JP5694063B2 - 車両用キャビンのための屋内通信システム - Google Patents

Description

本発明は車両用キャビンのための屋内通信システムおよび車両用キャビンの屋内通信システムに対するイコライジングフィルターの特性を自動的に決定するための方法に関する。

多くの様々な環境においては、ノイズ環境により異なる人間相互間の通信は非常に難しくまたはほとんど不可能になり得、特にノイズが話声と同様な騒音レベルの場合はそうである。特定の例として、エンジンおよび風のノイズによる強い背後のノイズが車両用キャビン（例えば、車の客室など）に存在する。さらに、人々の相互理解を低下させ得る想定されるノイズ源は車のスピーカーまたはハンズフリーの電話システムである。複数の様々なノイズ源により、前席および後席の乗客相互間および運転手および前席の乗客相互間のコミュニケーションは、例えば、非常に困難であり、車輌が高速で走行中の場合は特にそうである。

従来の技術において、車のための屋内通信システムは客室中にいる人間相互間の通信を改善するために提案されてきた。この従来技術によれば、１つのマイクロホンは運転席を含めるそれぞれの客席を担当する。これは、それぞれの席の近傍または座席頭部付近においてマイクロホンは配置されることを意味する。それぞれのマイクロホンはそれぞれの乗客の話を記録し、これに対応する信号がスピーカーを通して車中に出力される。通常は、車中に既に存在するスピーカーは様々な乗客の席を担当する。例えば、スピーカーがそれぞれのドアに備え付けられる場合、それぞれのスピーカーはその隣に座っている乗客を担当し得る。これは、現在の話し手以外の乗客に対応するスピーカーで話し声の信号を主に出力することを許容する。例えば、運転手が話している場合、対応する話し声の信号は運転手のスピーカー以外の異なるスピーカーで出力し得る。

これらの従来の技術の屋内通信システムは、しかしながら、特に高増幅レベルで、望まないフィードバック効果が生じ得るという障害を有する。原則的には、この障害は製造業者によるまさに従来方法で安定限界（すなわち、最大許容増幅）を設定することにより克服され得る。言い換えると、この最大増幅限界は、ほとんどすべての環境下で望まれないフィードバック効果が生じ得ることがないような値に設定され得る。しかしながら、これはほとんどのケースにおいて、時に必要とされ得る最適な（より高い）増幅が達成され得ないという結果を有する。

この観点から、本発明の目的は屋内通信システムを操作するための方法を提供することであり、特に屋内通信システム、つまり車両用キャビン用の屋内通信システムの想定されるフィードバック振動数を自動的に決定するための方法を提供する。

この目的は、請求項１および２による車両用キャビンの屋内通信システムのイコライジングフィルターを自動的に決定するための方法によって、および請求項１４および１５による車両用キャビン用の屋内通信システムによって解決される。

従って、本発明が提供するのは、車両用キャビンの屋内通信システム、つまり少なくとも１つのマイクロホンおよび少なくとも１つのスピーカーを含む屋内通信システムに対するイコライジングフィルター特性を自動的に決定するための方法であって、
（ａ） 屋内通信システムのスピーカー、とくに１つのスピーカーによって設定（前もって決定された）テスト信号を放出する工程、
（ｂ） 受信されるテスト信号を得るために屋内通信システムのマイクロホンによってテスト信号を受信する工程、
（ｃ） テスト信号および受信されるテスト信号に基づく周波数領域の伝送関数を自動的に決定する工程、
（ｄ） 伝送関数に基づくイコライジングフィルター特性を自動的に決定する工程、
を包含する方法である。

本発明はさらに、車両用キャビンの屋内通信システム、つまり少なくとも１つのスピーカーおよびビームフォーマーに接続された少なくとも１つのマイクロホンアレーを含む屋内通信システムのイコライジングフィルターを自動的に決定するための方法を提供する。該方法は、
（ａ） 屋内通信システムのスピーカー、特に１つのスピーカーから設定テスト信号を発する工程、
（ｂ） 屋内通信システムのマイクロホンアレーによるテスト信号を受信しビームフォーミングする工程および受信されるテスト信号を得るためにマイクロホンに接続されるビームフォーマーを用いてマイクロホンから発する信号をビームフォームする工程、
（ｃ） テスト信号および受信されるテスト信号に基づく周波数領域の伝送関数を自動的に決定する工程、
（ｄ） 伝送関数に基づくイコライジングフィルター特性を自動的に決定する工程、
を包含する。

ここでおよび以下において、用語“マイクロホン”（マイクロホンアレーの文脈で明白に使用されない場合）は、単一のマイクロホンを示すために使用され、または言い換えると、マイクロホンアレーの一部ではないマイクロホンを示すために使用される。スピーカーは、例えば高周波数および低周波数装置のような多くの構成要素を包含し得る。

伝送関数は伝送路の伝送特性を特徴付ける関数である。これらの伝送特性は部屋の幾何から生じ得、そこではテスト信号が1以上のスピーカーから１以上のマイクロホンおよび／またはマイクロホンアレーおよびそこに位置すると想定され得る物体へ伝送される。さらに、伝送特性は信号路に沿った電気要素によって影響を及ぼされ得る。例えば、信号発生器およびスピーカー相互間などである。受信信号はもとのテスト信号の関数、すなわち伝送関数である。テスト信号は信号発生器によって発生される信号である。

ビームフォーマーは、マイクロホンアレーから発生する信号を処理して結合される信号を得る。その最も単純な形式（遅延および和ビームフォーマー）では、ビームフォーマーは信号の遅延補正およびサミングを包含する。ビームフォーミングはマイクロホンアレーに対する固有の指向性型の提供を許容する。

このようにして、本発明の方法により、周波数領域の関数として信号路の伝送特性を決定するためにテスト信号が使用される。これら伝送特性に基づいて、イコライジングフィルター特性は決定される。明細書中では、従来の屋内通信システムと対比して、この方法が考慮にいれるのは、伝送関数により想定されるフィードバック周波数の検出であり、この伝送関数が使用され得るのは、出力される信号の適切な修正のためであり、これはフィードバック効果の発生を減少させるためである。

この方法が使用される屋内通信システムは、１または複数の（単一の）マイクロホンおよび／または１または複数のマイクロホンアレーを包含し得る。このようなマイクロホンまたはマイクロホンアレーは潜在的な話し手（乗客）と関連し得、および適切な位置で備え付けられ得る。さらに、屋内通信システムは、マイクロホンまたはマイクロホンアレーおよび対応する話し手の位置と関連する１または複数のスピーカーを包含もし得る。

特に、工程（ａ）では、設定テスト信号は（厳密に）１つのスピーカーによって発せられ得る。このようにして、特に、それぞれのスピーカー／マイクロホンの組合せまたはそれぞれスピーカー／マイクロホンアレーの組合せに対して、伝送関数が得られ、それぞれの組合せに対して、適切なイコライジングフィルターが与えられるように対応するイコライジングフィルター特性が決定され得る。工程（ａ）では、テスト信号はそれぞれのマイクロホンまたはマイクロホンアレーによって同時に受信され得る。このことは、与えられたスピーカーに関して、これらマイクロホンまたはマイクロホンアレーのそれぞれに対するイコライジングフィルターを同時に決定することを許容する。

工程（ａ）は２進数のホワイトノイズまたは有色ノイズ、特にピンクノイズを発することを包含し得る。ホワイトノイズでは、すべての周波数（現在の文脈では、人間の可聴範囲内の振動数のみを考えている）が存在し、一様に分布する。このことにより、最初のテスト信号および受信テスト信号の比較が非常に単純な方法で可能である。車両用キャビンに存在する人間にとって、より心地の良い音は有色ノイズ、特にピンクノイズを用いて得られる。ピンクノイズはそれぞれのオクターブでの量を減少させるためにホワイトノイズにフィルターをかけることで得られ得る。

工程（ｃ）はテスト信号および受信テスト信号を時間領域で処理することを包含し、特に、その処理では特に、適合するフィルターまたはピリオドグラム、自己相関関数または相互相関関数に基づく推定法を用いる。時間領域における処理が特に役立つのは、広周波数帯域のテスト信号を用いる場合である。例えば、ＮＭＬＳ（最小平均２乗）アルゴリズム（出典，例えば、ｉｎ Ｓ．Ｈａｙｋｉｎ，Ｂ．Ｗｉｄｒｏｗ，Ｌｅａｓｔ−Ｍｅａｎ−Ｓｑｕａｒｅ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ，Ｊｏｈｎ Ｗiley ａｎｄ Ｓｏｎｓ， ２００３）が、時間領域の処理後に使用され、インパルス応答が伝送関数を得るために周波数領域に変換され得る。

広周波数帯域のテスト信号を用いる代替として、工程（ａ）は様々な中心周波数を有するバンドパスノイズを発することを包含する。この場合、しかしながら、すべての周波数範囲は有効であるべきである。

バンドパスノイズを発する場合、工程（ｃ）は、それぞれのバンドパスノイズに対する受信テスト信号の短時間パワスペクトルおよびテスト信号の短時間パワスペクトルの商の平方根を決定することを包含し得る。伝送関数はこの方法でも得られ得る。

上記の方法では、工程（ｄ）は伝送関数の大きさの極値、特に極大値を決定することを包含し得る。伝送関数が（全体のまたは局所の）極大値を有する周波数は想定されるフィードバック周波数として考慮される。

工程（ｄ）は伝送関数の大きさの全体の極値を決定することを包含し得る。特に、考慮される全体の周波数範囲に対する全体の極大値は、フィードバック周波数を構成する高い可能性を有する。

工程（ｄ）は局所的な極値を決定することをさらに包含し得、この値での伝送関数の大きさは全体の極値での伝送関数の大きさとは多くてもせいぜい設定量だけ異なる。特に局所極大の場合には、他の周波数（全体的な極大値に加えて）が想定されるフィードバック周波数としても考慮され得る。

工程（ｄ）がさらに包含し得るのは、決定される極大値で中心とされる信号の設定周波数帯域の減衰を与えること、および／または決定される極小値で中心とされる設定される周波数帯域の増幅を与えることである。

これは特に有利なイコライジングを与える。スピーカーによって出力される信号のこのような減衰により、（広周波数帯域の）安定限界は適用される減衰に対応する値によって改善し得る。特に、小さい減衰バンド幅が選択される場合、車両用キャビンの中の可聴周波の信号の聴覚印象はほとんど異ならない。

減衰工程は非線形位相フィルターを用いて実行され得る。このことが有する利点は、単一信号を再生する場合に、小さい遅延時間差を挿入することにより信号の主観的な印象の品質を改善し得ることである。

本発明は、さらに車両用キャビンの屋内通信システムの極大増幅値を自動的に決定する方法を提供し、該方法は、
設定スピーカーに対し上記方法を用いイコライジングフィルター特性を自動的に決定する工程、
伝送関数Ｈ（ｅ^ｊΩ）およびイコライジングフィルターの周波数応答Ｇ（ｅ^ｊΩ）を用いてＧａｉｎ_ｍａｘ＝１／ｍａｘ｛｜Ｈ（ｅ^ｊΩ）Ｇ（ｅ^ｊΩ）｜｝として極大増幅を自動的に決定する工程、
を包含する。

この極大増幅またはゲインを決定することは、例えば、製造者によって設定されるように、極大増幅を増加させることを許容する。

さらに、本発明が提供するのはコンピュータプログラム製品で、これは上記方法の工程を実行するためのコンピュータ実行指示を有する1以上のコンピュータの読み取り可能な媒体を包含する。

さらに、本発明は車両用キャビンのために供給する屋内通信システムを提供し、
設定テスト信号を発生するように構成される信号発生器、
設定テスト信号を発生するための該信号発生器に接続される少なくとも１つのスピーカー、
受信テスト信号を供給するために発生したテスト信号を受信するための少なくとも1以上のマイクロホン、
信号発生器および少なくとも１以上のマイクロホンに接続される信号処理手段であって、信号処理手段がテスト信号および受信信号に基づく周波数領域における伝送関数を自動的に決定し、および伝送関数に基づくイコライジングフィルター特性を自動的に決定するように構成される手段、
を包含する。

さらに、提供される車両用キャビンの屋内通信システムは、
設定テスト信号を発生するように構成される信号発生器、
設定テスト信号を発するための信号発生器に接続される少なくとも１つのスピーカー、
発せられるテスト信号を受信するための少なくとも１以上のマイクロホンアレー、
受信テスト信号を提供するためにマイクロホンアレーから発散する信号をビームフォーミングするためのそれぞれのマイクロホンアレーのビームフォーマー、
信号発生器および少なくとも１つのマイクロホンアレーに接続される信号処理手段であって、信号処理手段が該テスト信号および受信テスト信号に基づく周波数領域の伝送関数を自動的に決定しおよび伝送関数に基づくイコライジングフィルター特性を自動的に決定するように構成される手段
を包含する。

これら屋内通信システムは、例えば、ハンズフリー電話システムにおける使用に対して、スピーカーおよびマイクロホンまたはマイクロホンアレーのような、車両用キャビン中に既に存在する構成要素の使用を可能にする。その際、マイクロホンアレーの場合には、それぞれのマイクロホンアレーはビームフォーマーを通して信号処理手段に接続される。理解されるべきは、マイクロホンおよびマイクロホンアレーはどちらも車両用キャビンで使用され得るということである。たとえば、マイクロホンアレーは前席の乗客に供給され得るが、後席には１つのマイクロホンのみが存在する。

屋内通信システムは少なくとも２つのスピーカーを包含し得、信号発生器は少なくとも２つのスピーカーに接続され得る。そしてそれは、テスト信号がそれぞれのスピーカーによって分離して発せら得るように接続され得る。このことが、その他のスピーカーとは無関係に、それぞれのスピーカーに対し前記方法の実行を独立して行うことを可能にする。

信号発生器は２進数ホワイトノイズまたは有色雑音、特にピンクノイズを発するように構成され得る。

屋内通信システムの信号処理手段は、テスト信号および受信テスト信号を、特に、適合するフィルターまたはピリオドグラム、自己相関関数または相互相関関数に基づく推定法を用いて時間領域で処理するように構成され得る。特に、信号処理手段はＮＭＬＳ（規格化された最小２乗法）の適合フィルターを包含し得る。

広周波数帯域ノイズを発するように構成された信号発生器の代替として、信号発生器は様々な中心周波数を有するバンドパスノイズを発生するように構成し得る。

この場合において、信号処理手段は、それぞれのバンドパスノイズに対する受信テスト信号の短時間パワスペクトルおよびテスト信号の短時間パワスペクトルの商の平方根を決定するように構成され得る。

前記の屋内通信システムの信号処理手段は極値、とくに伝送関数の大きさの極大値を自動的に決定するように構成され得る。

信号処理手段は伝送関数の大きさの全体の極値を決定するように構成され得る。

その際、信号処理手段は局所的な極値をさらに決定するように構成され得、この値に対して、伝送関数の大きさは伝送関数の大きさおよび全体的極値とは最大で設定量だけ異なる。

信号処理手段は、決定された極大値で中心をとる設定周波数帯域を自動的に減じ、および／または決定された極小値で中心をとる設定周波数帯域を自動的に増幅するように構成され得る。

このような場合において、信号処理手段は設定周波数帯域を減ずるための非線形位相フィルターを包含し得る。

信号処理手段は、さらに極大増幅値を以下に示す値として自動的に決定するために構成され得る。
Ｇａｉｎ_ｍａｘ＝１／ｍａｘ｛｜Ｈ（ｅ^ｊΩ）Ｇ（ｅ^ｊΩ）｜｝
であって、Ｈ（ｅ^ｊΩ）は伝送関数およびＧ（ｅ^ｊΩ）はイコライジングフィルターの周波数応答である。

図１は車両用キャビンの屋内通信システムの実施例の概要説明図である。 図２はイコライジングフィルター特性を決定するための屋内通信システムの実施例の概略説明図である。 図３はイコライジングフィルター特性を自動的に決定するための方法の実施例のフローダイアグラムである。 図４は想定されるフィードバック周波数を減ずる方法の実施例を説明する図である。 図５は極大増幅を修正するための方法の実施例のフローダイアグラムである。

さらに本発明の特徴および利点は実施例および図面とともに以下に記載される。

ここで、本発明は実施例に関して記載するが、実施例は図と同様に以下の詳細な記述の中で説明される。詳細な記述および図は特に例示的に開示した実施例に本発明を限定するものではなく、むしろ記載された例示的な実施例は単に本発明の様々な局面を例示し、本発明の範囲は添付の請求項によって定義される。

車両用キャビン１００内の屋内通信システムの概要は図１に示される。車両用キャビン１００は４つの客席（図示されてない）および４人の乗客１０１を構成する。それぞれの乗客と、２つのマイクロホン１０２およびスピーカー１０３を含むマイクロホンアレーが関連する。前席の乗客に対し、マイクロホンアレーは乗客相互間の中心に配置される。それらは、例えば、車の屋根に備えられ得る。後席では、マイクロホンアレーは乗客の左右、例えばそれぞれ車のドアに備えられる。それぞれのスピーカーは、例えば、高周波数および低周波数の装置を有し得る。

マイクロホンアレーは信号を記録する。マイクロホンアレーから発する信号はデジタル信号処理手段１０４および１０４’に入る。図１に示される例では、第１の信号処理手段１０４は後部の乗客に関連するマイクロホンから発する信号を処理する責任を負い、第２のデジタル処理手段１０４’は前部の乗客を担当するマイクロホンから発する信号に関連する。しかしながら、これは選択の問題のみで、異なるマイクロホンアレーから発する信号および異なるスピーカーによって出力される信号も様々な組合せで処理され得る。

マイクロホンアレーから発する信号は、まず第１に、アナログ／デジタルコンバーター（図示されていない）によって処理される。この後にビームフォーマー１０５および１０５’が続く。ビームフォーマーは一時的な信号の動きの情報を得るために、および求める信号（例えば、乗客）およびノイズの信号（例えば、カーラジオスピーカー）の両方の信号源の空間的情報を得るために役に立つ。異なる型のビームフォーマー（例えば、適合するビームフォーマー）は本発明に使用され得る。

本発明による方法とは別に、付加的なフィードバック効果は屋内通信システムの処理中に回避され得る。このことから、エコーおよびフィードバック要素は適合するエコー消去器１０６および１０６’およびフィードバック消去器１０７および１０７’を通して信号から減じられる。適合するノッチフィルター１０８および１０８’は潜在的なフィードバック周波数および減衰周波数を検出し得る。

ビームフォーマー、減衰器からの一時的なおよび空間的な情報に基づき、減衰器は、例えば最も騒音のあるスピーカーだけがつながれるようにして制御される。しかしながら、このような対応する構成要素は図１に明白に示されていない。後処理１０９および１０９’は境界特性を適用し得る。デジタル信号処理手段１０４および１０４’の出力信号は、まず初めに、対応するスピーカー１０３へ送られる。図１に示される例では、後部のマイクロホンアレーから発する信号は前部スピーカーによって出力のみされ得、逆もまた同様である。しかしながら、これは必ずしも必要な制限ではなく、例えば、入力信号のマイクロホンアレーに対応するスピーカーを除く全てのスピーカーによって処理信号が出力し得るようにシステムは構成をもされ得る。

さらに、処理信号は、同様なデジタル信号処理手段のフィードバック消去器１０７および１０７’および他のデジタル信号処理手段のエコー消去器１０６および１０６’へも送られ得る。

図１に示される例の代わりとして、可能なのは単一のマイクロホンによってマイクロホンアレーの一部または全部を代えることである。例えば、指示マイクロホンはマイクロホンアレーの代わりに使用され得る。

屋内通信システムおよびそれの操作方法の例を図２に示す。再度、車両用キャビン１００および乗客１０１（および想定される他の乗客）が示される。この図示される例では、イコライジングフィルター特性を決定する方法は唯一の有効なスピーカー１０３に対して実行される；有効でないその他のスピーカーは点線で示される。

信号発生器２０１はテスト信号ｘ（ｎ）を与えるために存在する。このようなテスト信号はＤ／Ａコンバーターおよび増幅器２０２を通される。それぞれのスピーカーは他のスピーカーから独立してアドレスされ得、これはスィッチ２０３によって示される。

スピーカー１０３によって発せられるテスト信号１０３はマイクロホンアレー１０２によって記録される。特に、テスト信号はすべてのマイクロホンアレーによって同時に記録され得る；しかしながら、異なるマイクロホンアレーによって信号を連続して記録することをも可能である。マイクロホンアレーから発する信号はＡ／Ｄコンバーターおよび増幅器２０４を通される。その後、ビームフォーミングはビームフォーミングされる信号ｙ（ｎ）を生み出すビームフォーマー２０５において実行される。この信号は信号処理手段２０６に通され、この手段２０６はテスト信号ｘ（ｎ）を受信するために、マイクロホンアレーにだけでなく、信号発生器２０１にも接続される。

イコライジングフィルター特性を決定する責任がある信号処理手段２０６は図１の信号処理手段１０４または１０４’の一部になり得る。しかしながら、分離装置としてこの信号処理手段２０６を提供することをも可能である。これが特に役に立つのは、備えられた屋内通信システムをすでに有する車輌を後で装備する場合である。

イコライジングフィルター特性を自動的に決定する方法の実施例の動作進行は図３に示される。第１の工程３０１では、テスト信号が発生する。原理的には、異なるテスト信号が可能である。特に、２進数ホワイトノイズがテスト信号として使用され得る。これが有利な選択であるのは、全ての周波数が存在しおよび一様に分布するためである。しかしながら、ほとんどの場合、乗客は車両用キャビンの中で座っているために、有色ノイズも使用され得る。例えば、ピンクノイズが発生し得る。すべての周波数が十分に有効である限り、他の有色ノイズも使用され得る。

広周波数帯域の信号の代わりに、さらに、様々な中心周波数を有するバンドパスノイズのような狭周波数帯域のテスト信号を使用することが可能である。この場合、すべての周波数範囲は引き続き有効である。

次の工程３０２では、テスト信号はスピーカーのうちの１つによって発生せられる。これは図２の構成に対応する。しかしながら、２以上のスピーカーが同時にテスト信号を二者択一的に発し得る。

次に、工程３０３では、テスト信号はマイクロホンアレー、特にすべてのマイクロホンアレーによって受信される。マイクロホンアレーから発しビームフォーマーを通ってきた信号は信号処理手段に送られ、ここではテスト信号および受信テスト信号が、工程３０４において周波数領域で伝送関数を自動的に決定するために使用される。広周波数帯域のテスト信号の場合には、伝送挙動は時間領域で、例えば、適合するフィルターを用いて決定され得る。このため、微小増加を用いる規格化された最小２乗平方（ＮＬＭＳ）アルゴリズムが適用され得る。この後、インパルス応答は、伝送関数Ｈ（ｅ^ｊΩ）を得るために周波数領域へ変換され得る。適合するフィルターの代わりに、さらに、ピリオドグラムまたは自己相関関数または相互相関関数に基づく推定法を使用し得る。

狭周波数帯域のテスト信号が適用される場合、伝送関数は短時間パワスペクトルの商の平方根として決定され得る。

短時間パワスペクトルの両方がそれぞれのバンドパスノイズに対して決定され、それはバンドパス信号の中心周波数で標本点を得るためである。

次の工程３０５においては、イコライジングフィルター特性は、マイクロホンアレー／スピーカーの組合せに対するイコライジングフィルターが得られ、その組合せの構成要素に対する減少フィードバック危険となるように決定される。

特定のスピーカーおよびすべてのマイクロホンアレーに対して同時にこれらの工程を実行することによって、イコライジングフィルターはこれらの組合せそれぞれに対して得られる。その時、この工程は、車両用キャビンに存在するすべてのスピーカーに対してこの方法が実行されるまで、他のスピーカーを用いて繰り返され得る。

図４は、図３の工程３０５においてイコライジングフィルター特性（の少なくとも一部）の決定方法の例を示す。これが特に役立つのは、上記の適合するフィルターを用いる伝送関数を決定する場合である。この例によれば、伝送関数Ｈ（ｅ^ｊΩ）の１以上の極大値は工程４０１で決定され、言い換えると、極大振動数Ω_ｍａｘ

が決定される。このように決定された振動数の数は、特にイコライジングフィルターの設計原理に基づく。例えば、これらの振動数が十分に分離される場合、３から５の振動数の値が決定され得る。これ以外の場合では、５以上の振動数の値が決定され得る。

狭周波数帯域のテストノイズを用いる場合、振動数Ω_ｍａｘまたは最も大きい商を有するバンドパス範囲が決定されるのは、上記の短時間パワスペクトルに基づく。

その時、特定のスピーカー／マイクロホンアレーの組合せに対して、想定されるフィードバック周波数が決定される。

工程４０１において想定されるフィードバック振動数を決定した後、工程４０２では、１または複数の周波数帯域（想定されるフィードバック周波数の数に依存する）に対して減衰が提供される。この工程では、決定された周波数Ω_ｍａｘの周辺の微小帯域に減衰が適用される。特に、あるｄBの減衰は、残存する周波数範囲が減衰されないところに挿入され得る。

この工程は、伝送関数の極小値を増幅するために実行され得る。このような場合、極小値の振動数は決定され得、対応する増幅が適用され得る。このようにして、出力信号は聞き手によってうるさいと考えられる。

異なるスピーカー／マイクロホンアレーの組合せの伝送関数は通常異なるので、非線形位相イコライジングフィルターを用いる場合、付加的なプラスの効果が達成され得る。複数のスピーカーを通して単一の信号を発する場合、微小遅延差の挿入により、主観的な質の印象は増加する（参照 例えば、Ｍ．Ｓｃｈｒｏｅｄｅｒ，Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｐｅｅｃｈ − Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ，Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ，Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ １９９９）。この影響はイコライジングフィルターを決定する場合に考慮され得る。

図５は、上述されるように、工程５０１において伝送関数を決定した後に、屋内通信システムの極大増幅の修正を示す。極大ゲイン（増幅）は工程５０２において決定される。Ｇａｉｎ_ｍａｘ＝１／ｍａｘ｛｜Ｈ（ｅ^ｊΩ）Ｇ（ｅ^ｊΩ）｜｝ここで、Ｈ（ｅ^ｊΩ）は伝送関数を、Ｇ（ｅ^ｊΩ）はイコライジングフィルターに対応する周波数応答を示す。この相反値はそれぞれのスピーカー／マイクロホンアレーの組合せに対して決定され得る。

この安定限界についてわかると、極大増幅は工程５０３において修正され得る。このことが、安定限界付近の屋内通信システムの操作を可能にする。そしてこのことは、広い外界のノイズの場合に特に役立つ。伝送関数の決定により、この安定限界はそれぞれの車両（および取り付けられたそれぞれのスピーカーおよびマイクロホンまたはマイクロホンアレー）に対して個々に決定され得、+製造業者によって初めに設定された極大増幅を補正する（増やす）ために使用され得る。このようにして、屋内通信システムの質はさらに改善され得る。

イコライジングフィルターは屋内通信システムの信号を再生産するために使用されるために、イコライジングフィルターは可聴増幅器の混合行列の前に配置されるべきである。この場合、イコライジングフィルターは車両の他の可聴源の音を修正しない。

さらに、前記方法は、ハンズフリーシステムや話認識のような他の可聴構成要素の可聴出力を改善するためにも使用され得る。前部マイクロホンの付近に位置されるいわゆる中心スピーカーが他のスピーカーより大きいマイクロホンの信号を作り出すことが上記方法により検出される場合、その出力パワーはこれに応じて減じられ得る。可聴出力によるマイクロホンのオーバードライブはこのようにして回避され得れ、ハンズフリーシステムまたは話認識システムのパフォーマンスが増加する。

さらに、本発明の修正および変化は、この明細書に照らし当業者に対して明らかであろう。したがって、この明細書は単なる例示として解釈されるべきであり、また本発明を実行する一般的な方法を当業者に教えることを目的としている。理解すべきは、明細書中に示されおよび記載された本発明の形態は現時点において好ましい実施例として捉えられるべきである。

１００ 車両用キャビン
１０１ 乗客
１０２ マイクロホン
１０３ スピーカー

Claims (25)

1. 車両用キャビンの屋内通信システムに対するイコライジングフィルター特性を自動的に決定する方法であって、該屋内通信システムが少なくとも１つのスピーカーおよび少なくとも１つのマイクロホンを含み、該方法が、
   （ａ）該屋内通信システムのスピーカー、特に１つのスピーカーによって設定テスト信号を発する工程と、
   （ｂ）該屋内通信システムのマイクロホンによって該テスト信号を受信して受信テスト信号を得る工程と、
   （ｃ）該テスト信号および該受信テスト信号に基づいて周波数領域における伝達関数を自動的に決定する工程と、
   （ｄ）該伝達関数に基いてイコライジングフィルター特性を自動的に決定する工程と
   を包含し、
   該工程（ｄ）は、該伝達関数の大きさの極値、特に、極大値を決定することと、該伝達関数の大きさが該極大値を有する第１の周波数を決定することと、第１の設定された周波数帯域に対して減衰を提供することとをさらに含み、該第１の周波数は、該第１の設定された周波数帯域の中心にある、方法。
2. 車両用キャビンの屋内通信システムに対するイコライジングフィルター特性を自動的に決定する方法であって、該屋内通信システムが、少なくとも１つのスピーカーと、ビームフォーマーに接続される少なくとも１つのマイクロホンアレーとを含み、該方法が、
   （ａ）該屋内通信システムのスピーカー、特に１つのスピーカーによって設定テスト信号を発する工程と、
   （ｂ）該屋内通信システムのマイクロホンアレーによって該テスト信号を受信し、該マイクロホンアレーに接続される該ビームフォーマーを用いて該マイクロホンアレーから発する該信号をビームフォーミングして受信テスト信号を得る工程と、
   （ｃ）該テスト信号および該受信テスト信号に基いて周波数領域において伝達関数を自動的に決定する工程と、
   （ｄ）該伝達関数に基づいてイコライジングフィルター特性を自動的に決定する工程と
   を包含し、
   該工程（ｄ）は、該伝達関数の大きさの極値、特に、極大値を決定することと、該伝達関数の大きさが該極大値を有する第１の周波数を決定することと、第１の設定された周波数帯域に対して減衰を提供することとをさらに含み、該第１の周波数は、該第１の設定された周波数帯域の中心にある、方法。
3. 前記工程（ａ）が２進数のホワイトノイズまたは有色ノイズ、特に、ピンクノイズを発することを包含する、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記工程（ｃ）が、特に、適合するフィルターを用いてまたはピリオドグラム、自己相関関数または相互相関関数に基づく推定法を用いて、時間領域で前記テスト信号および前記受信テスト信号を処理することを包含する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記工程（ａ）が様々な中心周波数を有するバンドパスノイズを発することを包含する、請求項１または２に記載の方法。
6. 前記工程（ｃ）がそれぞれのバンドパスノイズに対する前記受信テスト信号の短時間パワスペクトルおよび前記テスト信号の短時間パワスペクトルの商の平方根を決定することを包含する、請求項５に記載の方法。
7. 前記工程（ｄ）が前記伝達関数の大きさの全体の極値を決定することを包含する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記工程（ｄ）が局所的な極値を決定することをさらに包含し、
   該局所的な極値に対する伝達関数の大きさは全体の極値での伝達関数の大きさと最大で設定量だけ異なる、請求項７に記載の方法。
9. 前記工程（ｄ）が、前記伝達関数の大きさが極小値を有する第２の周波数を決定することと、第２の設定された周波数帯域に対して増幅を提供することとをさらに含み、該第２の周波数は、該第２の設定された周波数帯域の中心にある、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記減衰が非線形位相フィルターを用いて提供される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
11. 車両用キャビンの屋内通信システムの極大増幅値を自動的に決定する方法であって、該方法が、
    設定スピーカーに対して請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法を用いてイコライジングフィルター特性を自動的に決定する工程と、
    極大増幅を
    Ｇａｉｎ_ｍａｘ＝１／ｍａｘ｛｜Ｈ（ｅ^ｊΩ）Ｇ（ｅ^ｊΩ）｜｝
    として自動的に決定する工程であって、Ｈ（ｅ^ｊΩ）はイコライジングフィルターの伝達関数であり、Ｇ（ｅ^ｊΩ）はイコライジングフィルターの周波数応答である、工程と
    を包含する、方法。
12. プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な媒体であって、該プログラムは、実行されたときに、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法の前記工程をコンピュータに実行させる、コンピュータ読み取り可能な媒体。
13. 車両用キャビンの屋内通信システムであって、該システムが、
    設定テスト信号を発生するように構成される信号発生器と、
    該設定テスト信号を発するための信号発生器に接続される少なくとも１つのスピーカーと、
    該発せられたテスト信号を受信して受信テスト信号を提供するための少なくとも１つのマイクロホンと、
    該信号発生器および少なくとも１つのマイクロホンに接続される信号処理手段であって、該信号処理手段が該テスト信号および該受信テスト信号に基づいて周波数領域において伝達関数を自動的に決定することと、該伝達関数に基づいてイコライジングフィルター特性を自動的に決定することとを行うように構成される、信号処理手段と
    を備え、
    該信号処理手段は、該伝達関数の大きさの極値、特に、極大値を自動的に決定することと、該伝達関数の大きさが該極大値を有する第１の周波数を自動的に決定することと、第１の設定された周波数帯域を自動的に減衰することとを行うように構成され、該第１の周波数は、該第１の設定された周波数帯域の中心にある、屋内通信システム。
14. 車両用キャビン用の屋内通信システムであって、該システムが、
    設定テスト信号を発生するように構成される信号発生器と、
    設定テスト信号を発するための信号発生器に接続される少なくとも１つのスピーカーと、
    該発せられたテスト信号を受信するための少なくとも１つのマイクロホンアレーと、
    マイクロホンアレーから発する信号をビームフォーミングして受信テスト信号を提供するためのそれぞれのマイクロホンアレーに対するビームフォーマーと、
    該信号発生器および少なくとも１つのマイクロホンアレーに接続される信号処理手段であって、該信号処理手段が該テスト信号および該受信テスト信号に基づいて周波数領域において伝達関数を自動的に決定することと、該伝達関数に基づいてイコライジングフィルター特性を自動的に決定することとを行うように構成される、信号処理手段と
    を備え、
    該信号処理手段は、該伝達関数の大きさの極値、特に、極大値を自動的に決定することと、該伝達関数の大きさが該極大値を有する第１の周波数を自動的に決定することと、第１の設定された周波数帯域を自動的に減衰することとを行うように構成され、該第１の周波数は、該第１の設定された周波数帯域の中心にある、屋内通信システム。
15. 少なくとも２つのスピーカーを備え、
    前記信号発生器が、該テスト信号がそれぞれのスピーカーによって分離して発生され得るような方法で、該少なくとも２つのスピーカーに接続される、請求項１３または１４に記載の屋内通信システム。
16. 前記信号発生器が２進数ホワイトノイズまたは有色ノイズ、特にピンクノイズを発するように構成される、請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の屋内通信システム。
17. 前記信号処理手段が、特に、適合するフィルターを用いてまたはピリオドグラム、自己相関関数または相互相関関数に基づく推定法を用いて、時間領域において前記テスト信号および前記受信テスト信号を処理するように構成される、請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の屋内通信システム。
18. 前記信号発生器が様々な中心周波数を有するバンドパスノイズを発するように構成される、請求項１３〜１７のいずれか１項に記載の屋内通信システム。
19. 前記信号処理手段がそれぞれのバンドパスノイズに対して、前記受信テスト信号の短時間パワスペクトルおよび前記テスト信号の短時間パワスペクトルの商の平方根を決定するように構成される、請求項１８に記載の屋内通信システム。
20. 前記信号処理手段が前記伝達関数の大きさの全体の極値を決定するように構成される、請求項１３〜１９のいずれか１項に記載の屋内通信システム。
21. 前記信号処理手段が局所的な極値をさらに決定するように構成され、該局所的な極値に対する前記伝達関数の大きさが全体の極値での前記伝達関数の大きさと最大で設定量だけ異なる、請求項２０に記載の屋内通信システム。
22. 前記信号処理手段が、前記伝達関数の大きさが極小値を有する第２の周波数を決定することと、第２の設定された周波数帯域を増幅するように構成され、該第２の周波数は、該第２の設定された周波数帯域の中心にある、請求項１３〜２１のいずれか１項に記載の屋内通信システム。
23. 前記信号処理手段が前記第１の設定された周波数帯域を減衰するための非線形位相フィルターを備える、請求項１３〜２２のいずれか１項に記載の屋内通信システム。
24. 前記信号処理手段が、極大増幅を
    Ｇａｉｎ_ｍａｘ＝１／ｍａｘ｛｜Ｈ（ｅ^ｊΩ）Ｇ（ｅ^ｊΩ）｜｝
    として自動的に決定するように構成され、Ｈ（ｅ^ｊΩ）はイコライジングフィルターの伝達関数であり、Ｇ（ｅ^ｊΩ）はイコライジングフィルターの周波数応答である、請求項１３〜２３のいずれか１項に記載の屋内通信システム。
25. 実行されたときに請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法の前記工程をコンピュータに実行させるプログラム。

Images