一种卫星通信设备通话音频信号质量优化设计方法

摘要

本发明提供一种卫星通信设备通话音频信号质量优化设计方法，主要涉及卫星通信技术领域，包括MIC阵列和终端处理器，还包括与终端处理器连接的FM2018芯片，所述FM2018芯片获取MIC阵列采集的语音信号，根据通话模式确定工作模式，处理语音信号发送至终端处理器；本发明采用FM2018，为通话质量提供了优越的回声消除和平稳的噪声抑制功能，抑制周围环境噪声的同时保证语音质量，提高了语音可理解度；FM2018芯片会根据判断出的通话模式确定相应的工作模式并进行切换，对通话质量的优化效率高；FM2018芯片支持LINE‑IN输入，同时LINE‑IN输入直接与扬声器和听筒的输出信号连接，实现回声对消的功能。

说明书

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，具体而言，涉及一种卫星通信设备通话音频信号质量优化设计方法。

背景技术

在卫星通信应用中，语音通话是必备的一个通信功能需求，用于解决在偏远的无地面通信手段覆盖区域的实时语音通话需求。根据使用场景的不同，需要终端具备听筒、扬声器、耳机等方式来播放对方的实时语音，同时终端需具备通过mic采集本地的实时语音数据，转换成数字信号后通过卫星通信链路传送给对方。

在实时语音通话中如使用扬声器或者外置音箱播放通话语音时，必然会产生回声，即对方的语音信号被本地的MIC采集到后又回传给对方。如不进行回音对消处理，将严重影响通话质量和用户体验，严重的会引起啸叫，而在噪声较大区域进行实时语音通话时，MIC会实时采集本端用户话音及周围噪声。如不在MIC后级进行噪声抑制，在噪声较大区域则会造成噪声对用户话音的淹没，导致对端用户根本无法听清话音。

发明内容

本发明提供了一种卫星通信设备通话音频信号质量优化设计方法，用以解决现有技术中存在的通话时产生的回声和采集到的周围噪声影响通话质量的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种卫星通信设备通话音频信号质量优化设计方法，包括MIC阵列和终端处理器，还包括与终端处理器连接的FM2018芯片，所述FM2018芯片获取MIC阵列采集的语音信号，根据通话模式确定工作模式，处理语音信号发送至终端处理器。

进一步地，所述FM2018芯片的工作模式通过以下步骤确定：

S1：对FM2018芯片进行初始化；

S2：配置FM2018芯片的工作模式，所述工作模式包括环境消噪模式和/或回声对消模式；

S3：终端进行语音通话时，FM2018芯片判断终端处于的通话模式，所述通话模式包括听筒模式、免提模式和耳机模式，根据不同的通话模式切换不同的工作模式。

进一步地，所述S3具体为：

S31：当用户处于听筒模式或耳机模式进行语音通话时，FM2018芯片的工作模式切换到环境消噪模式；

S32：当用户处于免提模式进行语音通话时，FM2018芯片的工作模式切换到回声对消模式。

进一步地，所述FM2018芯片支持两路麦克风输入、一路LINE-IN输入和一路语音信号输出。

进一步地，所述两路麦克风包括主麦克风和副麦克风，所述主麦克风用于采集真实的语音数据，所述副麦克风用于采集周围环境的噪声。

进一步地，所述LINE-IN输入为整个音频系统进行回声对消的参考信号，LINE-IN输入与扬声器和听筒的输出信号连接。

进一步地，所述终端处理器通过I2C和GPIO口对FM2018芯片进行工作模式配置。

进一步地，所述终端处理器为CPU或MCU。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明采用FM2018，为通话质量提供了优越的回声消除和平稳的噪声抑制功能，抑制周围环境噪声的同时保证语音质量，提高了语音可理解度。

(2)本发明中FM2018芯片会根据判断出的通话模式确定相应的工作模式并进行切换，对通话质量的优化效率高。

(3)本发明中FM2018芯片支持LINE-IN输入，同时LINE-IN输入直接与扬声器和听筒的输出信号连接，实现回声对消的功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的框架图；

图2为本发明中的硬件架构图；

图3为本发明中的系统软件控制流程图；

图4为本发明中回声对消模式的工作原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

如图1-3所示，一种卫星通信设备通话音频信号质量优化设计方法，包括MIC阵列和终端处理器，还包括与终端处理器连接的FM2018芯片，所述FM2018芯片获取MIC阵列采集的语音信号，根据通话模式确定工作模式，处理语音信号发送至终端处理器。

MIC阵列采集语音信号，FM2018芯片获取到MIC阵列采集到的语音信号后，根据不同的通话模式确定并切换至相应的工作模式，语音信号经过FM2018芯片的处理后发送至终端处理器，设置定向音腔，能够将声音聚拢，使各区播放的声音在双抛物线圆顶内声音音质最清晰，不受外界干扰。

本发明采用FM2018，为通话质量提供了优越的回声消除和平稳的噪声抑制功能，抑制周围环境噪声的同时保证语音质量，提高了语音可理解度。

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上，对本发明做出进一步地优化说明。

如图1-3所示，所述FM2018芯片的工作模式通过以下步骤确定：

S1：对FM2018芯片进行初始化；

S2：配置FM2018芯片的工作模式，所述工作模式包括环境消噪模式和/或回声对消模式；

S3：终端进行语音通话时，FM2018芯片判断终端处于的通话模式，所述通话模式包括听筒模式、免提模式和耳机模式，根据不同的通话模式切换不同的工作模式。

在整个系统上电后，首先需要对FM2018芯片进行初始化，配置其工作模式、工作参数等。在进行语音通话过程中需要根据用户进行的操作进行不同工作模式的切换，如用户当前处于听筒模式进行语音通话，则需切换到环境消噪模式；如用户当前处于免提模式进行语音通话，则需切换到回声对消模式。

本发明中，FM2018芯片会根据判断出的通话模式确定相应的工作模式并进行切换，对通话质量的优化效率高。

进一步地，所述S3具体为：

S31：当用户处于听筒模式或耳机模式进行语音通话时，FM2018芯片的工作模式切换到环境消噪模式；

S32：当用户处于免提模式进行语音通话时，FM2018芯片的工作模式切换到回声对消模式。

进一步地，所述FM2018芯片支持两路麦克风输入、一路LINE-IN输入和一路语音信号输出。

进一步地，所述两路麦克风包括主麦克风和副麦克风，所述主麦克风用于采集真实的语音数据，所述副麦克风用于采集周围环境的噪声。

进一步地，所述LINE-IN输入为整个音频系统进行回声对消的参考信号，LINE-IN输入与扬声器和听筒的输出信号连接。

需要说明的是，两路麦克风输入：

一路麦克风为主麦克风用来采集真实的语音数据，一路麦克风为副麦克风用来采集周围环境的噪声，在硬件和结构设计时针对两路麦克风进行优化设计，保证两路麦克风采集的数据为各自所需要采集的数据。

LINE-IN输入：

LINE-IN输入为整个音频系统进行回声对消的参考信号。在本发明中该路信号直接和扬声器和听筒输出信号连接。当芯片工作于回声对消模式时，通过比较主麦克风采集的音频数据和LINE-IN输入的音频数据后，消除在主麦克风中采集到的扬声器输出的音频信号，实现回声对消的功能。

语音输出：

语音输出为后级系统提供噪声抑制或回声对消后音频数据，供后级系统进行处理。

本发明中，FM2018芯片支持LINE-IN输入，同时LINE-IN输入直接与扬声器和听筒的输出信号连接，实现回声对消的功能。

进一步地，所述终端处理器通过I2C和GPIO口对FM2018芯片进行工作模式配置；FM2018芯片上的控制接口用于接收外部控制器通过I2C总线接口和GPIO接口发送的指令和控制信号，以进行工作模式和工作参数的配置。

进一步地，所述终端处理器为CPU或MCU。

实施例3

本实施例是在上述实施例基础上，关于回声对消模式做出说明。

如图4所示，回声对消模式的工作过程如下：

(1)信号采集：通过LINE-IN采集扬声器输出的需要消除的对端话音数据，通过MIC阵列采集扬声器本端的话音数据和扬声器播放出来的对端的话音数据；

(2)回声对消：通过信号采集获取的需要消除的回声信号和话音数据，将MIC阵列中采集的话音数据中对端的话音数据消除掉；

(3)话音输出：将上一步中对消后的语音信号通过LINE-OUT直接传送给处理器。

回声对消实现过程：

(1)根据实际的硬件设计及结构设计情况(MIC阵列和扬声器摆放位置及距离)调整MIC阵列和LINE-IN输入增益；

(2)根据AD采样延迟时调整当前LINE-IN输入信号延时，用以补偿ADC采样延迟；

(3)配置AEC(acoustic echo cancellation声学回声对消)自适应滤波器参数；

(4)开启AEC自适应滤波器。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。