專利名稱：具有雙方交談檢測器的回聲抵消器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的一個實(shí)施方案涉及適應(yīng)雙方交談以及信道脈沖響應(yīng)變化來改善通信信號質(zhì)量的回聲抵消器。
背景技術(shù)：
通信系統(tǒng)常常容易受到聲反饋(也稱為回聲)的影響?；芈暱稍斐赡M信號中的雙方交談(double-talk)、數(shù)字信號中的相移和訛誤這些不需要的效應(yīng)。在通信系統(tǒng)中有兩類回聲線路回聲和聲學(xué)回聲。線路回聲通常出現(xiàn)在電話所接收的語音信號漏回到發(fā)送路徑中的傳輸信道時。聲學(xué)回聲通常是由于聲反饋而出現(xiàn)。例如，這可能在電話揚(yáng)聲器的語音被饋送到麥克風(fēng)時發(fā)生。
為了克服由回聲所產(chǎn)生的問題，回聲抵消濾波器(也被稱為回聲抵消器)常常被應(yīng)用在通信系統(tǒng)中。通常，回聲抵消器工作以從通信信道中去除不需要的信號。例如，回聲抵消器可以被放置在電話或通信設(shè)備以及通信網(wǎng)絡(luò)之間。回聲抵消器用來抵消或減少近端回聲。近端回聲可以包括任何源自最接近回聲抵消器的電話或通信設(shè)備的回聲。例如，近端回聲可以包括線路回聲、聲學(xué)回聲、或線路回聲與聲學(xué)回聲的組合，它們都是由遠(yuǎn)端信號(源自遠(yuǎn)端設(shè)備的信號)所產(chǎn)生，該遠(yuǎn)端信號反饋回或泄漏到最接近回聲抵消器的通信設(shè)備的傳輸信道中。
在通信系統(tǒng)中自適應(yīng)濾波器已經(jīng)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的回聲抵消方案。許多不同類型的自適應(yīng)算法可以被應(yīng)用于回聲抵消，包括最小均方(LMS)、歸一化LMS(LMS)以及仿射投影(AP)自適應(yīng)算法。由于這些算法健壯而且計算復(fù)雜程度低，所以大部分自適應(yīng)濾波器實(shí)現(xiàn)方式都使用它們?；芈暤窒惴ɑ蜃赃m應(yīng)濾波器通常采用多個自適應(yīng)權(quán)重或系數(shù)來產(chǎn)生回聲抵消信號。這些權(quán)重或系數(shù)用來配置回聲抵消算法以在適當(dāng)時候去除回聲信號。
存在兩個不能忽視的實(shí)際回聲抵消問題。第一個問題是由雙方交談產(chǎn)生的。雙方交談信號是由于從通信系統(tǒng)的遠(yuǎn)端和近端(全雙工通信)同時產(chǎn)生信號(例如，話音)而產(chǎn)生的。回聲抵消器通常通過消去干擾信號所造成的回聲來濾波受影響的信號。濾波算法通常被應(yīng)用來預(yù)測或預(yù)期由干擾信號造成的回聲，并且將其從受影響的信號中去除或解相關(guān)。
第二個問題是由通信信道中的變化所造成的，這些變化影響到信道脈沖響應(yīng)。例如，四線到雙線轉(zhuǎn)換在電話通信信道中很普遍。四條線路通常將數(shù)字信號承載到電話或通信設(shè)備，或承載來自它們的信號。在到達(dá)電話設(shè)備之前，數(shù)字信號通常被模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬信號。在模數(shù)轉(zhuǎn)換器與電話設(shè)備之間，信號以模擬形式在雙線路上被傳輸。但是，雙線到四線轉(zhuǎn)換導(dǎo)致阻抗不匹配，并且將信號反射引入到通信系統(tǒng)中。當(dāng)在某端摘取第二電話時，信道脈沖響應(yīng)可能改變，例如，不同的阻抗被引入。
這些問題(雙方交談和信道脈沖響應(yīng)變化)要求在回聲抵消器方進(jìn)行相反的行為。雙方交談要求回聲抵消算法中自適應(yīng)權(quán)重被凍結(jié)(非自適應(yīng))，而信道脈沖響應(yīng)變化則要求快速地使所述權(quán)重適應(yīng)所述變化。于是，回聲抵消器應(yīng)該能夠檢測到這兩種情況之間的差別，并且相應(yīng)地進(jìn)行適應(yīng)。


圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方案能夠在雙方交談和信道脈沖響應(yīng)變化之間進(jìn)行區(qū)分的回聲抵消器的一個實(shí)施方案的框圖。
圖2是圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案基于檢測到或未檢測到雙方交談來調(diào)節(jié)回聲抵消器操作的通用方法的流程圖。
圖3和圖4是圖示在本發(fā)明的可替換實(shí)施方案中可以如何配置圖1的回聲抵消器以提供對雙方交談和/或信道脈沖響應(yīng)變化的較早檢測的框圖。
圖5圖示了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方案回聲抵消器被應(yīng)用在其中的通信系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
在下面對本發(fā)明詳細(xì)的說明中，闡述了許多具體的細(xì)節(jié)以提供對本發(fā)明全面的理解。但是，本發(fā)明可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情形下實(shí)施。在其它情況，眾所周知的方法、過程和/或部件沒有被詳細(xì)地說明，以免不必要地混淆了本發(fā)明的各個方面。
在下面的說明中，某個術(shù)語被用來說明本發(fā)明一個或多個實(shí)施方案的某些特征。例如，術(shù)語“濾波器”就包括任何修改信號和/或通信信道的電子器件。同樣，術(shù)語“濾波器配置”包括濾波器系數(shù)和/或權(quán)重。術(shù)語“自適應(yīng)”(例如，濾波器自適應(yīng))在下面與諸如“修改”、“更新”、“配置”和“重配置”這樣的術(shù)語互換使用。
本發(fā)明的各個實(shí)施方案解決了線路回聲(和/或聲學(xué)回聲)及其消除的問題。本發(fā)明的一方面提供了一種新的自適應(yīng)回聲抵消方案，該方案能夠在雙方交談以及信道脈沖響應(yīng)變化期間快速檢測回聲、在二者之間進(jìn)行區(qū)分以及在需要時停止或繼續(xù)自適應(yīng)。
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方案的回聲抵消濾波器102的框圖。該回聲抵消器102可以被應(yīng)用在通信網(wǎng)絡(luò)中以抵消回聲?；芈暤窒?02可以被放置在端點(diǎn)設(shè)備(例如，電話)和對通信網(wǎng)絡(luò)的本地接入(例如，本地中心局)之間和/或其內(nèi)的某個位置。
通常，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的回聲抵消器可以放置在或置于電話或通信設(shè)備與通信網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)之間的任何位置。在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的回聲抵消器的一個實(shí)施方案中，對數(shù)字信號進(jìn)行回聲抵消操作。這樣的回聲抵消器可以對線性信號(16位線性信號)進(jìn)行操作；然而，對回聲抵消器的輸入可以是時分復(fù)用(TDM，例如，A-law/Mu-law 8位信號)的或分組格式的。如果輸入是分組格式的，那么該輸入在被送入到回聲抵消器之前，需要被解碼為16位線性信號。
在圖1所示的本發(fā)明實(shí)施方案中，回聲抵消器102包括延遲線104，用于從遠(yuǎn)端設(shè)備接收信號(例如，二進(jìn)制的分組或符號、數(shù)字信號等)并將其延遲一定數(shù)量的時間；非自適應(yīng)主濾波器106，用于基于非反饋濾波器權(quán)重產(chǎn)生回聲補(bǔ)償信號；自適應(yīng)陰影濾波器108，用于基于反饋修改的濾波器權(quán)重或系數(shù)來產(chǎn)生回聲補(bǔ)償(抵消)信號；控制邏輯110，用于根據(jù)所感知或檢測到的操作條件來為主濾波器106和/或陰影濾波器108傳輸、更新和/或重置濾波器算法權(quán)重。
延遲線104可以以多種方法延遲所接收到的信號Xn(in)。例如，由于所接收的信號Xn(in)是數(shù)字的(例如，可以表示為二進(jìn)制符號)，因此延遲線104可以是長度為N的先進(jìn)先出移位緩沖器，這里N是正整數(shù)。在延遲線104之后，信號Xn(out)傳遞到它的指定目的地——近端設(shè)備。
非自適應(yīng)主濾波器106和自適應(yīng)陰影濾波器108接收信號Xn(in)。主濾波器106和陰影濾波器108都可以由同樣的濾波器結(jié)構(gòu)(例如，抽頭延遲線、網(wǎng)格等)來配置。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，信號Xn(in)的信號延遲可以在主濾波器106和陰影濾波器108內(nèi)實(shí)現(xiàn)。在本發(fā)明其它實(shí)施方案中，主濾波器106和陰影濾波器108都不延遲所接收的信號Xn(in)或Xn(out)，而是依賴于外部延遲元件。
非自適應(yīng)主濾波器106對輸入Xn(in)進(jìn)行濾波以從近端設(shè)備產(chǎn)生補(bǔ)償信號Yn，以補(bǔ)償由被傳輸?shù)男盘朮n(out)所造成的回聲，補(bǔ)償信號Yn從返回信號Zn(in)中被扣除(去除)。在本發(fā)明的這個實(shí)施方案中，返回信號Zn(in)在某個給定時間可以包含或可以不包含回聲，這取決于是否存在遠(yuǎn)端信號Xn(in)以及近端設(shè)備回聲信道的特性。
如這里所使用的，術(shù)語“非自適應(yīng)”指的是這樣的濾波器，其算法權(quán)重不會由于單個反饋誤差信號而有規(guī)則地和/或自動地被修改。但是，非自適應(yīng)濾波器的權(quán)重或系數(shù)可以根據(jù)對多個誤差信號(它們中至少一個是非自適應(yīng)濾波器所產(chǎn)生的外部誤差信號)或經(jīng)計算的度量(metric)的使用或比較所作出的決定，而被更新、重置和/或配置。
自適應(yīng)陰影濾波器108也對信號Xn(in)進(jìn)行濾波以產(chǎn)生補(bǔ)償信號 該補(bǔ)償信號 是基于反饋信號en(陰影)而被調(diào)節(jié)的。在一種實(shí)現(xiàn)方式中，自適應(yīng)控制器或自適應(yīng)算法112接收反饋信號en(陰影)，該反饋信號en(陰影)是用于信號組合 的誤差信號。自適應(yīng)控制器或自適應(yīng)算法112然后調(diào)節(jié)陰影濾波器的權(quán)重以使信號Zn(in)中回聲成分最小。陰影濾波器權(quán)重或系數(shù)用來加權(quán)輸入數(shù)據(jù)或信號Xn(in)，以產(chǎn)生具有減少Zn(in)中回聲所需的特性的補(bǔ)償信號。例如，濾波器權(quán)重為尾端延遲，即信號Xn(out)通過濾波器102的時間至該信號的回聲(包括在信號Zn(in)中)在濾波器102被接收的時間。
控制邏輯單元110接收反饋信號en(主)和en(陰影)，以及用于延遲線104的系數(shù)，以基于所感知和/或檢測到的操作條件來傳輸、復(fù)制、更新和/或重置主濾波器106和陰影濾波器108的濾波器權(quán)重。
在一種實(shí)現(xiàn)方式中，信號en(主)和en(陰影)的幅度由控制邏輯110周期性地進(jìn)行比較。如果en(主)的幅度小于en(陰影)的幅度，那么主濾波器106繼續(xù)應(yīng)用同一組濾波器權(quán)重。如果en(陰影)的幅度變得小于en(主)的幅度，那么控制邏輯110通過復(fù)制并將濾波器權(quán)重從陰影濾波器108傳遞到主濾波器106來更新主濾波器106的濾波器權(quán)重。
但是，在不同操作條件下應(yīng)用這一方案會存在兩個問題。
雙方交談是通信從兩端共同或同時發(fā)生時的操作條件。在這些條件下，近端信號Zn(in)通常包含源自近端設(shè)備的語音信號以及歸因于Xn(out)的回聲信號。在向輸入信號Zn(in)添加語音的情形，陰影濾波器通過它的反饋?zhàn)赃m應(yīng)算法112進(jìn)行自適應(yīng)來減小en(陰影)的幅度。信號en(陰影)變得比en(主)要小。但是，在雙方交談的條件下，并不希望使控制邏輯110從陰影濾波器108拷貝濾波器權(quán)重或系數(shù)到主濾波器106；這樣做將造成主濾波器106經(jīng)適應(yīng)的權(quán)重或系數(shù)被破壞，并且導(dǎo)致殘余回聲增加。另外，當(dāng)語音信號與回聲信號相比較而言較微弱時，雙方交談可能難以檢測。在雙方交談出現(xiàn)而未更新主濾波器權(quán)重的情形，對于主濾波器而言，最好是使用它在開始雙方交談之前所具有的權(quán)重進(jìn)行工作。這會允許主濾波器106去除回聲信號，而不會抑制近端語音信號或使其變差。
在回聲抵消器102的操作期間，信道脈沖響應(yīng)變化具有不同的效應(yīng)。如前所述，信道脈沖響應(yīng)可能由于幾種原因而變化。例如，如果在近端第一電話設(shè)備已經(jīng)使用的同時，在近端摘取第二電話設(shè)備，或用戶從第一電話切換到第二電話，那么這可能導(dǎo)致信道脈沖響應(yīng)出現(xiàn)變化。信道脈沖響應(yīng)變化的另一個原因是中心局在給定談話期間將傳輸線路或介質(zhì)切換到近端設(shè)備的情形。信道脈沖變化通常影響或改變所述信道上回聲信號的特性。例如，回聲信號的功率可能增加。于是，在回聲信號由于信道脈沖響應(yīng)變化而改變的情形，回聲補(bǔ)償信號Yn應(yīng)該變化以提供有效的回聲抵消。
在信道脈沖響應(yīng)變化出現(xiàn)的情形，希望主濾波器權(quán)重也改變或被更新，使得能夠產(chǎn)生適當(dāng)?shù)幕芈曆a(bǔ)償(抵消)信號Yn。但是，對于回聲抵消器，在雙方交談和信道脈沖響應(yīng)變化二者之間進(jìn)行區(qū)分是一項(xiàng)困難的任務(wù)。特別地，常常要取幾個信號樣本，以用于回聲抵消器判斷雙方交談是否存在，或信道脈沖響應(yīng)是否已經(jīng)變化。在沒有本發(fā)明的情形，在回聲抵消器判斷雙方交談或信道脈沖響應(yīng)變化是否已經(jīng)發(fā)生的時間中，陰影濾波器已經(jīng)自適應(yīng)其濾波器權(quán)重，并且主濾波器可能已經(jīng)基于陰影濾波器的適應(yīng)而更新了它的濾波器權(quán)重。如果雙方交談?wù)诎l(fā)生，那么這將由于主濾波器會對回聲信號和語音信號都進(jìn)行濾波/抵消而導(dǎo)致語音信號被破壞。另一方面，將更新主濾波器的權(quán)重延遲到回聲抵消器判斷雙方交談或信道脈沖響應(yīng)變化是否已經(jīng)發(fā)生時，這也會導(dǎo)致通信質(zhì)量遭到破壞。如果信道脈沖響應(yīng)已經(jīng)變化，那么在操作條件被確定的同時，持續(xù)使用主濾波器權(quán)重可以允許回聲信號未被濾波就得以通過。
圖2圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案基于檢測到或未檢測到雙方交談來調(diào)節(jié)回聲抵消器操作的通用方法?；芈暤窒?例如，圖1中的102)比較自適應(yīng)陰影濾波器(例如，108)與非自適應(yīng)主濾波器(例如，106)的誤差信號202。這可以通過比較誤差信號的信號功率來完成。如果自適應(yīng)濾波器具有比非自適應(yīng)濾波器要小的誤差信號，那么判斷正被濾波的信號是否包含雙方交談204。如果雙方交談不存在，那么非自適應(yīng)濾波器的配置(例如，主濾波器權(quán)重)將被自適應(yīng)濾波器的配置(例如，陰影濾波器權(quán)重)所替換206，以改善非自適應(yīng)濾波器的回聲抵消。如果雙方交談存在，那么非自適應(yīng)主濾波器權(quán)重、系數(shù)或配置不會發(fā)生變化208，因?yàn)檫@樣做會導(dǎo)致正被濾波的信號中非回聲部分被濾波。自適應(yīng)以及非自適應(yīng)濾波器的誤差信號被監(jiān)測以檢測變化210。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案，陰影和主濾波器(例如，圖1中的108和106)維持了超出濾波算法所使用抽頭數(shù)量的額外抽頭，以允許較早地檢測雙方交談和/或信道脈沖響應(yīng)變化。
盡管回聲抵消器可以使用各種不同的自適應(yīng)抵消算法，比如最小均方(LMS)、歸一化LMS以及仿射投影(AP)，所有這些算法通常都包括多個抽頭(在任何一個時間處使用多個數(shù)據(jù)點(diǎn)以產(chǎn)生回聲抵消信號)。抽頭允許算法提供經(jīng)延遲的補(bǔ)償(回聲抵消)信號(例如，圖1中的Yn和 )。通常，抽頭數(shù)目越多，回聲抵消算法能夠補(bǔ)償?shù)臅r間或尾端延遲范圍越大。例如，512個抽頭結(jié)構(gòu)能夠補(bǔ)償多達(dá)512個符號的時間或尾端延遲，或可以是多達(dá)64毫秒的時間或尾端延遲。即，512抽頭算法能夠提供對應(yīng)于信號符號Xq的回聲抵消信號Yq，該Xq例如在多達(dá)512符號之前或64毫秒之前首先通過回聲抵消器。
圖3圖示了在圖1所示的本發(fā)明實(shí)施方案中可以如何使用超過傳統(tǒng)主濾波器和陰影濾波器結(jié)構(gòu)所用的那些額外抽頭。在本發(fā)明的這個實(shí)施方案中，主濾波器106和陰影濾波器108所采用的濾波器結(jié)構(gòu)使用N+M個抽頭或符號(例如，N＝512個抽頭，M＝32個抽頭)302和306、304和308來分別產(chǎn)生補(bǔ)償信號Yn和 (如圖1所示)。在該圖示中，只有N個抽頭長的濾波器結(jié)構(gòu)302或304是產(chǎn)生用于給定尾端延遲的補(bǔ)償信號Yn和 所必要的。額外的M個抽頭或符號306和308由濾波器106和108維持，以允許較早地檢測到雙方交談和/或信道脈沖響應(yīng)變化。注意，額外的抽頭或符號306和308的數(shù)量對應(yīng)于由延遲線所產(chǎn)生的額外延遲——M個抽頭長310。延遲線可以被用來捕獲回聲的尾端延遲，例如對于512抽頭濾波器，該尾端延遲可以出現(xiàn)在從大約零(0)毫秒到64毫秒之間的任何位置。這M個額外抽頭306和308是超過為提供時間(尾端)延遲補(bǔ)償而回聲濾波器結(jié)構(gòu)所采用和/或所必需抽頭的抽頭。因此，盡管濾波器結(jié)構(gòu)可以采用全部N+M個抽頭，但是僅僅N個抽頭才是產(chǎn)生補(bǔ)償信號所必須的。在本發(fā)明的另一個實(shí)施方案中，主濾波器106和陰影濾波器108所使用的濾波器結(jié)構(gòu)僅采用了N個抽頭或符號(例如，N＝512個抽頭)302和304來分別產(chǎn)生補(bǔ)償信號Yn和 (如圖1所示)。
M個額外的抽頭306和308可以以多種方式被采用來判斷雙方交談和/或信道脈沖響應(yīng)變化的開始。在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，這些額外的抽頭剛好出現(xiàn)在濾波開始時。即如圖3所示，抽頭或數(shù)據(jù)點(diǎn)d1...dN+M以圖示的順序(先進(jìn)先出)被傳送到濾波器106和108。
在雙方交談的開始，額外的M個抽頭306和308是最先被訛誤的抽頭。這樣的訛誤由這些數(shù)據(jù)點(diǎn)上升的相對能量來表示。在一個實(shí)施方式中，沒有采用新的濾波方法來對這些額外的抽頭進(jìn)行濾波。
從主濾波器106和陰影濾波器108的額外M個抽頭，可以計算出一個或多個度量以在主濾波器106已經(jīng)對信號Zn(in)進(jìn)行濾波之前，在這兩個不同條件的開始之間進(jìn)行區(qū)分。度量可以是任何指示符、值和/或指示不同信號和/或操作條件的計量。在一個實(shí)施方式中，根據(jù)是否存在雙方交談，一個或多個度量可以被用來控制權(quán)重或系數(shù)從陰影濾波器108到主濾波器106的傳遞。
例如，如果M個額外抽頭其中每一個都可以由相應(yīng)的算法權(quán)重Wm表示(其中，m是從0到31的整數(shù))，那么度量B可以按如下計算Btot＝∑(Wm2)，m＝0到31；Baveg=Btot×(3232+tap_length),]]>tap_length是濾波抽頭的長度(例如，在圖3所示的主濾波器106中tap_length＝512個符號)。
在一個實(shí)施方式中，被用來計算比較度量(例如，Baveg(主)和Baveg(陰影))的“m”權(quán)重對應(yīng)于最近所接收的信號符號Xn(in)。這些額外的抽頭可以被置于濾波器的開始處，使得它們能首先被更新。在一個實(shí)施方式中，這些額外的抽頭首先被更新。然后，例如可以通過監(jiān)測一個或多個度量(例如，Baveg(主)和Baveg(陰影))來判斷雙方交談是否存在。如果雙方交談存在，那么權(quán)重(系數(shù))從陰影濾波器到主濾波器的轉(zhuǎn)移可以被禁止或暫停。
度量可以以各種方式應(yīng)用在決定是否使用陰影濾波器權(quán)重Wshadow來更新或替換主濾波器權(quán)重Wmain。例如，在一個實(shí)施方式中，主濾波器權(quán)重Wmain只有在如下條件時，才被陰影濾波器權(quán)重Wshadow更新Bshadow＜Bmain，以及en(陰影)＜en(主)，
其中Bshadow和Bmain是利用分別對應(yīng)于陰影濾波器和主濾波器的M個額外抽頭(未用于回聲抵消的抽頭)的濾波器權(quán)重所計算的度量。en(陰影)和en(主)表示陰影濾波器和主濾波器各自的誤差信號(或誤差信號的功率)。在一個實(shí)施方式中，度量Bmain和Bshadow是基于m個濾波器權(quán)重(其中，m是整數(shù))經(jīng)平均的度量(例如，分別是Baveg(主)和Baveg(陰影))。這m個濾波器權(quán)重對應(yīng)于回聲濾波算法未使用的濾波器抽頭和/或超過回聲濾波算法用于尾端延遲補(bǔ)償所需要的那些抽頭的濾波器抽頭。
這些度量也可以被用來在雙方交談或信道脈沖響應(yīng)變化的開始之間進(jìn)行區(qū)分。
例如，在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，使用如下參數(shù)，將主濾波器度量Bmain和陰影濾波器度量Bshadow進(jìn)行比較P1BmainBshadow(真(1)/假(0))P2Bshadow＞N×Bmain(真(1)/假(0))P3BmainBshadow_new(真(1)/假(0))P4double_talk_flag(真(1)/假(0))P5emain2K×eshadow2(真(1)/假(0))其中，N是整數(shù)值(例如，N＝2)，K是整數(shù)值(例如，K＝50)，如果沒有檢測到雙方交談，那么double_talk_flag是假(0)。此外，emain是m個先前信號樣本的平均誤差信號，eshadow是h個先前信號樣本的平均誤差信號，其中m和h是正整數(shù)。在一個實(shí)施方式中，m和h是相同的數(shù)字。最后，Bmain和Bshadow是使用對應(yīng)于M個額外的抽頭206和208計算出的度量(例如，Baveg(主)和Baveg(陰影))。
double_talk_flag的狀態(tài)(例如，真/假)可以通過比較遠(yuǎn)端信號和近端信號的相對能量來確定。長期平均和/或短期平均都可以使用。當(dāng)近端信號的平均能量變?yōu)檫h(yuǎn)端平均能量(例如，長期平均和短期平均)的部分時，double_talk_flag被設(shè)定為真(1)。
根據(jù)一個方案，如果P1、P3、P4、P5都是真(1)，那么陰影濾波器權(quán)重Wshadow被復(fù)制到主濾波器(Wmain＝Wshadow)。即，這些參數(shù)指示沒有雙方交談存在(double_talk_flag＝0)，并且在信道脈沖響應(yīng)中可能已經(jīng)出現(xiàn)變化。所以，主濾波器權(quán)重應(yīng)該被對應(yīng)的陰影濾波器權(quán)重更新或替換。相反，如果P2是真(1)，P1、P3、P4、P5都是假(0)，那么主濾波器權(quán)重Wmain被復(fù)制到陰影濾波器(Wshadow＝Wmain)。即，這些參數(shù)指示可能有雙方交談存在(double_talk_flag＝1)。所以，陰影濾波器權(quán)重可以被主濾波器權(quán)重更新或替換。在一個實(shí)施方式中，如果雙方交談被檢測到，那么陰影濾波器權(quán)重不需要被更新。
在不背離本發(fā)明的情形下，上述度量和/或參數(shù)，以及其它類型的度量、參數(shù)和/或標(biāo)志可以以各種配置被應(yīng)用來區(qū)分雙方交談和信道脈沖相應(yīng)變化。
圖4圖示了本發(fā)明的另一個實(shí)施方案，其中主濾波器106’和陰影濾波器108’具有不同的抽頭長度，并且可以應(yīng)用在圖1所示的回聲抵消器中。特別地，陰影濾波器具有比主濾波器要長的抽頭長度(N＞K)。自適應(yīng)陰影濾波器108’具有足夠數(shù)量的抽頭(比方說為N)以覆蓋可能的信道延遲和脈沖響應(yīng)的全部范圍。它是完全自適應(yīng)的，并且如參考圖1所示的那樣，它的輸出被用來產(chǎn)生用于自適應(yīng)算法的誤差信號。這是陰影濾波器概念的新應(yīng)用，與陰影濾波器的典型應(yīng)用相反。陰影濾波器通常比主濾波器要短，從而能夠在單方交談(其中僅有遠(yuǎn)端語音信號存在)期間快速地自適應(yīng)。
如圖4所示，陰影濾波器108’可以采用延遲線310(例如，數(shù)據(jù)點(diǎn)d1到dN+M)所提供的全部范圍的抽頭(例如，抽頭長度為N+M)。但是，主濾波器106’采用較短的抽頭長度K，其包括全部抽頭的子集(例如，數(shù)據(jù)點(diǎn)di到dj，其中i和j是整數(shù)值)。該配置允許在尾端延遲已經(jīng)被標(biāo)識的情形下更快地更新主濾波器106’。于是，抽頭di到dj可以被選擇來對應(yīng)尾端延遲。
具體被傳送的陰影濾波器權(quán)重取決于回聲信道的分類。信道可以被分類為1)寬度L1的單峰，2)寬度L1的多峰，以及3)幾個間隔較大的稀疏峰，每一個寬度為L2，其中L＞＞Li，i＝1，2(其中，L是總的信道寬度)。不同的信道在自適應(yīng)期間行為不同，并且具有不同的抵消性質(zhì)。對于要健壯的回聲抵消器實(shí)施方式，希望回聲抵消器在所有信道條件下都很好地工作。
回聲抵消器可以被修改來處理稀疏的脈沖響應(yīng)以及相對于信道延遲不確定度較短的脈沖響應(yīng)。因?yàn)橥ǔＣ}沖響應(yīng)的峰較少并且稀疏，所以這有助于進(jìn)行利用信道脈沖響應(yīng)的這些性質(zhì)的實(shí)施方式。這在計算復(fù)雜性以及改善總抵消方面是有幫助的。本發(fā)明上述方面和技術(shù)甚至可以被應(yīng)用到稀疏的濾波實(shí)施方式。
圖5圖示了這樣的通信系統(tǒng)，其中，根據(jù)本發(fā)明的回聲抵消器512或518可以被應(yīng)用來抵消回聲。雙絞線502通常被用來承載模擬語音通信到電話504或從電話504承載模擬語音通信。經(jīng)常，線路接收/發(fā)送開關(guān)(LRTS)506可以被用來將雙線的雙絞線502轉(zhuǎn)換為四線508A和508B，一對線路508A用來承載信號到電話504，而另一對線路508B用來從電話A 504承載信號。通常，通信網(wǎng)絡(luò)以數(shù)字形式傳輸信號。于是，在模數(shù)轉(zhuǎn)換器510，模擬信號被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案，回聲抵消器C 512位于模數(shù)轉(zhuǎn)換器510與到主通信網(wǎng)絡(luò)516的中心局連接514之間?；芈暤窒鰿 512在雙方交談和信道脈沖響應(yīng)變化之間進(jìn)行調(diào)節(jié)和區(qū)分的同時，起用來抵消源自電話A 504的回聲(由來自電話B 520的遠(yuǎn)端信號所產(chǎn)生的回聲，該遠(yuǎn)端信號反饋回或泄漏到電話A 504的傳輸信道508B中)的作用。第二回聲抵消器D 518被應(yīng)用在第二端，以類似地濾波源自電話B 520的回聲。
近端或遠(yuǎn)端延遲的數(shù)量可以變化，回聲抵消器504的尾部長度可以被選擇以允許抵消變化的延遲。近端或遠(yuǎn)端延遲是信號回聲從其相應(yīng)信號最初沿線路508A通過回聲抵消器512時起到其沿線路508B到達(dá)回聲抵消器512所花時間長度。也就是說，對于源自電話B 520的信號，尾端延遲是在當(dāng)信號沿線路508A通過回聲抵消器C 512時到它的回聲(如果存在)沿線路508B被回聲抵消器C 512接收到時之間的總時間。根據(jù)回聲抵消器512在通信系統(tǒng)中的位置，尾端延遲通常可以在從幾毫秒到多達(dá)64毫秒或128毫秒的任意處。
因?yàn)槲捕搜舆t在不同實(shí)施方式中可以變化，所以回聲抵消器512被設(shè)計來延遲它的補(bǔ)償信號直到回聲信號到達(dá)。
盡管已經(jīng)在附圖中示出并說明了本發(fā)明某些示例性實(shí)施方案，但應(yīng)該理解的是，本發(fā)明這樣的實(shí)施方案僅僅是說明性的，而不是對該寬泛的發(fā)明的限制。由于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以想到各種其它的修改，因此本發(fā)明并不局限于所示出和所說明的具體構(gòu)造和布置。例如，自適應(yīng)回聲抵消器的各種配置或?qū)嵤┓桨缚梢员挥糜诰€路回聲抵消、聲學(xué)回聲抵消和/或它們的組合。此外，可以在硬件、可編程器件、固件、軟件或它們的組合中實(shí)施本發(fā)明或它的一些特征。本發(fā)明或本發(fā)明的部分也可以包括在處理器可讀存儲介質(zhì)或機(jī)器可讀介質(zhì)中，比如磁、光或半導(dǎo)體存儲介質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括非自適應(yīng)濾波器，其可由第一組權(quán)重配置來對第一信號進(jìn)行回聲抵消；自適應(yīng)濾波器，其可由第二組權(quán)重配置來對所述第一信號進(jìn)行回聲抵消；以及耦合到所述自適應(yīng)濾波器和非自適應(yīng)濾波器的控制邏輯，所述控制邏輯接收對應(yīng)于所述非自適應(yīng)濾波器的第一誤差信號和對應(yīng)于所述自適應(yīng)濾波器的第二誤差信號，并且如果所述第一誤差信號具有比所述第二誤差信號低的信號功率，那么用所述第二組權(quán)重替換所述非自適應(yīng)濾波器中的第一組權(quán)重。
2.如權(quán)利要求1的裝置，其中，如果檢測到信道脈沖響應(yīng)中的變化，那么所述控制邏輯用所述非自適應(yīng)濾波器權(quán)重替換所述自適應(yīng)濾波器權(quán)重。
3.如權(quán)利要求1的裝置，其中，如果檢測到雙方交談，那么所述控制邏輯在所述第一信號的部分被所述非自適應(yīng)濾波器抵消之前，暫停所述非自適應(yīng)濾波器權(quán)重的替換。
4.如權(quán)利要求1的裝置，其中，所述非自適應(yīng)濾波器有K個抽頭長，所述自適應(yīng)濾波器有N個抽頭長，其中N和K都是整數(shù)，所述非自適應(yīng)濾波器和所述自適應(yīng)濾波器每個都維持超過回聲抵消所必須的額外M個抽頭，所述額外的M個抽頭允許在所述第一信號的部分被所述非自適應(yīng)濾波器抵消之前，較早地檢測雙方交談。
5.如權(quán)利要求4的裝置，其中，對應(yīng)于所述非自適應(yīng)濾波器的M個額外抽頭的第三組權(quán)重被應(yīng)用來產(chǎn)生第一度量，對應(yīng)于所述自適應(yīng)濾波器的M個額外抽頭的第四組算法權(quán)重被應(yīng)用來計算第二度量，所述第一度量和第二度量被比較來判斷所述第一組權(quán)重是否以及何時被所述第二組權(quán)重替換。
6.如權(quán)利要求4的裝置，其中，K小于N。
7.如權(quán)利要求6的裝置，還包括耦合到所述非自適應(yīng)濾波器和自適應(yīng)濾波器的延遲線，所述延遲線將輸入信號延遲對應(yīng)于M個抽頭加上N個抽頭的量，然后將所述輸入信號傳遞到所述非自適應(yīng)濾波器和自適應(yīng)濾波器。
8.如權(quán)利要求1的裝置，還包括耦合到所述自適應(yīng)濾波器的自適應(yīng)控制器，所述自適應(yīng)控制器接收所述第二誤差信號，并且更新所述自適應(yīng)濾波器的第二組權(quán)重來使所述第二誤差信號的信號功率最小化。
9.如權(quán)利要求1的裝置，其中所述自適應(yīng)濾波器實(shí)施仿射投影算法來使所述第一信號中的近端回聲最小化。
10.如權(quán)利要求1的裝置，其中所述自適應(yīng)濾波器實(shí)施歸一化最小均方算法來使所述第一信號中的近端回聲最小化。
11.一種設(shè)備，包括用于抵消第一信號中的回聲的非自適應(yīng)濾波裝置；用于抵消所述第一信號中的回聲的自適應(yīng)濾波裝置；以及控制裝置，用于在所述第一信號中檢測雙方交談，并且如果不存在雙方交談，那么根據(jù)所述自適應(yīng)濾波裝置的配置來更新所述非自適應(yīng)濾波裝置，如果雙方交談存在，那么在所述第一信號的部分被所述非自適應(yīng)濾波裝置抵消之前，鎖定非自適應(yīng)濾波裝置的配置，所述控制裝置被耦合到所述非自適應(yīng)濾波裝置和所述自適應(yīng)濾波裝置。
12.如權(quán)利要求11的設(shè)備，還包括濾波自適應(yīng)裝置，用于基于反饋信號來使所述自適應(yīng)濾波裝置的配置自適應(yīng)，從而改善所述自適應(yīng)濾波裝置的回聲抵消性能，所述濾波自適應(yīng)裝置被耦合到所述自適應(yīng)濾波裝置。
13.如權(quán)利要求11的設(shè)備，其中，所述非自適應(yīng)濾波裝置具有比所述自適應(yīng)濾波裝置較少的用于抵消近端回聲的抽頭。
14.一種方法，包括判斷在第一信號中是否存在雙方交談；如果雙方交談不存在，那么用自適應(yīng)濾波器的第二組濾波器權(quán)重來替換非自適應(yīng)濾波器的第一組濾波器權(quán)重，所述第二組權(quán)重抵消所述第一信號中回聲的程度大于所述第一組權(quán)重；以及如果雙方交談存在，那么在所述第一信號的部分被所述非自適應(yīng)濾波器濾波之前，暫停所述第一組權(quán)重的替換。
15.如權(quán)利要求14的方法，其中，判斷雙方交談是否存在包括除所述自適應(yīng)回聲濾波器進(jìn)行回聲抵消所必須的N個抽頭之外，維持M個抽頭，所述額外M個抽頭由與N個回聲濾波抽頭相同的算法自適應(yīng)，其中M和N是整數(shù)，除由所述非自適應(yīng)回聲濾波器進(jìn)行回聲濾波所采用的K個抽頭之外，維持M個抽頭，其中K是整數(shù)，基于對應(yīng)于所述自適應(yīng)濾波器的M個抽頭的第三組權(quán)重，計算第一度量，基于對應(yīng)于所述非自適應(yīng)濾波器的M個抽頭的第四組權(quán)重，計算第二度量，以及比較所述第一度量與第二度量來判斷雙方交談是否存在。
16.如權(quán)利要求14的方法，其中，K大于N。
17.如權(quán)利要求14的方法，其中，所述自適應(yīng)濾波器和所述非自適應(yīng)濾波器實(shí)施仿射投影濾波算法。
18.如權(quán)利要求14的方法，其中，所述自適應(yīng)濾波器實(shí)施歸一化最小均方濾波算法。
19.如權(quán)利要求14的方法，其中，所述第一信號是用于語音通信的數(shù)字信號，并且所述非自適應(yīng)回聲濾波器和自適應(yīng)回聲濾波器被用于近端回聲抵消。
20.如權(quán)利要求14的方法，還包括在雙方交談和信道脈沖響應(yīng)變化之間進(jìn)行區(qū)分。
21.一種機(jī)器可讀介質(zhì)，具有一條或多條指令來控制回聲抵消器的操作，所述指令在被處理器執(zhí)行時，使所述處理器進(jìn)行如下的操作，包括檢測第一信號中的雙方交談；如果雙方交談不存在，那么根據(jù)第二濾波器的配置來替換非自適應(yīng)濾波器的第一配置，所述第二濾波器的配置抵消所述第一信號中回聲的程度大于所述非自適應(yīng)濾波器的配置；以及如果雙方交談存在，那么在所述第一信號的部分被所述非自適應(yīng)濾波器抵消之前，暫停所述第一配置的替換。
22.如權(quán)利要求21的機(jī)器可讀介質(zhì)，其具有使所述處理器還進(jìn)行如下操作的一條或多條指令，所述操作包括在所述第一信號的部分被所述非自適應(yīng)濾波器抵消之前，在雙方交談和信道脈沖響應(yīng)變化之間進(jìn)行區(qū)分。
23.如權(quán)利要求21的機(jī)器可讀介質(zhì)，其具有使所述處理器還進(jìn)行如下操作的一條或多條指令，所述操作包括從自適應(yīng)濾波器獲得所述第二濾波器的配置。
24.如權(quán)利要求21的機(jī)器可讀介質(zhì)，其中在所述第一信號中檢測雙方交談時，將對應(yīng)于所述非自適應(yīng)濾波器的第一組N個抽頭的第一組權(quán)重與對應(yīng)于自適應(yīng)濾波器的第二組N個抽頭的第二組權(quán)重進(jìn)行比較，其中N是整數(shù)，所述第一組抽頭和第二組抽頭是所述自適應(yīng)濾波器和所述非自適應(yīng)濾波器進(jìn)行回聲抵消并非必須的抽頭。
25.如權(quán)利要求24的機(jī)器可讀介質(zhì)，其具有使所述處理器還進(jìn)行如下操作的一條或多條指令，所述操作包括基于所述非自適應(yīng)濾波器的所述第一組權(quán)重計算第一度量；基于所述自適應(yīng)濾波器的所述第二組權(quán)重計算第二度量；以及比較所述第一度量和第二度量來判斷雙方交談是否存在。
26.如權(quán)利要求24的機(jī)器可讀介質(zhì)，其中所述非自適應(yīng)濾波器包括比所述自適應(yīng)濾波器要少的抽頭來進(jìn)行回聲濾波。
27.如權(quán)利要求21的機(jī)器可讀介質(zhì)，其中所述第一濾波器配置和第二濾波器配置是用于濾波器結(jié)構(gòu)的權(quán)重。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種新的用于在雙方交談和近端信道脈沖響應(yīng)變化的存在下進(jìn)行回聲抵消的方案。在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，如果陰影濾波器抵消第一信號中近端回聲的程度大于主濾波器，那么非自適應(yīng)主濾波器被自適應(yīng)陰影濾波器的濾波權(quán)重更新。但是，如果在第一信號中存在雙方交談，那么非自適應(yīng)濾波器不被更新。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案，在雙方交談和信道脈沖響應(yīng)變化之間進(jìn)行區(qū)分是通過除了主濾波器和陰影濾波器進(jìn)行回聲抵消所用的抽頭之外，維持主濾波器和陰影濾波器的額外抽頭來完成的。用于主濾波器和陰影濾波器的額外抽頭的相應(yīng)濾波算法權(quán)重被比較來檢測雙方交談和/或信道脈沖響應(yīng)變化的開始。
文檔編號H04B3/23GK1653713SQ03811409
公開日2005年8月10日 申請日期2003年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月21日
發(fā)明者尼爾·J·貝爾沙德, 阿努拉·比斯特, 斯坦·赫斯埃, 詹姆斯·W·邁耶 申請人:英特爾公司