[发明专利]用于回声消除的谱噪声补偿

说明书

发明领域

该发明涉及一种回声消除器，该回声消除器具有用于减少残留回声的子带衰减控制和用于提供谱匹配噪声补偿的子带噪声估计和注入。

发明背景

双向无线电通信系统常常易于出现回声现象。回声是无线电通信系统中以相反方向流动的信号之间耦合的结果。例如，在电话网络中，四线到两线混合电路的反射是一个众所周知的回声源。其他的回声源包括在终端设备，例如电话中的接收信号和发送信号之间的声学或电磁学耦合。声学回声，例如，可能由电话麦克风响应扬声器发出的音频信号造成。声学回声在封闭系统中可能会尤其严重，例如在移动蜂窝电话系统中。

回声消除器通常被用来基本上减少无线电通信网络中的回声传送。传统的回声消除器包括一个横向滤波器，该滤波器的特点在于近端终端设备的脉冲响应系数。该横向滤波器被连接来接收近端接收信号，并产生估计的回声信号。估计的回声信号被从由近端终端设备传送的发送信号中减去。回声消除器实质上对低损耗、长距离的卫星和光纤电话网络的清晰度做出了贡献。这种回声消除器的例子在美国专利Nos.4,064,379；4,113,997；4,321,686；4,360,712；4,377,793；和针对Horna的4,600,815，以及美国专利Nos.3,780,233；3,789,233；3,836,734；针对Campenella的3,894,200中被描述。

由于用来最初产生和其后修改假定的近端回声路径脉冲响应的时间有限，即使最好的回声消除器在完全除去回声方面也是不完善的。此外，数字信号的固有量化误差也限制了回声估计和消除的准确性。因此，与不相关的背景噪声截然不同的残留回声分量仍保留在回声消除后的信号之中。残留回声分量被假定为具有低的幅度。因此，传统的用来减少残留回声的方法采用了中心削波器来除掉回声消除后信号中的低幅度分量。一般的，为了防止发送语音的过零失真，当近端发送信号很大时，中心削波器被选择为无效。然而，中心削波器的选择有效和无效也往往引起对发送信号的低幅度背景噪声分量的不被希望的调制。这种调制会被远端感觉为通信通道的偶尔断路。此外，选择性有效的中心削波器会不被希望地削减掉轻声的音节。

美国专利Nos.5,157,653和针对Genter的5,283,784，描述了一种回声消除器，其中可变衰减器被用来在连续的衰减范围上衰减回声消除后的信号。为了衰减残留回声，衰减通过响应于接收信号、发送信号及回声消除后的信号的相对电平的比较而变化的衰减因子来决定。为了降低对衰减器操作的感知，在有限的时间间隔内，衰减因子是渐变的而不是突变的。

为了进一步减小对用于回声削减的可变衰减的感知，前面提及的Genter专利揭示了将补偿噪声分量注入到已衰减的回声消除后的信号中(的方法)。注入噪声分量的电平由基于发送信号的估计噪声分量和衰减器施加的主要衰减而决定。正如在其中进一步描述的，补偿噪声分量从用来提供具有预先决定谱特性的噪声信号的信号源中得到，具有预先决定谱特性的噪声信号有例如白噪声，或别的波段被整形为近似于典型的电话电路噪声的噪声。当然，“典型”的电话电路噪声可能变化很大，如同电话使用者附近的环境声学噪声一样。例如，由蜂窝无线电话系统的移动使用者产生的电话信号可能包括与双绞线本地回路的静止使用者所产生的电话信号中的噪声在谱方面截然不同的噪声。因此，即使从实际背景噪声到人工注入噪声的缓慢变化也会被远端清楚地感觉到并干扰远端听者。因此，理想的是提供一种回声消除器，其中注入的噪声分量更准确地与发送信号中的主要噪声谱相关联。

发明概要

根据该发明的一个方面，提供了一种回声消除器，其中，具有有限带宽的发送-输入信号被划分为许多用于独立回声消除的子带发送-输入信号。接收-输入信号也被划分为许多子带接收-输入信号。每一个子带接收-输入通道信号都与一个相应的估计脉冲响应卷积来产生各自的估计子带回声信号，其中的估计脉冲响应与相应的子带内接收-输入信号和发送-输入信号之间的回声路径有关。每一个子带回声信号被从相应的子带发送-输入通道信号中减去来产生各自的子带误差信号。于是根据相应的子带发送-输入信号、子带接收-输入信号和子带误差信号相对电平的比较，通过在独立的基础上可变地衰减子带误差信号，残留回声被减少。