專利名稱：限制接收音頻的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了一種通信系統(tǒng)中的改進(jìn)的回音消除技術(shù)。
背景技術(shù)：
在很多通信系統(tǒng)(諸如汽車中的揚聲器電話或免提移動電話)中，音頻信號是從遠(yuǎn)端位置接收到并通過揚聲器播放的。相反，本地發(fā)出的聲音是由放置在揚聲器附近的本地環(huán)境中的一個或多個麥克風(fēng)進(jìn)行拾音的。麥克風(fēng)轉(zhuǎn)換出的音頻信號被傳回遠(yuǎn)端位置，并在遠(yuǎn)端位置為了通信對端處的遠(yuǎn)端通信方播放出來。通常，揚聲器放置得非常接近麥克風(fēng)。在一些情況下，揚聲器的輸出可能會被麥克風(fēng)所拾音，并且實際上最初在遠(yuǎn)端位置發(fā)出的聲音可能會被合并入到傳回給遠(yuǎn)端位置的音頻信號中。結(jié)果是，遠(yuǎn)端通信方可能會聽到被輕微延遲的他或她已說出的話的回音。這種聲學(xué)回音會嚴(yán)重?fù)p害通信雙方之間通信質(zhì)量。
在通信系統(tǒng)中利用回音消除來從麥克風(fēng)拾音信號中除掉揚聲器輸出。典型的回音消除系統(tǒng)將用來驅(qū)動揚聲器的線路輸出(Line-Out)信號作為參考，用于估計在已由揚聲器播放、通過局域環(huán)境；由麥克風(fēng)拾音，和轉(zhuǎn)換回電子音頻信號之后的揚聲器輸出的情況。然后從麥克風(fēng)拾音信號中減掉該回音信號估計。回音估計信號與麥克風(fēng)處轉(zhuǎn)換的實際回音信號之間匹配得越接近，則回音消除將越精確和越徹底。
回音消除通常是線性技術(shù)(proposition)。揚聲器輸出的變化將以預(yù)計方式反映在麥克風(fēng)拾音信號上。然而，當(dāng)揚聲器包圍麥克風(fēng)(LEM)系統(tǒng)中引入非線性時，復(fù)雜度就會增加。回音消除系統(tǒng)的普遍問題是當(dāng)揚聲器放置得距離麥克風(fēng)太近時或是揚聲器輸出播放得太大聲時，在任一種情況下，麥克風(fēng)處的音量可能會超過通信系統(tǒng)拾音級(stage)的能力。麥克風(fēng)處過大的音量可能會在麥克風(fēng)自身或在A/D增益級處造成限幅(clipping)。當(dāng)由于過大的音量而使揚聲器輸出被限幅時，回音消除系統(tǒng)將不可能預(yù)計出麥克風(fēng)處將轉(zhuǎn)換的實際回音信號。這種LEM轉(zhuǎn)移函數(shù)的非線性使其不可能有效地從麥克風(fēng)拾音信號中除掉回音。
因此，存在對在通信系統(tǒng)中進(jìn)行回音消除的改進(jìn)系統(tǒng)的需求。在揚聲器放置得非常接近麥克風(fēng)的通信系統(tǒng)中，這種需求尤其迫切。當(dāng)通信系統(tǒng)放置在諸如辦公室或汽車這樣的受限空間(在這種受限空間中，存在許多能將揚聲器輸出反射回麥克風(fēng)的鄰近表面)中時，這種需求會進(jìn)一步增強。改進(jìn)的回音消除系統(tǒng)必須能夠預(yù)計出將導(dǎo)致麥克風(fēng)處的限幅的揚聲器的輸出音量，并將揚聲器輸出限制在限幅開始出現(xiàn)的輸出功率閾值以下的水平。通過選擇性地限制揚聲器輸出，能夠?qū)P聲器的動態(tài)范圍限制在LEM系統(tǒng)轉(zhuǎn)移函數(shù)的線性范圍以內(nèi)。沒有了揚聲器輸出信號的限幅造成的非線性，就能夠有效地從麥克風(fēng)拾音信號中除掉聲學(xué)上的揚聲器回音。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種在通信系統(tǒng)中為改善聲學(xué)回音消除而限制接收到的音頻信號的系統(tǒng)。本發(fā)明尤其適合在包括揚聲器、麥克風(fēng)和收發(fā)器的通信系統(tǒng)中使用，其中，揚聲器用于播放自遠(yuǎn)端信源接收的音頻信號，麥克風(fēng)用于轉(zhuǎn)換本地聲音，而收發(fā)器用于將音頻信號發(fā)送到遠(yuǎn)端裝置和從遠(yuǎn)端裝置接收音頻信號。
為了保證當(dāng)麥克風(fēng)對揚聲器的輸出拾音時，源自揚聲器的聲音輸出不會在麥克風(fēng)處被限幅，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)在揚聲器播放接收到的音頻信號之前，有選擇地限制這些音頻信號。麥克風(fēng)處的限幅將非線性引入到揚聲器包圍麥克風(fēng)系統(tǒng)(loudspeaker enclosure microphonesystem)轉(zhuǎn)移函數(shù)中，因而不能實現(xiàn)令人滿意的回音消除。通過將揚聲器輸出維持在已知的不會造成限幅的范圍以內(nèi)，能夠使用傳統(tǒng)方法來執(zhí)行有效的回音消除。
除了收發(fā)器、揚聲器、和麥克風(fēng)以外，本發(fā)明所利用的通信系統(tǒng)還可包括自適應(yīng)回音消除濾波器，該濾波器用來從麥克風(fēng)拾音信號中除掉揚聲器輸出從而消除聲學(xué)回音。在接收到的音頻信號的信號路徑中設(shè)置有軟限幅器，以在需要時選擇性地限制接收到的音頻信號。低階無線脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器模擬LEM系統(tǒng)轉(zhuǎn)移函數(shù)，并且將接收到的音頻信號作為參考使用，生成在接收到的音頻信號通過揚聲器播放時，將被麥克風(fēng)拾音的回音信號的估計。短期功率估計是根據(jù)音頻信號估計計算出來的，并被用來確定接收到的音頻信號如果在揚聲器上播放時，是否會在麥克風(fēng)處被限幅。如果會，則調(diào)節(jié)軟限幅器的增益，以充分衰減接收到的音頻信號，使得揚聲器輸出不會在麥克風(fēng)處被限幅。
本發(fā)明也包括消除通信系統(tǒng)中的聲學(xué)回音的改進(jìn)方法。根據(jù)該改進(jìn)方法，當(dāng)接收到音頻信號時，基于接收到的信號生成短期功率估計。該短期功率估計與當(dāng)不加限制地通過揚聲器播放接收到的音頻信號時在麥克風(fēng)處接收到的估計的音頻功率相對應(yīng)。然后將短期功率估計與已知功率閾值相比較，其中，如果大于該已知功率閾值則信號會在麥克風(fēng)處被限幅。如果短期功率超過限幅閾值，則限制接收到的音頻信號，使得由揚聲器輸出的和在麥克風(fēng)處接收到的音頻功率減小到已知限幅閾值以下。
通過研究以下附圖和詳細(xì)說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明的其他系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點將變得很明顯。所有這些附加系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點都將包含在此描述以內(nèi)，都應(yīng)在本發(fā)明的范圍以內(nèi)，且由以下權(quán)利要求所保護(hù)。


通過參考以下附圖和說明，將會更好地理解本發(fā)明。附圖中元件的重點只是在于說明本發(fā)明的原理，而并不一定按照比例繪制。此外，在這些附圖中，所有不同視圖中的相同附圖標(biāo)記表示相應(yīng)的部分。
圖1是為了改進(jìn)回音消除采用了接收音頻限幅器的通信系統(tǒng)的框圖。
圖2是比較揚聲器包圍麥克風(fēng)系統(tǒng)的頻率響應(yīng)，和無限脈沖響應(yīng)濾波器的揚聲器包圍麥克風(fēng)系統(tǒng)的低階頻譜模型的頻率響應(yīng)的圖。
圖3是比較來自無限脈沖響應(yīng)濾波器的揚聲器輸出功率估計，和對應(yīng)的實際在麥克風(fēng)處記錄的揚聲器輸出的短期功率的圖。
圖4示出了本發(fā)明實施例使用的無限脈沖響應(yīng)濾波器的結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)中的改進(jìn)的回音消除。圖1中示出了采用根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)回音消除系統(tǒng)的通信系統(tǒng)100。通信系統(tǒng)100包括收發(fā)器102、揚聲器104、和麥克風(fēng)106。收發(fā)器102用于向類似的遠(yuǎn)端收發(fā)器裝置發(fā)送音頻信號以及從其接收音頻信號。當(dāng)收發(fā)器102參與和另一個遠(yuǎn)端收發(fā)器的通信會話時，這兩個收發(fā)器在對應(yīng)收發(fā)器102的本地通訊方和對應(yīng)遠(yuǎn)端收發(fā)器的遠(yuǎn)端通信方之間提供雙向通信。例如，收發(fā)器102可以是移動電話、揚聲器電話座機(jī)、或一些其他用于提供本地和遠(yuǎn)端通信方之間的雙向通信的裝置。從遠(yuǎn)端裝置接收到的音頻信號通過揚聲器104來播放。被麥克風(fēng)106拾音的聲音被轉(zhuǎn)換成音頻信號，該信號由收發(fā)器102回傳給遠(yuǎn)端裝置。這樣，通過利用通信系統(tǒng)100，本地和遠(yuǎn)端通信方可以相互進(jìn)行音頻通信。
如已述的那樣，當(dāng)揚聲器104的輸出被麥克風(fēng)106所拾音并被重傳回其原始信源端時，在如通信系統(tǒng)100那樣的通信系統(tǒng)中將產(chǎn)生回音問題。遠(yuǎn)端通信方所聽到的合成的回音可能對通信雙方參與的通信質(zhì)量造成嚴(yán)重的負(fù)面影響。
回音消除濾波器108被提供用來從麥克風(fēng)106轉(zhuǎn)換出的音頻信號中出除掉揚聲器104輸出的影響?；匾粝秊V波器108是自適應(yīng)濾波器，其模擬揚聲器包圍麥克風(fēng)(LEM)系統(tǒng)的性能。通過使用用于驅(qū)動揚聲器104的線路輸出信號126，回音消除濾波器108模擬LEM系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)?；匾粝秊V波器108產(chǎn)生回音信號估計130，其表示預(yù)計由麥克風(fēng)106轉(zhuǎn)換出的音頻信號。回音消除濾波器108基于參考信號和已知的LEM系統(tǒng)性能產(chǎn)生回音信號估計130。在相加節(jié)點(summing junction)120處，回音信號估計130被從實際的麥克風(fēng)拾音信號128中減去。
最理想的情況是，回音信號估計130精確匹配麥克風(fēng)106所拾音的實際回音信號。這種情況下，當(dāng)從麥克風(fēng)拾音信號128中減掉回音信號估計130時，殘留誤差信號將為零，并且揚聲器回音將被徹底從發(fā)送音頻信號124中消除掉，其中該發(fā)送音頻信號124是由收發(fā)器102發(fā)送給通信對端處的遠(yuǎn)端收發(fā)器的。在大多數(shù)情況下，回音信號估計130不會與實際回音信號精確匹配。必須頻繁地進(jìn)行重新計算自適應(yīng)回音消除濾波器108的系數(shù)，從而改進(jìn)和保持LEM系統(tǒng)的回音消除濾波器模型?；匾粜盘柟烙嫼蛯嶋H回音信號之間的差異形成了誤差信號，該誤差信號可以被反饋到自適應(yīng)回音消除濾波器108中，并可以用于重新計算濾波器的系數(shù)，并改善LEM系統(tǒng)的回音消除濾波器模型。一旦校準(zhǔn)了自適應(yīng)回音消除濾波器的系數(shù)，則揚聲器104輸出的回音將被從傳輸音頻信號124中基本上除掉。這樣，當(dāng)發(fā)送音頻信號124由遠(yuǎn)端收發(fā)器接收到且為了遠(yuǎn)端通信方而被再現(xiàn)時，遠(yuǎn)端通信方將只會聽到本地通信方發(fā)出的聲音?；匾舻乃泻圹E將被基本上除掉。
只要LEM系統(tǒng)的回音響應(yīng)路徑的轉(zhuǎn)移函數(shù)保持線性，則此意義上描述的通信系統(tǒng)100的回音消除特征就會有效。但如果到達(dá)麥克風(fēng)的揚聲器輸出過大而使麥克風(fēng)無法控制時，麥克風(fēng)106接收到的回音信號就可能被限幅。在麥克風(fēng)106處由于限幅造成的非線性使得回音消除濾波器108不可能預(yù)計出實際上將被并入到麥克風(fēng)拾音信號128中的回音信號。這種情況下，因為回音消除濾波器108不再能精確預(yù)計出揚聲器回音信號的情況，所以其將不能有效地從麥克風(fēng)拾音信號128中除掉揚聲器回音。LEM系統(tǒng)轉(zhuǎn)移函數(shù)的非線性的一個直接結(jié)果是，回音可能會返回(creep back)到音頻發(fā)送信號124中。
通過將揚聲器104的輸出限制到不會造成麥克風(fēng)106處限幅的已知水平，通信系統(tǒng)100解決了這個問題。軟限幅器118放置在接收到的音頻信號122的信號路徑中，以限制線路輸出信號126的動態(tài)范圍，從而控制了揚聲器104的音量輸出。軟限幅器118由低階無限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器112的輸出來控制。低階IIR濾波器112模擬LEM系統(tǒng)的增益和頻譜包絡(luò)。如以下將描述的那樣，低階IIR濾波器112的系數(shù)是從回音消除濾波器108推導(dǎo)出來的。為了節(jié)省處理時間和資源，LEM系統(tǒng)的IIR濾波器頻譜模型僅需要是LEM系統(tǒng)的真實頻率響應(yīng)的過程表示法(course representation)。例如，圖2示出了，由諸如自適應(yīng)回音消除濾波器108這樣的自適應(yīng)回音消除濾波器測量出的LEM系統(tǒng)頻率響應(yīng)，和由諸如IIR濾波器112這樣的低階無限脈沖響應(yīng)濾波器生成的相同LEM系統(tǒng)的頻譜包絡(luò)的低階(N＝10)模型的比較?？梢杂^察到，第一曲線200具有尖銳的峰值和陡峭的下降。為了從麥克風(fēng)拾音信號中精確而徹底得除掉揚聲器回音，模擬LEM系統(tǒng)的頻率響應(yīng)時的這種詳細(xì)程度是有必要的。第二曲線202比詳細(xì)的頻率響應(yīng)曲線200要平滑得多，但仍然保持了與詳細(xì)的頻率響應(yīng)曲線200大致相同的形狀。這種較為粗糙的模型足以為了限制揚聲器的輸出，估計出將到達(dá)麥克風(fēng)106的揚聲器輸出的功率。
返回到圖1，象回音消除濾波器108這樣的低階IIR濾波器112輸出揚聲器輸出估計信號132，該信號代表了對將由麥克風(fēng)106所拾音的揚聲器輸出的估計。當(dāng)然，由于LEM系統(tǒng)的IIR濾波器模型沒有回音消除濾波器108的模型精確，比起自適應(yīng)回音消除濾波器108輸出的回音信號估計130，揚聲器輸出估計132將是粗糙得多的回音信號估計。
軟限幅器118包括短期功率估計級114和增益計算級116。自低階IIR濾波器112輸出的揚聲器輸出估計132首先被輸入到短期功率估計級114。短期功率估計級114計算揚聲器輸出估計132的短期功率。短期功率估計級114對揚聲器輸出估計132進(jìn)行平方計算，并將估計的平方輸入到第一階IIR濾波器來將其平滑。合成信號提供了對將在麥克風(fēng)106處接收到的揚聲器104輸出功率的足夠精確的估計。圖3示出了如剛才所述那樣計算出的短期功率估計204與對應(yīng)的在麥克風(fēng)106處接收到的實際短期功率206之間的比較?？梢杂^察到，這兩條曲線匹配得很接近，從而證實了所述用于生成揚聲器輸出短期功率估計的方法的可靠性。
由于具有可靠的短期功率估計，因此就有可能確定出被估計的揚聲器輸出信號是否會超出麥克風(fēng)級的限幅閾值，以及如果是這樣的話超出了多少?；诙唐诠β使烙嫼推渑c限幅閾值的關(guān)系，可以確定將揚聲器輸出限制到不會造成限幅的水平所必需的衰減。增益計算級116計算出這樣的信號增益，該信號增益在接收到的音頻信號122可以通過揚聲器104播放而不必?fù)?dān)心其會在麥克風(fēng)106處被限幅以前，由軟限幅器118應(yīng)用到接收到的音頻信號122上。
軟限幅器118按照增益計算級116確定的那樣來衰減接收到的音頻信號122。軟限幅器輸出將線路輸出信號126供應(yīng)給揚聲器104，并將參考信號供應(yīng)給回音消除濾波器108。這樣，揚聲器104的輸出被限制到不會造成麥克風(fēng)106處的限幅的水平。LEM系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移函數(shù)保持線性，而聲學(xué)回音在由收發(fā)器102傳送到遠(yuǎn)端裝置之前被有效地從音頻發(fā)送信號124中除掉。
如上所述，可以從自適應(yīng)回音消除濾波器108中推導(dǎo)出低階IIR濾波器112的系數(shù)。這由圖1中的系數(shù)計算級110來表示。低階IIR濾波器112的結(jié)構(gòu)在圖4中示出。IIR濾波器112具有反向預(yù)測誤差濾波器的結(jié)構(gòu)。可以使用Levinson-Durbin遞歸算法來計算濾波器系數(shù)，以保證濾波器的可靠性。
計算濾波器系數(shù)首先要計算由自適應(yīng)回音消除濾波器108生成的回音消除向量h(n)的濾波器系數(shù)的滯后i時的自相關(guān)函數(shù)ri(n)。在時間域的回音消除的情況下ri(n)=1N-1Σm=0N-1-ihm(n)hm+i(n)]]>其中h(n)＝[h0(n)，h1(n)，...，hN-1(n)]T通過解出線性等式系統(tǒng)，系數(shù)ri(n)被轉(zhuǎn)換成低階濾波器系數(shù) 該等式可以使用Levinson-Durbin遞歸算法來解出。
如果通過使用分析和綜合濾波器組來在子頻帶中進(jìn)行回音消除，系數(shù)ri(n)的計算首先要計算回音消除濾波器108的每個子頻帶中所有系數(shù)的平方值的和。此運算結(jié)果是無負(fù)元素的向量。這個向量經(jīng)由IDFT被轉(zhuǎn)換到時間域。由于實元素(real elements)，只需要計算旋轉(zhuǎn)(twiddle)因子的余弦項。此外，只需要計算第一組M(M＝IIR濾波器的濾波器階數(shù))段(bin)。然后，執(zhí)行與時間域的回音消除濾波器情況中相同的計算。
對于需要減少計算數(shù)目的實現(xiàn)方法，可以考慮另一種計算IIR濾波器系數(shù)的方法?？梢杂脴?biāo)量值來代替IIR濾波器，從而不用為計算指定輸入?yún)⒖夹盘杫(n)對x(n)的揚聲器輸出估計132而計算低階IIR濾波器系數(shù)。例如，該標(biāo)量可以是回音消除濾波器108中的所有濾波器系數(shù)平方的和。
在另一種可選方案中，可以將上述實施方案中的全頻帶實現(xiàn)方案延伸成單個的頻帶。利用這種方法，就可以僅限制那些超過了臨界限幅閾值的頻率。在此方式中，除了在這個多頻帶變形中存在有為每個低階子頻帶(例如，有關(guān)心理聲學(xué)的子頻帶)配置獨立的限幅器之外，軟限幅器18的結(jié)構(gòu)與圖1所示的相同。在每個臨界頻帶中，LEM系統(tǒng)由一個標(biāo)量來表示，該標(biāo)量為所有屬于該臨界頻帶的子頻帶的回音消除濾波器系數(shù)的平方的和。
為了獲得更高的頻率分辨率，可以為在參考信號的頻率子帶的分析中計算的每個子頻帶配備獨立的限幅器。然后，LEM子頻帶將是這樣一個標(biāo)量，該標(biāo)量為該頻帶中回音消除濾波器系數(shù)的平方的和。
盡管已經(jīng)對本發(fā)明的不同實施例進(jìn)行了描述，但對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，很明顯有更多的實施例和實施方案可能落在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。因此，除了符合權(quán)利要求和其等同意義的限制之外，本發(fā)明并不受其他限制。
權(quán)利要求
1.一種在具有揚聲器和麥克風(fēng)的通信系統(tǒng)中用于限制送到揚聲器的輸出信號的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括回音功率估算器，其用于估計在所述揚聲器再現(xiàn)所述輸出信號時在所述麥克風(fēng)處接收到的音頻功率；和限幅器，其用于在所述估計出的在所述麥克風(fēng)處接收到的音頻功率超過閾值時，限制傳到所述揚聲器的所述輸出信號。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述閾值與一個音頻功率水平相對應(yīng)，其中經(jīng)所述麥克風(fēng)轉(zhuǎn)換的音頻信號在超過該音頻功率水平時被限幅。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述回音功率估算器包括從揚聲器到麥克風(fēng)的轉(zhuǎn)移函數(shù)的模型。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述模型包括低階無限脈沖響應(yīng)濾波器。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述低階無限脈沖響應(yīng)濾波器的系數(shù)是通過自適應(yīng)回音消除濾波器推導(dǎo)得出。
6.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述模型包括標(biāo)量，該標(biāo)量是通過對多個自適應(yīng)回音消除濾波器系數(shù)的每一個的平方求和計算而得出。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述回音功率估計用來估計不同頻率子帶的揚聲器輸出的音頻功率，而所述限幅器用于限制傳到所述揚聲器的輸出信號的各個頻率子帶。
8.一種通信系統(tǒng)，包括收發(fā)器，用于接收和發(fā)送音頻信號；揚聲器，用于再現(xiàn)所述收發(fā)器接收的音頻信號；麥克風(fēng)，用于將聲音轉(zhuǎn)換成音頻信號，從而由收發(fā)器發(fā)送；功率估計電路，用于在所述揚聲器再現(xiàn)接收到的音頻信號時，生成預(yù)計將要在所述麥克風(fēng)處接收到的音頻功率估計的音頻功率；和限幅器，用于在所述音頻功率估計超過閾值時限制所述接收到的音頻信號。
9.如權(quán)利要求8所述的通信系統(tǒng)，其中，所述閾值對應(yīng)一個音頻功率水平，由所述麥克風(fēng)轉(zhuǎn)換的音頻信號在此音頻功率水平時將被限幅。
10.如權(quán)利要求8所述的通信系統(tǒng)，還包括回音消除電路，該回音消除電路用于對由所述麥克風(fēng)轉(zhuǎn)換的音頻信號的一部分進(jìn)行濾波，以去除部分經(jīng)轉(zhuǎn)換的音頻信號，該經(jīng)轉(zhuǎn)換的音頻信號是所述麥克風(fēng)對所述揚聲器輸出拾音的結(jié)果。
11.如權(quán)利要求10所述的通信系統(tǒng)，其中，所述限幅器用來將所述揚聲器輸出限制到一個動態(tài)范圍內(nèi)，在該動態(tài)范圍內(nèi)從所述揚聲器到所述麥克風(fēng)的音頻傳輸性保持線性。
12.如權(quán)利要求10所述的通信系統(tǒng)，其中，所述回音消除電路包括自適應(yīng)濾波器。
13.如權(quán)利要求12所述的通信系統(tǒng)，其中，所述功率估計電路包括低階無限脈沖響應(yīng)濾波器，該濾波器具有從所述回音消除自適應(yīng)濾波器推導(dǎo)出的系數(shù)。
14.如權(quán)利要求8所述的通信系統(tǒng)，其中，所述功率估計電路用來估計不同頻率子帶的在所述麥克風(fēng)處接收到的音頻功率，而所述限幅器用于分別限制傳到所述揚聲器的輸出信號的多個頻率子帶。
15.一種回音消除系統(tǒng)，包括收發(fā)器；揚聲器，其用于再現(xiàn)由所述收發(fā)器接收到的接收音頻信號；麥克風(fēng)，其用于將本地聲音轉(zhuǎn)換成將由所述收發(fā)器發(fā)送的發(fā)送音頻信號；回音消除電路，其被配置成去除包括由所述揚聲器再現(xiàn)且由所述麥克風(fēng)拾音的聲音的回音信號，以從由所述麥克風(fēng)轉(zhuǎn)換的所述音頻信號中確定音頻傳輸信號；和限制電路，其被配置成限制由所述揚聲器再現(xiàn)的音頻信號，使得所述回音信號不會在所述麥克風(fēng)處被限幅。
16.如權(quán)利要求15所述的回音消除系統(tǒng)，其中，所述回音消除電路包括自適應(yīng)濾波器。
17.如權(quán)利要求16所述的回音消除系統(tǒng)，還包括揚聲器包圍麥克風(fēng)系統(tǒng)的頻譜包絡(luò)模型，其中該揚聲器包圍麥克風(fēng)系統(tǒng)包括所述揚聲器、所述麥克風(fēng)，和它們被放置于其中的周圍環(huán)境。
18.如權(quán)利要求17所述的回音消除系統(tǒng)，其中，所述揚聲器包圍麥克風(fēng)系統(tǒng)的頻譜包絡(luò)模型包括低階無限脈沖響應(yīng)濾波器，該濾波器具有根據(jù)所述回音消除自適應(yīng)濾波器推導(dǎo)出的系數(shù)。
19.如權(quán)利要求17所述的回音消除系統(tǒng)，其中，所述揚聲器包圍麥克風(fēng)系統(tǒng)的頻譜包絡(luò)模型包括標(biāo)量值，該標(biāo)量值是通過將所述回音消除自適應(yīng)濾波器的系數(shù)進(jìn)行平方和求和計算出來的。
20.如權(quán)利要求15所述的回音消除系統(tǒng)，其中，所述限制電路用于分別限制在所述接收到的音頻信號內(nèi)的不同頻率子帶。
21.一種回音消除系統(tǒng)，包括揚聲器，用于再現(xiàn)接收到的音頻信號；麥克風(fēng)，用于轉(zhuǎn)換本地音頻信號；回音消除濾波器，用于基于由所述揚聲器再現(xiàn)的由所述麥克風(fēng)拾音的音頻信號估計回音信號，并對來自所述本地音頻信號的回音信號進(jìn)行濾波；和限制電路，用于將所述接收到的音頻信號限制到低于會在所述麥克風(fēng)處造成限幅的水平。
22.如權(quán)利要求21所述的回音消除系統(tǒng)，其中，所述限制電路包括低階無限脈沖響應(yīng)濾波器，該濾波器具有從所述回音消除濾波器推導(dǎo)出來的系數(shù)。
23.如權(quán)利要求21所述的回音消除系統(tǒng)，其中，所述限制電路包括所述揚聲器和麥克風(fēng)之間的音頻轉(zhuǎn)移函數(shù)的模型。
24.如權(quán)利要求23所述的回音消除系統(tǒng)，其中，所述模型包括從所述回音消除濾波器的系數(shù)推導(dǎo)出來的標(biāo)量。
25.如權(quán)利要求21所述的回音消除系統(tǒng)，其中，所述限制電路用于分別限制所述接收到的音頻信號的多個不同頻率子帶。
26.一種在具有揚聲器和麥克風(fēng)的通信系統(tǒng)中消除回音的方法，該方法包括接收音頻信號；將所述接收到的音頻信號作為參考，以估計所述麥克風(fēng)將會拾音的所述揚聲器的回音信號；按需要限制所述接收到的音頻信號，以確保所述揚聲器和麥克風(fēng)的信號傳輸性能和周圍環(huán)境保持線性；通過所述揚聲器播放經(jīng)限制的接收音頻信號；和從所述麥克風(fēng)拾音的音頻信號中濾除所述估計出的回音信號。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其中，限制所述接收音頻信號包括限制所述接收到的音頻信號的單個頻率子帶。
28.如權(quán)利要求26所述的方法，其中，從所述麥克風(fēng)拾音的音頻信號中濾除所述估計出的回音信號的步驟，包括從所述麥克風(fēng)拾音信號中減掉自適應(yīng)回音消除濾波器的輸出。
29.一種在具有揚聲器和麥克風(fēng)的通信系統(tǒng)中消除回音的方法，該方法包括接收音頻信號；如果通過所述揚聲器播放所述接收到的音頻信號，確定將在所述麥克風(fēng)處接收到的音頻功率的短期功率估計；將所述短期功率估計與已知會在麥克風(fēng)處造成限幅的接收功率閾值進(jìn)行比較；如果所述短期功率估計超過所述接收功率閾值，則限制所述接收到的音頻信號。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中，限制所述接收到的音頻信號包括，限制所述接收到的音頻信號的單個頻率子帶。
31.如權(quán)利要求29所述的方法，其中，估計將由所述麥克風(fēng)拾音的來自所述揚聲器的回音信號，包括將所述接收到的音頻信號應(yīng)用于低階無限脈沖響應(yīng)。
32.如權(quán)利要求29所述的方法，其中，從所述麥克風(fēng)拾音的音頻信號中濾除所述估計出的回音信號的步驟，包括從所述麥克風(fēng)拾音信號中減掉所述自適應(yīng)回音消除濾波器的輸出。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種在通信系統(tǒng)中用于限制接收到的音頻信號的系統(tǒng)。接收音頻信號在通過揚聲器播放以前被限制，以確保揚聲器輸出在被附近的連接在通信系統(tǒng)上的麥克風(fēng)拾音時不會被限幅。通過避免了在麥克風(fēng)處揚聲器輸出的限幅，揚聲器包圍麥克風(fēng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移函數(shù)保持線性，從而便于在通信系統(tǒng)中進(jìn)行精確的回音消除。
文檔編號G10L21/00GK1798217SQ20051013433
公開日2006年7月5日 申請日期2005年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月14日
發(fā)明者G·U·施密特, T·豪利克, C·朱, D·吉澤布雷希特 申請人:哈曼貝克自動系統(tǒng)-威美科公司