(57)【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、前記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の筐体と、
オーディオ信号を再生するために前記筐体に設置されているトランスデューサであって、前記オーディオ信号は、リスナへの再生のためのソースオーディオと、前記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、
前記トランスデューサの音響出力および前記トランスデューサにおける前記周囲のオーディオサウンドを示す少なくとも１つのマイクロフォン信号を提供するために、前記トランスデューサの近くにおいて前記筐体に設置されている、少なくとも１つのマイクロフォンと、
応答を有する適用フィルタを実装する処理回路であって、前記応答は、前記リスナによって聞き取られ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生成する、処理回路と
を備え、前記処理回路は、係数制御ブロックを実装し、前記係数制御ブロックは、前記周囲のオーディオサウンドに起因する前記少なくとも１つのマイクロフォン信号の成分を最小化するために、前記適用フィルタの応答を適用させることによって、前記少なくとも１つのマイクロフォンに従い、前記適用フィルタの応答を成形し、前記処理回路は、第１のフィルタをさらに実装し、前記第１のフィルタは、第１の周波数応答を有し、前記第１の周波数応答は、前記少なくとも１つのマイクロフォン信号をフィルタリングして、前記アンチノイズ信号が生成される前記適用フィルタへの入力を提供し、
前記処理回路は、前記第１の周波数応答とは異なる第２の周波数応答を有する第２のフィルタを実装し、前記第２のフィルタは、前記少なくとも１つのマイクロフォン信号をフィルタリングして、前記係数制御ブロックへの入力を提供する
パーソナルオーディオデバイス。
【請求項２】
前記少なくとも１つのマイクロフォンは、
前記トランスデューサの音響出力および前記トランスデューサにおける前記周囲のオーディオサウンドを示すエラーマイクロフォン信号を提供する、エラーマイクロフォンと、
前記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基準マイクロフォンと、
を備え、
前記第１のフィルタは、前記基準マイクロフォン信号をフィルタリングして、前記適用フィルタへの前記入力を提供し、
前記係数制御ブロックは、前記第２のフィルタから、前記係数制御ブロックへの入力として、前記基準マイクロフォン信号を受信する、
請求項１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、第３のフィルタを実装し、前記第３のフィルタは、前記エラーマイクロフォン信号をフィルタリングして、前記フィルタリングされたエラーマイクロフォン信号を前記係数制御ブロックの第２の入力に提供する、第３の周波数応答を有する、
請求項２記載のパーソナルオーディオデバイス。
【請求項４】
前記第１の周波数応答は約２００Ｈｚのカットイン周波数を有し、前記第２の周波数応答は、前記トランスデューサが有意義な応答を有する周波数帯域で２００Ｈｚ以下のカットイン周波数を有する、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５】
前記第１のフィルタと前記第２のフィルタとは、ハイパスフィルタである、請求項１記載のパーソナルオーディオデバイス。
【請求項６】
前記第１のフィルタと前記第２のフィルタとは、ディジタルフィルタである、請求項１記載のパーソナルオーディオデバイス。
【請求項７】
パーソナルオーディオデバイスのトランスデューサの近くにおける周囲のオーディオサウンドをキャンセルする方法であって、前記方法は、
少なくとも１つのマイクロフォンを用いて前記トランスデューサの出力および前記トランスデューサにおける周囲のオーディオサウンドの測定を行うことと、
前記少なくとも１つのマイクロフォンに対する第１のフィルタリングを第１のフィルタで行い、前記第１のフィルタは、第１の周波数応答を有して第１のフィルタリングされたマイクロフォン信号を生成することと、
前記少なくとも１つのマイクロフォンに対する第２のフィルタリングを、前記第１の周波数応答とは異なる第２の周波数応答を有する第２のフィルタで行い、前記第２のフィルタリングされたマイクロフォン信号を生成することと、
適用フィルタの係数を調整することにより前記第１のフィルタリングされたマイクロフォン信号を、前記第２のフィルタリングされたマイクロフォン信号を入力として受信する係数制御ブロックでフィルタリングする前記適用フィルタの応答を適用させることにより、前記トランスデューサの音響出力における前記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用的に生成することと
を含む、方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つのマイクロフォンは、
前記トランスデューサの音響出力および前記トランスデューサにおける前記周囲のオーディオサウンドを示すエラーマイクロフォン信号を提供する、エラーマイクロフォンと、
前記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基準マイクロフォンと、
を備え、
前記第１のフィルタは、前記基準マイクロフォン信号をフィルタリングして、前記適用フィルタに前記入力を提供し、
前記係数制御ブロックは、前記第２のフィルタから、前記係数制御ブロックへの入力として、前記基準マイクロフォン信号を受信する、
請求項７記載の方法。
【請求項９】
更に、第３の周波数応答を有する第３のフィルタで前記エラーマイクロフォン信号をフィルタリングする第３のフィルタリングをすることを含み、
前記係数制御ブロックは、前記第３のフィルタリングでフィルタリングされたエラーマイクロフォン信号を前記係数制御ブロックの第２の入力として受信する、
請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の周波数応答は約２００Ｈｚのカットイン周波数を有し、前記第２の周波数応答は、前記トランスデューサが有意義な応答を有する周波数帯域において２００Ｈｚ以下のカットイン周波数を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１のフィルタと前記第２のフィルタとは、ハイパスフィルタである、請求項７記載の方法。
【請求項１２】
前記第１のフィルタと前記第２のフィルタとは、ディジタルフィルタである、請求項７記載の方法。
【請求項１３】
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、前記集積回路は、
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前記トランスデューサに提供するための出力部と、
前記トランスデューサの前記音響出力および前記トランスデューサにおける前記周囲のオーディオサウンドを示す少なくとも１つのマイクロフォン信号を受信するための少なくとも１つのマイクロフォン入力部と、
応答を有する適用フィルタを実装する処理回路であって、前記応答は、前記リスナによって聞き取られ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生成する、処理回路と
を備え、前記処理回路は、係数制御ブロックを実装し、前記係数制御ブロックは、前記周囲のオーディオサウンドに起因する前記少なくとも１つのマイクロフォン信号の成分を最小化するために、前記適用フィルタの応答を適用させることによって、前記少なくとも１つのマイクロフォンに従い、前記適用フィルタの応答を成形し、前記処理回路は、第１のフィルタをさらに実装し、前記第１のフィルタは、第１の周波数応答を有し、前記第１の周波数応答は、前記少なくとも１つのマイクロフォン信号をフィルタリングして、前記アンチノイズ信号が生成される前記適用フィルタへの入力を提供し、
前記処理回路は、前記第１の周波数応答とは異なる第２の周波数応答を有する第２のフィルタを実装し、前記第２のフィルタは、前記少なくとも１つのマイクロフォン信号をフィルタリングして、前記係数制御ブロックへの入力を提供する
集積回路。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのマイクロフォンは、
前記トランスデューサの音響出力および前記トランスデューサにおける前記周囲のオーディオサウンドを示すエラーマイクロフォン信号を受信する、エラーマイクロフォン入力と、
前記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基準マイクロフォン入力と、
を備え、
前記第１のフィルタは、前記基準マイクロフォン信号をフィルタリングして、前記適用フィルタに前記入力を提供し、
前記係数制御ブロックは、前記第２のフィルタでフィルタリングされた前記基準マイクロフォン信号を、前記係数制御ブロックへの入力として、受信する、請求項１３に記載の集積回路。
【請求項１５】
前記処理回路は、第３のフィルタを実装し、前記第３のフィルタは、前記エラーマイクロフォン信号をフィルタリングして、前記フィルタリングされたエラーマイクロフォン信号を前記係数制御ブロックの第２の入力に提供する、第３の周波数応答を有する、
請求項１４記載の集積回路。
【請求項１６】
前記第１の周波数応答は約２００Ｈｚのカットイン周波数を有し、前記第２の周波数応答は、前記トランスデューサが有意義な応答を有する周波数帯域で２００Ｈｚ以下のカットイン周波数を有する、請求項１４に記載の集積回路。
【請求項１７】
前記第１のフィルタと前記第２のフィルタとは、ハイパスフィルタである、請求項１３記載の集積回路。
【請求項１８】
前記第１のフィルタと前記第２のフィルタとは、ディジタルフィルタである、請求項１３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、適合的ノイズキャンセレーション（ＡＮＣ）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、パーソナルオーディオデバイスにおいて統合されているＡＮＣシステムのアーキテクチャ上の特徴に関する。
【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、効果的で、エネルギー効率の良い、および／または、それほど複雑さを有しない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】
より低い電力消費、および／または、より少ない複雑さを有する効果的な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、動作の方法、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、オーディオ信号を再生するために筐体に設置され、このオーディオ信号は、リスナへの再生のためのソースオーディオ（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み、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）機能性を提供するために、集積回路を含み得る。方法は、パーソナルオーディオデバイスおよび集積回路の動作の方法である。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。エラーマイクロフォンが、周囲のオーディオサウンドをキャンセルするためにアンチノイズ信号の適合を制御するため、および、処理回路の出力からトランスデューサの環境まで通る電子音響経路に対して修正するために含まれている。パーソナルオーディオデバイスは、１つ以上の適合的フィルタを用いて基準マイクロフォン信号および基準マイクロフォンからアンチノイズ信号を適合的に生成するための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。
【０００７】
ＡＮＣ回路は、適合的フィルタを実装し、この適合的フィルタは、アンチノイズ信号を生成し、この適合的フィルタは、複数のＡＮＣ係数更新レートで作動させられ得る。シグマ−デルタ変調器が、適合的フィルタ（複数可）および他の処理ブロックの幅を低減するために、より高いサンプルレート信号経路（複数可）に含まれることができる。制御経路における高域通過フィルタが、ＡＮＣ回路におけるＤＣオフセットを低減するために含まれ得、ＡＮＣ適合は、ダウンリンクオーディオが存在していない場合、中止されることができる。ダウンリンクオーディオが存在している場合、ダウンリンクオーディオは、補間によって、高いデータレートのアンチノイズ信号と組み合わされることができ、ＡＮＣ適合が再開される。
【０００８】
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】
【０００９】
【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、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。
【図５】図５は、本発明の別の実施形態による、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】
【００１０】
（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信号を生成する。基準マイクロフォンが、周囲の音響環境を測定するために提供され、エラーマイクロフォンが、周囲のオーディオサウンドをキャンセルするためにアンチノイズ信号の適合を制御するために、および、処理回路の出力からトランスデューサまで通る電子音響経路に対して修正するために含まれる。アンチノイズ信号を生成する適合的フィルタの係数制御は、適合的フィルタのサンプルレートを大きく下回るベースバンドレートで作動させられ得、電力消費およびＡＮＣ処理回路の複雑さを低減する。ＡＮＣ制御ループ中のＤＣオフセットを低減するために、高域通過フィルタが、係数制御に入力を提供するフィードバック経路に含まれることができ、ダウンリンクオーディオが存在しない場合、ＡＮＣ適合は中止され得、それによって、適合的フィルタの適合は、不安定性につながり得る条件の下で進行しない。ベースバンドにおいて提供され得、補間によって高いデータレートオーディオと組み合わされるダウンリンクオーディオが検出された場合、適合的フィルタ係数の適合が再開される。
【００１１】
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イベント（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。
【００１２】
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。
【００１３】
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おり、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１０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、入力のために提供されているオプションを検出スキームをカバーするマイクロフォンに限定する以外に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。
【００１４】
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、エラー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    ＩＣ    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であって、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、アンチノイズ信号と、無線電話機１０のユーザが、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くようにするためのものである、近い音声信号ｎｓの一部分とを組み合わせ、ダウンリンク音声ｄｓは、無線周波数（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ｎｓは、ＲＦ集積回路２２にも提供され、アップリンク音声としてサービスプロバイダにアンテナＡＮＴを介して送信される。
【００１５】
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し、このアンチノイズ信号は、図２のコンバイナ２６によって例示されたような、アンチノイズ信号をトランスデューサによって再生されるオーディオと組み合わせる出力コンバイナに提供される。適合的フィルタ３２の係数は、Ｗ係数制御ブロック３１によって制御され、Ｗ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、エラーマイクロフォン信号ｅｒｒの中に存在する、基準マイクロフォン信号ｒｅｆの成分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）の応答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、応答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。以下にさらに詳細に説明されるように、応答Ｃｘ（ｚ）を有するフィルタ３７Ａが、フィルタ３４Ｂの出力を処理し、Ｗ係数制御ブロック３１に第１の入力を提供する。Ｗ係数制御ブロック３１への第２の入力は、Ｃｅ（ｚ）の応答を有する別のフィルタ３７Ｂによって処理される。応答Ｃｅ（ｚ）は、フィルタ３７Ａの応答Ｃｘ（ｚ）と整合している位相応答を有する。フィルタ３７Ａとフィルタ３７Ｂとの両方は、高域通過応答を含み、それによって、ＤＣオフセットおよび非常に低い周波数の変動が、Ｗ（ｚ）の係数に影響を与えることが防止される。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）（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。フィルタ３４Ｂは、本質的に、適合的フィルタではないが、しかし、適合的フィルタ３４Ａの応答と整合するように調整される調節可能な応答を有し、それによって、フィルタ３４Ｂの応答は、適合的フィルタ３４Ａの適合を追跡する。
【００１６】
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。ダウンリンクオーディオ検出ブロック３９は、ダウンリンクオーディオ信号ｄｓが、情報を含む（例えば、ダウンリンクオーディオ信号ｄｓのレベルが閾値振幅を上回る）場合を決定する。ダウンリンクオーディオ信号ｄｓが存在しない場合、ダウンリンクオーディオ検出ブロック３９は、ＳＥ係数制御ブロック３３およびＷ係数制御ブロック３１に適合を中止させる制御信号凍結を主張する。
【００１７】
ここで図４を参照すると、ＡＮＣシステムのブロック図が、図３に示されている本発明の実施形態に含まれ得る、および、図２の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技術を例示するために描かれている。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。シグマ−デルタシェーパ４３Ａが、基準マイクロフォン信号ｒｅｆを量子化するために用いられ、これは、後続の処理ステージ（例えば、フィルタステージ４４Ａおよび４４Ｂ）の幅を低減する。フィルタステージ４４Ａおよび４４Ｂは、オーバサンプリングされたレートで動作しているので、シグマ−デルタシェーパ４３Ａは、結果として生じる量子化ノイズを、量子化ノイズが破壊を引き起こさない周波数帯域（例えば、スピーカＳＰＫＲの周波数応答範囲の外側）、または、回路網の他の部分が量子化ノイズを通さない周波数帯域の中で成形することができる。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。
【００１８】
図４に描かれているシステムにおいて、基準マイクロフォン信号ｒｅｆは、経路Ｓ（ｚ）の応答の推定である応答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。フィルタ５１は、本質的に、適合的フィルタではないが、しかし、適合的フィルタ５５Ａおよび５５Ｂの組み合わされた応答と整合するように調整される調節可能な応答を有し、それによって、フィルタ５１の応答は、応答ＳＥ（ｚ）の適合を追跡する。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、応答ＳＥ（ｚ）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。ＩＩＲフィルタ５３Ａおよび５３Ｂは、各々、高域通過応答を含み、高域通過応答は、ＤＣオフセットおよび非常に低い周波数の変動が、適合的フィルタ４４Ａの係数の適合に影響を与えることを防止する。
【００１９】
応答ＳＥ（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。上述のフィルタ応答Ｗ（ｚ）の実装と同様に、応答ＳＥＦＩＸＥＤ（ｚ）は、一般的に、電気的／音響経路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。フィルタ５１は、適合的フィルタ５５Ａ／５５Ｂのコピーであるが、しかし、それ自体は、適合的フィルタではなく（すなわち、フィルタ５１は、それ自体の出力に応答して別個に適合しない）、フィルタ５１は、単一のステージまたは二重のステージを用いて実装されることができる。図４のシステムにおいて、別個の制御値が、フィルタ５１の応答を制御するために提供され、フィルタ５１は、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、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、フィルタ５１の実装における調節可能なフィルタ部分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、コンバイナ４６Ｈによって生成された、ダウンリンクオーディオ信号ｄｓと内部オーディオｉａとの組み合わせを、３２の因数によってデシメートするデシメータ５２Ｂによりデシメートすることによって提供され、別の入力が、コンバイナ４６Ｃの出力をデシメートすることによって提供され、該出力から、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が除かれており、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５２Ｃ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５２Ｂによって生成されるベースバンド信号である。デシメータ５２Ｂの出力におけるダウンリンクオーディオ信号ｄｓ（および内部オーディオ信号ｉａ）のレベルは、ダウンリンクオーディオ検出ブロック３９によって検出され、ダウンリンクオーディオ検出ブロック３９は、ダウンリンクオーディオ信号ｄｓおよび内部オーディオ信号ｉａが存在しない場合、ＬＭＳ制御ブロック５４Ａ、５４Ｂの適合を凍結する。
【００２０】
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４のシステムの残りは、コンバイナ４６Ｈを含み、コンバイナ４６Ｈは、ダウンリンクオーディオｄｓを内部オーディオｉａと組み合わせ、コンバイナ４６Ｈの出力は、コンバイナ４６Ｄの入力部に提供され、コンバイナ４６Ｄは、シグマ−デルタＡＤＣ４１Ｂによって生成され、そして、バランスの取れた会話認知を提供するために側音減衰器５６によってフィルタリングされた近端マイクロフォン信号ｎｓの一部分を加える。コンバイナ４６Ｄの出力は、シグマ−デルタシェーパ４３Ｂによって成形され、シグマ−デルタシェーパ４３Ｂは、フィルタステージ５５Ａおよび５５Ｂに入力を提供し、シグマ−デルタシェーパ４３Ｂは、上述のシグマ−デルタシェーパ４３Ａと同様な方法で、コンバイナ４６Ｄの出力を量子化することによって、フィルタステージ５５Ａおよび５５Ｂの幅が低減されることを可能にする。シグマ−デルタシェーパ４３Ｂの量子化ノイズは、デシメータ５２Ｃの固有の低域通過応答によって除去される。
【００２１】
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、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し、このアンチノイズ信号は、コンバイナ４６Ｄのソースオーディオ出力を用いてコンバイナ４６Ｂによって差し引かれる。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。
【００２２】
ここで図５を参照すると、ＡＮＣシステムのブロック図が、図３に示されている本発明の実施形態に含まれ得る、および、図２のＣＯＤＥＣ集積回路２０内で実装され得る、本発明の別の実施形態によるＡＮＣ技術を例示するために描かれている。図５のＡＮＣシステムは、図４のＡＮＣシステムと同様であり、従って、それらの間における相違のみが以下に詳細に記述される。高域通過応答をリーキーＬＭＳ５４Ａへの入力に提供するよりむしろ、ＤＣ成分は、基準マイクロフォン信号経路およびエラーマイクロフォン信号経路にそれぞれの高域通過フィルタ６０Ａおよび６０Ｂを提供することによって、基準マイクロフォン信号ｒｅｆおよびエラーマイクロフォン信号ｅｒｒから直接的に除去される。次に、さらなる高域通過フィルタ６０Ｃが、フィルタ５１の後のＳＥコピー信号経路に含まれる。図５に例示されているアーキテクチャは、高域通過フィルタ６０Ａが、ＤＣおよび低周波成分をアンチノイズ信号経路から除去するという点で有利であり、ＤＣおよび低周波成分は、もし除去されなければ、フィルタステージ４４Ａ、４４Ｂによって通過させられ、スピーカＳＰＫＲに提供されるアンチノイズ信号に入り、エネルギーを浪費し、熱を発生させ、かつ、ダイナミックレンジを消費するであろう。しかし、基準マイクロフォン信号ｒｅｆは、ＡＮＣシステムによってキャンセルされることのできる周波数帯域（すなわち、スピーカＳＰＫＲが有意な応答を有する周波数範囲）において幾らかの低周波情報を含む必要があるので、フィルタ６０Ａは、リーキーＬＭＳ５４Ａの最適適合のためにより高い高域通過カットイン周波数（例えば、２００Ｈｚ）が用いられる一方、そのような周波数を通過させるように設計されている。フィルタ６０Ｂおよび６０Ｃの位相応答は、リーキーＬＭＳ５４Ａのための安定した動作条件を維持するために整合させられている。
【００２３】
図４および図５のシステムならびに図２および図３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。
【００２４】
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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