[发明专利]用于具有解码器的装置的回声消除器及其方法

说明书

本发明涉及回声消除器，尤其涉及用于数字通信装置的快速收敛回声消除器。

在一些双向通信系统中，对以相反方向发送的信号采用不同的通路。在这种系统中，在一个通路中的信号可能反射进入另一个通路。这些通常被称为回声信号的反射信号会干扰想要的通信信号。因此，人们已开发了回声消除器以抑制反射信号。

回声消除器采用自适应滤波器来估计反射进入某一信号通路中的回声信号。从包括回声信号的信号通路中减去回声估计，产生基本上无回声的，或者说回声被抑制的信号。

最小均方(LMS)自适应滤波器具有相对简单的结构，并且计算稳定、高效，所以被广泛用于回声消除器来估计回声信号。然而，当用于诸如电话会议和免提蜂窝通信的声频回声消除应用中时，LMS自适应滤波器存在收敛速度慢的问题。

LMS自适应滤波器的另一缺点是它们对回声信号的抑制通常不超过30dB(分贝)。在通常的声频应用中，回声信号非常强，有时甚至与想要的通信信号相当。在这样的环境下，自适应滤波器必须快速收敛以模拟快速变化的回声通路，并且急切希望能将回声信号抑制至少40dB。如果不满足这两个要求，则会出现大的回声估计误差，并且这些大的误差又会导致想要的通信信号的信号质量严重降低。

线性预测方法已被用来提高回声消除器的收敛速度。美国专利4,672,665公开了一种回声消除器，它估计远端话音信号的线性预测滤波器系数，然后用该线性预测滤波器系数来进行远端和近端话音信号的滤波。分别用经滤波的近端和远端信号来代替原来的近端和远端信号，从而再从经滤波的远端和近端信号进行回声消除器的自适应。经滤波的远端信号比原始信号更接近白随机过程信号，这样收敛速度就提高了。

美国专利4,697,261公开了一种用于数字通信装置的回声消除器，其中采用了基于线性预测的话音编码器、回声消除器。该回声消除自适应滤波器利用了可得到的话音编码器的线性预测滤波器残留信号。该回声消除器还利用了近端输入信号的线性预测反向滤波器的系数。

然而，这些回声消除器对近端噪声信号都非常敏感。它们的操作不是足够的可靠，不能确保用户在整个呼叫过程中都清晰通话。这样，它们的应用就受到了很大的限制。

在诸如数字移动免提(hands-free)电话和数字免提电话装置等采用了线性预测的环境中，尤其需要一种收敛迅速、稳定、高抑制、噪声稳健并且计算高效的自适应滤波器。在这种环境中的回声通路变化快，回声强，背景噪声信号大。因此，需要回声消除器的自适应滤波器收敛迅速，并且对回声信号的抑制超过40dB。人们还希望回声消除器计算高效，从而能在一个相对小的具有低电流消耗特性的电路中实现。人们还希望这么一种回声消除器能利用现有通信装置中的电路的优点。

因此，在那些有声频回声，并且回声通路变化快，回声信号强，而且存在近端噪声的环境中，仍须一种稳定、收敛迅速、噪声稳健(robust)，并且计算高效的自适应滤波器，并且在某些环境下能完全利用现存电路的优点。

图1是根据现有技术的回声消除器的电路原理图；

图2是根据现有技术的回声消除器的电路原理图；

图3是一种回声消除器的电路原理图；

图4是根据图3的回声消除器的电路原理图；

图5是说明根据图3和4的回声消除器的工作的流程图。

在接收通路中包括一个话音解码器的通信装置中实现了一个回声消除器。该回声消除器从该话音解码器接收线性预测残留采样和一个线性预测误差信号。在线性预测残留域内形成回声消除器系数的修正方向。在残留域内的修正方向被转换为话音域内的修正方向。用变换得来的话音域修正方向来执行回声消除器的系数调整。通过从线性预测残留域到话音域的变换计算修正方向，可以获得最优的修正方向。这种回声消除器能更快地调整到回声通路上，更大程度地抑制回声信号，同时保持稳定、高效及噪声稳定。

一种传统的最小均方(LMS)回声消除器100如图1所示。这种装置按装在一个包括麦克风104和扬声器102以进行免提操作的通信装置101中。与扬声器102相连的接收通路包括一个解码器106和一个与收发信机120的接收器的输出相连的数/模(D/A)变换器。与麦克风104相连的发射通路包括一个模/数(A/D)变换器114，一个合成器112和一个与收发信机120的发射机输入相连的编码器116。信号x(n)，y(n)和e(n)是数字信号。当按装在诸如蜂窝移动电话，卫星电话，无绳电话等无线电话上后，收发信机120与天线122相连。