[发明专利]谐波扬声器非线性的估计和抑制

说明书

技术领域

本发明涉及通信系统的用户设备中的回声消除，具体地，涉及在这种设备中产生的谐波扬声器非线性的估计和抑制。

背景技术

回声消减器是回声消除器的关键组件之一。回声消减器还使得回声消除器有别于仅仅在回声存在时衰减信号的纯回声抑制器。回声消除器的主要优点是在具有来自通信中双方的同时话音(所谓双通话)的情形下改进的性能，以及对低水平近端声音的增加的透明度，这提高了会话的自然性。

回声消减通常使用线性模型来实现，主要因为线性模型在计算上简单便于估计，还因为找到总体上有效的合适非线性模型要困难得多。由于这些原因，回声消减通常不能去除源自回声路径中的非线性的非线性回声。

回声消除器中的另一关键组件是残余回声抑制器，残余回声抑制器将回声消减器的输出中存在的任何残余回声减小至满足相关标准对回声衰减所施加的要求的水平，以及减小至残余回声在近端信号的呈现中不可察觉的水平。然而，由于在近端信号的频率成分与残余回声重叠时，残余回声抑制器执行的抑制也影响期望近端信号，因此残余回声抑制器执行的抑制应当尽可能小，因为该组件引入的(近端信号的)透明度损失与执行的抑制量直接相关。

由非线性导致的扬声器输出中的谐波泛音将被麦克风拾取为非线性回声。这些回声也需要由回声消除器去除。然而，由于回声消减器基于回声路径的线性模型，回声消减器不能减小非线性回声。因此，这些回声必须由残余回声抑制器来去除。为此，残余回声抑制器需要非线性回声的功率的估计。此外，该估计必须精确，因为否则残余回声抑制器需要执行额外抑制(针对最差情况场景的计划)以补偿非线性回声功率估计中的不确定性。然后，这将导致近端信号的回声消除器透明度降低，这是不利的。

对谐波扬声器非线性进行建模的一类方法[1-4]基于使用扬声器输入信号的功率的Volterra模型。然而，这在计算上非常复杂。此外，Volterra模型产生的谐波通常是混叠的，因此需要上/下采样方案来避免混叠影响谐波扬声器非线性的功率估计，这使得基于Volterra的方案甚至更加复杂。

发明内容

本发明的目的是对源自谐波扬声器非线性的回声功率进行计算上简单的估计。

本发明的另一目的是抑制源自谐波扬声器非线性的回声功率。

这些目的是根据所附权利要求来实现的。

根据第一方面，本发明涉及一种估计用户设备中的谐波扬声器非线性产生的回声功率的方法，所述用户设备具有扬声器输入和麦克风输出之间的回声路径。所述方法包括以下步骤：将扬声器输出信号频带集合中的每个频带映射至扬声器输入信号频带的对应数组，所述集合中的每个频带被映射至对应数组中的多个频带。在每个频带数组中，确定每个扬声器输入信号的功率估计。将在每个频带数组中确定的功率估计组合为产生谐波扬声器非线性的扬声器输入功率的对应估计。将扬声器输入功率的估计通过回声路径转换为谐波扬声器非线性产生的回声的功率估计。

根据第二方面，本发明涉及一种基于近端信号的功率估计与回声信号的功率估计之间的比率，使用频率选择性滤波器的回声抑制方法。所述方法包括以下步骤：确定来自回声消减器的残余回声信号的功率估计。根据第一方面，确定谐波扬声器非线性产生的回声的功率估计。通过将残余回声信号的功率估计与谐波扬声器非线性产生的回声的功率估计相加，形成回声信号的功率估计。

根据第三方面，本发明涉及一种谐波回声功率估计器，被配置为估计用户设备中的谐波扬声器非线性产生的回声功率，所述用户设备具有扬声器输入和麦克风输出之间的回声路径。所述谐波回声功率估计器包括以下元件：频带映射器，被配置为将扬声器输出信号频带集合中的每个频带映射至扬声器输入信号频带的对应数组，所述集合中的每个频带被映射至对应数组中的多个频带。功率估计器，被配置为在每个频带数组中，确定每个扬声器输入信号的功率估计。功率估计组合器，被配置为将在每个频带数组中确定的功率估计组合为产生谐波扬声器非线性的扬声器输入功率的对应估计。功率估计转换器，被配置为将扬声器输入功率的估计通过回声路径转换为谐波扬声器非线性产生的回声的功率估计。

根据第四方面，本发明涉及一种回声消除器，具有基于近端信号的功率估计与回声信号的功率估计之间的比率使用频率选择性滤波器的残余回声抑制器。所述回声消除器包括以下元件：功率估计器，被配置为确定来自回声消减器的残余回声信号的功率估计；根据第三方面的谐波回声功率估计器，被配置为确定谐波扬声器非线性产生的回声的功率估计；加法器，被配置为将残余回声信号的功率估计与谐波扬声器非线性产生的回声的功率估计相加。