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基于FM2018-380芯片的抗噪声手持通讯产品设计

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泰安在线核心提示:环境噪声通常包含点噪声和弥散噪声两部分或两者的中和……

关键词:点噪声抑制;弥散噪声抑制;声学回声消除 引言 手机用户数量的空前增长,以及使用场合的复杂性,使得环境噪声抑制技术已经成为移动通讯的迫切需求。环境噪声通常包含点噪声和弥散噪声两部分或两者的中和。点噪声距离使用者较近,其幅度和频率的变化较快;弥散噪声则距离使用者较远,而且幅度和频率变化缓慢,如背景噪声。弥散噪声用一个麦克风的技术就可以抑制,而点噪声由于其变化快,需要快速捕捉和抑制,通常需要用两个麦克风阵列进行快速定位,形成空间滤波器快速收敛,并进行噪声抑制。本文将以MTK平台为例,介绍FM2018-380在抗噪声手机中的设计要点。 SAH技术设计要点 和一个麦克风的手持应用不一样,阵列麦克风需要考虑两个麦克风之间的灵敏度差异和摆放位置。两个麦克风之间的距离大于60mm。对于近场信号,主麦克风(靠近使用者嘴)拾取的近场语音信号比参考麦克风(靠近使用者耳)大6dB以上,对于远场信号(超过0.5m的噪声),主麦克风和参考麦克风拾取的信号基本一致。根据阵列麦克风之间的差异,通过芯片处理,区别对待近场和远场信号,保留近场有用信号,对远场所有方向的噪声进行抑制。 结构设计使两个麦克风的开孔大小一致,保证麦克风腔体的气密性,若有免提通话功能,还需要更多考虑喇叭、麦克风减振等问题。 抗噪声手机的设计 以MTK的手机平台(MT6225、MT6318、MT6319)为例(见图3),主麦克风(MICO)和参考麦克风(MIC1)分别需要单独的偏置电路,使用差分信号输入到芯片,麦克风偏置电路需要增加小电容以滤除射频干扰。阵列麦克风信号经FM2018-380处理后,经线路输出(LINE_OUT),采用假差分电路送到MT6225的麦克风输入端(MICPO,MICNO),假差分电路可以减少射频干扰和本地噪声。手机免提喇叭的输出差分信号送到芯片回声消除的参考信号输入端(LINE_IN_P,LINE_IN_N),用于在免提模式下消除回声。 通常需要使用的控制信号包含复位控制(RESET)、省电控制(PWD_LED)和串行主机接口(SHI)。FM2018-380的所有数字引脚可以承受3.3V的电压,可以和MT6225的通用输入输出口(GPIO)直接连接而不需要电压转换。使用通用输入输出口来模拟SHI接口,控制FM2018-380,SHI接口最大支持400kHz的时钟信号,根据时钟速率选择合适的上拉电阻,时钟速率100kHz时电阻R5、R6使用10KQ,时钟速率400kHz时电阻R5、R6使用2,2KΩ,电阻需要上拉到基带芯片的2.8V电源。 在手机开机以后,复位控制(RESET)保持为低,1.8V稳定以后,省电控制(PWD_LED)为高,MT6225时钟输入到芯片,在省电控制保持5m s以后,复位控制(RESET)变成高,等待10ms使FM2018-380的PLL稳定以后,基带芯片通过SHI口送参数初始化FM2018- 380,完成初始化以后108ms,省电控制(PWD_LED)为低,使芯片进入到省电状态(参见图4)。当来电或拨打电话时,基带芯片通过省电控制(PWD_LED)置高唤醒FM2018-380,根据参数Ox1E5l第12位的值来设定唤醒以后是否要重新下载参数。当值为0时,保存参数,自动恢复到省电之前的工作模式;当值为1时,软件复位,重新下载参数。手持和免提模式切换,需要复位芯片,切换免提或手持模式的参数。 测量手持模式近场语音信号主麦克风(MICO)和参考麦克风(MIC1)的差别,远场噪声信号主麦克风(MIC0)和参考麦克风(MIC1)的差别,根据两个差别的差值计算空间滤波器的声学模型参数,调整活动语音检测(VAD)的阈值。当近场讲话时VAD1被触发(判断是否存在近场拾音球内语音),当远场有噪声时VAD2被触发(判断是否存在拾音球外部远场噪声),当同时存在近场语音和远场造声时,噪声为主导信号,VAD2被触发,而有近场语音时,VAD2不被触发。在模拟嘈杂环境下调整频域的噪声频谱,使主通道参考通道噪声频谱平行,调整频域噪声抑制参数。调整自动音量控制(AVC)功能。通过SHI接口,读取FM2018-380根据噪声情况提供的参考扬声器音量,改变下行链路的增益,如果扬声器音量已经达到最大值,则读取音调参数改变下行通路的高频段的音调,改善接收器端的可懂度。 性能测试 在MTK的工程模式音频增强项目里面,将基带的噪声抑制和回声消除关闭,以免影响声音品质和噪声回声抑制效果。采用ITU-T推荐标准P.835主观测试方法评估包含噪声抑制算法的语音通讯系统,根据标准,对FM2018-380处理的语音质量进行测试。噪声等级分别等同于标准麦克风处信噪比在0dB~12dB之间,通过语音质量评判系统(VJS)对噪声下的语音质量进行评分。图5是实际测试的对单点噪声的抑制能力,测试距离分别从0.3m到1.5m,间隔0.15m,测试角度0度、90度、180度、270度,可以得到各个角度和距离抑制噪声的数值。 结语 FM2018-380以定向定距离阵列麦克风(SAM)拾音技术为基础,专门针对抗噪声移动通讯手持设备设计,非常适合GSM、CDMA、3G等抗噪声设计和应用。本文基于这款芯片,以MTK手机平台为例介绍了抗噪声手机的设计要点,有很强的实用价值。

关键词:抗噪 芯片 设计 通讯产品

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