CN101796799B - 用于检测电话听筒的状态的方法和通信终端设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于检测通信终端设备(EG)的电话听筒(H)的状态的方法，其中电话听筒(H)配备有传声器(M)和扬声器(LS)。在此通过电话听筒(H)的扬声器(LS)输出定义的音信号，该音信号同时又通过电话听筒(H)的传声器(M)接收。分析所接收的音信号，其中为所接收的音信号的至少一个参数确定至少一个值，并且根据该至少一个值确定电话听筒(H)的状态。

Description

用于检测电话听筒的状态的方法和通信终端设备

技术领域

本发明涉及按照权利要求1的前序部分所述的用于检测电话听筒的状态的方法和具有电话听筒的通信终端设备。

背景技术

用于语音通信的通信终端设备(电话等)通常都配备有电话听筒(经常也称为“送受话器”)，所述电话听筒具有扬声器(受话器)和传声器(送话器)，并且借助连接线或者通过无线电与基础设备(真正的通信终端设备)或者基站连接。此外还可以在电话听筒内集成通信终端设备的其他组成部分，例如键盘、显示设备等，以便常用的无绳电话或者移动电话在这里在扩展的意义上同样表示电话听筒。同样所谓的“头戴耳机(Headset)”在有绳的或者无绳的(“蓝牙头戴耳机”)实施中在下面所说明的方法的意义上属于电话听筒。

除作为传声器和扬声器的功能外，借助电话听筒至少在常用的有绳通信终端设备(桌式电话)中借助电话听筒还控制接受(呼叫接受)和通信连接的结束，其方式是，把所述电话听筒从通信终端设备的基础设备上拿起或者放在所述基础设备上。为此通信终端设备(基础设备)通常配备有所谓的叉形转换开关、光电耦合对(Lichtschranke)或者配备有磁性开关(“簧片接触(Reed-Kontakt)”)，以便检测电话听筒的状态(被挂上(Aufgelegt)、被拿起(Abgehoben))。此外还知道以下实施形式，其中在电话听筒的表面中集成压力开关，利用所述压力开关检测电话听筒是否放在桌面等上。在无绳电话和移动电话的情况下，叉形转换开关的功能大多通过一个或者多个按键来模仿，其中用户为接受呼叫或者结束通信连接而进行相应的输入。对此要注意的是，在首先提到的实施形式(叉形转换开关、光电耦合对)中相应的技术设备(叉、光电耦合对)也可以用手工操作，亦即例如用手指或者手操作，而不必实际把电话听筒挂上。

在用于检测电话听筒(并且由此还有移动通信终端设备)的状态的已知设备中表明不利的是，为检测状态必须使用昂贵的机械和/或电气系统。这既适用于以机械方式实施的叉形转换开关也适用于利用按键、光电耦合对、磁性接触等的“电子的”解决方案。另一缺点在于，所述设备(叉形转换开关、光电耦合对等)经常也可以用手工操作，由此例如当电话听筒或者移动终端设备还在用户耳边时也可能错误地确定为状态“被挂上”。

发明内容

因此本发明的任务在于建议一种方法和装置，其中能够用结构简单的装置可靠地检测电话听筒的状态。

该任务通过根据权利要求1的方法和通过根据权利要求12的通信终端设备解决。

该任务的解决方案在此提供一种用于检测通信终端设备的电话听筒的状态的方法，其中电话听筒配备有传声器和扬声器。在此通过电话听筒的扬声器输出定义的音信号(Tonsignal)并且该音信号同时又通过电话听筒的传声器接收。然后分析所接收的音信号，其中为所接收的音信号的至少一个参数确定至少一个值，并且其中根据该至少一个值确定电话听筒的状态。

通过该方法能够使用在现代的通信终端设备中本来存在的用于检测电话听筒的状态的技术(信号处理)，而不必设置叉形转换开关、光电耦合对或者类似的技术设备。此外，本方法具有以下优点，即可以不通过手工按下叉形转换开关或者通过手工阻断(blockieren)光电耦合对等来操纵通信终端设备，使得因此所确定的状态是可靠的。

该任务的解决方案另外规定一种具有电话听筒的通信终端设备，其中该通信终端设备为执行本发明的方法而被设计。这样的通信终端设备能够以结构上和特别是机械上简单的方式可靠地被用于识别/确定电话听筒的状态。这也适用于通信终端设备与电话听筒一起表示一个单元，例如在移动电话和无绳电话的情况下。

本发明方法的有利的扩展方案在从属权利要求2到11中给出；在此所说明的特征和优点按意义也适用于本发明的通信终端设备。反之在从属权利要求13和14中针对通信终端设备所提及的有利扩展方案、其特征和优点按意义也适用于本发明的方法。

如果针对电话听筒的状态至少在被挂上和被拿起的电话听筒之间进行区分，则可以在通信终端设备处节省或者补充叉形转换开关。在此对于被挂上的电话听筒的情况有利地决定性地使用电话听筒所放在的通信终端设备的外壳或者在该外壳内所集成的单独的声信道用于从电话听筒的扬声器向传声器传输音信号。通过传输音信号，在声信道(传输段)内产生对音信号的定义的影响，由此在被挂上的电话听筒的情况下能够在狭窄的界限内良好地再生所确定的值。由此能够可靠地确定状态(被挂上)。在此，越多不同的音信号在时间上相继或者也同时被传输和分析，则能够越准确地确定声信道的传输功能。

类似于状态“被挂上”/“未被挂上”的检测，可以针对电话听筒的状态在靠近和不靠近人体之间进行区分，例如在脸/耳朵区域内。

如果在借助音呼叫(“铃声”)用信号通知到达通信终端设备的呼叫之前执行本方法，则给出本方法的一个重要的应用领域，其中音呼叫(“铃声”)的输出通过电话听筒的扬声器进行，并且其中音呼叫(“铃声”)的输出根据电话听筒的所检测的状态来控制。于是可以利用本方法防止当电话听筒或者它的扬声器靠近用户的耳朵时发出响亮的音呼叫，由此根据响度，可能产生耳损伤。从而通过该措施能够在通信终端设备的外壳内节省单独的扬声器/蜂鸣器/钟等，代之使用电话听筒的本来存在的扬声器来输出音呼叫。在此在电话听筒的状态被检测为“被拿起”或者甚至为“靠近人体”，音呼叫的输出以消减的响度(听觉保护)或者以上升的响度(警告功能)执行，或者无声地用信号通知到来的呼叫的情况下，是有利的。可替代地在这些情况下还可以使用在电话听筒中所集成时“振动警报”。

为节省叉形转换开关或者类似技术设备，为检测电话听筒的状态的改变有利地使用所述方法，其中在检测到“拿起”(即从“被挂上”向“被拿起”的状态改变)的情况下，接受用信号通知的呼叫。

为分析所接收的音信号，为简单处理而比较至少一个所确定的值与一个或者多个所存储的参考值，由此有利地根据最接近所确定的值的该参考值确定状态。为一次或者也为反复确定和存储所述一个或者多个参考值，把具有电话听筒的通信终端设备转换成学习模式，其中至少一次通过电话听筒的扬声器输出音信号，并且通过电话听筒的传声器接收和分析该音信号，其中使用至少一个在此所确定的值用以产生所述参考值中的一个或多个或者参考值区。在此所述一个或者多个参考值表征分别所使用的声信道(即传输段)。因此还可以有利地为不同的状态(被挂上、被拿起、听筒靠近人体)分别确定一个参考值或者一组参考值。作为参数在此有利地确定所接收的音信号的响度和从而声信道的阻尼；另外的或者附加的可能性在于，作为参数确定针对利用传声器所接收的音信号的“过零率(Zero-Crossing-Rate)”的值。这样的值也能够利用本来建造(verbaut)在许多通信终端设备中的简单的信号处理器以少的计算耗费被确定。

为最小化或者避免音信号对用户的干扰，作为音信号可以输出察觉为很少干扰的音，例如噪声信号；该信号例如可以通过快速傅立叶变换(FFT)分析。此外根据传声器和扬声器的传输范围也可以使用超声信号或次声信号。通过这些措施能够周期地或者持续地也在电话通话期间监视电话听筒的状态，使得能够识别电话听筒的“被挂上”，由此能够结束通信连接(电话通话)。因此在再现电话通话时响度匹配是可能的，使得能够根据电话听筒距人耳的距离甚至无级地切换到“对讲模式(Freisprech-Modus)”。反之，在电话听筒和用户的脸/耳接近时不言而喻能够降低再现响度。

附图说明

下面根据附图说明本发明的方法的实施例。所述实施例同时说明本发明的通信终端设备。

图1表示具有状态“被拿起”的电话听筒，

图2表示放在通信终端设备的外壳上的电话听筒，和

图3示意表示用于检测电话听筒的状态的方法的流程。

具体实施方式

下面以桌式电话作为通信终端设备EG为例说明电话听筒H的状态检测。但是基本上可以利用所说明的方法也检测移动电话等的状态，其中在这种情况下状态“被挂上”不是指放在电话上，而指放在桌面或者专门的支架上。

在图1和2中示意示出电话听筒H和通信终端设备EG；像听筒绳、键盘、显示器等细节出于一目了然起见未示出。

在图1中示出电话听筒H，该电话听筒具有扬声器LS(受话器)和传声器M(送话器)。扬声器LS和传声器M在这里表示的实施形式中既用于电话听筒的真正功能、也即用于真正的电话通话，也用于执行所说明的方法(状态识别)。虽然这种处理方式使得为执行该方法不必在电话听筒中装入用于执行该方法的单独的“硬件”，但是不言而喻也可以为该目的使用单独的扬声器LS和/或传声器M。

从电话听筒H的扬声器LS再现的声波(音信号等)至少部分由电话听筒H的传声器M重新接收。这也称为声反馈。在此由声波行经的路径称为声信道AK。在听筒H被拿起的图1的例子中，可以近似地认为，扬声器LS发射具有半球形特征的声音，使得仅声波的一小部分击中传声器M。声信道AK在该状态“被拿起”下具有较高的声学阻尼，因为恰恰仅所发射的声能的一小部分被导向传声器M。

在图2中示出同一电话听筒H，但是这次该电话听筒放在通信终端设备EG上。在此通信终端设备EG的外壳构成声信道，其中由扬声器LS发射的声能(声波)的大部分在外壳中、主要在外壳底板上被反射，并且因此被导向传声器M。在此通信终端设备EG的外壳构成声信道AK，该声信道与图1的声信道相比具有较小的阻尼。除直接作用于由传声器M接收的声音的响度的衰减外，在图1和2中声信道的其他特性也彼此不同，例如信号运行时间和谱特性，其中后者意味着不同的频率范围以不同的阻尼传输。此外根据外壳的形状对于不同频率的共振是可能的。

在图2的实施例中，电话听筒H放在通信终端设备EG的外壳上，使得从扬声器LS发射的声能首先被传输到外壳上壳，并且由该外壳上壳至少部分地转递给外壳内部的空气体积，在那里以所述方式到达传声器M所放在的该外壳区域，最后通过外壳又被传输给传声器M。声音的一部分也直接通过外壳传输。根据实施形式可以在扬声器LS和/或传声器M所在的位置设置开孔或者柔性的膜用以更好地传输声音。此外，可以在外壳的内部形成或者安装单独的声信道，以便保证更好的或者其他的(尽可能独特的)声音传输。

现在根据图3说明检测的过程。除(“依赖环境的”)声信道AK和电话听筒H作为用于声波(音信号)的输入和输出介质外，在此还考虑通信终端设备EG的数字信号处理器DSP和控制该数字信号处理器的软件SW，其中这里认为，数字信号处理器DSP和(这里未示出的)微处理器控制器本来就在大多数现代的通信终端设备EG中存在。

在到达通信终端设备的呼叫的情况下应该使用音呼叫(“铃”)用于用信号通知，其中该音呼叫应该通过电话听筒H的扬声器LS输出。以这种方式应该节省单独的扬声器、蜂鸣器、钟等。通信终端设备EG的微处理器控制器确定通信终端设备EG处于静止状态，亦即基本上准备好用于用信号通知和接受呼叫。然而必须保证电话听筒H放在外壳上。为此控制程序向数字信号处理器DSP传送指令序列，通过该指令序列所述数字信号处理器DSP接管音发送器的功能并且产生音信号，例如440Hz的正弦音，其中该音以定义的响度(例如25dB)从扬声器LS输出。在通过声信道AK(这里是通信终端设备EG的外壳)后，该音信号由传声器M接收，并且再次输送给数字信号处理器DSP，该数字信号处理器DSP对所接收的音信号进行分析，并且作为参数确定响度(电平)，这里例如是23dB。把针对参数“响度”的该值与在通信终端设备EG内存储的表格比较，其中确定，例如在22dB和24dB之间的值表征电话听筒H放上，使得能够通过电话听筒H的扬声器LS对人的听力没有危险地输出音呼叫。

通常由传声器M接收的音信号首先被滤波，在本实施例中使用440Hz“截止频率(Eckfrequenz)”的陡的带通滤波器。该滤波可以以数字方式通过DSP进行。除阻尼外或者代替阻尼作为参数还可以检测所谓的“过零率”、即信号过零点的份额，该值也可以通过简单的信号处理器(DSP)容易地检测。

在另一种情况下，电话听筒H完全可能没有正确地放在通信终端设备EG上，以致例如在图1的情况下19dB的值被测量，这导致输出具有衰减了的响度的音呼叫或者根本不输出。

当作为音信号使用超声或者次声时，状态的检测可能是(几乎)听不见的并且由此也在电话通话期间进行。限制于短的测量(“音突发(Ton-Burst)”)和小的信号振幅(响度)对此也有帮助。最后作为音信号在通话期间也可以使用通话的由扬声器LS再现的“有用内容”。在这种情况下把通过扬声器LS输出的声学信号与由传声器M接收的信号比较，从中例如可以确定声反馈的程度(并从而确定阻尼)。在此可以分析所选择的频率范围，例如在声反馈的情况下通过通信终端设备EG的外壳发生的已知共振频率。

为在用于分析算法的表格内编入比较值，可以激活所谓的“学习模式”，其中通过菜单控制等执行关于电话听筒H的实际状态的输入，之后以测试方式输出音信号并且把参数(这里例如是阻尼或者响度)的在此测量的值记入表格中。在此考虑可能出现测量准确度和与情况有关的不准确度，以便即使在后来轻微偏离的值的情况下也给出状态的识别。

除对响度和从而声信道的阻尼的测量外，也可以检测其他的参数，例如可以确定共振，其方式是，使用多频信号或者噪声信号作为音信号并且由数字信号处理器DSP执行快速傅立叶变换(FFT(Fast Fourier Transformation))用于确定共振频率。以相同的方式可以不仅区分状态“被挂上”和“被拿起”，而且例如也可以区分电话听筒H或者它的扬声器LS靠近头/耳的情况，由此例如对所输出的音信号以提高的程度进行衰减。此外可以检测状态改变，其中重复地进行状态检测，由此可以部分地或者全部地节省叉形转换开关或者光电耦合对等。

Claims (10)

1.用于检测通信终端设备(EG)的电话听筒(H)的状态的方法，其中对于电话听筒(H)的状态，至少在被挂起和被拿起的电话听筒(H)之间或者在靠近和不靠近人体之间进行区分，其中电话听筒(H)配备有传声器(M)和扬声器(LS)，其特征在于，

-通过电话听筒(H)的扬声器(LS)输出定义的音信号，

-该音信号同时又通过电话听筒(H)的传声器(M)接收，

-分析所接收的音信号，其中为所接收的音信号的至少一个参数确定至少一个值，其中作为至少一个参数，使用所接收的音信号的响度，确定利用传声器(M)所接收的音信号的过零率的值或者检测其他的参数，所述其他的参数被检测为使得可根据至少一个值确定电话听筒(H)的状态，和

-根据该至少一个值确定电话听筒(H)的状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

对于被挂上的电话听筒(H)的情况，决定性地使用电话听筒(H)所放在的通信终端设备(EG)的外壳或者在该外壳内所集成的单独的声信道，用于从电话听筒(H)的扬声器(LS)向传声器(M)传输音信号。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

在向具有电话听筒(H)的通信设备借助音呼叫用信号通知呼叫之前执行所述方法，其中通过电话听筒(H)的扬声器(LS)对音呼叫的输出根据电话听筒(H)的所检测的状态来控制。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

在电话听筒(H)的状态被检测为“被拿起”或者为“靠近人体”的情况下，音呼叫的输出以消减的或者上升的响度进行或者无声地用信号通知。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

使用所述方法用于检测电话听筒(H)的状态的改变，其中在电话听筒(H)的“拿起”被检测的情况下，接受用信号通知的呼叫。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

为分析所接收的音信号，把所确定的至少一个值与一个或者多个存储的参考值比较。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

为确定和存储所述一个参考值或者多个参考值，把具有电话听筒(H)的通信终端设备(EG)转接成学习模式，其中至少一次通过电话听筒(H)的扬声器(LS)输出音信号并且通过电话听筒(H)的传声器(M)接收和分析该音信号，其中使用在此所确定的至少一个值用以产生所述参考值中的一个或者多个。

8.具有电话听筒(H)的通信终端设备(EG)，其中对于电话听筒(H)的状态，至少在被挂起和被拿起的电话听筒(H)之间或者在靠近和不靠近人体之间进行区分，所述通信终端设备具有

电话听筒(H)的扬声器(LS)，其中通过所述扬声器输出定义的音信号，

电话听筒(H)的传声器(M)，其中该音信号同时又通过所述传声器接收，

分析单元，用于分析所接收的音信号，其中为所接收的音信号的至少一个参数确定至少一个值，并且根据该至少一个值确定电话听筒(H)的状态，其中作为至少一个参数，使用所接收的音信号的响度，确定利用传声器(M)所接收的音信号的过零率的值或者检测其他的参数，所述其他的参数被检测为使得可根据至少一个值确定电话听筒(H)的状态。

9.根据权利要求8所述的通信终端设备(EG)，其特征在于，

所述通信终端设备(EG)被设计用于借助通过电话听筒的扬声器(LS)再现的呼叫音用信号通知到来的呼叫。

10.根据权利要求8或者9所述的通信终端设备(EG)，其特征在于，

所述通信终端设备(EG)借助于使用所述方法之一被设计用于补充或者代替叉形转换开关。

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