[发明专利]回波消除器及其所使用的学习方法

说明书

技术领域

本发明涉及能应用于移动通信网和长途电话线路网的回波消除器。同时，本发明也涉及适合于在这样的回波消除器中所使用的学习方法。

背景技术

在通过海底电缆或通信卫星的长途电话线路上，通常连接到该线路两端的用户线路是双线电路，而其长途传输部分是四线电路，其中为了放大信号或用于某些其它用途，发送和接收是互相独立的。在使用移动电话(或蜂窝电话)的移动通信网中，模拟电话的用户线路也是双线电路，而其从用于接收移动电话信号的中继站到交换机的部分也是四线电路。在这种情况下，在二线和四线之间的连接区域装有混合电路以用于完成四线/二线转换。

该混合电路被设计成与二线电路的阻抗相匹配。然而，由于用户电路的阻抗是不规则且易变的，很难达到总是很好的匹配条件。为此，输入到混合电路的四线侧输入端口的部分信号倾向于泄漏到四线侧的输出端。结果，产生了所谓的回波。虽然，回波电平低于发送话音电平，但是在回波以一定的延时而返回到讲话者的情况下，话音质量大大降低且出现话音障碍。鉴于上述的状况，回波消除器被开发成能防止回波产生的有效装置。

图1显示了带有回波消除器的二线/四线交换电路的硬件方框图。如图1所示，回波消除器1被安装在混合电路2的前级。普通模拟电话用户被称为“近端讲话者”而移动电话用户被称为“远端讲话者”。输入到回波消除器1的远端声音信号用Rin表示；从回波消除器1输出的远端声音信号用Rout表示；输入到回波消除器1的近端声音信号用Sin表示；从回波消除器1输出的近端声音信号用Sout表示。

回波消除器1包括回波路径估测电路/回波复制品产生器3，控制单元4，加法器5，和非线性处理器6。回波路径估测电路/回波复制品产生器3利用远端声音信号Rout产生和近端声音信号Sin能发生的回波相同的信号。此信号被称为“回波复制品”。由加法器5把该回波复制品从近端声音输入Sin中减去。回波路径估测电路/回波复制品产生器3利用送到混合电路2的输出信号Rout和未被加法器5抵消的剩余回波进行回波抵消的学习。

在远端讲话者一侧通过传输线发送数字信号。D/A变换(通常是μ-定律变换)在用于处理数字信号的回波消除器和用于进行转换到模拟电路的混合电路2之间进行。为此，在远端声音输出Rout和近端声音输入Sin之间的关系是非线性的。因此，由回波路径估测/回波复制品产生器3所进行的仅仅是线性的计算不不足以充分地和完全地消除回波。

这样，为了消除尚未被抵消的剩余回波，使用了非线性处理器6。在只有远端讲话者正在讲话的情况下，近端声音输出Sout仅仅由回波构成。因此，非线性处理器6进行切换以使得阻止近端声音输出Sout的传输或以伪噪声替代近端声音输出Sout。非线性处理器6的这种操作是在控制器4控制下进行的。也就是，控制单元4检测远端讲话者的缄默条件或检测双方讲话条件。同时，控制单元4接通/关闭回波路径估测的学习功能，检测远端讲话者单独讲话条件并进一步控制非线性处理器8的切换操作。

通过检测以回波形式出现在Sin中的远端讲话者声音，可按常规方式，惯例地估测回波路径。也就是说，在远端讲话者声音很弱或处在缄默状态的情况下，不可能检测到它的回波路径。因此，在远端讲话者突然开始讲话的情况下，传统的回波消除器就很难按时作出响应。结果是回波被传送到远端讲话者。

另外，如上所述，当远端为缄默状态或双方都在讲话时，必须停止学习。然而，当以上的检测实际实行时，有时会发生检测的时序错误。这种检测时序的错误可以是由误学习产生噪声的原因之一。为了使误差的影响为最小，必须设置学习常数使所表示的值是渐变的。然而，这就正好导致了学习速度的减慢。

学习速度的减慢引起这样的问题，即在通信线路的特性改变后回波甚至变得更大。因为特别是当新呼叫被设定时，回波路径会有很大变化，因此在回波消除器的学习收敛以前，能在远端讲话者一侧出现的回波会变得更大。

随着信号传播时间增加，由回波造成的话音障碍变得更重大。具体地，由于通过卫星的话音有很大的延时，回波可成为一个大问题。同样，在使用移动电话的移动通信的情况中，有时实行低比特速率编码以用于在基站和移动台之间的通信或办公室到办公室的通信，且在中继站执行许多交换过程。因此，由于出现重大的延时，回波可成为一个大问题。

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