專利名稱：通信系統(tǒng)中消除回聲的方法、通信裝置和無繩電話裝置的無線電基站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)中消除回聲的方法，如權(quán)利要求1的第一部分中所概述的。
本發(fā)明還涉及通信裝置和包括這樣一種通信裝置的無繩電話裝置的無線電基站，如分別由權(quán)利要求2和10的第一部分中所概述的。
這樣一種方法和通信裝置，例如適用于無繩電話裝置的無線電基站，并且從題為“PCA1070，多標(biāo)準(zhǔn)可編程模擬CMOS傳輸集成電路”的，其中規(guī)定PCA 1070的線路接口特點(diǎn)的菲利蒲集成電路一覽表(Philips Integrated Circuits Data Sheet)中得知，并且，它適用于執(zhí)行電子電話機(jī)中的語音和線路信號(hào)接口功能。尤其是該已知的通信裝置包括模擬本機(jī)回聲消除裝置，一般亦稱為消側(cè)音(AST)裝置，用來消除源于它自己的本機(jī)接口的、主要來自所謂混合電路的本機(jī)回聲，該混合電路分別在發(fā)送和接收通路中進(jìn)行相應(yīng)信號(hào)的分離和結(jié)合，以便把4線制電話接口耦合到眾所周知的2線制電話線的a/b端子。
實(shí)際上，上述接口與數(shù)字接口部分結(jié)合，其中除了模擬本機(jī)回聲消除外，還執(zhí)行數(shù)字本機(jī)回聲消除(LEC)功能，以消除源于附近接口本身的回聲。有一種很強(qiáng)的消除所有類型回聲的趨勢(shì)，而不管其來源，人耳對(duì)回聲非常敏感，而且回聲會(huì)使人煩惱，并在試圖彼此通信的雙方之間引起誤會(huì)。尤其是，在當(dāng)今高質(zhì)量數(shù)字歐洲無繩電話(DECT)系統(tǒng)中，由于20ms(毫秒)的往返路程時(shí)延，回聲比較容易察覺而且干擾性較強(qiáng)。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種替代的方法和通信裝置，借此，可以用一種易于實(shí)現(xiàn)的方法和以一種允許靈活和可編程地適應(yīng)各種各樣的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)通信線路要求的方法來消除回聲。
為了做到這一點(diǎn)，本發(fā)明具有權(quán)利要求1所概述的特征。
盡管所提出的發(fā)明看來比較復(fù)雜，因?yàn)槌艘话惴謩e在接收和發(fā)送通路上已經(jīng)存在的A/D和D/A之外，要再加入一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，但驚奇地發(fā)現(xiàn)，從數(shù)字發(fā)送通路取出回聲代表性的控制信號(hào)，隨后進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，并把轉(zhuǎn)換后的控制補(bǔ)償信號(hào)加入接收通路，就會(huì)減輕上述缺點(diǎn)，而不會(huì)對(duì)上述用數(shù)字軟件實(shí)現(xiàn)的信號(hào)處理和編程明顯地增大復(fù)雜性。
為了達(dá)到上述目的，按照本發(fā)明的通信裝置具有權(quán)利要求2所描述的特征。
除了上述優(yōu)點(diǎn)以外，按照本發(fā)明的通信裝置還有可能限制也是一般存在于通信裝置接收通路中的ADC的動(dòng)態(tài)范圍。這種動(dòng)態(tài)范圍是這樣一種轉(zhuǎn)換器的關(guān)鍵因素，它的增大會(huì)增大通信用的接口IC(集成電路)的復(fù)雜性、所需要的芯片面積和用于通信目的的接口IC的電流消耗。這樣實(shí)現(xiàn)的對(duì)所述ADC的動(dòng)態(tài)范圍的限制提供向通信裝置提供較低電源電壓的機(jī)會(huì)，已經(jīng)知道在遠(yuǎn)程PABX的情況下電源電壓是限制高端動(dòng)態(tài)范圍的，因?yàn)樗侨∽噪娫捑€本身。在其低端動(dòng)態(tài)范圍受不被噪聲淹沒的最低電壓限制。于是，在限制了ADC的動(dòng)態(tài)范圍的情況下，有利地降低了噪聲要求，而不危害按照本發(fā)明的通信裝置的整體性能。
具有權(quán)利要求3，4或5中概述的特征的按照本發(fā)明的通信裝置的另一個(gè)實(shí)施例具有這樣的優(yōu)點(diǎn)所建議的把回聲數(shù)字控制信號(hào)產(chǎn)生裝置和/或接收濾波器裝置加入或結(jié)合在數(shù)字信號(hào)處理(DSP)裝置中只會(huì)使DSP軟件編碼和執(zhí)行時(shí)間稍許地因而是可接受地增大，而DSP硬件稍微增大(只是輸出寄存器必須增加一倍)。
在權(quán)利要求6或7中概述的按照本發(fā)明的通信裝置的有利的實(shí)施例中，只使用一個(gè)對(duì)稱數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)。但這并不明顯增加硬件，因?yàn)?，為了達(dá)到性能要求，對(duì)稱DAC無論如何是比較好的，因?yàn)樗敵鲈肼曒^小。這樣，在實(shí)際上，這并不會(huì)導(dǎo)致芯片面積增大或電流消耗加大。
在權(quán)利要求8中建議的加入動(dòng)態(tài)噪聲整形(DNS)電路只會(huì)使芯片面積非常有限地因而是可以接受地增大，約小于0.05mm2。
下面將參照附圖結(jié)合其它優(yōu)點(diǎn)一起闡述按照本發(fā)明的方法、通信裝置和無線電基站。所有附圖中類似的部件用相同的標(biāo)號(hào)標(biāo)識(shí)。其中

圖1表示先有技術(shù)通信裝置的可能的電路；圖2表示按照本發(fā)明的通信裝置的可能的實(shí)施例；圖3表示按照本發(fā)明的通信裝置中模擬的鍵阻抗的可能的電路；以及圖4A和4B表示用來把模擬鍵阻抗結(jié)合到按照本發(fā)明的通信裝置中的可能的和優(yōu)化的各種連接方案。
圖1表示通信裝置1，諸如電話機(jī)，它連接到通信線路2，諸如眾所周知的a/b電話線。通信裝置1一般具有低頻數(shù)據(jù)源，例如，傳聲器3；傳真等；以及電話機(jī)或揚(yáng)聲器4。數(shù)據(jù)便是這樣地在通信線路2和通信裝置1之間傳輸。通信裝置1可以是移動(dòng)式的、便攜式的或無繩的。在例如無繩通信裝置1的情況下，該裝置具有便攜部分5和基站6，相互通過天線7和8通信。傳聲器3和揚(yáng)聲器4一般通過線路接口10連接到通信線路2。上述集成電路PCA 1070包括諸如接口10和尤其是模擬回聲消除裝置，亦稱為模擬消側(cè)音電路AST，用來消除由包括在接口10中的混合電路11引起的回聲。
圖2表示通信裝置1的一部分的實(shí)施例，具體地說，以包括在基站6中的部分為例?；?包括線路接口10，后者含有混合電路11和幾個(gè)單獨(dú)的分立電氣部件，一個(gè)連接到該接口10的通常片上電路12，以及連接在電路12和天線7之間的時(shí)分雙工(TDD)電路13。便攜部分5也包含TDD電路9，用來把信號(hào)送往基站6或從基站6接收信號(hào)。從示意圖看，通信裝置1具有從傳聲器3至少到a/b線2的發(fā)送通路S，和至少?gòu)腶/b線到揚(yáng)聲器4的接收通路R。也可以在電路12內(nèi)作出這種通路差異。電路12包含數(shù)字信號(hào)處理電路，或縮寫縮寫為DSP14。DPS14通常包括數(shù)字本機(jī)回聲消除(LEC)15，它像上述模擬AST一樣耦合在發(fā)送通路S和接收通路R之間。DPS14以數(shù)字方式消除或補(bǔ)償源于存在于通信裝置1中的本機(jī)混合電路的回聲。混合電路需要回聲補(bǔ)償、消除或消側(cè)音技術(shù)。這些技術(shù)從發(fā)送通路S產(chǎn)生控制信號(hào)或回聲補(bǔ)償信號(hào)，它代表通信裝置1中經(jīng)歷的回聲。然后把該控制信號(hào)反相并加在接收通路R中的信號(hào)上，以便補(bǔ)償該回聲，并向揚(yáng)聲器4提供一個(gè)補(bǔ)償后的實(shí)際上沒有回聲的返回信號(hào)。源于通信裝置1本身的并按照最大約5msec(毫秒)的中等時(shí)間刻度產(chǎn)生的本機(jī)回聲，或者在(AST)線路接口11中用模擬方法，或者在LEC15中用數(shù)字方法補(bǔ)償。為此目的，收發(fā)機(jī)13在S-通路中向DSP14輸出數(shù)字信號(hào)，并在線路2另一端通過DPS14接收由通信裝置送來的數(shù)字信號(hào)。DSP14包括LEC15，它產(chǎn)生回聲的數(shù)字代表信號(hào)，并把它在加法器16上反相，加在R-通路中的數(shù)字返回信號(hào)上。DSP14還包括接收濾波器裝置(RXF)17，后者如圖4所示包括高通濾波器18、數(shù)字濾波器裝置19和低通濾波器20的串聯(lián)電路，用來把輸出信號(hào)中不希望有的頻譜瓣濾除。接收濾波器裝置的實(shí)現(xiàn)和操作本身在相關(guān)技術(shù)中是已知的。然后濾波器裝置的輸出信號(hào)被送到數(shù)字噪聲整形(DNS)電路21，并在DAC裝置22中進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，然后被提供給線路接口11。來自接口11的R-通路中的信號(hào)被送到負(fù)輸入端，然后在ADC23中進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，該ADC又連接到加法器16。
在DSP14中通過數(shù)字信號(hào)裝置24提供一種回聲補(bǔ)償?shù)奶娲椒ǎ瑪?shù)字信號(hào)裝置24用來產(chǎn)生數(shù)字回聲信號(hào)，它耦合到包括在DAC裝置22中的第二DAC25。任選地把第二數(shù)字回聲整形電路26連接在裝置24和DAC25之間。DAC25的輸出端27連接到ADC23的正輸入端。把數(shù)字信號(hào)裝置24設(shè)計(jì)并安排成產(chǎn)生回聲信號(hào)，以便補(bǔ)償源于a/b線路2另一端的通信裝置的回聲。
由于ADC的輸入信號(hào)是輸入到ADC13的正和負(fù)輸入端的，所以其動(dòng)態(tài)范圍受到限制。其優(yōu)點(diǎn)是，它們極大地補(bǔ)償了存在第二個(gè)DAC25及其任選DNS電路26的缺點(diǎn)。但是，由于DAC裝置22是對(duì)稱的，所以第二個(gè)DAC25是免費(fèi)提供的，因?yàn)闊o論如何它無疑是存在的。另一方面，任選的NDS26的代價(jià)實(shí)際上只占非常有限的芯片面積。
此外，接收濾波器裝置17和回聲數(shù)字控制信號(hào)產(chǎn)生裝置24可以結(jié)合起來，以便節(jié)省數(shù)字信號(hào)處理裝置14中既用于編程又用于數(shù)據(jù)處理的存儲(chǔ)空間。其它優(yōu)點(diǎn)可以用以下方法達(dá)到。通信裝置1包括鍵阻抗，該鍵阻抗對(duì)把每一個(gè)國(guó)家的通信裝置1的內(nèi)部阻抗與本機(jī)存在的線路阻抗匹配以及把內(nèi)部回聲消除阻抗與反映通信裝置1特定部位的回聲特性的阻抗匹配是極其重要的。這些阻抗(kZSET，ZAST)示意地示于圖3，它們?nèi)慷际强勺兊?電阻R1...R4和電容C1，C2)，以便使它們的數(shù)值適應(yīng)上述要求。給定本發(fā)明的見解，建議通過在DSP14中模擬這些鍵阻抗來把它們加進(jìn)去。數(shù)字模擬結(jié)果提供鍵阻抗的片上靈活性和可編程性以及容易的片上集成。給定圖3電路中以拉普拉斯算子表示的傳遞函數(shù)H(s)，這種傳遞函數(shù)可以容易地通過H(s)的雙線性映射變換為眾所周知的z-域。這產(chǎn)生以z-算子表示的H(z)，這是在EQ之后把EQ1加到圖4A的數(shù)字濾波器電路來實(shí)現(xiàn)的。通過用電阻和電容的數(shù)值適當(dāng)?shù)貥?biāo)識(shí)二階數(shù)字濾波器函數(shù)中的變系數(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)其數(shù)字模擬。這種方法與例如通過開關(guān)電容電路裝置來建立可變可編程片上鍵阻抗相比容易實(shí)現(xiàn)。
圖4B表示TXF17和數(shù)字信號(hào)裝置24的組合連接方案，其中把EQ1分出來。這節(jié)省了DSP14中的程序儲(chǔ)存空間，減少了要執(zhí)行的指令條數(shù)。
原則上，現(xiàn)在可以設(shè)置一種裝置(未示出)，用來自動(dòng)測(cè)量本地用戶的線路狀態(tài)和a/b線路2上的特性，以便這樣修改鍵阻抗，使得它們自動(dòng)反映對(duì)線路阻抗的最佳匹配和/或立即提供最佳回波消除。這些條件是作為頻率函數(shù)的線路電壓、線路電流、阻抗性能、回聲脈沖響應(yīng)等等。這樣，這些條件為自動(dòng)計(jì)算模擬組件的最佳值提供數(shù)據(jù)，示意地示于圖3。
鑒于上述各點(diǎn)，顯然，對(duì)于本專業(yè)的技術(shù)人員來說，在下文由所附的權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可以作出各種各樣的修改，因而本發(fā)明并不限于所提供的例子。
權(quán)利要求
1.一種在通信系統(tǒng)中消除回聲的方法，其中相應(yīng)的信號(hào)通過發(fā)送通路發(fā)送，并通過接收通路接收，所述方法包括以下步驟向接收通路提供由發(fā)送通路產(chǎn)生并代表準(zhǔn)備在接收通路中消除的回聲的回聲控制信號(hào)，其特征在于所述回聲控制信號(hào)是一種經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換然后提供給所述接收通路的回聲數(shù)字控制信號(hào)。
2.在通信裝置中消除回聲的通信裝置，它包括-接收通路裝置和發(fā)送通路裝置，用來接收和發(fā)送相應(yīng)的信號(hào)；以及-回聲補(bǔ)償裝置，用來產(chǎn)生代表所察覺的回聲的回聲控制信號(hào)，所述回聲補(bǔ)償裝置耦合到所述發(fā)送通路裝置和所述接收通路裝置，其特征在于所述回聲補(bǔ)償裝置包括回聲控制信號(hào)產(chǎn)生裝置和耦合到所述數(shù)字控制信號(hào)產(chǎn)生裝置和接收通路裝置的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用來補(bǔ)償回聲。
3.按照權(quán)利要求2的通信裝置，其特征在于所述通信裝置包括數(shù)字信號(hào)處理裝置，后者包括以數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)的接收通路裝置和/或發(fā)送通路裝置的一部分，以及所述回聲數(shù)字控制信號(hào)產(chǎn)生裝置也被包括在所述數(shù)字信號(hào)處理裝置中。
4.按照權(quán)利要求3的通信裝置，其特征在于所述數(shù)字信號(hào)處理裝置包括接收濾波器裝置。
5.按照權(quán)利要求4的通信裝置，其特征在于所述接收濾波器裝置和所述回聲數(shù)字控制信號(hào)產(chǎn)生裝置被結(jié)合在數(shù)字信號(hào)處理裝置中。
6.按照權(quán)利要求5的通信裝置，其特征在于所述通信裝置包括兩個(gè)鍵阻抗電路，一個(gè)鍵阻抗代表所述通信裝置的內(nèi)部阻抗，而另一個(gè)代表回聲能力，在數(shù)字信號(hào)處理裝置中用數(shù)字方式模擬所述鍵阻抗。
7.按照權(quán)利要求6的通信裝置，其特征在于所述通信裝置包括用來自動(dòng)測(cè)量本地用戶的線路狀態(tài)和特性，以便修改所述數(shù)值，使得它們自動(dòng)反映對(duì)線路阻抗的最佳匹配和/或提供最佳回聲消除的裝置。
8.按照權(quán)利要求2至7中的一個(gè)的通信裝置，其特征在于所述通信裝置包括另一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器，后者與耦合到所述回聲數(shù)字控制信號(hào)產(chǎn)生裝置的所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器結(jié)合，以便形成單一的對(duì)稱數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
9.按照權(quán)利要求2至8中的一個(gè)的通信裝置，其特征在于所述通信裝置包括至少一個(gè)數(shù)字噪聲整形電路，后者耦合在所述回聲數(shù)字控制信號(hào)產(chǎn)生裝置和/或一方面是所述接收濾波器裝置，另一方面是至少一個(gè)所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器之間。
10.包括按照權(quán)利要求2至9中的一個(gè)的、用來消除所述通信裝置中的回聲的通信裝置的無繩電話裝置的無線電基站，它包括-接收通路裝置和發(fā)送通路裝置，用來接收和發(fā)送相應(yīng)的信號(hào)；以及-回聲補(bǔ)償裝置，用來產(chǎn)生代表所察覺的回聲的回聲控制信號(hào)，所述回聲補(bǔ)償裝置耦合到所述接收通路裝置，其特征在于所述回聲補(bǔ)償裝置包括回聲數(shù)字控制信號(hào)產(chǎn)生裝置和耦合到所述數(shù)字控制信號(hào)產(chǎn)生裝置和所述接收通路裝置的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用來補(bǔ)償回聲。
全文摘要
本發(fā)明提供一種消除通信裝置中的回聲用的方法和通信裝置,它包括:接收通路裝置和發(fā)送通路裝置,用來接收和發(fā)送相應(yīng)的信號(hào);和回聲補(bǔ)償裝置,用來產(chǎn)生代表所察覺的回聲的回聲控制信號(hào),所述回聲補(bǔ)償裝置耦合在發(fā)送和接收通路裝置之間,并包括回聲數(shù)字控制信號(hào)產(chǎn)生裝置和數(shù)模轉(zhuǎn)換器,后者耦合到數(shù)字控制信號(hào)產(chǎn)生裝置和接收通路裝置之間。硬件和軟件實(shí)現(xiàn)容易,并且出現(xiàn)在接收通路中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)范圍得到限制。
文檔編號(hào)H04B7/26GK1262818SQ99800389
公開日2000年8月9日 申請(qǐng)日期1999年1月18日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月30日
發(fā)明者A·M·J·達(dá)安恩 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司