[发明专利]减少话音通信网中残余远端回声的方法和设备

说明书

本发明涉及处理通信网中话音信号的技术，更具体地是涉及处理远端回声的抑制的方法和设备。

早已知道在许多话音通信网中，远端有一种令人烦恼的趋向，把他的话音传输的延迟复制品返回到近端扬声器。当这种现象发生在延迟时间约为40ms或更多时，这种远端回声更是特别麻烦，因为在这种延迟时间，回声容易使近端扬声器明显地感觉为干扰噪声。因此，对于需要相当大的延迟的那些网络，远端回声造成了特别严峻的问题。这包括卫星网络，以及至少某些实行话音编码和太缩的网络。

事实上，能使远端扬声器抑制或作非故意返回近端的近话音分量的装置是可以得到的。可是还是会有远端扬声器不使用这种装置的情况，此外，即使在远端使用了这种回声抑制或回声消除装置，或许也不会完全有效地消除回声。因此，在许多情况下，至少将会有残余回声返回到近端。

因此，对于近端扬声器通常希望操纵一个能减少那些近语音分量的装置，该分量是通过远程通信网往返回程后返回到近端扬声器的。

早期用于减少回声的非线性处理器在O.M.Mracek Mitchell和D.A.Berkley的论文中作了说明，论文的题目是“一个使用中心限幅的全双向回声抑制器”发表于贝尔系统技术杂志50(1971)1619-1630页。当这篇论文发表时，回声消除器尚未使用。在该论文中，作者说明了一个分频带中心限幅器用作一个独立装置来取代在远(即接收)端常规的(在发表的当时)回声抑制器。这个中心限幅器不能适用于有实际回声延迟的情况。

授予Younce等人的美国专利No.5,274,705，说明了运用远(接收)端的一个装置抑制残余回声的最新成果。用传统回声消除器不能完全消除的回声可进一步用一个非线性处理器来消除。在这个非线性处理器中，背景噪声电平的估值用来设置一个全频带的噪声透明度阈值。发送低于此阈值的传输是为了掩蔽残余回声，并避免背景噪声的不自然的声音阻断。这个技术是根据估计的回声路径的增益并使用回声复制中的能量来建立一个用于全频带中心限幅的时变阈值。

在某些情况下，Younce技术或许不能实现满意的回声抑制。例如，经受住中心限幅处理的残余回声将扩展到全部频带，即使在非常低的信噪比的情况下，也可能识别为话音(因此形成干扰)。此外，全带噪声透明度是不利的，因为窄带噪声，如电源线路交流声将会在整个频带趋向于提高噪声透明度阈值，这可能引起不希望的回声传输，而回声只在有限的频率范围内被噪声掩没。

这个领域的专业人员已经认识到位于近(发送)端的一个装置如果它能补偿由于通过本地和远程网的往返回程由回波传输所引起的延迟，则该装置就能用来减少远端回声。例如，J.Portelli提出的国际专利申请PCT/AU93/00626(国际刊物WO94/14248)，说明了在近(发送)端常规的回声消除器的使用。由于在近话音的传输和要消除的回声的到达之间可能有实际上的延迟，在安装前，这个回声消除器与一个已编程的延迟装置一起工作来提供一个固定的补偿性的延迟。在回声消除器中，一个全带自适应横向滤波器产生一个相减的回声复制。然而，某些因素可能会妨碍这个系统提供一个完全满意的补偿。例如，回声复制的精度就受到线路噪声的限制，这可能减少回声消除器的有效性。此外，本地和远程网间的线路倍增或压缩设备能使回声信号部分发生失真，引向不完善的抑制。由于相位滚动(例如，由于模拟传输设备)，或由于量化噪声以及数字传输系统中话音编码器引起的非线性等，这个系统也可能具有恶化的性能。

所以，回声控制领域的专业人员至今还不能提供一个可用于本地网来减少残余远端回声的完全满意的方法。

我们已发明了一种改进的能在本地网内实行的非线性处理的设备和方法。我们的方法对于减少来自远程通信网的残余回声是非常有效的，即使在回声返回时带有大的传输延迟。对于线路噪声和可能由远程非线性处理引入远程网的失真我们的方法都是强有力的。而对于相位滚动以及可能使常规回声消除器的收敛恶化的各种常遇到的问题，我们的方法也可使其相对地不太敏感。

从广义上，我们的发明包括减少话音通信中的回声，这是从远方传输到一个网络，并且从近方网络接收到的回声。(“远”和“近”两个词不受限制，它不意味着双向通信路径的相对端。在本文几个地方，  “本地”可代替“近”而“远程”可代替“远”)。