專利名稱：用于消除收發(fā)信機(jī)單元中回波的回波消除設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種回波消除設(shè)備，用于消除由電信系統(tǒng)的收發(fā)信機(jī)單元的接收單元接收的接收信號(hào)對(duì)收發(fā)信機(jī)單元的發(fā)射單元的耦合所引起的回波。特別地，本發(fā)明消除作為在接收單元的揚(yáng)聲器對(duì)發(fā)射單元的送話器之間的聲音耦合所引起的在收發(fā)信機(jī)單元的發(fā)射路徑中引入的回波。
更明確地，該回波消除設(shè)備用于消除在已經(jīng)執(zhí)行了一個(gè)主要的回波消除之后在發(fā)射路徑中停留于傳統(tǒng)回波消除器輸出中的所謂剩余回波。
正如圖2-1中特別示意性地示出的，遠(yuǎn)端信號(hào)RFE從收發(fā)信機(jī)單元TRU的揚(yáng)聲器SP中被發(fā)射并且聲學(xué)地耦合到發(fā)射單元TR，特別是它的送話器MC。同時(shí)其它耦合效應(yīng)也是可想像的，即，通過接收和發(fā)射單元RX、TR之間的寄生電耦合。因此，從揚(yáng)聲器SP中發(fā)射的遠(yuǎn)端信號(hào)和送話器MC一起形成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，使得遠(yuǎn)端信號(hào)RFE被發(fā)射回遠(yuǎn)端收發(fā)信機(jī)單元。在大多數(shù)的電信系統(tǒng)TELE中，特別是在一個(gè)全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)中，發(fā)送信號(hào)TNE′、TFE將被延遲，因此遠(yuǎn)端收發(fā)信機(jī)單元的用戶將把它感覺為一個(gè)回聲。關(guān)于這方面，應(yīng)當(dāng)指出，在此公開的教義不特別地被限制為移動(dòng)無線電通信系統(tǒng)而是可應(yīng)用到用兩個(gè)收發(fā)信機(jī)單元來發(fā)射和接收話音的其它通信系統(tǒng)。因此，通過天線ANT的無線傳輸只是此種電信系統(tǒng)的一個(gè)示例。
由于聲學(xué)的和/或電的耦合效應(yīng)，遠(yuǎn)端信號(hào)的一部分總是獨(dú)立地呈現(xiàn)在發(fā)射路徑中而不論近端收發(fā)信機(jī)單元的用戶實(shí)際上是不是向送話器MC講話。在下面將利用更多細(xì)節(jié)來研究關(guān)于話音是否存在的這個(gè)方面。現(xiàn)有技術(shù)I剩余的回波消除為了消除發(fā)射到遠(yuǎn)端收發(fā)信機(jī)單元的遠(yuǎn)端信號(hào)，一種包括轉(zhuǎn)移函數(shù)估計(jì)器(transfer function estimator)EST，H和減法器ADD的回波消除設(shè)備EC被使用，參見圖2-1?；旧希D(zhuǎn)移函數(shù)估計(jì)器EST，H適合于估計(jì)從接收單元RC到發(fā)射單元TR的耦合轉(zhuǎn)移函數(shù)H以及利用所述估計(jì)的耦合轉(zhuǎn)移函數(shù)H來用于處理接收信號(hào)RFE。特別地，如果聲音耦合被考慮，則轉(zhuǎn)移函數(shù)估計(jì)器EST，H估計(jì)從揚(yáng)聲器SP到送話器MC中的聲音的轉(zhuǎn)移函數(shù)。減法器ADD把濾波器輸出信號(hào)RFE′從包括由接收信號(hào)RFE對(duì)發(fā)射單元的聲音和/或電耦合所引起的回波信號(hào)在內(nèi)的發(fā)射信號(hào)TNE中減去。理想地，轉(zhuǎn)移函數(shù)估計(jì)器和減法器的使用應(yīng)當(dāng)足以從回波消除器EC中完全消除輸出信號(hào)TNE′中接收信號(hào)RFT的出現(xiàn)。
可是，實(shí)際上通過使用轉(zhuǎn)移函數(shù)估計(jì)器和減法器的主要的或者基本的回波消除無法完全地消除返回信號(hào)。這個(gè)原因是因?yàn)檗D(zhuǎn)移函數(shù)估計(jì)器H，EST無法完整地估計(jì)轉(zhuǎn)移函數(shù)，特別是揚(yáng)聲器SP和送話器MC之間的聲音耦合的轉(zhuǎn)移函數(shù)。因此，接收的遠(yuǎn)端信號(hào)RFE的某些部分仍然將呈現(xiàn)在發(fā)射給遠(yuǎn)端收發(fā)信機(jī)單元的信號(hào)TNE′中。在遠(yuǎn)端收發(fā)信機(jī)單元中，此類剩余部分仍然將作為一個(gè)回聲被感覺到。由于主要的回波消除已經(jīng)消除了某些主要的回波，所以遠(yuǎn)端信號(hào)的剩余部分被稱作″剩余回波″。因此，附加的信號(hào)處理不得不被應(yīng)用到剩余信號(hào)TNE′上，并且在傳統(tǒng)回波消除的環(huán)境中，這種附加的處理被稱作″剩余回波消除″。因此，在某些傳統(tǒng)回波消除設(shè)備中，附加的剩余回波抑制設(shè)備被用于抑制減法器輸出信號(hào)TNE′中的剩余回波。在下面將參考公開的現(xiàn)有技術(shù)的某些示例來考慮之?，F(xiàn)有技術(shù)第二GSM語音編碼/解碼在現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)中，即，GSM中，

圖1的語音信號(hào)TNE′不作為語音信號(hào)幅度的一個(gè)表述被發(fā)射。取而代之的是語音信號(hào)被編碼并且在GSM中語音編碼是以用于話音產(chǎn)生的模型為基礎(chǔ)的。模擬話音的一般使用的方法在L.R.Rabiner和R.W.Schafer的″DigitalProcessing of Speech Signals″(語音信號(hào)的數(shù)字處理)(PrenticeHall，Englewood Cliffs，NJ，1978)中被描述。特別地，模擬激勵(lì)信號(hào)和揚(yáng)聲器聲域的一種模型經(jīng)常被使用于信號(hào)處理中。這個(gè)模型由兩種類型的激勵(lì)信號(hào)和一個(gè)濾波器來定義。該兩個(gè)激勵(lì)信號(hào)對(duì)應(yīng)于1)一種用于濁音話音的脈沖串，例如聲音″a″；2)一種用于清音話音的白噪聲，例如聲音″s″；所使用的濾波器模擬該聲域并且合適地使用一種自回歸(AR)濾波器。通過使用話音模型，可能產(chǎn)生模擬聲音。實(shí)際上，由于激勵(lì)信號(hào)使得這種聲音聽起來不自然?？墒?，如果小心地選擇激勵(lì)，則可以產(chǎn)生聽起來更自然的話音。
通常，話音模型被使用于話音編碼器，例如GSM中的全速率(FR)編碼器中。FR編碼器被認(rèn)為是一種規(guī)則脈沖激勵(lì)長期預(yù)測(cè)(RPE-LTP)編碼器并且例如在GSM規(guī)范GSM 06.10中被描述。參見圖3，F(xiàn)R編碼器的一個(gè)簡單化描述如下在由160個(gè)抽樣組成的GSM的一幀中，一幀輸入抽樣TNE′例如以回波消除器EC輸出的信號(hào)TNE′的形式出現(xiàn)在編碼器輸入端。該輸入被使用以便確定一個(gè)AR模型，在圖3中由COD-AR來表示。這通過利用TNE′相關(guān)矩陣的托普雷茲(Toeplitz)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，即，使用如J.G.Proakis和D.G.Manolakis的如下文獻(xiàn)中描述的一種 遞歸Digital signal processingprinciples，algorithms andapplications，(數(shù)字信號(hào)處理原理，算法和應(yīng)用)(Macmillan出版公司，紐約，第2版，1992)。這種遞歸結(jié)果得到一組被稱為反射系數(shù)的系數(shù)并且可以被使用于格型濾波器的實(shí)現(xiàn)中?；谒@得的系數(shù)，輸入幀通過AR模型的逆(其可以被實(shí)現(xiàn)為一個(gè)格型結(jié)構(gòu))被濾波，理想上它將產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)輸出作為圖3中被表示為RES的剩余信號(hào)，(注意，在這里剩余信號(hào)不等于剩余回波)。也就是說，輸入信號(hào)的頻譜特性已經(jīng)被變單調(diào)。
這是十分清楚的通過濾波，計(jì)算出的AR濾波和剩余信號(hào)可一起用于恢復(fù)原始輸入信號(hào)。可是，參數(shù)和剩余信號(hào)的發(fā)射不符合一個(gè)優(yōu)良的壓縮比。為了增加壓縮比，GSM FR編碼器利用剩余信號(hào)來計(jì)算圖3設(shè)備LTF中的長期預(yù)測(cè)，其本質(zhì)上符合余下的周期性質(zhì)的測(cè)量，例如與聲帶振蕩相關(guān)的頻率。基于該長期預(yù)測(cè)LTP，用圖3的設(shè)備DD(抽取設(shè)備)中三個(gè)中的一個(gè)因素對(duì)剩余信號(hào)進(jìn)行下抽樣(重新抽樣)。
重新抽樣的剩余信號(hào)EXS、AR濾波系數(shù)LARP和增益系數(shù)被量化并被組織在被稱為話音幀(260比特)的一個(gè)塊中。這在圖3中由一個(gè)幀打包設(shè)備FPD來執(zhí)行。一些其它系數(shù)也被包括在話音幀中，但是出于對(duì)簡單的考慮，因?yàn)檫@些已在GSM 06.10中被描述，所以在此被省略。
參見圖4，在接收機(jī)端，話音幀在幀分割設(shè)備FUD中被分割，并且剩余信號(hào)在激勵(lì)重建設(shè)備ERD中被上抽樣并被使用作為聲域?yàn)V波器VTF(它是一種AR濾波器)的激勵(lì)信號(hào)EX。
上面的說明只是GSM FR話音編碼器的一種簡單化。還沒有研究濾波器系數(shù)具有何種格式。可是，廣義地說，濾波器參數(shù)作為日志區(qū)域比率(Log Area Ratio)(LAR)參數(shù)(在圖3中被表示為LARP)被發(fā)射，而不是在AR濾波器的分母多項(xiàng)式中出現(xiàn)的反射系數(shù)或系數(shù)組被發(fā)射。
如圖3所示，話音編碼器COD包括編碼塊SPECOD和語音活動(dòng)檢測(cè)器COD-VAD。正如上面所解釋的，通過COD-AR單元中的一個(gè)自回歸(AR)模型來模擬聲域。因此，AR模型(即聲域?yàn)V波器)的參數(shù)LARP和關(guān)于激勵(lì)信號(hào)的信息EXS被發(fā)射到遠(yuǎn)端收發(fā)信機(jī)單元。
如圖1所示，在通過天線ANT和天線開關(guān)SW以及接收電路RCRT接收到包括AR參數(shù)LARP和激勵(lì)信號(hào)信息EXS在內(nèi)的接收信號(hào)REF″幀之后，接收參數(shù)和接收信息被用來在話音解碼器DECOD中執(zhí)行語音合成，如圖4所述。正如所解釋，在幀基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)話音模型的參數(shù)和信息的發(fā)射，需要--依靠所使用的話音模擬和傳輸速度--必須由發(fā)射單元TR提供的某一個(gè)帶寬(每秒的比特?cái)?shù)量)。所需要的這個(gè)帶寬可以相當(dāng)大并因此可以引起發(fā)射單元TR的資源在話音傳輸期間在很大程度上被占用。
可是，在一個(gè)典型電話呼叫中，在近端說話者沒有講話到送話器MC中時(shí)也存在話音停頓，即，沒有話音出現(xiàn)在近端發(fā)射信號(hào)TNE中。在這種情況下，話音編碼器COD只需要編碼背景噪聲。用與話音編碼所使用的相同的帶寬對(duì)完全不相干的背景噪聲進(jìn)行編碼將是發(fā)射單元TR中相當(dāng)?shù)馁Y源浪費(fèi)。因此，在話音停頓中，現(xiàn)代的話音編碼器COD常常進(jìn)入由鏈接到話音編碼器COD上的語音活動(dòng)檢測(cè)器(VAD)COD-VAD控制的被稱為不連續(xù)傳輸方式(DTX)的一種模式。在DTX工作模式中，話音編碼器COD利用編碼器塊中的AR模型設(shè)備COD-AR編碼背景噪聲。然而，在DTX模式中，編碼參數(shù)在幀打包設(shè)備FPD中被打包在被稱作無聲描述符(SID)幀的一個(gè)特殊幀中。負(fù)責(zé)用于GSM協(xié)議的單元TCRT可以確定何時(shí)何地(在TDMA結(jié)構(gòu)中)通過天線ANT發(fā)送SID幀。通過使用DTX模式，一個(gè)較低的比特率可以被使用。
更明確地，使用于GSM中的VAD被定義在基于信號(hào)TNE′中的輸入幀來確定一個(gè)幀是否包含話音的GSM 06.32中。使用于GSM中的VAD監(jiān)視與TNE(更正確地，由回波消除器EC輸出的發(fā)射信號(hào)TNE′)相關(guān)的發(fā)射話音編碼器參數(shù)SPPAR以便檢測(cè)話音停頓。該VAD在圖3中設(shè)置一個(gè)所謂的VAD標(biāo)記VFLG為一或零，以便分別表示有話音和沒有話音。此聲音活動(dòng)檢測(cè)是基于一個(gè)可調(diào)整的能量門限值，即，語音活動(dòng)檢測(cè)器取決于觀測(cè)信號(hào)TNE′的能量。例如，當(dāng)輸入到語音活動(dòng)檢測(cè)器VAD中的信號(hào)下降低于一個(gè)預(yù)定門限值時(shí)，輸入信號(hào)被標(biāo)記為沒有話音。為了避免低功率話音的一個(gè)截?cái)?，在VAD標(biāo)記被設(shè)置之前可以使用一個(gè)附加的延遲(它被稱作釋放延遲時(shí)間)。SID幀的使用被結(jié)合并被定義在GSM的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議中。
除了話音活動(dòng)檢測(cè)，語音活動(dòng)檢測(cè)器COD-VAD還估計(jì)輸入信號(hào)的周期性(TNE或TNE′)，它將是用于VAD標(biāo)記VFLG設(shè)置的一個(gè)附加判決因素。倘若信號(hào)TNE′的輸入幀不包含由分別的標(biāo)記VFLG設(shè)置表示的話音，則話音編碼器將在幀打包設(shè)備FPD中形成特殊的無聲描述符SID幀。SID幀只由設(shè)備COD-AR確定的濾波器系數(shù)LARP組成。
在圖4中解碼器DECOD中的接收側(cè)上接收并檢測(cè)到一個(gè)SID幀之后，一種偽噪聲發(fā)生器設(shè)備PNG被使用作為到聲音跟蹤濾波器VTF的輸入(圖4中的位置B)。接收機(jī)側(cè)的被稱為舒適噪聲并且應(yīng)該在發(fā)射機(jī)一側(cè)模仿背景噪聲。
因此，在設(shè)置的VAD標(biāo)記VFLG的情況下，一個(gè)SID幀產(chǎn)生，其中，來自設(shè)備COD-AR中的AR參數(shù)，即，聲域參數(shù)是唯一的有效數(shù)據(jù)。明顯地，話音編碼器總是操作在信號(hào)TNE′中的每個(gè)輸入幀上并且總是產(chǎn)生一個(gè)輸出幀TNE′(話音或SID幀)。可是，在話音編碼器的輸出是一個(gè)SID幀的情況下，GSM協(xié)議允許在信號(hào)TFE中連續(xù)SID幀的一個(gè)降低傳輸速率。也就是說，收發(fā)信機(jī)單元TRU的發(fā)射單元TCRT不必以與在語音編碼期間所使用的相同比特率來發(fā)射參數(shù)和信息。因此發(fā)射單元TCRT可以節(jié)省功率并增加收發(fā)信機(jī)單元TRU的電池壽命。
正如所解釋的，SID幀被發(fā)射到遠(yuǎn)端收發(fā)信機(jī)單元TRU，并且話音解碼器DECOD在圖4的幀分割設(shè)備FUD中把SID幀分割成為所謂的舒適噪聲。因此，參見圖4，例如在話音解碼器DECOD中，在接收機(jī)一側(cè)TRU上，只有AR模型VTF由位于圖1接收單元RX中的偽噪聲(PN)發(fā)生器PNG產(chǎn)生的白噪聲來激勵(lì)?？商娲?，如果通信在公共電話交換網(wǎng)(PSTN)的電話中終止，那么話音編碼器COD、解碼器DECOD以及偽噪聲發(fā)生器PNG可以位于該網(wǎng)絡(luò)中。現(xiàn)有技術(shù)III/IV背景噪聲的產(chǎn)生如圖2-2和2-3所示，其不是如上面所解釋的僅僅在DTX模式中產(chǎn)生SID幀，而是也可操縱話音編碼器COD以使當(dāng)沒有話音呈現(xiàn)時(shí)它將只發(fā)射背景噪聲的碼?；旧?，這一點(diǎn)可以按照兩種方式來執(zhí)行。
I)從話音編碼器COD中產(chǎn)生一個(gè)輸出幀并將它轉(zhuǎn)換成為一個(gè)SID幀(圖2-3)；和II)可替代地，在話音編碼器COD的輸入端處產(chǎn)生合成背景噪聲，如此以致話音編碼器將編碼此仿真的噪聲。如果一個(gè)DTX功能存在，則編碼器COD將很可能進(jìn)入DTX模式并將開始產(chǎn)生SID幀(圖2-2)。
關(guān)于剩余回波消除，兩種替換方法I、II可用來抑制剩余回波并且在下文中替換方法一和二分別被稱為剩余回波抑制方法類型I和類型II。類型I向SID幀的轉(zhuǎn)換(圖2-3)即使當(dāng)實(shí)際上在近端一側(cè)沒有話音產(chǎn)生時(shí)，回波并且特別是剩余回波仍然可能呈現(xiàn)在話音編碼器COD的輸入信號(hào)中。剩余回波仍然呈現(xiàn)在話音編碼器的輸入信號(hào)中的事實(shí)可以被利用來產(chǎn)生背景噪聲傳輸碼。也就是說，回波抑制方法類型I的使用將在沒有近端話音時(shí)把發(fā)射單元TR設(shè)置在DTX工作模式中，并且剩余回波以及背景噪聲信號(hào)被使用于話音編碼器中以便形成一個(gè)話音幀。
在DTX模式中，VAD通過VAD標(biāo)記VFLAG來表示只有一個(gè)遠(yuǎn)端接收信號(hào)呈現(xiàn)在發(fā)射信號(hào)TNE中，并因此話音幀在如圖1(虛線)和圖2-3所示的MSIDM設(shè)備的Make-SID幀設(shè)備MSID中被轉(zhuǎn)換成一個(gè)SID幀。由于剩余回波的頻譜影響可以被忽略考慮，所以根據(jù)剩余回波(即接收以及聽覺耦合的遠(yuǎn)端信號(hào)的剩余)產(chǎn)生背景噪聲的發(fā)射碼的確是可能的。
當(dāng)在遠(yuǎn)端接收側(cè)上，遠(yuǎn)端收發(fā)信機(jī)單元接收在近端發(fā)射單元TR中根據(jù)剩余回波形成的背景噪聲的編碼時(shí)，用于在遠(yuǎn)端收發(fā)信機(jī)單元的終端處在DTX方式操作中形成近端信號(hào)的激勵(lì)信號(hào)EX將仍然是一個(gè)偽隨機(jī)噪聲發(fā)生器PNG產(chǎn)生的白噪聲(參見圖4)。因此，遠(yuǎn)端收發(fā)信機(jī)單元實(shí)際上將產(chǎn)生噪聲而不是剩余回波，并且因此遠(yuǎn)端用戶將把DTX方式操作中的接收信號(hào)感覺為噪聲而不是剩余回波。
如圖4所示，在話音解碼器DECOD中實(shí)現(xiàn)的語音合成是基于兩種類型的激勵(lì)信號(hào)，可是，在DTX模式操作中只有一種激勵(lì)信號(hào)被使用，即，圖中的開關(guān)由幀分割設(shè)備FUD輸出的開關(guān)信號(hào)FT在位置B中控制。此激勵(lì)信號(hào)不以任何方式與近端收發(fā)信機(jī)單元TRU上的話音編碼器COD中實(shí)現(xiàn)的語音編碼或背景噪聲編碼過程相關(guān)。類型II合成背景噪聲的產(chǎn)生(圖2-2)可替代地如圖2-2中，代替在用于形成背景處理的估計(jì)的話音編碼器COD中使用剩余回波，當(dāng)沒有近端語音活動(dòng)出現(xiàn)時(shí)也可產(chǎn)生類似背景噪聲的一個(gè)噪聲序列。
如圖1(虛線)和圖2-2所示，發(fā)射單元TR包括一個(gè)附加噪聲產(chǎn)生裝置NGM，該附加噪聲產(chǎn)生裝置NGM包括一個(gè)噪聲發(fā)生器NC，產(chǎn)生白噪聲并驅(qū)動(dòng)AR模型單元AR；一個(gè)背景估計(jì)設(shè)備BEST，接收A/D轉(zhuǎn)換表示的發(fā)射信號(hào)TNE(包括所述回波信號(hào))并通過一個(gè)設(shè)置信號(hào)AR-PAR來控制AR模型單元AR中所述AR模型的參數(shù)；一個(gè)語音活動(dòng)檢測(cè)器VAD，接收減法器輸出信號(hào)TNE′(包括剩余回波)，輸出一個(gè)控制輸出”無通話NT”到開關(guān)SW2，而由附加的VAD輸出信號(hào)遠(yuǎn)端單一通話FEST控制的另外一個(gè)開關(guān)SW1用于在第一開關(guān)狀態(tài)B時(shí)把來自回波消除器EC中的一個(gè)輸出，并在第二交換狀態(tài)A時(shí)把來自所述AR模型單元AR中的一個(gè)輸出切換到所述話音編碼器COD。設(shè)備BEST只可在信號(hào)TNE中沒有近端以及沒有遠(yuǎn)端話音的情況下操作。因此，在NT為真的(沒有通話)情況下，信號(hào)TNE通過關(guān)閉轉(zhuǎn)換位置開關(guān)SW2，而被連接到裝置BEST，而在NT為假(通話)的情況下，開關(guān)SW2被打開并且設(shè)備BEST不工作。語音活動(dòng)檢測(cè)器VAD可以被結(jié)合在如圖3所示的編碼器COD中，或者它可以被提供在編碼器COD外部。
考慮到圖2-1、2-2和2-3中的設(shè)備組合(例如在圖1中，虛線框NGM和/或MSIDM存在)，根據(jù)送話器MC中是不是有語音活動(dòng)以及從遠(yuǎn)端收到的信號(hào)是不是耦合到信號(hào)TNE中從而在回波消除器EC的輸出中引起剩余回波，可以區(qū)分四種不同的情況。這四種情況如下1.在各自的話音幀中有近端話音以及背景噪聲呈現(xiàn)在脈沖編碼調(diào)制(PCM)抽樣中。這對(duì)應(yīng)于沒有附加回波的正常話音情形。
2.只有背景噪聲而沒有話音呈現(xiàn)在PCM抽樣中，即，編碼器COD將進(jìn)入DTX工作方式。
3.有近端話音停頓和回波因此剩余回波以及背景噪聲呈現(xiàn)在PCM抽樣中。
4.有近端話音、從遠(yuǎn)端收到的信號(hào)的剩余回波以及背景噪聲呈現(xiàn)在PCM抽樣中。
在情況1中，因?yàn)閂AD信號(hào)FEST為假，所以如圖2-2和圖2-3所示的開關(guān)SW1被設(shè)置在位置B中。在這種情況下，發(fā)射單元TR的正常操作被命令并且近端話音和近端背景噪聲通過回波消除器EC被饋送并直到話音編碼器COD。由于VAD輸出信號(hào)NT為假(通話)，則圖2-2中的另外一個(gè)開關(guān)SW2在打開位置。
在情況2中，如圖2-2和圖2-3所示的開關(guān)SW1可以假定位置A或B，并且VAD信號(hào)FEST為假。最好，這兩個(gè)開關(guān)都在位置B中。VAD輸出信號(hào)NT為真，則因此在圖2-2中另外一個(gè)開關(guān)SW2在關(guān)閉位置中。在這種情形下，設(shè)備BEST工作并估計(jì)TNE背景信號(hào)的頻譜特性。
在情況3中，來自送話器MC中的背景噪聲以及剩余回波呈現(xiàn)在減法器輸出信號(hào)TNE′中。在情況3中，因?yàn)閂AD信號(hào)FEST為真所以如圖2-2和圖2-3所示的開關(guān)SW1被設(shè)置在位置A中。也就是說，在圖2-2中，剩余回波不饋送到編碼器COD?？墒?，在圖2-2和2-3中到編碼器COD的信號(hào)將被提供模仿通過設(shè)備NGM和/或設(shè)備MSIDM的背景噪聲的一個(gè)信號(hào)?？墒菓?yīng)當(dāng)指出，只有在情況2中，可通過使用來自回波消除器EC中的輸出TNE′來修正圖2-2的AR模型。在圖2-3中，編碼器COD接收剩余回波和背景噪聲信號(hào)?？墒且?yàn)殚_關(guān)SW1在位置A中，所以話音幀將由MSID操縱以便形成一個(gè)SID幀。為這目的，不言而喻由協(xié)議來提供DTX功能。然而，應(yīng)該指出，單元MSID可以以一種使與圖3中激勵(lì)信號(hào)EXS相關(guān)的信息可以被噪聲激勵(lì)替換的方式來操縱一個(gè)話音幀。這樣，沒有DTX功能的系統(tǒng)可以利用圖2-3。VAD輸出信號(hào)NT為假，因此圖2-2中的另外一個(gè)開關(guān)SW2在打開位置。
在情況4中，因?yàn)閂AD信號(hào)FEST為假，所以如圖2-2和圖2-3所示的開關(guān)SW1被控制在位置B中。近端話音將屏蔽停留于回聲消除器EC輸出信號(hào)TNE′中的剩余回波。也就是說，當(dāng)話音以及剩余回波出現(xiàn)時(shí)，剩余回波將被屏蔽并且不需要消除之。VAD輸出信號(hào)NT為假，因此圖2-2中的另外一個(gè)開關(guān)SW2在打開位置。
總結(jié)一下，如果上面4種情況1.-4.的任何之一中，開關(guān)SW1在位置A中，則編碼器COD將產(chǎn)生編碼信息(碼字)，其根據(jù)該位置單獨(dú)地基于背景噪聲或者基于還包括回波或剩余回波在內(nèi)的背景噪聲。
因此，在圖2-2類型(II)的情況下，話音編碼器COD接收一個(gè)由發(fā)射單元TR中的合成噪聲發(fā)生器NGM產(chǎn)生的合成背景噪聲信號(hào)。當(dāng)話音編碼器COD檢測(cè)這樣一個(gè)合成背景噪聲時(shí)，編碼器COD將自動(dòng)地進(jìn)入DTX模式。
某些話音編碼器系統(tǒng)不具有DTX功能，因此所有的幀將被話音編碼。可是，由于沒有近端話音被檢測(cè)到，所以話音編碼器將按照話音幀來編碼背景噪聲，并且在遠(yuǎn)端側(cè)上接收的信號(hào)不包含剩余回波。因此，倘若沒有近端話音存在，則為了防止剩余回波，一種可能就是在話音編碼器的輸入端使用合成背景信號(hào)?，F(xiàn)有技術(shù)V公開文件下列公開的現(xiàn)有技術(shù)文件可以根據(jù)在上面已經(jīng)被描述的來被參考。
在美國專利US 5,563,944中描述了一種回波消除設(shè)備，在此，從主回波消除設(shè)備下游提供另外一種剩余回波抑制設(shè)備。此文獻(xiàn)因此描述了附加的權(quán)利要求1、14、19的前序部分的特性。剩余回波抑制設(shè)備估計(jì)剩余信號(hào)中的殘留回波電平并產(chǎn)生一個(gè)門限值信號(hào)，該門限值信號(hào)具有一個(gè)等于殘留回波電平的門限電平。一個(gè)剩余回波抑制器被提供用于根據(jù)由殘留回波電平估計(jì)器中提供的門限值信號(hào)來自適應(yīng)地控制剩余回波的抑制量。因此，根據(jù)回波信號(hào)的一個(gè)門限電平判定來從主回波消除下游實(shí)現(xiàn)一個(gè)剩余回波抑制。
歐洲專利申請(qǐng)EP 0 884 886 A2描述了一個(gè)使用多步增益的回波消除器。在這里，一個(gè)噪聲消除裝置擔(dān)任權(quán)利要求1、14、19前序中的一種殘留誤差抑制設(shè)備。該噪聲消除裝置估計(jì)由本地背景噪聲引起的信號(hào)分量并從輸出信號(hào)中消除這些噪聲分量。此噪聲消除裝置使用各種熟知的噪聲消除方法的任何一種，比如頻譜減法、頻帶分割衰減或者自適應(yīng)濾波。
在日本專利JP 63-42527的摘要中，公開了一種級(jí)聯(lián)的回波消除配置。在兩個(gè)回波消除級(jí)之間提供一個(gè)均衡器，其執(zhí)行由線性特性引起的波形失真的一個(gè)均衡。一個(gè)減法器從均衡器輸出的均衡過的接收信號(hào)中減去大約的回波分量以便消除回波分量。因此，當(dāng)另一方的發(fā)射信號(hào)被輸出到接收終端時(shí)，波形失真被均衡并且回波分量被消除。
美國專利US 5,721,730描述了響應(yīng)于相應(yīng)次能帶發(fā)送輸入信號(hào)、次能帶接收輸入信號(hào)和次能帶誤差信號(hào)的相對(duì)電平之比較來通過在獨(dú)立的基礎(chǔ)上衰減次能帶誤差信號(hào)的一種剩余回波消除。因此，在此回波消除器中，一個(gè)注入的噪聲分量與發(fā)射信號(hào)內(nèi)的主要噪聲頻譜更精確地相關(guān)。
美國專利US 5,283,784涉及一種剩余回波消除，其利用發(fā)送輸入信號(hào)、接收輸入信號(hào)和從發(fā)送輸入信號(hào)中消除預(yù)期回波信號(hào)之后剩余的誤差信號(hào)的相對(duì)電平進(jìn)行比較。因此，來自回波消除器電路中的剩余回波通過一個(gè)可變衰減器被減少。它還描述了一個(gè)非線性處理器或中心限幅器消除在預(yù)期回波的減除之后輸出信號(hào)中剩余的剩余回波，并被安排來消除由遠(yuǎn)端說話者的信號(hào)引起的輸出中的剩余回波，并且被安排來無失真地傳送近端說話者的信號(hào)。通過成比例消除剩余回波而不是通過超出門限信號(hào)電平的操作，此非線性處理器避免在回波消除器的輸出中引起一個(gè)突然而又引人注目的變化。非線性處理器檢測(cè)平均背景噪聲電平，并且成比例地引入一個(gè)噪聲信號(hào)在輸出中，從而保持平均電平不經(jīng)受由于分別來自近端說話者和遠(yuǎn)端說話者的信號(hào)存在或不存在而發(fā)生的非線性處理器操作中的變化。
美國專利US 5,222,251和US 5,646,991公開了也利用剩余回波消除的話音編碼器特性的回波消除設(shè)備。在這方面，這些文件與如上所述圖2-2有某些相關(guān)。
在圖2-2的環(huán)境中，US 5,222,251公開了聲音回波應(yīng)該被替換為由通信設(shè)備產(chǎn)生的至少一個(gè)碼字，其中，所述碼字表示環(huán)境噪聲(即，背景噪聲)的一個(gè)能量和頻譜內(nèi)容。可是，此專利沒有公開所指的是哪個(gè)碼字，即，它是否是PCM編碼裝置的碼字或者GSM話音編碼器(即，如圖3所示的編碼器COD)的碼字。US 5,222,251還公開了一種用于剩余回波消除的方法，在此，確定是否在發(fā)射單元TR中發(fā)射話音以及是否計(jì)算門限值。如果聲音回波比產(chǎn)生的門限值更小，則碼字被代替。門限值也可以被由AEC引起的損耗來補(bǔ)償。
此外，在圖2-2的環(huán)境中，US 5,646,991公開了不同的噪聲產(chǎn)生裝置，以便當(dāng)背景噪聲呈現(xiàn)在發(fā)射信號(hào)中時(shí)，外加一個(gè)合成噪聲替換信號(hào)在回波消除器的輸出信號(hào)之上。在此專利中，響應(yīng)于遠(yuǎn)端話音缺乏信號(hào)和近端話音缺乏信號(hào)，頻譜響應(yīng)裝置被提供并且接收來自輸出話音信道中的噪聲信號(hào)，用于根據(jù)頻譜響應(yīng)共振峰確定一個(gè)頻譜響應(yīng)特性。一個(gè)噪聲發(fā)生器裝置響應(yīng)于所述近端話音缺乏信號(hào)以及所述遠(yuǎn)端話音存在信號(hào)，用于根據(jù)頻譜響應(yīng)特性產(chǎn)生一個(gè)合成噪聲替換信號(hào)。噪聲發(fā)生器裝置把此合成噪聲替換信號(hào)可切換地外加在輸出話音信道之上。根據(jù)此專利中的另外一個(gè)替換方法，一個(gè)頻譜響應(yīng)裝置響應(yīng)于所述近端話音缺乏信號(hào)以及所述遠(yuǎn)端話音缺乏信號(hào)，用于接收該噪聲信號(hào)并根據(jù)一個(gè)預(yù)定的頻譜響應(yīng)共振峰來確定一個(gè)頻譜響應(yīng)特性。一個(gè)噪聲發(fā)生器裝置響應(yīng)于所述近端話音缺乏信號(hào)以及所述遠(yuǎn)端話音存在信號(hào)，用于根據(jù)頻譜響應(yīng)特性和噪聲幅值產(chǎn)生一個(gè)合成噪聲替換信號(hào)。
更重要的是，如圖2-2和2-3所示，傳統(tǒng)回波消除器中，要被發(fā)射的信號(hào)繞過回波消除器以及產(chǎn)生的要被發(fā)送到編碼器COD的合成噪聲?？墒?，此噪聲產(chǎn)生不與實(shí)際的送話器信號(hào)內(nèi)容直接有關(guān)，并且它與接收信號(hào)或信號(hào)輸出(像回波消除器的TNE′)根本不相關(guān)。當(dāng)VAD故障時(shí)，即，或者它沒有檢測(cè)到信號(hào)TNE中話音的更新產(chǎn)生或者它沒有足夠快速地檢測(cè)到話音的不存在，那么遠(yuǎn)端用戶將或者聽到噪聲而不是實(shí)際的背景噪聲，或者用戶將首先聽見被語音幀編碼的實(shí)際背景噪聲(包括可能的剩余回波)以及隨后的人造噪聲，因此呈現(xiàn)給用戶兩種不同類型的噪聲現(xiàn)象。發(fā)明的目的因此，本發(fā)明的目的是提供一種有效的回波消除設(shè)備，它在話音存在和/或不存在期間不必繞過回波消除器就執(zhí)行一種有效的消除。發(fā)明的解決方案按照本發(fā)明的第一方面，利用一個(gè)回波消除設(shè)備(權(quán)利要求1)通過把電信系統(tǒng)的收發(fā)信機(jī)單元的接收單元收到的接收信號(hào)耦合到它的發(fā)射單元來達(dá)到此目的，該回波消除設(shè)備包括一個(gè)轉(zhuǎn)移函數(shù)估計(jì)器，適合于估計(jì)從接收單元到發(fā)射單元的耦合轉(zhuǎn)移函數(shù)，以及用于利用所述估計(jì)的耦合轉(zhuǎn)移函數(shù)來處理接收信號(hào)；一個(gè)減法器，適合于從包括由接收信號(hào)到發(fā)射單元的耦合所引起的回波信號(hào)在內(nèi)的發(fā)射信號(hào)中減去處理的接收信號(hào)；和一個(gè)剩余回波抑制設(shè)備，用于抑制減法器輸出信號(hào)中的剩余回波，其中，所述剩余回波抑制設(shè)備包括一個(gè)具有可調(diào)濾波函數(shù)的剩余回波濾波器，適合于從減法器的減法器輸出信號(hào)中消除與接收信號(hào)有關(guān)的頻譜特性。
按照本發(fā)明的第二方面，利用一個(gè)回波消除設(shè)備(權(quán)利要求14)來達(dá)到此目的，該回波消除設(shè)備用于消除由電信系統(tǒng)的收發(fā)信機(jī)單元的接收單元收到的接收信號(hào)耦合到它的發(fā)射單元所引起的回波，該回波消除設(shè)備包括轉(zhuǎn)移函數(shù)估計(jì)器，適合于估計(jì)從接收單元到發(fā)射單元的耦合轉(zhuǎn)移函數(shù)，并用于處理具有所述估計(jì)的耦合轉(zhuǎn)移函數(shù)的接收信號(hào)，一個(gè)減法器，適合于從包括由接收信號(hào)到發(fā)射單元的耦合所引起的回波信號(hào)在內(nèi)的發(fā)射信號(hào)中減去處理的接收信號(hào)；和一個(gè)剩余回波抑制設(shè)備，用于抑制減法器輸出信號(hào)中的剩余回波，其中，所述剩余回波抑制設(shè)備包括一個(gè)具有可調(diào)濾波函數(shù)的剩余回波濾波器，適合于在減法器的減法器輸出信號(hào)中放大所述發(fā)射單元發(fā)射的發(fā)射信號(hào)中的背景信號(hào)的頻譜內(nèi)容。
按照本發(fā)明的第三方面，利用一個(gè)回波消除設(shè)備(權(quán)利要求19)來達(dá)到此目的，該回波消除設(shè)備用于消除由電信系統(tǒng)(TELE)的收發(fā)信機(jī)單元的接收單元收到的接收信號(hào)耦合到它的發(fā)射單元所引起的回波，該回波消除設(shè)備包括轉(zhuǎn)移函數(shù)估計(jì)器，適合于估計(jì)從接收單元到發(fā)射單元的耦合轉(zhuǎn)移函數(shù)，并用于處理具有所述估計(jì)的耦合轉(zhuǎn)移函數(shù)的接收信號(hào)，一個(gè)減法器，適合于從包括由接收信號(hào)到發(fā)射單元的耦合所引起的回波信號(hào)在內(nèi)的發(fā)射信號(hào)中減去處理的接收信號(hào)；和一個(gè)剩余回波抑制設(shè)備，用于抑制濾波器輸出信號(hào)中的剩余回波，其中，所述剩余回波抑制設(shè)備包括一個(gè)具有可調(diào)濾波函數(shù)的剩余回波濾波器和一個(gè)噪聲產(chǎn)生裝置，其適合于在與接收信號(hào)有關(guān)的頻譜范圍中的濾波器輸出信號(hào)中增加噪聲，以屏蔽剩余回波。其它優(yōu)選實(shí)施例本發(fā)明的上述方面還可以組合使用。也就是說，第一和第二方面，第一和第三方面，第二和第三方面以及第一、第二和第三方面可以被組合。從附加的獨(dú)立權(quán)利要求中可以產(chǎn)生本發(fā)明其他優(yōu)選實(shí)施例和改進(jìn)。還應(yīng)當(dāng)指出本發(fā)明可以包括從分別在權(quán)利要求中要求的和/或在說明書中描述作為發(fā)明背景或現(xiàn)有技術(shù)的特性的特征組合中產(chǎn)生的實(shí)施例，即使這樣的現(xiàn)有技術(shù)只是指申請(qǐng)人技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)內(nèi)部狀態(tài)。
在下文中，將參見附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
應(yīng)當(dāng)指出，附圖中，相同的或類似的參考數(shù)字表示附圖各處相同的或者類似的部分及步驟。
發(fā)明的原理圖5-0示出了根據(jù)本發(fā)明原理的回波消除設(shè)備ECD的方框圖。此回波消除設(shè)備ECD包括一個(gè)如圖1和圖2-1中的回波消除器EC以及另外包括一個(gè)控制裝置CTL、一個(gè)自適應(yīng)濾波器G和可選的一個(gè)附加加法器ADD2。此回波消除設(shè)備ECD可被用于圖1中的收發(fā)信機(jī)單元TRU并產(chǎn)生一個(gè)饋送給編碼器COD的輸出，其中，根據(jù)如圖1虛線所示的圖2-2和圖2-3的現(xiàn)有技術(shù)模塊可能未表示出來。
圖5-0中很清楚送話器信號(hào)TNE總是經(jīng)過回波消除器EC并且另外的單元G和任選的ADD2被提供在回波消除器EC的下游(具有如圖2-1中原理結(jié)構(gòu))，以便執(zhí)行回波消除器EC的輸出信號(hào)TNE′中的剩余回波的剩余回波消除。特別地，例如在某種情況下，這里沒有對(duì)圖2-2中的回波消除器EC的旁路。正如將在下面解釋的，加法器ADD2可任選地使用在某些實(shí)施例中。本發(fā)明第一實(shí)施例圖5-0和5-1示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的一個(gè)回波消除設(shè)備ECD。如圖5-1所示，在此第一實(shí)施例中，加法器ADD2未被使用?？墒?，正如從圖1和圖2-1的比較中可以看到，如有關(guān)于圖5-0的圖5-1的第一實(shí)施例除了轉(zhuǎn)移函數(shù)估計(jì)器EST之外還包括H和減法器ADD，一個(gè)用于抑制減法器輸出信號(hào)TNE′中剩余回波的另外一個(gè)剩余回波抑制設(shè)備G。
在第一實(shí)施例中，剩余回波抑制設(shè)備G包括一個(gè)有可調(diào)濾波函數(shù)g的剩余回波濾波器G，適合于從減法器ADD的減法器輸出信號(hào)TNE′中消除與接收信號(hào)RFR有關(guān)的頻譜特性。根據(jù)第一實(shí)施例的控制裝置CTL被提供通過一個(gè)設(shè)置信號(hào)GC來調(diào)整剩余回波濾波器G的濾波函數(shù)g。因此，在第一實(shí)施例中，控制裝置CTL操作作為一個(gè)頻譜內(nèi)容確定裝置，適合于接收所述接收信號(hào)RFE和/或包括由接收信號(hào)RFE對(duì)發(fā)射單元TR的耦合所引起的所述回波信號(hào)在內(nèi)的所述發(fā)射信號(hào)TNE和/或所述處理的接收信號(hào)RFE′和/或減法器輸出信號(hào)TNE′。
由控制裝置CTL構(gòu)成的頻譜內(nèi)容確定裝置根據(jù)這些信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)來確定與接收信號(hào)RFE有關(guān)的頻譜內(nèi)容，并且按照確定的頻譜內(nèi)容根據(jù)此判決來設(shè)置剩余回波濾波器G的濾波函數(shù)g。應(yīng)當(dāng)指出，頻譜內(nèi)容確定裝置可以根據(jù)到頻譜內(nèi)容確定裝置CTL的四個(gè)信號(hào)輸入的任何一個(gè)來確定與剩余回波有關(guān)的頻譜內(nèi)容。可是，如果頻譜內(nèi)容確定裝置CTL根據(jù)發(fā)射信號(hào)TNE和/或減法器輸出信號(hào)TUE′來確定頻譜內(nèi)容，則只有當(dāng)語音活動(dòng)檢測(cè)器VAD沒有在這些信號(hào)中檢測(cè)到任何近端語音活動(dòng)時(shí)才這樣做。
剩余回波濾波器G是一個(gè)數(shù)字濾波器，它的濾波特性可以通過一組可調(diào)的濾波器參數(shù)來調(diào)整，這是數(shù)字濾波設(shè)計(jì)領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的。因此，至于可以通過一組參數(shù)設(shè)置數(shù)字濾波器中的濾波函數(shù)的任何進(jìn)一步解釋在這里被省略。能被使用的濾波器模型將在下面描述，但并不限于這種模型。
頻譜內(nèi)容確定裝置的目的是監(jiān)視進(jìn)入該單元的至少一個(gè)信號(hào)。優(yōu)選地，根據(jù)信號(hào)RFE′來確定遠(yuǎn)端信號(hào)頻譜內(nèi)容，以使確定的頻譜內(nèi)容將接近于剩余回波信號(hào)的頻譜內(nèi)容。在給出至于頻譜內(nèi)容確定裝置如何確定頻譜內(nèi)容的進(jìn)一步示例之前，如圖5-0所示第一實(shí)施例的方法的某些通用步驟將被考慮。
在用于遠(yuǎn)端信號(hào)衰減的第一步中，即，加法器ADD的輸出TNE′中的剩余回波中，與遠(yuǎn)端信號(hào)RFE有關(guān)的最小一個(gè)信號(hào)產(chǎn)生，優(yōu)選地為REF或者REF′。此信號(hào)在下文中用″X″來表示。
在第二步驟中，選定的信號(hào)X的頻譜內(nèi)容由頻譜內(nèi)容確定裝置CTL計(jì)算出來。頻譜內(nèi)容的這種模擬用″A″表示并且可以根據(jù)如下來確定a)例如通過AR-(自回歸)、ARX-(自回歸外生)、ARMA-(自回歸移動(dòng)-平均)模型或其它類似的模型中的參數(shù)估計(jì)的一種參數(shù)方法；和b)例如通過傅里葉變換(特別是離散傅里葉變換)、子波轉(zhuǎn)換等等的一種非參數(shù)方法。
在第三步中，頻譜內(nèi)容確定裝置CTL計(jì)算模型A的逆。A的逆被表示為″G″。
在第四步中，頻譜內(nèi)容確定裝置將調(diào)整濾波函數(shù)g以便符合逆模型G。
應(yīng)該理解，能被使用于頻譜內(nèi)容估計(jì)的所有信號(hào)RFE、REF′、TNE、TNE′在幀基礎(chǔ)上出現(xiàn)在回波消除設(shè)備EC中。因此，在抽樣基礎(chǔ)上獲得新的逆模型G和因此的一個(gè)新的濾波轉(zhuǎn)移函數(shù)g，即在每個(gè)抽樣或幀處獲得一個(gè)新的G、g。然而，只要每第N個(gè)抽樣就計(jì)算出一個(gè)新的g、G，則也是足夠的。N可以是設(shè)計(jì)者選定的任意數(shù)字。
當(dāng)雙通話出現(xiàn)(在發(fā)射信號(hào)TNE和接收信號(hào)RFE中的話音)時(shí)，雙通話檢測(cè)器可被使用(例如圖5-1中，命令調(diào)整單元ADJ因此改變G的VAD雙通話信號(hào)DT)以便繞過濾波器G。也就是說，當(dāng)雙通話檢測(cè)器檢測(cè)到一個(gè)實(shí)質(zhì)上的雙通話(意思是說RFE和TNE包含話音)時(shí)，可以使濾波器G的G＝1，如此以致全部頻率都被通過。
應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)沒有遠(yuǎn)端信號(hào)RFE時(shí)當(dāng)然原則上不需要濾波器G。當(dāng)遠(yuǎn)端信號(hào)RFE安靜時(shí)，遠(yuǎn)端信號(hào)RFE將具有一個(gè)低能量/功率電平。在這種情況下，頻譜內(nèi)容確定裝置顯然導(dǎo)出濾波器模型G，它將使濾波器G是一個(gè)恒量或接近一個(gè)均一濾波器。在任何其它情況中，能量通過揚(yáng)聲器被發(fā)射并且同樣地是聲音環(huán)路的一部分并因此將被G減少。
從圖5-0中很清楚消除鏈接到遠(yuǎn)端信號(hào)上的頻譜內(nèi)容的衰減遠(yuǎn)端信號(hào)的G的反濾波器不須修改話音碼以使背景信號(hào)被合成。頻譜估計(jì)使用一種自適應(yīng)參數(shù)模型為系統(tǒng)識(shí)別目的而發(fā)展的理論常常是基于隨機(jī)的假設(shè)，這是是熟知的。因此，頻譜內(nèi)容的推導(dǎo)可以基于所有的信號(hào)都是平穩(wěn)隨機(jī)過程的這樣一個(gè)假設(shè)。
在圖7中，其示出了AR處理的一個(gè)黑盒表示，白噪聲e(n)激勵(lì)全極(all pole)系統(tǒng)A-1(z)以便產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)y(n)。在上下文中，只有輸出信號(hào)y(n)是可觀測(cè)的。對(duì)于圖5-0或圖5-1，輸出信號(hào)Y(n)對(duì)應(yīng)于RFE或RFE′(或者用于確定頻譜內(nèi)容的信號(hào)TNE、TNE′的任何一個(gè))。此外，也可以說濾波器A-1(z)可以被認(rèn)為是遠(yuǎn)端說話者的聲域?yàn)V波器。因此，y(n)可以是信號(hào)RFE。明顯地，信號(hào)e(n)是遠(yuǎn)端激勵(lì)。
為了確定頻譜內(nèi)容，需要識(shí)別產(chǎn)生輸出信號(hào)y(n)的系統(tǒng)。顯然地，某些模擬可以被假定其--給出一個(gè)白噪聲輸入序列--產(chǎn)生能夠描述觀測(cè)信號(hào)y(n)的被觀測(cè)特征的一個(gè)輸出。為了說明識(shí)別方法，可以假定輸出y(n)是一個(gè)AR過程，其常常被使用作為聲域的一個(gè)模型。輸出信號(hào)被饋送到識(shí)別塊中，在其中目的是要獲得一種白色輸出。
圖7中描述的AR過程的黑框表示此后將被用來描述該識(shí)別。AR過程y(n)由白噪聲過程e(n)激勵(lì)的全極系統(tǒng)A-1(z)來產(chǎn)生。為了識(shí)別A-1(z)，使用一個(gè)全零系統(tǒng) 。也就是說，理想上，零將消除未知系統(tǒng)的極并因此獲得e(n)。
未知的AR過程可以被定義為y(n)=Σk-1Maky(n-k)+e(n)=e(n)A(q)=e(n)1-Σk=1Makq-k,---(1)]]>在此，q是單位時(shí)移運(yùn)算符。現(xiàn)在目的是要找到由 表示的y(n)的估計(jì)。因?yàn)榧俣ū挥^測(cè)的過程y(n)是一個(gè)AR過程，量e^(n)=y(n)-y^(n;a)]]>被調(diào)整以使e(n)成為類似e(n)的白過程。該調(diào)整由包含在如下向量中的一組參數(shù)來控制aT＝[α1...αM](2)原則上，信號(hào)ê(n)可以由濾波器y(n)通過下式來找到A^(q;a)=1-Σm=1Mamq-m----(3)]]>注意，通過使用y(n)上的運(yùn)算符 (q；a)，方程式(3)中的總和可以被解釋為以直到時(shí)間n-1所觀測(cè)到的過程y(n)的數(shù)值為基礎(chǔ)的y(n)的預(yù)測(cè)。在這里， (q；a)對(duì)應(yīng)于圖5-0和5-1中描述的濾波器G。
因此，所選擇的模型結(jié)構(gòu)(在這里為AR)和估計(jì)的參數(shù)a一起是y(n)的頻譜內(nèi)容的一個(gè)描述。也就是說，替代方程式(1)中的移位運(yùn)算符并且估計(jì)左手邊一側(cè)實(shí)際上對(duì)應(yīng)于y(n)的傅里葉變換。
然而隨機(jī)過程的傅里葉變換理論上是難以規(guī)定的。因此，根據(jù)自動(dòng)相關(guān)函數(shù)來定義隨機(jī)過程的頻譜。然而，正如在方程式(1)中看到的，通過具有A(q)濾波y(n)，所有的頻譜信息因此可被刪除。
濾波器參數(shù)的估計(jì)是直接的，例如參見Proakis和Manolakis的上述參考。實(shí)際上，在話音編碼器內(nèi)進(jìn)行一個(gè)類似的估計(jì)。話音編碼器中采取的這個(gè)方法是基于塊的形式?？墒且部梢酝ㄟ^諸如最小均方(LMS)算法之類的梯度搜索法來解決估計(jì)。為了解釋該過程，接著將是必要方程式的一個(gè)簡短推導(dǎo)。給出一個(gè)輸入信號(hào)y(n)，目的是將信號(hào)中的能量最小化。也就是說，將如下最小化V(a)=E{(y(n)-y^(n;a))2}----(4)]]>在此y(n)是被給出直到時(shí)間n-1的抽樣的估計(jì)信號(hào)。方程式(4)的最小值將是白色過程的方差。而且，它是確保有一個(gè)全局最小值的線性問題。通過解由V(a)/a＝0定義的方程式的線性系統(tǒng)來查找參數(shù)。LMS搜索利用一個(gè)遞歸參數(shù)更新(當(dāng)斜率為零時(shí)其將停止)中的斜率，參見S.Haykin.的Adaptive Filter Theory.(自適應(yīng)濾波器理論)(Prentice Hall，Englewood Cliffs，NJ1991，P.E.Gill，W.Murray)和N.H.Wright.的Practical Optirnization.(實(shí)際的最優(yōu)化)(學(xué)術(shù)出版社，倫敦1981)。也就是說a(n)=a(n-1)-μ∂V(a(n-1))∂a---(5)]]>在此，μ衰減相當(dāng)?shù)姆较?。為了保持遞歸方程式(5)的穩(wěn)定性則經(jīng)常需要衰減，這是常識(shí)，S.Haykin的Adaptive Filter Theory(自適應(yīng)濾波器理論)，(Prentice-Hall，Englewood Cliffs，NJ，1991)。此外，在LMS中，期望值被替換為瞬時(shí)近似值a(n)＝a(n-1)-μy(n-1)(y(n)-y(n-1)aT)(6)在此，yT(n-1)＝[y(n-1)，....，y(n-M-1)]正如已經(jīng)指出的，使用基于塊或抽樣的方法可以計(jì)算出模型。漸進(jìn)地，這些方法是相等的?？墒?，基于抽樣的方法多少可能更適合于定點(diǎn)實(shí)現(xiàn)。倘若保證對(duì)稱托普雷茲結(jié)構(gòu)的相關(guān)法被使用則基于塊的方法執(zhí)行起來不太復(fù)雜。
原則上，可以如上所述地進(jìn)行RFE或者RFE′的頻譜確定。正如在上面已經(jīng)指出的，觀測(cè)信號(hào)y(n)對(duì)應(yīng)于RFE或RFE′，而 (q；a)對(duì)應(yīng)于圖5-0和5-1中描述的濾波器G。注意，頻譜確定在這兒是通過把數(shù)據(jù)裝到一個(gè)模型中來隱式進(jìn)行的。參數(shù)G模型的插入通過采用一個(gè)或多個(gè)上面的信號(hào)，濾波器G將衰減與遠(yuǎn)端信號(hào)相關(guān)的所有頻率。明顯地，在雙通話情形中，衰減也將影響近端話音?？墒牵捎诮撕瓦h(yuǎn)端話音可以被認(rèn)為是在統(tǒng)計(jì)上獨(dú)立的過程/信號(hào)，所以可以使(通過選擇數(shù)字N以特殊的方法更新G濾波器)該影響難以聽到。例如，假定每一幀都計(jì)算濾波器G的參數(shù)。為了避免突然的轉(zhuǎn)換，在要被發(fā)射的信號(hào)中，由于改變G中的參數(shù)，可以使用一種平滑方法。實(shí)現(xiàn)平滑的一種方法是如下進(jìn)行的S1.Gold(q)＝0_S2.計(jì)算濾波器Gold(q)的反射系數(shù)S3.根據(jù)一個(gè)新的輸入幀(例如160個(gè)抽樣)來計(jì)算濾波器Gnew(q)的反射系數(shù)S4.在濾波器Gold(q)和Gnew(q)相應(yīng)的反射系數(shù)之間確定一直線S5.例如選擇包括端點(diǎn)在內(nèi)的線上的K＝4個(gè)點(diǎn)，即，另外兩組反射系數(shù)。通過Γβ表示反射系數(shù)組，在此，β＝1，...，K。注意，相對(duì)于從Gold(q)到Gnew(q)范圍的線上的點(diǎn)來安排組。
S6.利用第一組反射系數(shù)(即相應(yīng)于Gold(q))濾波第一N/K個(gè)抽樣S7.利用這些組Γβ來濾波βN/K個(gè)抽樣，在此β＝2，...，KS8.讓Gold(q)＝Gnew(q)并繼續(xù)步驟S2。
上面的過程大致對(duì)應(yīng)于估計(jì)由N/K個(gè)抽樣組成的子幀基礎(chǔ)上的一個(gè)新的濾波器。
上面過程的利益是它比進(jìn)行基于子幀的濾波器準(zhǔn)確確定需要較少的計(jì)算。頻譜估計(jì)使用一種自適應(yīng)非參數(shù)模型在下文中，將描述一個(gè)使用離散傅里葉變換用于確定頻譜內(nèi)容的利用非參數(shù)方法的示例。頻譜內(nèi)容確定裝置CNT使用信號(hào)RFE、RFE′、TNE、TNE′之一，并且最好是包含剩余回波的信號(hào)TNE′或者TNE。如上面所解釋的，當(dāng)使用信號(hào)TNE、TNE′時(shí)，需要語音活動(dòng)檢測(cè)器VAD以使濾波函數(shù)計(jì)算只在近端信號(hào)的話音停頓中被實(shí)現(xiàn)。
因此，確定裝置CTL例如確定包括所述剩余回波信號(hào)在內(nèi)的減法器輸出信號(hào)TNE′或者包括所述回波信號(hào)在內(nèi)的所述發(fā)射信號(hào)的離散傅里葉變換DFT以及所述接收信號(hào)RFE的離散傅里葉變換DFT，并且根據(jù)從包括所述回波信號(hào)在內(nèi)的所述發(fā)射信號(hào)TNE的所述離散傅里葉變換DFT中或者從包括所述剩余回波信號(hào)在內(nèi)的所述減法器輸出信號(hào)TNE′的所述離散傅里葉變換DFT中減去所述接收信號(hào)RFE的所述離散傅立葉變換DFT的比例表示來調(diào)整濾波器參數(shù)。也就是說，以數(shù)學(xué)的術(shù)語，此減法對(duì)應(yīng)于T(ωi)＝M(ωi)-αX(ωi)(7)在此，ωi和α分別表示離散傅里葉變換DFT的第i個(gè)頻率和比例因子。正如在前所提及的，方程式(1)中的信號(hào)M以及X分別對(duì)應(yīng)于包含剩余回波在內(nèi)的信號(hào)(TNE′或TNE)和遠(yuǎn)端信號(hào)(RFE)的離散傅里葉變換。方程式(5)可以被改造如下T(ωi)=M(ωi)(1-αX(ωi)M(ωi))=M(ωi)G(ωi)---(8)]]>從方程式(6)中可以看到傅里葉域中期望的濾波函數(shù)G是G(ωi)=1-αX(ωi)M(ωi)---(9)]]>方程式(5)或(6)與參數(shù)方法密切相關(guān)，其中，例如通過自回歸外生(ARX)模型來估計(jì)一個(gè)轉(zhuǎn)移函數(shù)?？杀皇褂糜诠烙?jì)濾波函數(shù)的此類模型例如被T.Sderstrm和P.Stoika的system identification(系統(tǒng)識(shí)別)(Prentice-Hall International，英國倫敦，1998)所描述。對(duì)于信號(hào)處理和系統(tǒng)識(shí)別領(lǐng)域的技術(shù)人員來說這是十分清楚的許多方法可用于根據(jù)在前提及的實(shí)施例來估計(jì)消除剩余回波的頻譜內(nèi)容所需要的信息。因此，在上面已經(jīng)描述的只應(yīng)當(dāng)被使用作為發(fā)明者構(gòu)思的本發(fā)明的目前理解的一個(gè)最佳方式。中心的想法是要探索這樣一個(gè)事實(shí)遠(yuǎn)端信號(hào)是已知的并且同樣可以被用來在信號(hào)TNE′中衰減與遠(yuǎn)端信號(hào)FFE有關(guān)的那些譜線。因此，剩余回波被濾波器G完全抑制。G的設(shè)置以及語音活動(dòng)檢測(cè)如上所述，第一實(shí)施例基于的特定技術(shù)特征是不需要修改話音碼，以便背景信號(hào)被合成。
正如在上面所提及的，如果信號(hào)TNE或信號(hào)TNE′被用于估計(jì)與接收信號(hào)RFE有關(guān)的頻譜內(nèi)容，則需要確信這只在從送話器MC中沒有近端信號(hào)存在的時(shí)侯(即，當(dāng)近端收發(fā)信機(jī)單元TRU的揚(yáng)聲器沒有話音的時(shí)候)被執(zhí)行。因此，需要如圖5-1所示的VAD檢測(cè)器，以使頻譜內(nèi)容確定裝置將只操作來計(jì)算近端話音停頓中的一個(gè)新的濾波函數(shù)g、G。
在圖5-1中，第一實(shí)施例被描述。擔(dān)當(dāng)頻譜內(nèi)容確定裝置一部分的單元遠(yuǎn)端估計(jì)器FERST例如使用方程式(1)-(6)來估計(jì)遠(yuǎn)端信號(hào)的頻譜特性。在圖5-1中，信號(hào)REF′被使用，因?yàn)樗咏赥NE中遠(yuǎn)端信號(hào)的特性。被稱為INV的單元或多或少被插入來表示遠(yuǎn)端頻譜特性的一個(gè)逆模型被使用。應(yīng)該清楚實(shí)際上，通過使用由方程式(3)表示的一個(gè)系統(tǒng)識(shí)別方法可明確地獲得該逆模型，并且原則上從DECOD設(shè)備中可獲得作為使用于如圖4所示的濾波器VTF中的系數(shù)。因此，設(shè)備FEEST和INV形成頻譜內(nèi)容確定裝置，并且調(diào)整單元ADJ被提供來通過設(shè)置信號(hào)GC來設(shè)置濾波器G的確定濾波系數(shù)。
VAD檢測(cè)器的使用是任選的，即不是必需的。然而，它改良了性能。原則上，VAD利用兩個(gè)信號(hào)以便確定雙通話(DT)和遠(yuǎn)端單個(gè)通話(FEST)。到VAD的輸入是與遠(yuǎn)端和近端說話者相關(guān)的信號(hào)。注意可以使用REF代替REF′并且可以使用TNE代替TNE′。使用TNE′和REF′的原因是TNE′不包含強(qiáng)的遠(yuǎn)端信號(hào)(大多數(shù)近端信號(hào)存在)，而REF′接近于TNE中的遠(yuǎn)端信號(hào)的副本。因此，如果信號(hào)TNE只包含遠(yuǎn)端話音，則檢測(cè)器VAD輸出FEST，而如果TNE同時(shí)包含遠(yuǎn)端和近端話音，則檢測(cè)器VAD輸出DT。最后，如果只存在近端話音，則VAD輸出NEST。
檢測(cè)器VAD的三個(gè)輸出FEST、NEST和DT被發(fā)送給框ADJ，它負(fù)責(zé)把濾波器參數(shù)傳輸給G。此外，ADJ還負(fù)責(zé)根據(jù)如上所述來平滑參數(shù)。來自檢測(cè)器VAD中的標(biāo)記可以被ADJ如下使用。
在只有近端話音的情況下，即NEST為真而DT和FEST為假，則不進(jìn)行濾波并因此該調(diào)整可以迫使G的模型趨向于均一。此外，對(duì)于雙通話也可以執(zhí)行之，即，DT為真而FEST和NEST為假，因此剩余回波被近端說話者所屏蔽。
最后，作為頻率的函數(shù)的增益也可以根據(jù)VAD中的信號(hào)來調(diào)整。例如如果假定該模型為參數(shù)的，那么通過相對(duì)于z區(qū)域單位圓移動(dòng)根半徑可以改變作為頻率函數(shù)的增益。這樣做的原因是VAD檢測(cè)器可以指示通話的一個(gè)連續(xù)測(cè)量(即，一個(gè)可能性并且不是采取數(shù)值0和1的二進(jìn)制變量)，并且當(dāng)只是一個(gè)剩余回波在TNE′中出現(xiàn)時(shí)進(jìn)行完整的濾波。當(dāng)近端啟動(dòng)或停止時(shí)，增益可以分別地逐漸從總增益移動(dòng)到均一以及從均一移動(dòng)到總增益。因此，框ADJ將基于信號(hào)DT、FEST和NEST來調(diào)整從FEST到DT和DT到FEST的轉(zhuǎn)換期間以及在NEST到FEST和FEST到NEST的轉(zhuǎn)換期間如上所述G的根的半徑位置。本發(fā)明的第二實(shí)施例第二實(shí)施例也是基于如圖5所示的一般結(jié)構(gòu)。在第二實(shí)施例中，剩余回波抑制設(shè)備G包括一個(gè)有可調(diào)濾波函數(shù)g的剩余回波濾波器G，適合于在話音停頓時(shí)在減法器ADD的減法器輸出信號(hào)TNE′中強(qiáng)調(diào)發(fā)射信號(hào)背景信號(hào)頻譜內(nèi)容。為此目的，控制裝置CNT包含一個(gè)背景信號(hào)模型確定裝置，如第一實(shí)施例中那樣，它使用一個(gè)或多個(gè)信號(hào)TNE、TNE′用于根據(jù)一個(gè)或多個(gè)這些信號(hào)來估計(jì)一個(gè)背景信號(hào)模型。當(dāng)背景信號(hào)模型已經(jīng)被確定時(shí)，背景信號(hào)模型確定裝置CNT根據(jù)確定背景信號(hào)模型來設(shè)置剩余回波濾波G的濾波函數(shù)g，如此以使背景信號(hào)頻譜內(nèi)容被強(qiáng)調(diào)。
當(dāng)近端信號(hào)TNE被用于背景噪聲模型確定時(shí)，示意性地如圖5-2所示的VAD檢測(cè)器被使用以便只在話音停頓中確定背景噪聲模型。為這目的，檢測(cè)器VAD接收減法器輸入信號(hào)REF′和減法器輸出信號(hào)TNE’，并且當(dāng)在這兩個(gè)信號(hào)中都不存在話音時(shí)進(jìn)行檢測(cè)。如果是，則VAD在無通話信號(hào)NT中輸出一個(gè)真值，并因此開關(guān)SW被關(guān)閉。因此，信號(hào)TNE或TNE′被用于背景頻譜估計(jì)裝置BEST中的背景頻譜估計(jì)。當(dāng)沒有遠(yuǎn)端話音存在時(shí)，信號(hào)TNE和TNE′可以被使用，以便確定背景噪聲的模型。然而，所獲得的模型是用于遠(yuǎn)端信號(hào)有效的情況。也就是說，在話音停頓中，模型被確定，可是，它被使用于話音停頓中以及話音時(shí)間間隔中。因此，在第二實(shí)施例的方法中，執(zhí)行下列步驟1.當(dāng)VAD檢測(cè)器輸出NT(沒有話音存在)時(shí)，一個(gè)信號(hào)被獲得，它與背景信號(hào)(例如優(yōu)選地TNE或TNE′)相關(guān)。此信號(hào)用″Y″表示。2.選定信號(hào)Y的頻譜內(nèi)容的模型在背景頻譜內(nèi)容估計(jì)裝置BEST中被計(jì)算，與第一實(shí)施例中一樣，根據(jù)
a)一種參量方法；例如AR-，ARX-，ARMA-模型中的參數(shù)估計(jì)等等；和/或b)一種非參數(shù)方法，例如傅里葉變換，子波轉(zhuǎn)換等等。
背景噪聲的此模型被表示為″G″。3.根據(jù)G通過調(diào)整單元ADJ來設(shè)置濾波函數(shù)g，并且信號(hào)TNE′在濾波器G中被濾波。
如上面所解釋的，第二實(shí)施例中的信號(hào)在抽樣基礎(chǔ)或幀基礎(chǔ)上出現(xiàn)，并且背景噪聲模擬確定以及濾波轉(zhuǎn)移函數(shù)G、g的計(jì)算只在其中對(duì)于遠(yuǎn)端信號(hào)RFE和近端信號(hào)TNE沒有話音存在的那些幀中執(zhí)行?？墒?，根據(jù)調(diào)整了的濾波器，背景噪聲的強(qiáng)調(diào)在所有幀中(特別是也在話音幀中)被執(zhí)行。
通過已經(jīng)根據(jù)一個(gè)或多個(gè)上述的信號(hào)確定了背景噪聲模型，調(diào)整了的濾波函數(shù)將放大關(guān)于背景噪聲頻譜的全部頻率。因此，與遠(yuǎn)端信號(hào)RFE相關(guān)的頻率將被衰減，除非遠(yuǎn)端信號(hào)RFE具有與背景噪聲相同的頻譜內(nèi)容?？墒牵Z音信號(hào)是時(shí)間變化的，因此話音頻譜也是變化的。從而，語音信號(hào)將被衰減。因此，剩余回波沒有被以任何系統(tǒng)方式而強(qiáng)調(diào)，并且背景信號(hào)與剩余遠(yuǎn)端信號(hào)之比將增加。在上下文中，有關(guān)于參考圖2-1、圖2-2描述的DTX工作方式，則可能兩個(gè)事件之一可能出現(xiàn)，即1.由于不包含話音的幀中背景噪聲的強(qiáng)調(diào)，話音編碼器的DTX工作方式將啟動(dòng)；和2.通過放大與包含話音的幀中的后臺(tái)處理相關(guān)的頻率來屏蔽剩余遠(yuǎn)端信號(hào)。
還應(yīng)當(dāng)指出，第二實(shí)施例的改良形式還可以包括一種長期預(yù)測(cè)器，用于執(zhí)行遠(yuǎn)端信號(hào)的長期預(yù)測(cè)以便消除剩余的聲音激勵(lì)。
從第二實(shí)施例的上面說明中應(yīng)該理解，還是在第二實(shí)施例中，在回波消除器EC的輸出端沒有修改碼字，并且使用濾波器G的特定技術(shù)特征也是相同的。雖然在第一實(shí)施例中關(guān)于遠(yuǎn)端信號(hào)RFE的話音的信號(hào)分量被衰減，可是在第二實(shí)施例中，用本質(zhì)上相同的效果來強(qiáng)調(diào)關(guān)于TNE中收到的遠(yuǎn)端信號(hào)的背景噪聲。
在圖5-2中，第二實(shí)施例被描述為回波消除設(shè)備ECD。注意，這些塊類似于第一實(shí)施例的那些，但是，功能不相同。在這里，VAD輸出無通話信號(hào)NT、近端單通話信號(hào)NEST以及雙通話信號(hào)DT。信號(hào)NT控制兩個(gè)信號(hào)TNE和TNE′之一何時(shí)被BEST單元通過開關(guān)SW所使用。原則上目的是要估計(jì)背景信號(hào)。因此，這只能在沒有近端以及沒有遠(yuǎn)端通話信號(hào)呈現(xiàn)在TNE和TNE′中時(shí)才能進(jìn)行。因此，VAD單元通過信號(hào)NT(無通話)來指示沒有近端以及遠(yuǎn)端信號(hào)。VAD判決信號(hào)NESTDT和NT是以觀察與近端和遠(yuǎn)端的兩個(gè)信號(hào)(在這種情況下分別是TNE′和RFE′)為基礎(chǔ)的。
如上面所解釋的，單元背景估計(jì)器裝置BEST估計(jì)在NT期間TNE或TNE′的頻譜特性。與第一實(shí)施例一樣，該估計(jì)可以是參量的或非參量的。所估計(jì)的背景的頻譜特性被饋送給ADJ單元。
在第二實(shí)施例中，ADJ的主要目的是設(shè)置放大濾波器G，使得放大與背景頻譜相關(guān)的TNE’的頻譜內(nèi)容。調(diào)整單元ADJ也可以對(duì)設(shè)備BEST的輸出進(jìn)行整形，以使在近端單通話期間(即，當(dāng)沒有遠(yuǎn)端信號(hào)呈現(xiàn)在發(fā)射信號(hào)TNE時(shí))可以使用均一。與第一實(shí)施例一樣，設(shè)備BEST的輸出整形也可以是與語音信號(hào)的終止和開始相關(guān)。也就是說，當(dāng)NEST被VAD塊指示時(shí)，調(diào)整單元ADJ可以把最佳估計(jì)的頻譜形狀逐漸地變單調(diào)。另一方面，當(dāng)信號(hào)NEST指示沒有近端話音并且信號(hào)DT沒有指示雙通話時(shí)，G的平面頻譜特性可以逐漸地增加，以便顯著地放大TNE′中的背景信號(hào)。DT標(biāo)記可單獨(dú)被使用以便把濾波器G設(shè)置為均一。這是可能的，因?yàn)榻诵盘?hào)將屏蔽TNE′中的剩余回波。很顯然，ADJ單元可以被認(rèn)為是給定與關(guān)于遠(yuǎn)端和近端信號(hào)的語音活動(dòng)相關(guān)的給定附加信息，用于設(shè)置濾波器G的裝置。
在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，一種濾波器G被設(shè)計(jì)，以便衰減與遠(yuǎn)端信號(hào)相關(guān)的頻譜特性。為了簡單，可以假定根據(jù)第一實(shí)施例來確定的濾波器是一個(gè)全零濾波器(FIR)，被表示為G1(q)=Σk=0Kbkq-k---(10)]]>在第二實(shí)施例中，計(jì)算和調(diào)整了的濾波器G被使用，以便強(qiáng)調(diào)(即放大)關(guān)于近端一側(cè)的背景信號(hào)。此濾波器可以被估計(jì)作為一個(gè)全極濾波器(all pole filter)，被表示為G2(q)=γ1+Σk=1Kakq-k---(11)]]>
很顯然，可合并第一和第二實(shí)施例使得獲得衰減遠(yuǎn)端信號(hào)并強(qiáng)調(diào)背景信號(hào)的一個(gè)濾波器。所獲得的濾波器可以被使用作為G，并且它一般是一個(gè)無限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器G(q)=G1(q)G2(q)=γΣk=0Kbkq-k1+Σk=1Kakq-k----(12)]]>因此，第一和第二實(shí)施例可以被組合，即，關(guān)于遠(yuǎn)端信號(hào)的頻譜內(nèi)容的消除可以與發(fā)射信號(hào)的頻譜內(nèi)容的強(qiáng)調(diào)(即放大)同時(shí)執(zhí)行。也就是說，關(guān)于遠(yuǎn)端信號(hào)的頻譜內(nèi)容被去掉，并且(在話音停頓中確定的)關(guān)于近端信號(hào)的背景頻譜內(nèi)容被強(qiáng)調(diào)(該模型在話音停頓中被確定，并且在話音停頓中和/或在語音活動(dòng)期間可以進(jìn)行放大)。本發(fā)明第三實(shí)施例按照第三實(shí)施例聯(lián)系本發(fā)明，類似于如圖2-2所示的一種噪聲產(chǎn)生裝置NGN′可被使用。在第三實(shí)施例中，一個(gè)附加噪聲產(chǎn)生裝置NGM本質(zhì)上可以被提供在回波消除設(shè)備EC的輸出端，在此放置了另外一個(gè)加法器ADD2，比較圖5-0和圖5-3。
也就是說，在圖5-3方框圖中說明的第三實(shí)施例中，加法器ADD2被使用?？墒?，對(duì)比圖2-2或2-3，應(yīng)當(dāng)指出，引入的噪聲過程不直接與背景噪聲過程以及所轉(zhuǎn)換的噪聲相關(guān)。引入的噪聲過程是基于背景頻譜并使用TNE′來加權(quán)。加權(quán)被用來屏蔽噪聲過程的剩余回波。屏蔽門限值可以按照與如下書中所述的類似方法來計(jì)算J.D.Jonston的″Transform coding of audio signals usingperceptual noise criteria″(使用知覺噪聲準(zhǔn)則的音頻信號(hào)的轉(zhuǎn)換編碼)，IEEE Journal on selected areas in communications(關(guān)于通信中選擇領(lǐng)域的I EEE期刊)(pp.314-323，1988第6卷第314-323頁)。原則上，如下來計(jì)算加權(quán)函數(shù)。
1.使用基于N個(gè)抽樣的巴克(bark)尺度來計(jì)算TNE′的頻譜內(nèi)容，在此N至少為320；2.用TNE′的巴克頻譜來卷積擴(kuò)展函數(shù)；3.重新規(guī)范化結(jié)果的w.r.t.擴(kuò)展函數(shù)。
4.把圖5-3中BEST估計(jì)的背景頻譜(利用bark尺度)與步驟3的結(jié)果進(jìn)行比較。
5.在步驟4中得出步驟3更大的情況下增加背景頻譜的幅值。
基本上，上面的過程目的是增加剩余回波貢獻(xiàn)功率的區(qū)域中背景頻譜估計(jì)的頻譜能量。步驟3的結(jié)果可以被認(rèn)為是一個(gè)屏蔽門限值，其指示超出門限值的附加噪聲電平將被感覺到。
實(shí)際上，門限值不一定必須是可修改的，例如每一幀都重新計(jì)算。平均剩余回波頻譜內(nèi)容的信息可以很好地用于計(jì)算中。
因此，所獲得的全部處理接近于背景信號(hào)，但是仍然帶有關(guān)于遠(yuǎn)端信號(hào)RFE的信息。
此外，應(yīng)該清楚增加的噪聲信號(hào)是已經(jīng)與剩余回波的頻譜形狀(長或短期)相關(guān)的疊加附加噪聲過程的背景信號(hào)之估計(jì)形式。
通過首先考慮如圖2-2和圖2-3所描述的現(xiàn)有技術(shù)，可以理解向減法器輸出信號(hào)TNE′增加一個(gè)噪聲過程的本質(zhì)好處。正如可以看到的，兩個(gè)圖都包含由某些邏輯(檢測(cè)器VAD)控制的開關(guān)SW1。很顯然，性能在很大程度上取決于控制邏輯運(yùn)轉(zhuǎn)如何良好。那就是說，如果使用于圖2-2和圖2-3中的系統(tǒng)表示沒有近端信號(hào)TNE，而實(shí)際上一個(gè)近端信號(hào)TNE存在，則傳送的發(fā)射信號(hào)TNE中的話音消息被噪音代替。很清楚，這種情況是不期望的。
現(xiàn)在的第三實(shí)施例將在突然出現(xiàn)在TNE′中的近端信號(hào)的情況下被傳遞到遠(yuǎn)端側(cè)。這主要是由于加法器ADD2的功率平均等于TNE′的功率的事實(shí)所引起。由于所進(jìn)行的計(jì)算是基于一個(gè)相對(duì)長期的基礎(chǔ)(例如使用作為剩余回波信號(hào)的所述平均頻譜信息)，所以很清楚由于頻譜形狀和功率中的不同，屏蔽門限值不可能隱藏近端信號(hào)。
最后，很清楚信號(hào)REF′或REF可以被使用，以便計(jì)算期望的屏蔽門限值。使用REF′或REF的主要優(yōu)點(diǎn)是在那些信號(hào)中決不會(huì)出現(xiàn)近端信號(hào)。因此，REF′或REF的頻譜內(nèi)容不得不只在模仿回波消除器EC作用的一個(gè)濾波器中被濾波，以便獲得頻譜接近于剩余信號(hào)的一個(gè)信號(hào)。使用這個(gè)方法，引入的噪聲信號(hào)可以被重新計(jì)算。與圖5-3中的示意方框圖一樣，在第三實(shí)施例中，近端語音活動(dòng)檢測(cè)器VAD也是必需的，用于檢測(cè)單通話/雙通話情形。
在圖5-0中，本發(fā)明三個(gè)實(shí)施例的整個(gè)原理被描述。在此圖中示出了一個(gè)稱為控制單元CTL的塊。根據(jù)第三實(shí)施例，如圖6(它示出了圖5-0到圖5-3的組合控制框)所示的控制框CTL根據(jù)上述來進(jìn)行操作。也就是說，門限值計(jì)算是基于REF′(REF沒有被表示)和TNE′。此信息被反饋到用于根據(jù)總增益k和頻譜形狀調(diào)整來產(chǎn)生一個(gè)適當(dāng)?shù)脑肼曅蛄械哪Ｐ?。利用諸如參量或非參量方法之類的傳統(tǒng)方法通過頻譜估計(jì)來確定原始的背景信號(hào)。注意圖6中在由″背景模擬估計(jì)″表示的塊中進(jìn)行此操作。此外，本地VAD信號(hào)表示通過遠(yuǎn)端單通話(FEST)和近端單通話(NEST)何時(shí)使用信號(hào)TNE′(或發(fā)射信號(hào)TNE)用于頻譜內(nèi)容估計(jì)。本發(fā)明的另外實(shí)施例如上面所解釋的，第一到第三實(shí)施例可以分別地操作，即，根據(jù)第一實(shí)施例接收信號(hào)的頻譜內(nèi)容被去掉；根據(jù)第二實(shí)施例背景噪聲被強(qiáng)調(diào)(即放大)；以及根據(jù)第三實(shí)施例，一個(gè)噪聲過程被引入。
然而，第一和第二實(shí)施例可以被合并，即，頻譜內(nèi)容的去掉可以與第二實(shí)施例的背景噪聲強(qiáng)調(diào)相結(jié)合。也就是說，關(guān)于遠(yuǎn)端信號(hào)的頻譜內(nèi)容被去掉，并且(在話音停頓中確定的)關(guān)于近端信號(hào)的背景頻譜內(nèi)容被(在話音停頓中和/或在語音活動(dòng)期間)強(qiáng)調(diào)。
第三實(shí)施例可以與第一和第二實(shí)施例一起被使用。例如，如圖5-0所示，在話音編碼器輸入端之前，可以放置另外一個(gè)加法器ADD2。加法器ADD2兩個(gè)輸入端之一是TNE′的衰減形式(即，根據(jù)第一和/或第二實(shí)施例被衰減的)。第二輸入端是一個(gè)人造的背景信號(hào)NC?，F(xiàn)在，TNE′相對(duì)于背景信號(hào)中的能量而被衰減，也就是說Eb=1NΣn=1Nx2(n)]]>在此，當(dāng)沒有近端以及沒有遠(yuǎn)端信號(hào)存在并且x(n)是TNE時(shí)，Eb被估計(jì)。然后，下列操作被實(shí)現(xiàn)y=A+x(n)EbG---(11)]]>在此，A是來自AR+NC中的一個(gè)合成背景信號(hào)，而濾波器G與實(shí)施例一或二中的一樣。注意，項(xiàng)x(n)G/Eb]]>被比例化，而A卻沒有。因此，話音編碼器將得到由背景噪聲支配但是仍然只是不與背景相關(guān)的一個(gè)信號(hào)。
第三實(shí)施例可以與第二和第三實(shí)施例一起被使用。第一實(shí)施例計(jì)算一個(gè)濾波器，它頻譜接近于剩余回波信號(hào)的逆。很顯然，大部分剩余回波已經(jīng)被消除?？墒牵捎诟鞣N限制，比如揚(yáng)聲器的非線性之類的，所以可能期望把第三實(shí)施例使用作為結(jié)束剩余回波的方法。這可以通過把G的輸出端反饋到如圖6所示的門限值計(jì)算調(diào)整單元ADJ中來實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)與第二實(shí)施例相結(jié)合時(shí)，第三實(shí)施例可以以根據(jù)濾波器G的輸出(與根據(jù)第二實(shí)施例一樣調(diào)整了的)的門限值計(jì)算作為基礎(chǔ)。
當(dāng)然，在本發(fā)明實(shí)施例的組合中，可包含參考如圖2-1、2-2和2-3所示的裝置NCM和裝置MSIDM來解釋的回波消除方法，以便進(jìn)一步改善回波消除。
正如前述的，圖6表示三個(gè)實(shí)施例的相互作用。在圖6中，示出了一個(gè)常規(guī)控制器CTL。位于控制器CTL內(nèi)部的單元因此是如第一、第二和第三實(shí)施例的圖5-1、5-2、5-3所示的單元的集合。正如在圖6中可以看到的，調(diào)整設(shè)備ADJ包括兩塊，即，如第三實(shí)施例中所描述的門限值計(jì)算設(shè)備以及一個(gè)組合器設(shè)備。組合器設(shè)備把由方程式(12)表示的第一和第二實(shí)施例的模型的分子和分母組合。此外，組合器可用于依靠VAD輸出控制信號(hào)NEST、FEST和DT(NT可以從這兩個(gè)信號(hào)中得到)的狀態(tài)來調(diào)整濾波函數(shù)g的零和極的半徑。在塊NCM′中，另外一個(gè)增益常數(shù)k可以被附加。如果需要，則增益常數(shù)被用來調(diào)整模塊NCM′的輸出功率。信號(hào)MASK-AR是屏蔽頻譜，它在第三實(shí)施例中產(chǎn)生并且它被發(fā)給塊NCM′和AR單元。本發(fā)明的工業(yè)實(shí)用性如上面所解釋的，本發(fā)明可被用于電信系統(tǒng)TELE的任何收發(fā)信機(jī)單元TRU中，而不管通信過程是無線通信還是有線通信。此外，原則上本發(fā)明也不以信號(hào)的幀方式處理為基礎(chǔ)。雖然聲音耦合是本發(fā)明中考慮的主要耦合效應(yīng)，但是由接收和部分之間的電容和/或電感耦合引起的其它剩余回波也可以被消除。雖然參考出現(xiàn)在電信收發(fā)信機(jī)中的信號(hào)已經(jīng)解釋了本發(fā)明，但是很清楚任何其他由耦合(因此產(chǎn)生回波)引起的閉環(huán)問題存在的系統(tǒng)的信號(hào)可被使用。
此外，應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明不限制為所描述的實(shí)施例和示例，并且本發(fā)明的范圍只是由附加權(quán)利要求來限定。如上面所解釋的，本發(fā)明可以包括從權(quán)利要求中以及說明書中分別描述的特性中而來的實(shí)施例。因此，上述實(shí)施例只是被認(rèn)為是發(fā)明者目前構(gòu)思作為本發(fā)明最佳模式的實(shí)施例。
權(quán)利要求中的參考數(shù)詞只是用于清楚的目的，而并非限制本發(fā)明的范圍。
參者數(shù)詞列表ADD法器ADJ調(diào)整ANT天線AR 自回歸AR-PAR 自回歸參數(shù)BEST 背景估計(jì)器CNT控制器COD編碼器DECOD 解碼器DT 雙通話DTX不連續(xù)傳輸EC 波消除器EST估計(jì)器FE 遠(yuǎn)端FEEST 遠(yuǎn)端估計(jì)器FEST 遠(yuǎn)端單通話FR 全速率GC 濾波器G控制GSM全球移動(dòng)通信系統(tǒng)INV逆LAR日志區(qū)域比率MC 送話器MSID 制造SIDNC 噪聲控制NE 近端NEST 近端單通話NG 噪聲發(fā)生器
NGM 噪音發(fā)生器裝置NT 無通話PNC 偽噪聲發(fā)生器RC 無線電路RF 射頻RFE 接收的遠(yuǎn)端RFE′H輸出端處的接收的遠(yuǎn)端RFESC收到的已編碼遠(yuǎn)端話音RPE-LTP 規(guī)則脈沖激勵(lì)-長期預(yù)測(cè)SID 無聲描述符SNG 合成噪聲發(fā)生器SP 揚(yáng)聲器SPECOD 話音編碼器單元SW 開關(guān)TELE 電話TNE 發(fā)射近端TNE’EC之后的發(fā)射近端TRU 收發(fā)信機(jī)單元TR 發(fā)射單元TX 發(fā)射機(jī)VAD 語音活動(dòng)檢測(cè)器
權(quán)利要求
1.一種回波消除設(shè)備(ECD)，用于消除由電信系統(tǒng)(TELE)的收發(fā)信機(jī)單元(TRU)的接收單元(RX)收到的接收信號(hào)(RFE)耦合到它的發(fā)射單元(TR)所引起的回波，該回波消除設(shè)備(ECD)包括a)一個(gè)轉(zhuǎn)移函數(shù)估計(jì)器(EST，H)，適合于估計(jì)從接收單元(RC，SP，RCRT)到發(fā)射單元(TR，MC，TCRT)的耦合轉(zhuǎn)移函數(shù)，并用于利用所述估計(jì)的耦合轉(zhuǎn)移函數(shù)(H)來處理接收信號(hào)(RFE)；b)一個(gè)減法器(ADD)，適合于從包括由接收信號(hào)(RFE)對(duì)發(fā)射單元(MC，TCRT)的耦合所引起的回波信號(hào)在內(nèi)的發(fā)射信號(hào)(TNE)中減去處理的接收信號(hào)(RFE′)；和c)一個(gè)剩余回波抑制設(shè)備，用于抑制減法器輸出信號(hào)(ADD)中的剩余回波；其特征在于d)所述剩余回波抑制設(shè)備包括一個(gè)有可調(diào)濾波函數(shù)(g)的剩余回波濾波器(G)，適合于從減法器(ADD)的減法器輸出信號(hào)(TNE′)中消除與接收信號(hào)(RFE)有關(guān)的頻譜特性。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備(ECD)，其特征在于一個(gè)頻譜內(nèi)容確定裝置(CTL)，適合于接收所述接收信號(hào)(RFE)和/或包括由接收信號(hào)(RFE)耦合到發(fā)射單元(MC，TCRT)所引起的所述回波信號(hào)在內(nèi)的所述發(fā)射信號(hào)(TNE)和/或所述處理的接收信號(hào)(RFE′)和/或減法器輸出信號(hào)(TNE′)，以便根據(jù)一個(gè)或多個(gè)這些信號(hào)來確定與接收信號(hào)(RFE)有關(guān)的頻譜內(nèi)容，并且按照所確定的頻譜內(nèi)容來設(shè)置所述剩余回波濾波器(G)的濾波函數(shù)(g)。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備(ECD)，其特征在于所述頻譜內(nèi)容確定裝置(CTL)包括一個(gè)語音活動(dòng)檢測(cè)器(VAD)，用于確定在包括所述回波信號(hào)在內(nèi)的所述發(fā)射信號(hào)(TNE)中和/或在所述處理的接收信號(hào)(RFE′)中和/或在減法器輸出信號(hào)(TNE′)中的一個(gè)語音活動(dòng)，只有當(dāng)所述語音活動(dòng)檢測(cè)器(VAD)在所述信號(hào)中沒有檢測(cè)到任何語音活動(dòng)時(shí)，所述頻譜內(nèi)容確定裝置(CTL)確定一個(gè)頻譜內(nèi)容與在包括所述回波信號(hào)在內(nèi)的所述發(fā)射信號(hào)(TNE)中和/或在減法器輸出信號(hào)(TNE′)中的接收信號(hào)有關(guān)。
4.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備(ECD)，其特征在于所述剩余回波濾波器(G)是一個(gè)數(shù)字濾波器，它的濾波特性由一組可調(diào)的濾波器參數(shù)來確定。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備(ECD)，其特征在于所述頻譜內(nèi)容確定裝置(CTL)通過估計(jì)一個(gè)或多個(gè)所述信號(hào)(RFE；TNE；RFE；RFE′；TNE′)的線性模型(A(z-1))的模型參數(shù)來確定各自信號(hào)的頻譜表示，確定所述線性模型的逆(A-1)的參數(shù)，并把可調(diào)濾波器參數(shù)設(shè)置為所述逆模型(A-1)的參數(shù)，以便消除與所述接收信號(hào)(RFE)有關(guān)的頻譜內(nèi)容。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備(ECD)，其特征在于所述線性模型是從剩余回波到遠(yuǎn)端信號(hào)的一個(gè)自回歸(AG)模型或者一種自回歸外生(ARX)模型。
7.權(quán)利要求5所述的設(shè)備(ECD)，其特征在于所述確定裝置(CTL)確定包括所述剩余回波信號(hào)在內(nèi)的所述減法器輸出信號(hào)(TNE′)或者包括所述回波信號(hào)在內(nèi)的所述發(fā)射信號(hào)(TNE)的離散傅里葉變換(DFT)以及所述接收信號(hào)(RFE)的離散傅里葉變換(DFT)，并且根據(jù)從包括所述回波信號(hào)在內(nèi)的所述發(fā)射信號(hào)(TNE)的所述離散傅里葉變換(DFT)中或從包括所述剩余回波信號(hào)在內(nèi)的所述減法器輸出信號(hào)(TNE′)的所述離散傅里葉變換(DFT)中減去所述接收信號(hào)(RFE)的所述離散傅里葉變換(DFT)的比例表示(α)來調(diào)整所述濾波器參數(shù)。
8.權(quán)利要求7所述的設(shè)備(ECD)，其特征在于通過設(shè)置所述數(shù)字濾波器的濾波器參數(shù)來獲得的所述濾波器操作被確定為G(ωi)＝(1-αX(ωi)/M(ωi))(2)在此，G(ωi)是濾波函數(shù)g的離散傅里葉變換，X(ωi)是接收信號(hào)的離散傅里葉變換，M(ωi)是包括所述回波信號(hào)在內(nèi)的所述發(fā)射信號(hào)(TNE)的離散傅里葉變換或者是來自包括所述剩余回波信號(hào)在內(nèi)的所述減法器輸出信號(hào)(TNE′)的所述離散傅里葉變換(DFT)，而α是比例因子。
9.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備(ECD)，其特征在于一個(gè)單/雙通話檢測(cè)器(VAD，DT)，適合于檢測(cè)所述接收信號(hào)(RFE)和/或包括由接收信號(hào)(RFE)對(duì)發(fā)射單元(MC，TCRT)的耦合所引起的所述回波信號(hào)在內(nèi)的所述發(fā)射信號(hào)(TNE)中和/或所述被處理的接收信號(hào)(RFE’)和/或減法器輸出信號(hào)(TNE′)中的一個(gè)話音傳輸，用于確定接收和/或發(fā)射信號(hào)中的語音活動(dòng)。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備(ECD)，其特征在于當(dāng)所述單/雙通話檢測(cè)器(VAD，DT)確定在所述接收信號(hào)中有語音活動(dòng)而在所述發(fā)射信號(hào)中沒有語音活動(dòng)時(shí)，所述可調(diào)濾波函數(shù)(g)被控制電路(CTL)調(diào)整到一個(gè)全通電路；當(dāng)所述單/雙通話檢測(cè)器(VAD，DT)確定在所述接收信號(hào)中沒有語音活動(dòng)以及在所述發(fā)射信號(hào)中一個(gè)語音活動(dòng)的開始時(shí)，當(dāng)所述可調(diào)濾波函數(shù)(g)被控制到全通電路時(shí)，所述可調(diào)濾波函數(shù)(g)被保持在全通狀態(tài)；當(dāng)所述單/雙通話檢測(cè)器(VAD，DT)確定在所述發(fā)射信號(hào)中有語音活動(dòng)以及在所述接收信號(hào)中一個(gè)語音活動(dòng)的開始時(shí)，當(dāng)所述可調(diào)濾波函數(shù)(g)被控制到全通電路時(shí)，所述可調(diào)濾波函數(shù)(g)被控制，以使頻譜內(nèi)容被降低到某種程度；和當(dāng)所述單/雙通話檢測(cè)器(VAD，DT)確定在所述在所述發(fā)射信號(hào)中一個(gè)語音活動(dòng)的停止以及在所述接收信號(hào)中一個(gè)語音活動(dòng)的開始時(shí)，所述可調(diào)濾波函數(shù)(g)被控制，以使頻譜內(nèi)容被消除。
11.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備(ECD)，其特征在于所述可調(diào)濾波函數(shù)(g)還適合于在減法器(ADD)的減法器輸出信號(hào)(TNE′)中放大由所述發(fā)射單元(TR，TCRT)發(fā)射的發(fā)射信號(hào)(TNE，TNE′)中背景信號(hào)的頻譜內(nèi)容。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備(ECD)，其特征在于在所述發(fā)射信號(hào)(TNE，TNE′)的話音停頓中確定背景頻譜內(nèi)容，并且在話音停頓中和/或在所述發(fā)射信號(hào)(TNE，TNE′)中執(zhí)行所述放大，同時(shí)總是執(zhí)行與接收信號(hào)(RFE)有關(guān)的頻譜內(nèi)容消除。
13.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備(ECD)，其特征在于一個(gè)噪聲產(chǎn)生裝置(NGM′；AR，ADD2)，適合于在與接收信號(hào)(RFE)有關(guān)的頻譜范圍中的濾波輸出信號(hào)(TNE′)中增加噪聲，用于屏蔽剩余回波。
14.一種回波消除設(shè)備(ECD)，用于消除由電信系統(tǒng)(TELE)的收發(fā)信機(jī)單元(TRU)的接收單元(RX)收到的接收信號(hào)(RFE)耦合到它的發(fā)射單元(TR)所引起的回波，該回波消除設(shè)備(ECD)包括a)一個(gè)轉(zhuǎn)移函數(shù)估計(jì)器(EST，H)，適合于估計(jì)從接收單元(RX，SP，RCRT)到發(fā)射單元(TR，MC，TCRT)的耦合轉(zhuǎn)移函數(shù)，并用于利用所述估計(jì)的耦合轉(zhuǎn)移函數(shù)(H)來處理接收信號(hào)(RFE)；b)一個(gè)減法器(ADD)，適合于從包括由接收信號(hào)(RFE)對(duì)發(fā)射單元(MC，TCRT)的耦合所引起的回波信號(hào)在內(nèi)的發(fā)射信號(hào)(TNE)中減去處理的接收信號(hào)(RFE′)；和c)一個(gè)剩余回波抑制設(shè)備，用于抑制減法器輸出信號(hào)(ADD)中的剩余回波；其特征在于d)所述剩余回波抑制設(shè)備(G)包括具有可調(diào)濾波函數(shù)(g)的一個(gè)剩余回波濾波(G)，適合于在減法器(ADD)的減法器輸出信號(hào)(TNE′)中放大由所述發(fā)射單元(TR，TCRT)發(fā)射的發(fā)射信號(hào)(TNE，TNE′)中背景信號(hào)頻譜內(nèi)容。
15.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備(ECD)，其特征在于一個(gè)背景信號(hào)模型確定裝置(CTL)，適合于接收包括由接收信號(hào)(RFE)耦合到發(fā)射單元(MC，TCRT)所引起的所述回波信號(hào)在內(nèi)的所述發(fā)射信號(hào)(TNE)和/或減法器輸出信號(hào)(TNE′)，以便根據(jù)一個(gè)或多個(gè)這些信號(hào)來確定一個(gè)背景信號(hào)模型，并且按照所確定的背景信號(hào)模型來設(shè)置所述剩余回波濾波器(G)的濾波函數(shù)(g)，以便強(qiáng)調(diào)背景信號(hào)頻譜內(nèi)容。
16.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備(ECD)，其特征在于所述背景信號(hào)模型確定裝置(CTL)包括一個(gè)語音活動(dòng)檢測(cè)器(VAD)，用于確定包括所述回波信號(hào)在內(nèi)的所述發(fā)射信號(hào)(TNE)中和/或在減法器輸出信號(hào)(TNE′)中的語音活動(dòng)，所述背景信號(hào)模型確定裝置(CTL)只有當(dāng)所述語音活動(dòng)檢測(cè)器(VAD)沒有在所述信號(hào)中檢測(cè)到任何語音活動(dòng)時(shí)才確定所述背景信號(hào)的一個(gè)模型。
17.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備(ECD)，其特征在于所述可調(diào)濾波函數(shù)(g)還可適用于從減法器(ADD)的減法器輸出信號(hào)(TNE′)中消除與接收信號(hào)(RFE)相關(guān)的頻譜特性。
18.如權(quán)利要求14或17所述的設(shè)備(ECD)，其特征在于一個(gè)噪聲產(chǎn)生裝置(NGM′；AR，ADD2)，適合于在與接收信號(hào)(RFE)有關(guān)的頻譜范圍中的濾波輸出信號(hào)(TNE′)中增加噪聲，用于屏蔽剩余回波。
19.一種回波消除設(shè)備(ECD)，用于消除由電信系統(tǒng)(TELE)的收發(fā)信機(jī)單元(TRU)的接收單元(RX)收到的接收信號(hào)(RFE)對(duì)它的發(fā)射單元(TR)的耦合所引起的回波，該回波消除設(shè)備(ECD)包括a)一個(gè)轉(zhuǎn)移函數(shù)估計(jì)器(EST，H)，適合于估計(jì)從接收單元(RX，SP，RCRT)到發(fā)射單元(TR，MC，TCRT)的耦合轉(zhuǎn)移函數(shù)，并用于利用所述估計(jì)的耦合轉(zhuǎn)移函數(shù)(H)來處理接收信號(hào)(RFE)；b)一個(gè)減法器(ADD)，適合于從包括由接收信號(hào)(RFE)到發(fā)射單元(MC，TCRT)的耦合所引起的回波信號(hào)在內(nèi)的發(fā)射信號(hào)(TNE)中減去處理的接收信號(hào)(RFE′)；和c)一個(gè)剩余回波抑制設(shè)備，用于抑制減法器輸出信號(hào)(ADD)中的剩余回波；其特征在于d)所述剩余回波抑制設(shè)備(G)包括有可調(diào)濾波函數(shù)(g)的一個(gè)剩余回波濾波器(G)和一個(gè)噪聲產(chǎn)生裝置(NGM′；AR，ADD2)，適合于在與接收信號(hào)(RFE)有關(guān)的頻譜范圍中的濾波輸出信號(hào)中增加噪聲，用于屏蔽剩余回波。
20.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備(ECD)，其特征在于一個(gè)頻譜內(nèi)容確定裝置(CTL)，適合于接收所述接收信號(hào)(RFE)和/或包括由接收信號(hào)(RFE)對(duì)發(fā)射單元(MC，TCRT)的耦合所引起的所述回波信號(hào)在內(nèi)的所述發(fā)射信號(hào)(TNE)和/或所述處理的接收信號(hào)(RFE′)和/或減法器輸出信號(hào)(TNE′)，以便根據(jù)一個(gè)或多個(gè)這些信號(hào)來確定與接收信號(hào)(RFE)有關(guān)的頻譜范圍。
21.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備(ECD)，其特征在于由控制裝置(CTL)把所述濾波函數(shù)(g)調(diào)整為全通濾波器。
22.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備(ECD)，其特征在于所述噪聲產(chǎn)生裝置(NGM′)包括由一個(gè)噪聲發(fā)生器(NG)激勵(lì)的一種AR模型單元(AR)，其中，一個(gè)調(diào)整單元(ADJ)被提供用于控制所述AR單元設(shè)置一個(gè)屏蔽剩余回波所需要的一個(gè)頻譜形狀。
23.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備(ECD)，其特征在于所述可調(diào)濾波函數(shù)(g)可適用于從減法器(ADD)的減法器輸出信號(hào)(TNE′)中消除與接收信號(hào)(RFE)有關(guān)的頻譜特性。
24.如權(quán)利要求19或23所述的設(shè)備(ECD)，其特征在于所述可調(diào)濾波函數(shù)(g)還適合于在減法器(ADD)的減法器輸出信號(hào)(TNE′)中放大由所述發(fā)射單元(TR，TCRT)發(fā)射的發(fā)射信號(hào)(TNE，TNE′)中背景信號(hào)的頻譜內(nèi)容。
25.一種包括如權(quán)利要求1-16的一個(gè)或多個(gè)所述的回波消除設(shè)備(EC)在內(nèi)的收發(fā)信機(jī)單元(TRU)，其特征在于所述接收單元(RX；SP)包括輸出所述接收信號(hào)(RFE)的揚(yáng)聲器(SP)，而所述傳發(fā)射單元(TR，MC)包括產(chǎn)生所述發(fā)射信號(hào)(TNE)的一個(gè)送話器(MC)，其中，所述回波由揚(yáng)聲器(SP)和送話器(MC)之間的一個(gè)聲音耦合所造成。
26.一種包括如權(quán)利要求1-17的一個(gè)或多個(gè)所述的回波消除設(shè)備(ECD)以及在該回波消除設(shè)備(ECD)下游的一個(gè)話音編碼器(COD)在內(nèi)的收發(fā)信機(jī)單元(TRU)。
全文摘要
一種回波消除設(shè)備(ECD)包括一個(gè)回波消除器(EC)，該回波消除器(EC)包括一個(gè)轉(zhuǎn)移函數(shù)估計(jì)器(EST，H)和一個(gè)減法器(ADD)以及一個(gè)剩余回波抑制設(shè)備(G，ADD2)。剩余回波抑制設(shè)備(G)包括有可調(diào)濾波函數(shù)(g)的一個(gè)剩余回波濾波器(G)。此濾波函數(shù)(g)可以適合于從減法器(ADD)的減法器輸出(TNE′)中消除與接收信號(hào)(RFE)有關(guān)的頻譜特性和/或在減法器(ADD)的減法器輸出信號(hào)(TNE′)中強(qiáng)調(diào)與由發(fā)射單元(MC，TCRT)產(chǎn)生的發(fā)射信號(hào)(TNE)有關(guān)的背景信號(hào)頻譜內(nèi)容。可以在自適應(yīng)濾波器(G)的輸出端提供一個(gè)噪聲產(chǎn)生裝置(NGM′)用于在話音編碼器(COD)中的語音編碼之前引入一個(gè)噪聲過程到濾波輸出信號(hào)(TNE′)中。該噪聲過程在濾波器輸出信號(hào)中屏蔽與接收信號(hào)(RFE)有關(guān)的頻譜內(nèi)容。根據(jù)本發(fā)明的回波消除設(shè)備(ECD)提供改良的剩余回波消除的優(yōu)點(diǎn)，在此，不需要改變碼字或者繞過回波消除器(EC)。
文檔編號(hào)G10L21/00GK1451225SQ00813663
公開日2003年10月22日 申請(qǐng)日期2000年7月28日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月29日
發(fā)明者U·林格倫, M·米斯拉, J·菲利普松 申請(qǐng)人:艾利森電話股份有限公司