隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字語(yǔ)音處理技術(shù)越來(lái)越成為發(fā)展的潮流。一方面，移動(dòng)設(shè)備向輕薄小型化發(fā)展；另一方面，設(shè)備包含的功能單元越來(lái)越多，如GSM和TD-SCDMA雙模制式，藍(lán)牙和WiFi，設(shè)備對(duì)抗擾的要求越來(lái)越高。數(shù)字麥克風(fēng)拾音技術(shù)可以消除系統(tǒng)各種射頻干擾對(duì)語(yǔ)音通信產(chǎn)生的噪聲。在各種應(yīng)用場(chǎng)合，手機(jī)用戶(hù)期望在嘈雜的環(huán)境內(nèi)，能使本方的語(yǔ)音清晰地傳送給對(duì)方，同時(shí)可以聽(tīng)清楚對(duì)方的聲音。雙向噪聲抑制技術(shù)和清晰語(yǔ)音引擎可以實(shí)現(xiàn)清晰語(yǔ)音通信。

影響語(yǔ)音通話(huà)質(zhì)量的噪聲干擾，通常包含近端本地的外在環(huán)境噪聲干擾和遠(yuǎn)端無(wú)線(xiàn)傳輸夾雜在語(yǔ)音中的噪聲干擾。外在環(huán)境噪聲影響包含兩個(gè)方面：由于聲音的遮蔽效應(yīng)，周?chē)h(huán)境噪聲會(huì)影響本地聽(tīng)者，當(dāng)噪聲足夠大時(shí)，甚至無(wú)法聽(tīng)清對(duì)方的聲音；環(huán)境噪聲混雜在語(yǔ)音中，經(jīng)過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)綄?duì)方的聽(tīng)筒中，使對(duì)方難以聽(tīng)懂。針對(duì)這些干擾，需要相應(yīng)的技術(shù)來(lái)抑制噪聲，增強(qiáng)語(yǔ)音，實(shí)現(xiàn)清晰語(yǔ)音通信。富迪科技（Fortemedia）公司推出的FM31系列芯片是專(zhuān)門(mén)針對(duì)手機(jī)市場(chǎng)推出的基于公司陣列麥克風(fēng)(SAM)專(zhuān)利技術(shù)，全數(shù)字接口和數(shù)字處理的清晰語(yǔ)音處理芯片。數(shù)字陣列麥克風(fēng)技術(shù)采用空間濾波、DSP處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)心形的試音區(qū)域，定向、定距拾取本地聲音信號(hào)，抑制了周?chē)h(huán)境噪聲，消除聲學(xué)回聲，提升上行通話(huà)質(zhì)，使對(duì)方獲得清晰的語(yǔ)音。清晰語(yǔ)音引擎（BVE）技術(shù)，可以根據(jù)環(huán)境噪聲大小，頻譜特性，自動(dòng)調(diào)節(jié)聽(tīng)筒中的下行語(yǔ)音的音量和頻譜能量，使本地用戶(hù)能夠聽(tīng)清楚。同時(shí)，對(duì)于對(duì)方送過(guò)來(lái)的語(yǔ)音進(jìn)行消噪，減小本地噪聲。

FM31系列芯片主要功能及特點(diǎn)
專(zhuān)門(mén)針對(duì)手持設(shè)備設(shè)計(jì)，采用130nm優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，超低功耗，數(shù)字和核工作電壓1.2V，輸入輸出電源1.8V，輸入/輸出引腳可以承受3.3V；典型功耗25mW，采用24個(gè)引腳的QFN封裝，引腳間距0.5mm，外形尺寸4mm×4mm；內(nèi)建鎖相環(huán)（PLL），支持多種時(shí)鐘輸入。

FM31系列芯片是全數(shù)字接口和數(shù)字處理芯片，外圍元器件非常少。獨(dú)有的數(shù)字麥克風(fēng)（PDM）接口支持一個(gè)或兩個(gè)全指向的ECM或MEMS數(shù)字麥克風(fēng)陣列。兩路數(shù)字音頻信號(hào)接口可以配置成內(nèi)部集成電路聲音（I2S）或脈沖編解碼（PCM）接口，正常處理模式支持8kHz或16kHz的音頻數(shù)字信號(hào)，直通模式支持48kHz的多媒體音樂(lè)信號(hào)。主機(jī)通過(guò)串行主機(jī)接口（SHI）總線(xiàn)下載參數(shù)，控制芯片。手持模式支持定向，定距近場(chǎng)拾音，抑制外在環(huán)境噪聲，上行噪聲抑制最大可達(dá)35dB；清晰語(yǔ)音引擎（BVE）可以根據(jù)本地環(huán)境噪聲強(qiáng)度和頻譜特性，提升手機(jī)下行接收器的音量和頻譜，實(shí)現(xiàn)清晰語(yǔ)音功能。免提模式支持遠(yuǎn)距離拾音，動(dòng)態(tài)范圍控制可以改善語(yǔ)音可懂度，提升全雙工性能。

FM31在手機(jī)平臺(tái)中的設(shè)計(jì)和應(yīng)用
系統(tǒng)連接：根據(jù)手機(jī)平臺(tái)模擬基帶和數(shù)字基帶之間的數(shù)字音頻接口格式，是否有CODEC芯片等，采用相應(yīng)的連接方式。例如，愛(ài)立信手機(jī)平臺(tái)（EMP）有兩個(gè)I2S接口，可以將FM31置于模擬基帶和數(shù)字基帶之間（見(jiàn)圖1）。當(dāng)使用模擬陣列麥克風(fēng)時(shí)，兩路信號(hào)經(jīng)過(guò)模擬基帶芯片放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換處理以后，分別在I2S的左右通道輸出到FM31的I2S輸入引腳RxDc。當(dāng)使用數(shù)字麥克風(fēng)時(shí)，拾取的近端信號(hào)經(jīng)過(guò)陣列數(shù)字麥克風(fēng)放大并轉(zhuǎn)換成PDM信號(hào)，從FM31的PDM輸入引腳輸入。經(jīng)過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器時(shí)域和頻域的回聲消除和噪聲抑制，從TxDp送到數(shù)字基帶，通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳送到對(duì)方。下行信號(hào)從數(shù)字基帶I2S輸入到FM31的RxDp，作為回聲消除的參考信號(hào)，同時(shí)，經(jīng)過(guò)噪聲抑制和清晰語(yǔ)音引擎得處理，從TxDc送到模擬基帶，模擬基帶模數(shù)裝換后放大推動(dòng)聽(tīng)筒或喇叭。當(dāng)使用外置音頻編解碼器時(shí)，使用圖2所示的連接方式。

圖1 FM31系列芯片在EMP手機(jī)平臺(tái)典型應(yīng)用