相関を判定するステップの結果における１つ以上のピークに基づいて前記モバイルデバイスと前記ベースユニットとの間の前記音響品質及び／又は前記距離を判定するステップと
を有する方法。
【請求項２】
前記モバイルデバイス及びベースユニットのうち前記一方の前記マイクロフォンにより受信された前記音響信号は、制御信号に応じて前記音響信号を出力する前記モバイルデバイス及びベースユニットのうち他方のスピーカから受信される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２の信号は、前記音響信号を出力するために前記モバイルデバイス及びベースユニットのうち前記他方のスピーカを制御するために使用される信号に対応する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記モバイルデバイス及びベースユニットのうち前記他方のマイクロフォンで前記音響信号を受信するステップを更に有する、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記第２の信号は、前記モバイルデバイス及びベースユニットのうち前記他方で受信された前記音響信号に対応する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記音響信号を出力するために前記モバイルデバイス及びベースユニットのうち前記一方のスピーカを制御するステップを更に有し、
前記モバイルデバイス及びベースユニットの一方のマイクロフォンにより音響信号を受信するステップは、前記モバイルデバイス及び前記ベースユニットの前記スピーカから前記音響信号を受信することを有する、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記モバイルデバイスと前記ベースユニットとの間の前記音響品質及び／又は前記距離を判定するステップは、
前記モバイルデバイス及びベースユニットのうち前記一方のスピーカからの音響信号に対応する、前記判定するステップの結果における第１のピークと、前記モバイルデバイス及びベースユニットのうち前記他方のスピーカからの前記音響信号に対応する第２のピークとを検出し、前記判定するステップの結果における前記第１のピークと前記第２のピークとの間の距離から、前記モバイルデバイスと前記ベースユニットとの間の距離を判定すること、及び／又は
(i)前記検出されたピークの振幅の比、(ii)前記第２のピークの周辺の分散及び／又は(iii)前記第２のピークの周辺の残響時間から、前記モバイルデバイスと前記ベースユニットとの間の前記音響品質を判定することを有する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第２の信号は、前記音響信号を出力するために前記モバイルデバイス及びベースユニットのうち前記他方のスピーカを制御するために使用される信号に対応する、請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
前記モバイルデバイス及びベースユニットのうち前記他方のスピーカを制御するために使用される前記制御信号は、遠隔監視ステーションから受信された音声信号、又は、前記モバイルデバイス及び／又は前記ベースユニットにローカルに格納されたオーディオファイルから導かれた信号を有する、請求項２ないし８のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記音響信号を受信するステップは、前記ベースユニットのマイクロフォンにより音響信号を受信することを有し、
前記方法は、前記モバイルデバイスのマイクロフォンにより音響信号を受信するステップを更に有し、
前記モバイルデバイスの前記マイクロフォンにより受信された前記音響信号は、受信した音響信号と第２の信号との相関を判定するステップにおける前記第２の信号として使用される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記モバイルデバイス及び前記ベースユニットの前記マイクロフォンにより受信された前記音響信号は、前記モバイルデバイスのユーザの音声である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記判定するステップは、前記判定するステップの結果において検出された前記ピークのタイミングから、前記モバイルデバイスと前記ベースユニットとの間の前記距離を判定することを有する、請求項２ないし５、１０又は１１のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記判定するステップは、(i)検出されたピークの周辺の分散及び／又は(ii)検出されたピークの周辺の残響時間から、前記モバイルデバイスと前記ベースユニットとの間の前記音響品質を判定することを有する、請求項２ないし５、１０又は１１のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
モバイルデバイスの電力消費を低減する方法であって、
請求項１ないし１３のうちいずれか１項に記載の方法に従って、前記モバイルデバイスと前記ベースユニットとの間の前記距離及び／又は前記音響品質を判定するステップと、
前記モバイルデバイスが前記ベースユニットへの閾値距離よりも近いこと又は前記音響品質が閾値よりも大きいことが判定された場合、前記モバイルデバイスのスピーカを停止させるステップと
を有する方法。
【請求項１５】
モバイルデバイスと、
ベースユニットと、
プロセッサと
を有するシステムであって、
前記モバイルデバイス及びベースユニットのうち一方は、音響信号を受信するマイクロフォンを有し、
前記プロセッサは、
前記受信した音響信号と第２の信号との相関を判定し、
前記判定するステップの結果における１つ以上のピークに基づいて前記モバイルデバイスと前記ベースユニットとの間の音響品質及び／又は距離を判定するように構成されるシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モバイルデバイスがベースユニットの近くに存在するか否かを判定することに関し、特に、音響信号を使用してモバイルデバイスとベースユニットとの間の距離及び／又は音響品質に関する近さを判定することに関する。
【背景技術】
【０００２】
個人向け緊急対応システム（PERS：personal  emergency  response  system）は、典型的にはユーザの家に配置されたベースユニットを有し、マイクロフォン及びスピーカを少なくとも有する。ベースユニットは、通信ネットワーク（例えば、モバイルネットワーク又はPSTN）を介して遠隔監視ステーションに接続され、ユーザが支援を必要とする場合に医療提供者又は緊急サービスに連絡することを可能にしている。
【０００３】
モバイルPERS（MPERS：mobile  PERS）もまた、ユーザにより装着又は携帯される小型のモバイルデバイス又はポータブルデバイス（例えば、移動電話、腕時計又はペンダントの形式のもの）を有する。モバイルデバイスは、それぞれのマイクロフォン及びスピーカを有し、ベースユニットに無線で接続される。ユーザは、ベースユニットを介して遠隔監視ステーションと通信するために、モバイルデバイスを使用することができる。モバイルデバイスはまた、ユーザの状態又は健康を監視する１つ以上のセンサ（例えば、ユーザの転倒を検出する加速度計）を有することがある。モバイルデバイスはまた、ユーザが遠隔監視ステーションに迅速に連絡するために使用できる緊急ボタン又はパニックボタンを有することがある。
【０００４】
US2010/0311388は、セルラ送受信モジュールと、GPSモジュールと、緊急呼び出しボタンとを有するポータブルデバイスと、対応センタと通信するベースステーションとを有するシステムについて記載している。ユーザはまた、パニックボタンを有する装着可能なペンダントを有しており、パニックボタンが作動すると、信号がポータブルデバイスに出力される。ポータブルデバイスがベースステーションの近くに存在しない場合（これはRF信号に基づいて判定される）、ポータブルデバイスは、パニックボタンの作動に応じて対応センタに連絡する。ポータブルデバイスがベースステーションの近くに存在する場合、ベースステーションは信号を受信し、対応センタと通信する。ポータブルデバイスがベースステーションの近くに存在する間に、GPSモジュールの電源が切断され、セルがスリープモードに入る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、このシステムでは、ポータブルデバイスにより消費される電力は、ベースステーションの近くに存在する場合に低減される可能性がある。しかし、この種類のシステムにおいてモバイルデバイスの電力消費を更に低減できるようにすることが望ましい。これは、特に緊急呼び出し中に当てはまる。この理由は、呼び出しが或る時間の間に遠隔監視ステーションで管理される必要があるからである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、ユーザ（従ってモバイルデバイス）がベースユニットの近くに存在するときに、オーディオを再生するために使用されるモバイルデバイスの構成要素（例えば、デジタル・アナログ変換器、オーディオ増幅器、スピーカ）をオフにすることにより、この種類のシステムでモバイルデバイスの電力消費が低減され得ることを提供する。ユーザのオーディオ又は音声は、その代わりにベースユニットのスピーカから出力されてもよい。しかし、モバイルデバイスのスピーカ及び関連する構成要素は、ユーザがベースユニットのスピーカにより放送される音声を聞いて理解することができるほどベースユニットの十分に近くに存在する場合にのみオフにされるべきである。
【０００７】
従って、ユーザ及びモバイルデバイスのベースユニットへの近さを判定するために、従来のRF信号に基づく方法を使用することは適切ではない。この理由は、これらの方法は、ユーザがベースユニットからの音声を明瞭に聞いて理解することができなくても、ユーザ及びモバイルデバイスが（例えば、更なるアクセスポイントによる三角測量又は受信RF信号強度に基づいて）ベースユニットの近くに存在すると判定する可能性があるからである（例えば、ユーザ及びモバイルデバイスは、介在するドアが閉じた状態で、ベースユニットの隣の部屋又は異なる部屋に存在する可能性がある）。
【０００８】
従って、ユーザがベースユニットのスピーカからの音声を聞いて認識できることを確保しつつ、モバイルデバイスのスピーカが通信中にオフにされることを可能にするため、モバイルデバイス（及びユーザ）のベースユニットへの近さを判定する代替の手法が必要である。
【０００９】
従って、本発明は、モバイルデバイスのベースユニットへの近さが、モバイルデバイスとベースユニットとの間の距離又は音響品質を評価することにより判定されることを提供する。特定の実施例では、音響品質は、ベースユニットで受信されたユーザの音声の品質及び／又はベースユニットのスピーカからモバイルデバイスで受信された音の品質に関して評価される。
【００１０】
本発明の様々な実施例は、以下の記述に規定されている。
【００１１】
記述１  モバイルデバイスとベースユニットとの間の距離及び／又は音響品質を評価する方法であって、このモバイルデバイス及びベースユニットのうち一方のマイクロフォンにより音響信号を受信するステップと、受信した音響信号と第２の信号との相関を判定するステップと、相関を判定するステップの結果における１つ以上のピークに基づいてモバイルデバイスとベースユニットとの間の音響品質及び／又は距離を判定するステップとを有する方法。
【００１２】
記述２  相関を判定するステップは、受信した音響信号から第２の信号を除去するための適応フィルタの係数を判定することを有し、相関を判定するステップの結果は、適応フィルタのインパルス応答を有する、記述１に記載の方法。
【００１３】
記述３  判定された係数の振幅二乗（magnitude  square）を平滑化するステップを更に有する、記述２に記載の方法。
【００１４】
記述４  このモバイルデバイス及びベースユニットのうち一方のマイクロフォンにより受信された音響信号は、制御信号に応じて音響信号を出力するこのモバイルデバイス及びベースユニットのうち他方のスピーカから受信される、記述１ないし３のうちいずれか１項に記載の方法。
【００１５】
記述５  第２の信号は、音響信号を出力するためにこのモバイルデバイス及びベースユニットのうち他方のスピーカを制御するために使用される信号に対応する、記述４に記載の方法。
【００１６】
記述６  このモバイルデバイス及びベースユニットのうち他方のマイクロフォンで音響信号を受信するステップを更に有する、記述４に記載の方法。
【００１７】
記述７  第２の信号は、このモバイルデバイス及びベースユニットのうち他方で受信された音響信号に対応する、記述６に記載の方法。
【００１８】
記述８  モバイルデバイスとベースユニットとの間の音響品質及び／又は距離を判定するステップは、判定するステップの結果における単一のピークを検出することを有する、記述４ないし７のうちいずれか１項に記載の方法。
【００１９】
記述９  判定するステップは、判定するステップの結果において検出されたピークのタイミングから、モバイルデバイスとベースユニットとの間の距離を判定することを有する、記述８に記載の方法。
【００２０】
記述１０  判定するステップは、(i)検出されたピークの分散及び／又は(ii)検出されたピークの周辺の残響時間（reverberation  time）から、モバイルデバイスとベースユニットとの間の音響品質を判定することを有する、記述８又は９に記載の方法。
【００２１】
記述１１  音響信号を出力するためにこのモバイルデバイス及びベースユニットのうち一方のスピーカを制御するステップを更に有し、このモバイルデバイス及びベースユニットの一方のマイクロフォンにより音響信号を受信するステップは、このモバイルデバイス及びこのベースユニットのスピーカから音響信号を受信することを有する、記述４に記載の方法。
【００２２】
記述１２  モバイルデバイスとベースユニットとの間の音響品質及び／又は距離を判定するステップは、このモバイルデバイス及びベースユニットのうち一方のスピーカからの音響信号に対応する、判定するステップの結果における第１のピークと、このモバイルデバイス及びベースユニットのうち他方のスピーカからの音響信号に対応する第２のピークとを検出することを有する、記述１１に記載の方法。
【００２３】
記述１３  音響品質及び／又は距離を判定するステップは、判定するステップの結果における第１のピークと第２のピークとの間の距離から、モバイルデバイスとベースユニットとの間の距離を判定することを有する、記述１２に記載の方法。
【００２４】
記述１４  音響品質及び／又は距離を判定するステップは、(i)検出されたピークの振幅の比、(ii)第２のピークの周辺の分散及び／又は(iii)第２のピークの周辺の残響時間から、モバイルデバイスとベースユニットとの間の音響品質を判定することを有する、記述１２又は１３に記載の方法。
【００２５】
記述１５  第２の信号は、音響信号を出力するためにこのモバイルデバイス及びベースユニットのうち他方のスピーカを制御するために使用される信号に対応する、記述１１ないし１４のうちいずれか１項に記載の方法。
【００２６】
記述１６  このモバイルデバイス及びベースユニットのうち他方のスピーカを制御するために使用される制御信号は、遠隔監視ステーションから受信された音声信号を有する、記述４ないし１５のうちいずれか１項に記載の方法。
【００２７】
記述１７  このモバイルデバイス及びベースユニットのうち他方のスピーカを制御するために使用される制御信号は、このモバイルデバイス及び／又はこのベースユニットにローカルに格納されたオーディオファイルから導かれた信号を有する、記述４ないし１５のうちいずれか１項に記載の方法。
【００２８】
記述１８  オーディオファイルから導かれた制御信号に応じて音響信号を出力するこのモバイルデバイス及びベースユニットのうち他方のスピーカは、このモバイルデバイス及びベースユニットのうち一方から送信されたトリガー信号に応じて作動する、記述１７に記載の方法。
【００２９】
記述１９  音響信号を受信するステップは、ベースユニットのマイクロフォンにより音響信号を受信することを有し、この方法は、モバイルデバイスのマイクロフォンにより音響信号を受信するステップを更に有し、モバイルデバイスのマイクロフォンにより受信された音響信号は、受信した音響信号と第２の信号との相関を判定するステップにおける第２の信号として使用される、記述１ないし３のうちいずれか１項に記載の方法。
【００３０】
記述２０  モバイルデバイス及びベースユニットのマイクロフォンにより受信された音響信号は、モバイルデバイスのユーザの音声である、記述１９に記載の方法。
【００３１】
記述２１  モバイルデバイスとベースユニットとの間の音響品質及び／又は距離を判定するステップは、判定するステップの結果における単一のピークを検出することを有する、記述１９又は２０に記載の方法。
【００３２】
記述２２  判定するステップは、判定するステップの結果において検出されたピークのタイミングから、モバイルデバイスとベースユニットとの間の距離を判定することを有する、記述２１に記載の方法。
【００３３】
記述２３  判定するステップは、(i)検出されたピークの周辺の分散及び／又は(ii)検出されたピークの周辺の残響時間から、モバイルデバイスとベースユニットとの間の音響品質を判定することを有する、記述２１又は２２に記載の方法。
【００３４】
記述２４  モバイルデバイスの電力消費を低減する方法であって、記述１ないし２３のうちいずれか１項に記載の方法に従って、モバイルデバイスとベースユニットとの間の距離及び／又は音響品質を判定するステップと、モバイルデバイスがベースユニットへの閾値距離よりも近いこと又は音響品質が閾値よりも大きいことが判定された場合、モバイルデバイスのスピーカを停止させるステップとを有する方法。
【００３５】
記述２５  モバイルデバイスとベースユニットとプロセッサとを有するシステムであって、モバイルデバイス及びベースユニットのうち一方は、音響信号を受信するマイクロフォンを有し、プロセッサは、受信した音響信号と第２の信号との相関を判定し、判定するステップの結果における１つ以上のピークに基づいてモバイルデバイスとベースユニットとの間の音響品質及び／又は距離を判定するように構成されるシステム。
【００３６】
記述２６  プロセッサは、受信した音響信号から第２の信号を除去するための適応フィルタの係数を判定することにより、相関を判定するように構成され、相関を判定するステップの結果は、適応フィルタのインパルス応答を有する、記述２５に記載のシステム。
【００３７】
記述２７  プロセッサは、判定された係数の振幅二乗（magnitude  square）を平滑化するように更に構成される、記述２６に記載のシステム。
【００３８】
記述２８  このモバイルデバイス及びベースユニットのうち他方は、制御信号に応じて音響信号を出力するスピーカを有する、記述２５ないし２７のうちいずれか１項に記載のシステム。
【００３９】
記述２９  第２の信号は、音響信号を出力するためにこのモバイルデバイス及びベースユニットのうち他方のスピーカを制御するために使用される信号に対応する、記述２８に記載のシステム。
【００４０】
記述３０  このモバイルデバイス及びベースユニットのうち他方は、音響信号を受信するマイクロフォンを有する、記述２８に記載のシステム。
【００４１】
記述３１  第２の信号は、このモバイルデバイス及びベースユニットのうち他方のマイクロフォンにより受信された音響信号に対応する、記述３０に記載のシステム。
【００４２】
記述３２  プロセッサは、相関の結果における単一のピークを検出することにより、モバイルデバイスとベースユニットとの間の音響品質及び／又は距離を判定するように構成される、記述２５ないし３１のうちいずれか１項に記載のシステム。
【００４３】
記述３３  プロセッサは、相関の結果において検出されたピークのタイミングから、モバイルデバイスとベースユニットとの間の距離を判定するように構成される、記述３２に記載のシステム。
【００４４】
記述３４  プロセッサは、(i)検出されたピークの周辺の分散及び／又は(ii)検出されたピークの周辺の残響時間（reverberation  time）から、モバイルデバイスとベースユニットとの間の音響品質を判定するように構成される、記述３２又は３３に記載のシステム。
【００４５】
記述３５  このモバイルデバイス及びベースユニットのうち一方は、音響信号を出力するスピーカを更に有し、このモバイルデバイス及びベースユニットの一方のマイクロフォンは、このモバイルデバイス及びこのベースユニットのスピーカから音響信号を受信する、記述２５に記載のシステム。
【００４６】
記述３６  プロセッサは、このモバイルデバイス及びベースユニットのうち一方のスピーカからの音響信号に対応する、相関の結果における第１のピークと、このモバイルデバイス及びベースユニットのうち他方のスピーカからの音響信号に対応する第２のピークとを検出することにより、モバイルデバイスとベースユニットとの間の音響品質及び／又は距離を判定するように構成される、記述３５に記載のシステム。
【００４７】
記述３７  プロセッサは、第１のピークと第２のピークとの間の距離から、モバイルデバイスとベースユニットとの間の距離を判定することにより、音響品質及び／又は距離を判定するように構成される、記述３６に記載のシステム。
【００４８】
記述３８  プロセッサは、(i)検出されたピークの振幅の比、(ii)第２のピークの周辺の分散及び／又は(iii)第２のピークの周辺の残響時間から、モバイルデバイスとベースユニットとの間の音響品質を判定することにより、音響品質及び／又は距離を判定するように構成される、記述３６又は３７に記載のシステム。
【００４９】
記述３９  第２の信号は、音響信号を出力するためにこのモバイルデバイス及びベースユニットのうち他方のスピーカを制御するために使用される信号に対応する、記述３５ないし３８のうちいずれか１項に記載のシステム。
【００５０】
記述４０  このモバイルデバイス及びベースユニットのうち他方のスピーカを制御するために使用される制御信号は、遠隔監視ステーションから受信された音声信号を有する、記述２７ないし３９のうちいずれか１項に記載のシステム。
【００５１】
記述４１  このモバイルデバイス及びベースユニットのうち他方のスピーカを制御するために使用される制御信号は、このモバイルデバイス及び／又はこのベースユニットにローカルに格納されたオーディオファイルから導かれた信号を有する、記述２７ないし３９のうちいずれか１項に記載のシステム。
【００５２】
記述４２  オーディオファイルから導かれた制御信号に応じて音響信号を出力するこのモバイルデバイス及びベースユニットのうち他方のスピーカは、このモバイルデバイス及びベースユニットのうち一方から送信されたトリガー信号に応じて作動する、記述４１に記載のシステム。
【００５３】
記述４３  モバイルデバイス及びベースユニットのそれぞれは、音響信号を受信するマイクロフォンを有し、プロセッサは、受信した音響信号と第２の信号との相関を判定する際に第２の信号としてモバイルデバイスのマイクロフォンにより受信された音響信号を使用するように構成される、記述２５ないし２７のうちいずれか１項に記載のシステム。
【００５４】
記述４４  モバイルデバイス及びベースユニットのマイクロフォンにより受信された音響信号は、モバイルデバイスのユーザの音声である、記述４３に記載のシステム。
【００５５】
記述４５  プロセッサは、相関の結果における単一のピークを検出することにより、モバイルデバイスとベースユニットとの間の音響品質及び／又は距離を判定するように構成される、記述４３又は４４に記載のシステム。
【００５６】
記述４６  プロセッサは、相関の結果において検出されたピークのタイミングから、モバイルデバイスとベースユニットとの間の距離を判定するように構成される、記述２１に記載のシステム。
【００５７】
記述４７  プロセッサは、(i)検出されたピークの周辺の分散及び／又は(ii)検出されたピークの周辺の残響時間から、モバイルデバイスとベースユニットとの間の音響品質を判定するように構成される、記述４５又は４６に記載のシステム。
【００５８】
記述４８  モバイルデバイスは、スピーカを有し、モバイルデバイスがベースユニットへの閾値距離よりも近いこと又は音響品質が閾値よりも大きいことが判定された場合、モバイルデバイスはスピーカを停止させるように構成される、記述２５ないし４７のうちいずれか１項に記載のシステム。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明によるモバイルユニット及びベースユニットのブロック図
【図２】遠隔監視ステーションへの呼び出し中にモバイルデバイスを動作する方法を示すフローチャート
【図３】直接音場及び拡散音場を示す部屋における音響インパルス応答を示すグラフ
【図４Ａ】ベースユニットから２つの異なる距離に立つユーザの適応フィルタのインパルス応答
【図４Ｂ】ベースユニットから２つの異なる距離に立つユーザの適応フィルタのインパルス応答
【図５】本発明の第１の実施例で実行される処理を示す図
【図６】第１の実施例で実行される処理ステップを示すフローチャート
【図７】適応フィルタのインパルス応答の振幅二乗及び対応する平滑化応答を示すグラフ
【図８】本発明の第２の実施例で実行される処理を示す図
【図９】第２の実施例で実行される処理ステップを示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００６０】
本発明の実施例について、図面を参照して単なる例として説明する。
【００６１】
モバイル個人向け緊急対応システム（MPERS：mobile  personal  emergency  response  system）に適用されるものとして本発明について以下に説明するが、モバイルデバイスのベースユニットへの近さを検出する方法は、他の種類のシステムにも適用可能であることが分かる。
【００６２】
更に、スピーカ（及び関連する構成要素）をオフにすることにより、モバイルデバイスの電力を節約することが可能か否かを判定するためのものとして本発明について説明するが、近さの検出結果は、１つの通信ユニットから家の中の一式の分散したユニットの中から他の通信ユニットに現行の呼び出しのハンドオーバを実行すること、又はベースユニットの増幅器の利得を自動的に調整すること等のように、多数の他の目的にも使用可能であることが分かる。
【００６３】
本発明が実施され得るユーザ4のMPERS2の部分は図１に示されている。MPERS2は、モバイルデバイス6とベースユニット8とを有する。
【００６４】
モバイルデバイス6は、如何なる適切な形式（例えば、ユーザの首の周りに装着されるペンダント、腕時計、移動電話、PDA等）になってもよく、一般的にはユーザ4の近くに存在する。モバイルデバイス6は、ベースユニット8と通信するための送受信回路10及び関連するアンテナ12を有する。送受信回路10は、例えば、Bluetooth（登録商標）又はDECTを含む如何なる適切な通信プロトコルを使用するように構成されてもよい。更に、送受信回路10は、モバイルデバイス6がベースユニット8の範囲内に存在しない場合（例えば、ユーザ4が家から離れている場合）にモバイルデバイス6が遠隔監視ステーションに直接連絡することができるように、モバイル通信プロトコル（例えば、GSM（登録商標）又はCDMA）を使用するように構成されてもよい。
【００６５】
モバイルデバイス6はまた、プロセッサ14と、スピーカ16と、マイクロフォン18とを有する。プロセッサ14は、モバイルデバイス6の動作を制御する。スピーカ16は、（モバイルデバイス6がベースユニット8の範囲内に存在する場合）ベースユニット8を介して遠隔監視ステーションから受信したオーディオ（通常では音声）を出力するために提供される。図１では、ブロック16はまた、スピーカ16に関連する他の構成要素（例えば、デジタル・アナログ変換器及びオーディオ増幅器）も表す。
【００６６】
マイクロフォン18は、ユーザ4からのオーディオ（この場合も通常では音声）を検出し、（この場合も同様に、モバイルデバイス6が範囲内に存在する場合にベースユニット8を介して）オーディオを遠隔監視ステーションに送信するための電気信号に変換する。
【００６７】
モバイルデバイス6はまた、電力をモバイルデバイス6の様々な構成要素に供給するバッテリ20又は他の適切な電源を有する。プロセッサ14は、どの構成要素（例えば、送受信回路10、スピーカ16及びマイクロフォン18）がいずれか特定の時間にバッテリ20により電力供給されるかを制御するように構成されてもよい。
【００６８】
或る実施例では、モバイルデバイス6は、モバイルデバイス6のスピーカ16により再生される予め記録されたオーディオファイルを格納するメモリ21を含んでもよい。これらのオーディオファイルは、スピーカ16が電力供給されている場合に、緊急状態の際に出力されてもよい（例えば、遠隔監視ステーションへの接続が確立されていることをユーザ4に通知するため）。
【００６９】
ベースユニット8は、モバイルデバイス6と通信するための送受信回路22及び関連するアンテナ24を有する。モバイルデバイス6と同様に、ベースユニット8の送受信回路22は、例えば、Bluetooth（登録商標）又はDECTを含む如何なる適切な通信プロトコルを使用するように構成されてもよい。更に、送受信回路22は、ベースユニット8が遠隔監視ステーションに連絡することを可能にするため、モバイル通信プロトコル（例えば、GSM（登録商標）又はCDMA）を使用するように構成されてもよい。或いは又は更に、送受信回路22は、ユーザの家の壁のソケットを介して公衆電話網（PSTN：public  switched  telephone  network）に接続するように構成されてもよい。
【００７０】
ベースユニット8はまた、プロセッサ26と、スピーカ28と、マイクロフォン30とを有する。プロセッサ26は、ベースユニット8の動作を制御する。スピーカ28は、遠隔監視ステーションから受信したオーディオ（通常では音声）を出力するために提供される。或る実施例では、ベースユニット8は、緊急呼び出し中に自動的に再生するためのモバイルデバイス6のメモリ21に格納されたものと同じ予め記録されたオーディオファイルを含むメモリ31を有する。
【００７１】
マイクロフォン30は、ユーザ4からのオーディオ（この場合も通常では音声）を検出し、オーディオを遠隔監視ステーションに送信するための電気信号に変換する。
【００７２】
ベースユニット8はまた、ユーザの家の電源に接続し、ベースユニット8の様々な構成要素に電力を供給する電源ユニットPSU32を有する。PSU32はまた、電源に中断が存在する場合又は電源が停止した場合にバックアップ電源として機能するバッテリ又は他の適切な電源を含んでもよい。
【００７３】
前述のように、本発明は、音響測定のみに基づいて、リアルタイムでベースユニット8からのユーザ4の距離を適応的に判定する方法を提供する。このように、ユーザ4がベースユニット8の近くに存在すると思われる場合、モバイルデバイス6のスピーカ16はオフになってもよく、オーディオは代わりにベースユニット8のスピーカ28によって単に出力されてもよい。しかし、ユーザ4がベースユニット8のスピーカからの音を明瞭に聞いて理解するにはベースユニット8から離れすぎているところに存在する場合、モバイルデバイス6のスピーカ28は、緊急呼び出し中にオンにされてもよい（モバイルデバイス6がベースユニットの無線範囲外に存在する場合も同様）。
【００７４】
無線（すなわち、RF）に基づく近接法とは異なり、本発明の実施例は、残響（reverberation）のような効果を考慮に入れることができるため、ベースユニット8により取得された音声信号の品質が測定されること、及び／又はモバイルデバイス6で受信したベースユニット8からの音声信号の品質が測定されることを可能にする。例えば、ユーザ（又はベースユニット8）が音源（すなわち、ユーザ4又はベースユニットのスピーカ28）からの残響半径（臨界距離としても知られる）の外部に存在し、音源の直接寄与（direct  contribution）及び拡散寄与（diffuse  contribution）が強度において等しい場合、モバイルデバイス6のスピーカ16がオンにされるべきである。
【００７５】
遠隔監視ステーションへの呼び出し中にモバイルデバイスを動作する方法を示すフローチャートが図２に示されている。ステップ101において、モバイルデバイス6は、遠隔監視ステーションへの呼び出しを開始する。呼び出しは、ユーザ4がモバイルデバイス6の緊急又は他のボタンを押下することにより起動されてもよく、モバイルデバイス6の１つ以上のセンサが緊急イベント（ユーザ4による転倒等）を検出することにより起動されてもよい。
【００７６】
ステップ103において、モバイルデバイス6は、ベースユニット8の無線範囲内に存在するか否かを判定する。これは、例えばモバイルデバイス6がベースユニット8からの信号を受信できるか否かを判定することにより判定されてもよい。当業者はこれが判定可能な別の方法を認識する。
【００７７】
モバイルデバイス6がベースユニット8の無線範囲内に存在しない場合、モバイルデバイス6は、その送受信回路10及びアンテナ12を使用して遠隔監視ステーションに直接連絡する。この場合、モバイルデバイス6の送受信回路10、スピーカ16及びマイクロフォン18は電力供給される（ステップ107）。
【００７８】
モバイルデバイス6がベースユニット8の無線範囲内に存在する場合、モバイルデバイス6は、ベースユニット8に無線接続し、ベースユニット8は遠隔監視ステーションとの呼び出しを確立する（ステップ109）。この場合、送受信回路10のGSM（登録商標）/CDMA部（これはベースユニット8への無線接続を確立するために使用されるものと別のモジュールでもよい）は、電源オフにされてもよい。
【００７９】
ステップ111において、遠端のユーザが動作中であるか否かが判定される。遠端のユーザは、オーディオ（典型的には音声）をユーザ4に提供する遠隔監視システム（例えば、対応センタ）の人又はコンピュータである。このオーディオは、ベースユニット8のスピーカ28又はモバイルデバイス6のスピーカ16により出力される。瞬時電力を何らかの長期の雑音レベル推定と比較する基本的な電力に基づく方法のように、遠端のユーザの動作（すなわち、音声）を検出する複数の方法が存在する。当業者は、遠端の動作が検出できる別の方法を認識する。
【００８０】
遠端のユーザが動作中である場合、ベースユニット8とモバイルデバイス6との間の距離が遠端信号（far-end  signal）を使用して判定される。遠端信号は、図１の矢印34及び36によりそれぞれ示されるように、モバイルデバイス6のマイクロフォン18により受信されたスピーカ16及びスピーカ28によるオーディオ出力であることが好ましい。これは図２のステップ113である。
【００８１】
遠端信号を使用する別法として、ベースユニット8とモバイルデバイス6との間の距離は、スピーカ16及びスピーカ28により出力された格納済みのオーディオファイルからの音を使用して判定されてもよい。
【００８２】
遠端のユーザが動作中ではない場合（例えば、遠端のユーザがユーザ4の音声を聞いている場合）又はベースユニット8がスピーカで音を発生している場合、ベースユニット8とモバイルデバイス6との間の距離は近端信号（near-end  signal）を使用して判定される。近端信号は、図１の矢印38及び40によりそれぞれ示されるように、モバイルデバイス6のマイクロフォン18及びベースユニット8のマイクロフォン30により受信されたユーザ4からのオーディオ（すなわち、音声）である。これは図２のステップ115である。近端のユーザの動作の検出は、遠端のユーザと同様に実行されてもよく、当業者は、近端の動作が検出できる別の方法を認識する。
【００８３】
モバイルデバイス6とベースユニット8との間の距離がステップ113又は115で判定された場合、モバイルデバイス6がベースユニット8への音響上の近くに存在するか否か（すなわち、ユーザ4がベースユニット8のスピーカ28により出力された音声を明瞭に聞いて理解できるのに十分なほど、ユーザ4及びモバイルデバイス6がベースユニット8の近くに存在するか？）が判定される。
【００８４】
モバイルデバイス6がベースユニット8の音響上の近くに存在する場合、モバイルデバイス6のスピーカ16はオフにされてもよい（ステップ119）。モバイルデバイス6がベースユニットの音響上の近くに存在しない場合、モバイルデバイス6のスピーカ16はオンにされてもよい（ステップ121）。
【００８５】
ステップ119及び121の後に、この方法はステップ111に戻って繰り返してもよい。
【００８６】
或いは、モバイルデバイス6がベースユニット8への音響上の近くに存在するか否かについての判定を行うために双方の測定結果を使用する前に、遠端信号（又はオーディオファイルに基づく信号）及び近端信号の双方の測定が行われてもよい。
【００８７】
本発明の実施例の以下の説明は、適応フィルタリングを使用して２つの信号の間の相関を判定することを示す。２つの信号の間の相関又は類似性は、相互相関関数を直接使用することにより判定されてもよいことが分かる。適応フィルタリングの簡単な説明が以下に与えられる。
【００８８】
適応フィルタは、他の信号に存在する相関信号を除去するために使用され、一般的には音響的なエコーキャンセルのために使用される。音響的なエコーキャンセルでは、適応フィルタは、デバイスのスピーカとマイクロフォンとの間の音響エコー経路の線形部をモデル化することにより、（線形）音響エコーがマイクロフォン信号から除去され、所望の明瞭な音声信号のみを残すことができるようにする。正確にモデル化された場合、適応フィルタの係数は、図３に示す音響エコー経路に対応し、スピーカとマイクロフォンとの間の直接のカップリング及び何らかの初期の反射に対応する直接音場と、後の反射に対応して残響に寄与する拡散音場とに分割され得る。図３は、高い残響時間（約850ms）を備えた部屋での音響インパルス応答を示しており、直接音場及び拡散音場を示している。y軸は波形の振幅を表し、x軸は8kHzでサンプリングされたインパルス応答の離散時間サンプルを示している。
【００８９】
Wienerフィルタ理論に基づく最小平均二乗（LMS：least-mean-square）、正規化LMS（NLMS：normalized  LMS）及び再帰的最小二乗（RLS：recursive  least  squares）並びにKalmanフィルタリングのような複数の適応フィルタリングアルゴリズムが存在する。以下の実施例では、最適な適応フィルタの係数を導くために、Wienerフィルタ理論が使用される。
【００９０】
図４の上部のグラフ（図４Ａ）は、受信デバイス（例えば、ベースユニット8）の近く（例えば、1.6m）に立つユーザの二乗振幅（squared-magnitude）の適応フィルタのインパルス応答を示しており、図４の下部のグラフ（図４Ｂ）は、受信デバイス（例えば、ベースユニット8）から離れて（例えば、3m）立つユーザの二乗振幅の適応フィルタのインパルス応答を示している。インパルス応答の最初の大きいピークは、モバイルデバイス6のスピーカ16とマイクロフォン18との間の音響経路に対応し、遅延したピークの第２のセットは、ベースユニット8のスピーカ28とモバイルデバイス6のマイクロフォン18との間の音響経路に対応する。
【００９１】
低い残響時間を有するいわゆるドライルーム（dry  room）では、インパルス応答の拡散部は、直接音場に比べて電力がかなり低い。更に、音源（例えばユーザの口）が受信デバイス（例えば、ベースユニット）に近くに存在するほど、直接音場と拡散音場との強度の比が大きくなる。受信デバイスの周囲の残響半径又は臨界距離において、直接音場の強度は拡散音場の強度と等しくなる。この半径の外側では、拡散寄与のみが存在し、ベースユニットのマイクロフォンにより取得された音声の明瞭性がかなり低下する。これは、距離（すなわちRF）に基づく距離検出の対策が考慮できない問題である。
【００９２】
本発明の第１の実施例における処理を示す図は、図５に示されている。モバイルデバイス6とベースユニット8との間の近さを判定する対応する方法を示すフローチャートは、図６に示されている。
【００９３】
本発明の第１の実施例では、適応フィルタは、好ましくは２つの信号の２つのセットを使用して、（モバイルデバイス6を有する）ユーザとベースユニット8との間の距離を判定するために、ピーク検出方式と組み合わされる。第１の実施例は、図２のステップ113に示すように、ベースユニット8のスピーカ28から出力されたオーディオ（すなわち、遠端音響信号又はベースユニット8のメモリ31に格納されたオーディオファイルから生成された音響信号）の使用に基づく。
【００９４】
特に、近さの検出は、モバイルデバイス6のマイクロフォン18により検出されたときのモバイルデバイス6のスピーカ16により生成されたエコー信号（この信号の直接音場はスピーカ16とマイクロフォン18との間の強いカップリングと短い遅延とに関連する）と、モバイルデバイス8のマイクロフォン18により検出されたときのベースユニット8のスピーカ28により生成されたエコー信号（このエコーは、モバイルデバイス6（すなわち、ユーザ）とベースユニット8との間の距離に依存するカップリングに関連する）とに基づく。第１のエコー信号の直接音場に対する第２のエコー信号の遅延は、モバイルデバイス6とベースユニット8との間の距離に比例する。
【００９５】
この第１の実施例では、本発明に従って実行される処理は、モバイルデバイス6のプロセッサ14により実行されることが好ましいが、この処理は代わりにベースユニット8のプロセッサ26により実行されてもよいことが分かる。
【００９６】
図５は、（周波数ωの）周波数領域での第１の実施例を示している。プロセッサ14による処理は、モバイルデバイス6のスピーカ16とそのマイクロフォン18との間の適応フィルタ42と、ユーザ4（モバイルデバイス6）とベースステーション8との間の距離を計算する論理ユニット44とで構成される。
【００９７】
結果の適応フィルタの解におけるモバイルデバイス6とベースユニット8との間との間の無線符号化／復号化処理の効果を理解するために、ベースステーション8からモバイルデバイス6に音声信号を送信するために使用される音声符号化器46及び復号化器48の数学モデルが含まれる（この音声符号化器46はベースユニット8のプロセッサ26により実装され、復号化器48はモバイルデバイス6のプロセッサ14により実装される）。符号化動作は、時間変化するフィルタリング及び量子化動作としてモデル化されてもよい。音響エコーキャンセラによって補償可能であるベースユニット8とモバイルデバイス6との間の無線チャネルにおけるチャネル遅延とは別に、無線チャネルのパケットロス及び他の非線形歪みがこの分析の目的で無視される。
【００９８】
図５において、遠隔監視ステーションからベースユニット8で受信された遠端信号データ（又は格納されたオーディオファイル）は、音響信号としてベースステーション8のスピーカ28により出力されるX(ω)により示される（図６のステップ201）。遠端信号データはまた、モバイルデバイス6に無線送信され、その後、符号化及び無線チャネル（C(ω)）を通じた送信が復号化され、音響信号としてモバイルデバイス6のスピーカ16により出力される（図６のステップ203）。
【００９９】
【数１】
2014512127.tif 000003
ただし、A(ω)及びQ(ω)は、符号化器の効果をモデル化しており、A-1(ω)は復号化器をモデル化している。
【０１００】
Q(ω)=0及びC(ω)=e-jωδ（δは送信遅延である）である理想的な状況を仮定すると、モバイルデバイス6のマイクロフォン18により生成された音響信号（ステップ205）は以下により与えられる。
【０１０１】
【数２】
2014512127.tif 000004
最小平均二乗誤差（MMSE：minimum  mean-square  error）基準の最適な重みは以下になる。
【０１０２】
【数３】
2014512127.tif 000005
これは、ベースステーション8のスピーカ28からモバイルデバイス6のマイクロフォン18への音響エコー経路に、モバイルデバイス6のスピーカ16とマイクロフォン18との間の音響カップリングの遅延したものを加えた和で構成される。通常では、チャネルに関連するRF遅延は、音の伝搬遅延よりもかなり小さく、このため、無視可能である（すなわち、C(ω)=1）と想定される（しかし、信号の符号化及び復号化に関連する信号処理は伝搬遅延よりも大きい）。従って、W(ω)の理想的な解は、単に２つのエコー経路の和で構成される。更に、個々のスピーカ16、18を駆動する増幅器の利得はモデルに明示的に含まれていないため、代わりにエコー経路のインパルス応答の一部であると想定される。
【０１０３】
しかし、通常の状況では、符号化器46は、電力
【０１０４】
【数４】
2014512127.tif 000006
を有するゼロ平均の統計的に独立した付加白色雑音として（高いレート）でモデル化され得る量子化雑音Q(ω)の形式の歪みを取り入れる。これは、量子化雑音電力が無相関信号（decorrelated  signal）Xeの電力に従うことを意味する。係数Gは量子化SNRに関係する。
【０１０５】
遠端信号データ（又はオーディオファイルデータ）は、適応フィルタ42の出力と受信信号Y(ω)との間の平均二乗誤差を最小化するための適応フィルタ42の係数を判定するために使用される（ステップ207）。
【０１０６】
適応フィルタの重みの最適な解は、（ユーザ4が話し中でなく、受信信号Y(ω)にオーディオを寄与していないという仮定で）以下のように導かれてもよい。
【０１０７】
式(1)及びC(ω)=1であるという仮定に従い、モバイルデバイス6のスピーカ16により出力される信号は以下により与えられる。
【０１０８】
【数５】
2014512127.tif 000007
【０１０９】
【数６】
2014512127.tif 000008
ただし、有効量子化雑音はXQ(ω)=Q(ω)A-1(ω)により与えられる。
【０１１０】
モバイルデバイス6のマイクロフォン18により受信された信号は以下により与えられる。
【０１１１】
【数７】
2014512127.tif 000009
【０１１２】
【数８】
2014512127.tif 000010
【０１１３】
【数９】
2014512127.tif 000011
ただし、最後の項は、入力信号の量子化雑音のエコーを表す。
【０１１４】
フィルタの出力42とマイクロフォン18で受信される音響信号との間の平均二乗誤差（MSE：mean  square  error）を最小化する最適な重みW(ω)はWienerの解によって以下により与えられる。
【０１１５】
【数１０】
2014512127.tif 000012
モバイルデバイス6のスピーカ16の電力スペクトル密度（PSD：power  spectral  density）を示す(10)の分母は、以下のように展開されてもよい。
【０１１６】
【数１１】
2014512127.tif 000013
(10)の分子の相互相関は以下のように簡略化されてもよい。
【０１１７】
【数１２】
2014512127.tif 000014
(10)に戻り、全ての周波数でスピーカの信号16とマイクロフォンの信号18との間に相関が存在しない場合、Wienerの解はゼロになる。
【０１１８】
以下の理由で、第２及び第３の項の予想はゼロになる。
【０１１９】
【数１３】
2014512127.tif 000015
【０１２０】
【数１４】
2014512127.tif 000016
【０１２１】
【数１５】
2014512127.tif 000017
最後の項の簡略化は(11)から得られる。結果のWienerの解は以下により与えられる。
【０１２２】
【数１６】
2014512127.tif 000018
従って、図５及び６に戻り、量子化器の信号対雑音比（SNR：signal  to  noise  ratio）が良いほど、式16のGの値が小さくなり、Wienerの解が２つのインパルス応答の和に近くなる。これは、量子化器が低品質であるほど、２つのエコーの間の到達時間の差を見つけることが難しくなることを本質的に意味する。これを補償するために、図５の上の分岐のブロック50に示すように、G+1の利得係数が遠端信号に適用されてもよい。しかし、かなり大きいスピーカ28を収容するベースユニット8に適用される利得はモバイルデバイス6のスピーカ16に適用される利得よりもかなり高いため、このことは必ずしも必要であるとは限らない。
【０１２３】
NLMSのような最小平均二乗アルゴリズムは、適応フィルタの係数を更新し、最適なWienerの解における変化を把握するために使用されてもよい。この適応は、残差信号（residual  signal）51で適応フィルタの入力信号を相関させることにより実行される。NLMS係数の更新の再帰は以下により与えられる。
【０１２４】
【数１７】
2014512127.tif 000019
ただし、w(n)及びw(n+1)は長さMの現在の及び更新された時間領域のフィルタ係数を表し、μは適応ステップサイズ（μ<1）を表し、x(n)は現在のM個の入力サンプルを含む入力ベクトルを表し、r(n)は残差信号を表す。(17)の第２の項は、入力と残差信号との間の相互相関を含む。Mが音響経路をモデル化するのに十分に長いことを想定する。静止した環境では、(17)のフィルタ係数は、
【０１２５】
【数１８】
2014512127.tif 000020
の場合に最適な解に収束する。
【０１２６】
チャネル遅延及び信号処理（すなわち、符号化及び復号化）により生じる遅延に関して、大きすぎる遅延は、HmとHbとの間の時間差の正確な推定に影響を与える可能性がある。この理由は、これは処理のグループ遅延にチャネル遅延を加えたものに等しい量だけ遅延したHmを有するWienerの解を生じるからである。従って、図５の上の分岐のブロック52により示すように、補償遅延がスピーカ28の出力に適用されてもよい。
【０１２７】
Wienerの解がモバイルデバイス6のスピーカ16とマイクロフォン18との間の個々の音響エコー経路に関して表現されているため、論理ユニット44（プロセッサ14）は、モバイルデバイス6がベースユニット8に近いか否かを判定する（従って、好ましい実施例では、モバイルデバイス6のスピーカ18をオフにするか否かを判定する）。
【０１２８】
特に、論理ユニット44は、音響インパルス応答のエネルギー（例えば、図３に示す）を検査し、モバイルデバイス6のスピーカ16に関連する直接音場とベースユニット8のスピーカ28に関連するエコー経路の直接音場とを見つける（図６のステップ211）。
【０１２９】
ステップ211の前に、適応フィルタの係数の振幅二乗（magnitude  square）が平滑化されることが好ましい。以下では、適応フィルタの係数の振幅二乗を平滑化するために、移動平均（MA：moving  average）フィルタが使用される。この有限インパルス応答フィルタ（FIR：finite  impulse  response  filter）は以下により与えられる。
【０１３０】
【数１９】
2014512127.tif 000021
ただし、Nはフィルタの長さである。フィルタが長いほど、適応フィルタのインパルス応答の平滑化及び拡散が大きくなる。Nの値は、モバイルデバイス6とベースユニット8との間の最小の考えられる距離の実際の考察に応じて設定されてもよい。8kHzでは、１つのサンプルは音が4.3cmを移動するために必要な時間である15μsに対応する。好ましくは、Nは、誤検出を回避するために、4〜12サンプル（17〜50cmの距離に対応する）の間で設定されてもよい。大きすぎるNの値を選択することは、振幅二乗のインパルス応答の不鮮明性を生じる。図７は、適応フィルタ42の平滑化された振幅二乗のインパルス応答を示している。
【０１３１】
論理ユニット44は、図６のステップ211において、平滑化された振幅のインパルス応答の局所最大値、すなわち、左右の隣接するサンプルの双方より大きい振幅を有するサンプル、すなわち、
【０１３２】
【数２０】
2014512127.tif 000022
を識別することにより、モバイルデバイス6のスピーカ16に関連する直接音場と、ベースユニット8のスピーカ28に関連するエコー経路の直接音場とを見つけてもよい。
【０１３３】
２番目に大きい局所最大値は、ベースユニット8からのエコー経路（Hb）のインパルス応答に対応するものとして得られてもよい。これとグローバル最大値（すなわち、モバイルデバイス6のスピーカ16からのエコー経路Hm）との間の距離dは、モバイルデバイス6／ユーザ4とベースユニット8との間のサンプル距離に対応する（図６のステップ213）。この距離は、以下に従ってメートルの距離に変換される。
【０１３４】
【数２１】
2014512127.tif 000023
ただし、fsはHz単位のサンプリング周波数であり、cはms-1単位での空気中での音の速度である（約343ms-1である）。図７に示す例では、距離は64x343/8000=2.75mであると計算される。
【０１３５】
この値に応じて、以下のようになる。
D≧Th1の場合、Sw=1（すなわち、スピーカ16がオンになる）    (21)
D＜Th1の場合、Sw=0（すなわち、スピーカ16がオフになる）    (22)
ただし、Th1は何らかの閾値距離（例えば、Th1=3m）である。モバイルデバイス6のスピーカ16に関連する直接音場とベースユニット8のスピーカ28に関連するエコー経路の直接音場との間の距離を判定するために全体のインパルス応答におけるピークを識別する他の方法が存在することが分かる。
【０１３６】
更に、グローバル最大値の振幅に比較して、ベースユニット8のスピーカ28からのエコー経路のインパルス応答に対応する２番目に大きい最大値の振幅は、他の指標として（又は距離の指標と共に）使用されてもよい。すなわち、
p2/pmax≧2の場合、Sw=0（すなわち、スピーカ16がオフになる）    (23)
その他の場合、Sw=1（すなわち、スピーカ16がオンになる）        (24)
ただし、Th2は、ベースユニット8のスピーカの増幅器の利得に応じた何らかの閾値であり、好ましくは1未満であり、pmaxはグローバル最大値の振幅であり、p2は２番目に大きい最大値の振幅である。閾値Th2はスピーカ16及び23の増幅器の設定に基づいて実験的に判定されてもよい。距離の指標とは異なり、この指標は、ユーザ4とモバイルデバイス6とベースユニット8との間の音響経路の品質を考慮に入れる（すなわち、反射及び残響のため音響エネルギーのロスが存在する場合）。
【０１３７】
残響量の指標としての２番目のピークの周辺のインパルス応答の分散の使用のように、ユーザ4とモバイルデバイス6とベースユニット8との間の音響品質を評価する他の指標も存在することが分かる。この分散は、以下のような局所化された散在性の指標に基づいてもよい。
【０１３８】
【数２２】
2014512127.tif 000024
ただし、Nは２番目のピークの周辺の分析窓の長さであり、wはその分析窓の中でのフィルタ係数である。‖・‖1及び‖・‖2はそれぞれ１ベクトル及び２ベクトルのノルムを表す。使用され得る第２の指標は、２番目のピークの周辺のインパルス応答の残響時間又はT60の推定である。T60は、エコーの拡散音場のエネルギーが60dBだけ減衰する時間として定義される残響時間を示す。従って、高い残響の部屋では、この時間は非常に長くなる（図３のインパルス応答と同様に1秒近くになる）。しかし、ドライルームでは、これは通常では350ms未満である。T60は、いわゆるエネルギー減衰曲線（EDC：energy  decay  curve）とインパルス応答とを分析することにより測定される。
【０１３９】
第１の実施例の前述の説明は、モバイルデバイス6のスピーカ16がオンであることを想定しており、ベースユニット8からのエコーに対応するインパルス応答が適応フィルタ42の平滑化された振幅二乗の応答の２番目に大きい最大値により与えられることが分かる。
【０１４０】
しかし、処理が行われている間に（初期設定により又はスピーカ16をオフにするという以前の判定に従って）モバイルデバイス6のスピーカ16がオフである場合、ベースユニット8に対応するインパルス応答は、適応フィルタの平滑化された振幅二乗の応答のグローバル最大値により与えられる。これは、問題に対する更にロバストな解になり得る。この場合、モバイルデバイス6は、依然としてモバイルデバイス6とベースユニット10との間の無線接続で遠端信号データを受信し（又は既にメモリ21に格納されたオーディオファイルを有しており）、この信号又はファイルを前述の処理ステップで使用する。グローバル最大値の位置は、代わりに第１のフィルタタップを基準点として使用することにより、スピーカ16からのエコー経路から導かれた基準点のない距離に変換される。モバイルデバイス6のスピーカ16はマイクロフォン18に非常に近いため、最初の局所ピークはいずれの場合でも通常では最初の数個の適応フィルタ係数の中に存在するため、このことは許容可能である。更に、スピーカ16がオフである場合、Th2を用いた電力の指標が使用不可能であるが、距離及び分散の指標は依然として使用可能である。
【０１４１】
いずれの場合でも（すなわち、スピーカ16及び関連する構成要素がオンであれ、オフであれ）、モバイルデバイス6のマイクロフォン18がオンである限り、処理は呼び出し中にバックグラウンドで適応的に実行してもよい。
【０１４２】
スピーカ28からの出力が格納されたオーディオファイルから生成される場合、前述の処理は、符号化器46及び復号化器48が必要ないという点で異なる。従って、Q(ω)=0及びA(ω)=1である。第１の実施例のこの実装では、呼び出しが開始された場合、ベースユニット8に対して呼び出しを開始させて予め記録されたオーディオファイルをメモリ31から再生させるトリガー信号が、モバイルデバイス6からベースユニット8に送信されてもよい。同時に、オーディオファイルは、モバイルデバイス6のメモリ21から抽出され、適応フィルタに供給される（この実装では、前述の実施例と同様に、モバイルデバイス6のスピーカ16を通じたオーディオファイルの出力は同様に必ずしも必要であるとは限らない）。このようにオーディオファイルを出力することは、呼び出しを確立するためにモバイルデバイス6とベースユニット8との間に必要なシグナリングの量と、近さ又は音響品質を判定するために必要な処理とに関して、本発明の第１の実施例の最も効率的な実装を提供する。
【０１４３】
また、遠端信号がモバイルデバイス6及びベースユニット8に直接提供されることも可能であることが分かる。この場合、処理は、前の段落に記載した格納されたオーディオファイルの実施例と同様になる。
【０１４４】
モバイルデバイス6のスピーカから受信した音響信号（スピーカ16が動作中である場合）と共に、モバイルデバイス6のマイクロフォン18においてベースユニット8のスピーカ28から受信した音響信号（音響信号は遠端の発信源又は格納されたオーディオファイルからのものである）の分析を参照して第１の実施例について説明したが、モバイルデバイス6とベースユニット8との間の距離又は音響品質は、代わりに、ベースユニット8からモバイルデバイス6のマイクロフォン18で受信した音響信号と、ベースユニット8のスピーカ28により出力されてマイクロフォン30により受信された対応するオーディオ信号とを分析することにより、判定されてもよいことが分かる。当業者により認識できるように、これらの実装に必要な処理は、前の段落に記載したものと概して同様になる。
【０１４５】
第１の実施例への更なる変形では、モバイルデバイス6とベースユニット8との間の距離は、モバイルデバイス6のスピーカ16により出力されているベースユニット8のマイクロフォン30で受信した音響信号を、任意選択で、モバイルデバイス6のスピーカ16からモバイルデバイス6のマイクロフォンで受信した同じ音響信号、又はベースユニット8のスピーカ28により出力されているベースユニット8のマイクロフォン30で受信した同じ音響信号と共に分析することにより判定されてもよい。この場合も当業者に認識できるように、これらの実装に必要な処理は、前の段落に記載したものと概して同様になる。しかし、これらの実装は、モバイルデバイス6のスピーカにより出力されたオーディオが一般的にベースユニット8により出力されたオーディオほど大きくないため（部分的には電力及びサイズの制約のため、及びモバイルデバイス6が使用中にユーザ4の近くにある可能性が高いため）、あまり好ましくない。従って、ベースユニット8で受信した信号のピークは、それほど強くない可能性が高い。
【０１４６】
本発明の第２の実施例における処理を示す図は、図８に示されている。モバイルデバイス6とベースユニット8との間の近さを判定する対応する方法を示すフローチャートは、図９に示されている。
【０１４７】
本発明の第２の実施例では、適応フィルタは、同様に、好ましくは２つの信号の２つのセットを使用して、（モバイルデバイス6を有する）ユーザ4とベースユニット8との間の距離を判定するために、ピーク検出方式と組み合わされる。第２の実施例は、図２のステップ115に示すように、近端信号の使用に基づく。
【０１４８】
特に、近さの検出は、モバイルデバイス6のマイクロフォン18により検出されたときのモバイルデバイス6のユーザ4の音声により生成された信号（この信号の直接音場はユーザ4とマイクロフォン18との間の強いカップリングと短い遅延とに関連する）と、ベースユニット8のマイクロフォン18でユーザ4の音声により生成された同じ信号（この信号は、ユーザ4（すなわち、モバイルデバイス6）とベースユニット8との間の音響環境及び距離に依存するカップリングに関連する）とに基づく。第１の信号の直接音場に対する第２の信号の遅延は、モバイルデバイス6とベースユニット8との間の距離に比例する。
【０１４９】
この第２の実施例では、本発明に従って実行される処理は、ベースユニット8のプロセッサ26により実行されることが好ましいが、この処理は代わりにモバイルデバイス6のプロセッサ14により実行されてもよいことが分かる。
【０１５０】
本発明のこの実施例は、モバイルデバイス6のスピーカ16を利用しないため、スピーカ16がオンであるか否かは関係ない。
【０１５１】
モバイルデバイス6のマイクロフォン18は、ユーザ4からのオーディオ（すなわち、音声）S(ω)を検出し（図９のステップ301）、受信したオーディオ信号X(ω)をチャネルC(ω)を解してベースユニット8に送信する（ステップ303）。
【０１５２】
ベースユニット8のマイクロフォン30もまた、ユーザ4からの同じオーディオ（すなわち、音声）S(ω)を検出する（ステップ305）。
【０１５３】
プロセッサ26による処理は、適応フィルタ54と、モバイルデバイス6のマイクロフォン18及びベースユニット8のマイクロフォン30に到達する信号の間の遅延を計算する論理ユニット56とで構成される。
【０１５４】
同様に、モバイルデバイス6からベースステーション8に音声信号X(ω)を送信するために使用される音声符号化器58のモデル60が、分析を支援するために含まれる（この音声符号化器58はモバイルデバイス6のプロセッサ14により実装され、復号化器60はベースユニット8のプロセッサ26により実装される）。第１の実施例と同様に、符号化動作は、時間変化するフィルタリング及び量子化動作としてモデル化されてもよい。音響エコーキャンセラによって補償可能であるベースユニット8とモバイルデバイス6との間の無線チャネルにおけるチャネル遅延とは別に、無線チャネルのパケットロス及び他の非線形歪みがこの分析の目的で無視される。
【０１５５】
処理は、第１実施例と同様に実行される。すなわち、適応フィルタの係数は、信号の平均二乗誤差を最小化するように判定され（ステップ307）、係数の振幅二乗が任意選択で平滑化され（ステップ309）、受信信号のそれぞれにおけるユーザの音声に関連する直接音場が識別され（ステップ311）、モバイルデバイス6とベースユニット8との間の距離が識別された直接音場から判定される（ステップ313）。
【０１５６】
特に、MMSEの意味での適応フィルタの重みの最適な解は、Wienerの解により与えられる。
【０１５７】
【数２３】
2014512127.tif 000025
ただし、
【０１５８】
【数２４】
2014512127.tif 000026
【０１５９】
【数２５】
2014512127.tif 000027
である。
【０１６０】
(26)の分子及び分母は、それぞれ以下のように更に簡略化されてもよい。
【０１６１】
【数２６】
2014512127.tif 000028
【０１６２】
【数２７】
2014512127.tif 000029
ただし、Gは量子化SNRに関する係数である。従って、結果のWienerの解は以下のようになる。
【０１６３】
【数２８】
2014512127.tif 000030
伝達関数Hb(ω)及びHm(ω)が単なる遅延である自由音場の場合について検討する。すなわち、以下のようになる。
【０１６４】
【数２９】
2014512127.tif 000031
【０１６５】
【数３０】
2014512127.tif 000032
ただし、δ1＞δ2であると想定され、この場合、次のようになる。
【０１６６】
【数３１】
2014512127.tif 000033
これは、時間t=δ1-δ2における遅延したインパルスに対応する。符号化器58及び復号化器60の処理遅延がベースユニット8のマイクロフォンの経路に遅延62を挿入することにより補償される場合、δ2はゼロであると想定され、時間領域のインパルス応答のピークの位置は、ユーザ4とベースユニット8との間のサンプル距離の推定を与える。
【０１６７】
ユーザ4とベースユニット8との間の距離は、閾値距離Th3（これはTh1と同じでもよい）と比較されてもよい。この値に応じて、以下のようになる。
D≧Th3の場合、Sw=1（すなわち、スピーカ16がオンになる）    (35)
D＜Th3の場合、Sw=0（すなわち、スピーカ16がオフになる）    (36)
第１の実施例と同様に、音声の音響品質は、音響インパルス応答から判定されてもよい。これは、前述の式23、24及び25に基づいてもよい。
【０１６８】
この第２の実施例はまた、サンプル遅延τ<Nの間に、以下のように図８の時間領域の信号Yb及びYの間の相互相関を直接計算することにより実施されてもよいことが分かる。
【０１６９】
【数３２】
2014512127.tif 000034
当業者は２つの信号の間の相互相関を計算する複数の他の方法が存在することを認識する。
【０１７０】
前述のように、図２の方法は、各信号が動作中になったときに遠端及び近端の信号の双方の分析を使用して動作してもよく、近さの判定は、双方の測定の結果に基づいて行われてもよい。例えば、一方の実施例がSw=1（すなわち、スピーカ16をオンにする）を出力し、他方の実施例がSw=0（すなわち、スピーカ16をオフにする）を出力した場合、この不確実性を鑑みて最終判断は、モバイルデバイス6のスピーカ16をオンに保持することでもよい。
【０１７１】
例えば、モバイルデバイス6とベースユニット8との間では8kHzでサンプリングされたオーディオの送信を妨げるという、モバイルデバイス6とベースユニット8との間の無線チャネルに帯域幅の制限が存在する前述の第１及び第２の実施例の変形では、音響信号は、モバイルデバイス6とベースユニット8との双方で粗い表現に変換されてもよい。この表現は、モバイルデバイス6とベースユニット8との間の距離を判定するタイミングの手がかりを保持するが、モバイルデバイス6とベースユニット8との間の音響経路又は距離により生じる音響品質の劣化を判定するための信号の特性に関する他の特徴を伝達する。
【０１７２】
信号のタイミングの重要な手がかりを保持し、依然として適応フィルタリングの動作を利用する表現は、修正（rectification）の形式での信号の平滑化と、信号の包絡線（envelope）の計算とを含む。この動作はまた、１秒当たりの送信サンプルの数を低減するために、フィルタをアンチエイリアシング（anti-aliasing）して信号をダウンサンプルすることにより後続されてもよい。これらの実施例では、送信された音声信号は、遠端の対応センタへの送信に使用できない可能性がある。当業者は、モバイルデバイス6とベースユニット8との間の距離及び音響品質を判定するために使用され得る重要な時間領域の特性を保持する別の信号の表現を認識する。
【０１７３】
モバイルデバイス6とベースユニット8との間の音響品質を判定するために使用され得る信号表現は、信号のエネルギー又は高次の統計的モーメント（statistical  moment）に関係する。これらは、モバイルデバイス6又はベースユニット8においてあまり頻繁に送信されなくてもよく、比較されなくてもよい。
【０１７４】
本発明の実施例に従って実行される処理は、ハードウェア若しくはソフトウェア又は双方の組み合わせを使用して実装されてもよいことが分かる。
【０１７５】
従って、好ましい実施例では、ベースユニット8のスピーカ28からの音声を聞いて認識するユーザ4の能力を評価した後に、通信中にモバイルデバイス6のスピーカ16の動作に関する判定が行われることを可能にするモバイルデバイス6（及びユーザ4）のベースユニット8への近さを判定するためのRFに基づく方法への代わりの手法について説明した。
【０１７６】
図面及び前述の説明では、本発明について詳細に例示及び記載したが、このような例示及び記載は、例示的又は例として考えられるべきであり、限定的であると考えられるべきではない。本発明は、開示された実施例に限定されない。
【０１７７】
開示された実施例への変形は、図面、開示及び特許請求の範囲の研究から、特許請求の範囲の発明を実施する際に当業者により理解されて行われてもよい。請求項において、“有する”という用語は他の要素又はステップを除外せず、単数は複数を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットは、請求項に記載の複数の項目の機能を実行してもよい。特定の手段が相互に異なる従属項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。コンピュータプログラムは、他のハードウェアの一部として又はそれと共に、光記憶媒体又はソリッドステート記憶媒体のような適切な媒体に格納／分配されてもよく、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システム等を介して他の形式で分散されてもよい。請求項の如何なる参照符号もその範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図１】
2014512127.tif 000035
【図２】
2014512127.tif 000036
【図３】
2014512127.tif 000037
【図４Ａ】
2014512127.tif 000038
【図４Ｂ】
2014512127.tif 000039
【図５】
2014512127.tif 000040
【図６】
2014512127.tif 000041
【図７】
2014512127.tif 000042
【図８】
2014512127.tif 000043
【図９】
2014512127.tif 000044
【手続補正書】
【提出日】平成25年11月28日(2013.11.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロフォン及びスピーカを有するモバイルデバイスとマイクロフォン及びスピーカを有するベースユニットとの間の距離及び／又は音響品質を判定する方法であり、前記モバイルデバイスは、前記ベースユニットと無線通信するように構成され、前記ベースユニットは、通信ネットワークを介して遠隔監視ステーションに接続するように構成される方法であって、
前記モバイルデバイス及びベースユニットのうち一方のマイクロフォンにより音響信号を受信するステップと、
前記受信した音響信号と第２の信号との相関を判定するステップであり、前記第２の信号は、(a)前記モバイルデバイス及びベースユニットのうち他方の前記マイクロフォンにより受信された音響信号、又は(b)前記音響信号を出力するために前記モバイルデバイス及びベースユニットの他方の前記スピーカを制御するために使用される制御信号に対応するステップと、
前記相関を判定するステップの結果における１つ以上のピークに基づいて前記モバイルデバイスと前記ベースユニットとの間の前記音響品質及び／又は前記距離を判定するステップと
を有する方法。
【請求項２】
前記モバイルデバイス及びベースユニットのうち前記一方の前記マイクロフォンにより受信された前記音響信号は、前記モバイルデバイス及びベースユニットのうち他方の前記スピーカから受信され、前記スピーカは、制御信号に応じて前記音響信号を出力する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２の信号は、前記音響信号を出力するために前記モバイルデバイス及びベースユニットのうち前記他方のスピーカを制御するために使用される信号に対応する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記モバイルデバイス及びベースユニットのうち前記他方の前記マイクロフォンで前記音響信号を受信するステップを更に有する、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記第２の信号は、前記モバイルデバイス及びベースユニットのうち前記他方の前記マイクロフォンにより受信された前記音響信号に対応する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記音響信号も出力するために前記モバイルデバイス及びベースユニットのうち前記一方の前記スピーカを制御するステップを更に有し、
前記モバイルデバイス及びベースユニットの一方のマイクロフォンにより音響信号を受信するステップは、前記モバイルデバイス及び前記ベースユニットの前記スピーカから前記音響信号を受信することを有する、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記モバイルデバイスと前記ベースユニットとの間の前記音響品質及び／又は前記距離を判定するステップは、
前記モバイルデバイス及びベースユニットのうち前記一方のスピーカからの音響信号に対応する、前記判定するステップの結果における第１のピークと、前記モバイルデバイス及びベースユニットのうち前記他方のスピーカからの前記音響信号に対応する第２のピークとを検出し、前記判定するステップの結果における前記第１のピークと前記第２のピークとの間の距離から、前記モバイルデバイスと前記ベースユニットとの間の距離を判定すること、及び／又は
(i)前記検出されたピークの振幅の比、(ii)前記第２のピークの周辺の分散及び／又は(iii)前記第２のピークの周辺の残響時間から、前記モバイルデバイスと前記ベースユニットとの間の前記音響品質を判定することを有する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第２の信号は、前記音響信号を出力するために前記モバイルデバイス及びベースユニットのうち前記他方のスピーカを制御するために使用される信号に対応する、請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
前記モバイルデバイス及びベースユニットのうち前記他方のスピーカを制御するために使用される前記制御信号は、遠隔監視ステーションから受信された音声信号、又は、前記モバイルデバイス及び／又は前記ベースユニットにローカルに格納されたオーディオファイルから導かれた信号を有する、請求項２ないし８のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記音響信号を受信するステップは、前記ベースユニットのマイクロフォンにより音響信号を受信することを有し、
前記方法は、前記モバイルデバイスの前記マイクロフォンにより音響信号を受信するステップを更に有し、
前記モバイルデバイスの前記マイクロフォンにより受信された前記音響信号は、受信した音響信号と第２の信号との相関を判定するステップにおける前記第２の信号として使用される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記モバイルデバイス及び前記ベースユニットの前記マイクロフォンにより受信された前記音響信号は、前記モバイルデバイスのユーザの音声である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記判定するステップは、前記判定するステップの結果において検出された前記ピークのタイミングから、前記モバイルデバイスと前記ベースユニットとの間の前記距離を判定することを有する、請求項２ないし５、１０又は１１のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記判定するステップは、(i)検出されたピークの周辺の分散及び／又は(ii)検出されたピークの周辺の残響時間から、前記モバイルデバイスと前記ベースユニットとの間の前記音響品質を判定することを有する、請求項２ないし５、１０又は１１のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
モバイルデバイスの電力消費を低減する方法であって、
請求項１ないし１３のうちいずれか１項に記載の方法に従って、前記モバイルデバイスと前記ベースユニットとの間の前記距離及び／又は前記音響品質を判定するステップと、
前記モバイルデバイスが前記ベースユニットへの閾値距離よりも近いこと又は前記音響品質が閾値よりも大きいことが判定された場合、前記モバイルデバイスのスピーカを停止させるステップと
を有する方法。
【請求項１５】
マイクロフォン及びスピーカを有するモバイルデバイスと、
マイクロフォン及びスピーカを有するベースユニットと、
プロセッサと
を有するシステムであって、
前記モバイルデバイス及びベースユニットのうち一方は、前記マイクロフォンにより音響信号を受信するように構成され、
前記プロセッサは、
前記受信した音響信号と第２の信号との相関を判定し、ただし、前記第２の信号は、(a)前記モバイルデバイス及びベースユニットのうち他方の前記マイクロフォンにより受信された音響信号、又は(b)前記音響信号を出力するために前記モバイルデバイス及びベースユニットの他方の前記スピーカを制御するために使用される制御信号に対応し、
前記判定するステップの結果における１つ以上のピークに基づいて前記モバイルデバイスと前記ベースユニットとの間の音響品質及び／又は距離を判定するように構成されるシステム。
【国際調査報告】
2014512127.tif 000045
2014512127.tif 000046