回波消除器电路和方法技术

一种回波消除器电路和方法，以非干扰的方式进行级联的回波消除和噪声抑制。回波消除器电路包括预噪声抑制逻辑，回波消除器系数逻辑，噪声抑制逻辑以及回波消除器滤波器。预噪声抑制逻辑接收预回波消除器上行链路数据和下行链路数据，作为响应，产生预噪声抑制上行链路数据。回波消除器系数逻辑接收预噪声抑制上行数据和预回波消除器上行数据，作为响应，产生滤波器系数数据。噪声抑制逻辑接收预噪声抑制上行数据，作为响应，产生噪声抑制上行数据。回波消除器滤波器接收噪声抑制上行数据和滤波器系数数据，作为响应，产生最终的上行数据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及通信系统，更具体涉及回波消除器和回波消除方法。
技术介绍
通信系统可使用回波消除器来补偿回波效应。这些系统还可使用噪声抑制器来在通信环境中补偿噪声效应。通信系统中的回波的特征通常为发送信号的一部分在延迟一段时间后从端用户返回到发送信号的发送者。由于多种原因，诸如四/二线混合(four/two wire hybrid)中的阻抗不匹配，或者在远端的电话、无线设备或免提扬声器电话中的声学耦合的反馈，可能会发生发射信号的反射。对应于延迟的发射上行链路信号的回波信号被感觉为是对近端用户的干扰，某些情况下可导致被称为啸叫(howling)的不稳定状况。回波消除器可用于无线设备，包括免提扬声器电话，诸如蜂窝电话、车载电话、双向无线电装置、用于蜂窝电话的车载工具以及能够在整个地理区域中移动的其他合适的设备。此外，回波消除器可用在有线设备中，诸如免提扬声器电话、视频和音频会议电话以及在电信工业中通常被称为简单老式电话系统(plain old telephone system,POTS)设备的电话。免提扬声器电话通常包括产生上行链路信号的麦克风，从声学上产生下行链路信号6的扬声器，补偿回波信号的回波消除器以及电话电路。免提扬声器电话可集成在交通工具内音频系统中。交通工具可以 是汽车、船、飞机或任何合适的交通工具。交通工具内音频系统可包括放大器、扬声器和音源，诸如调谐器模块、CD/DVD播放器、磁带播放器、卫星无线电装置等等。交通工具内音频系统可集成在通信装置中，诸如电信息通信模块(telematics communication module)。例如， 电信息通信模块可以是通用汽车的Onstar系统(General Motor's Onstar system)。电信息通信模块通常收集和传播数据，诸如位置信息和音频， 诸如语音。己知回波消除器通过生成对应于在声耦合信道中传播的放大的下 行链路音频信号的一部分的回波估计数据，试图在远端发射时补偿在 近端产生的回波信号。回波消除器通过使用回波消除器自适应滤波器 产生回波估计数据。回波消除器自适应滤波器通常使用有限冲激响应 (FIR)滤波器，其具有一组加权系数，用于在扬声器和麦克风之间对 声耦合信道进行建模。在下行链路通话模式期间，回波消除器自适应 滤波器试图通过动态地对有限冲激响应滤波器的加权系数进行自适应 而对声耦合信道建模。此外，上行链路路径中和下行链路路径中的衰 减器可用于减轻回波信号的效应，以响应声耦合信道中的变化。当近端用户不讲话时，因为不存在下行链路信号，回波消除器自 适应滤波器系统更新步骤通常会空闲，但是滤波操作仍可以是活动的。 当近端和远端都在讲话时(即双通话模式)，预回波消除器上行链路 麦克风信号包括干扰信号和回波信号。此外，由于噪声端信号源的干 扰，回波消除器自适应滤波器系数更新步骤通常会空闲或明显变慢。 干扰信号包括近端语音、各种噪声成分和失真。各种噪声成分可包括 音频系统的非线性、扬声器失真、背景噪声。在双通话期间，系数更 新步骤可能空闲或者改变，但是滤波操作将是活动的，以去除回波成 分。但是，有一个问题真实世界的效应包括算法回波建模收敛速率和稳态性能中的限制、回波路径中的可变性、所使用的特殊设备的数 学精确度限制以及非线性音频系统成分，所有这些都会影响自适应回 波消除器从发射信号中去除或降低回波成分的能力。因而，开发了先 进的建模技术，诸如多级自适应滤波器，来进一步改善回波消除器系 统最小化建模误差和相应的残留回波的能力。噪声抑制器可用在近端和远端来降低发射的语音信号的噪声成 分。在无线设备是操作在含有背景噪声的环境中的移动手机或免提电 话时，诸如在交通工具中操作时，噪声抑制特别有用。在交通工具环 境中，背景噪声可能是，在高速或颠簸路段上驾驶、操作送风机导致 麦克风上的空气涡流、降低或升高车窗导致风的辘辘声、操作风挡刮 水器、操作转弯信号或进行其他活动导致交通工具中的其他噪声源， 而产生的结果。尽管噪声抑制技术可以静态地降低背景噪声或者缓慢 改变噪声环境，噪声抑制和回波消除性能都会由于组合产生的噪声和 回波信号而显著地受到影响。图1图示说明了现有技术级联回波消除和噪声抑制模块10，其使用噪声抑制逻辑20、回波消除器电路30、数模转换器40、扬声器50、 模数转换器60和麦克风70。数模转换器40接收下行链路数据52，作 为响应，产生下行链路信号54。麦克风70通过模数转换器60连接到 回波消除器电路30。模数转换器60接收预回波消除上行链路信号62， 并产生预回波消除器上行链路数据64。麦克风70在声耦合信道72上 接收由扬声器50产生的下行链路信号54的一部分，作为响应，产生 预回波消除器上行链路信号62。回波消除器电路30包括第一回波消除器自适应滤波器80，第一 加法器逻辑82，第二回波消除自适应滤波器84，和第二加法器逻辑86。 第一加法器逻辑82从第一回波消除器自适应滤波器80接收预回波消 除器上行链路数据64和第一回波估计数据88，作为响应，产生第一后 回波消除器上行链路数据卯。第二加法器逻辑86从第二回波消除器自适应滤波器84接收第一后回波消除器上行链路数据90和第二回波估 计数据92，以产生第二后回波消除器上行链路数据94。噪声抑制逻辑 20从第二回波消除器自适应滤波器84接收最终的后回波消除器上行链 路数据96，作为响应，产生最终的上行链路数据98。背景噪声是持久的，在回波消除器操作时的普遍问题是诸如汽车 环境的嘈杂刺耳的环境。由于第一回波消除器自适应滤波器80的高度 线性属性，预回波消除器上行链路数据64中存在的背景噪声将作为第 一回波消除器上行链路数据90的一部分而相对不受影响地传递到第二 回波消除器自适应滤波器84。但是，由于第二级的级联自适应滤波器 84的已知的抑制(非线性)特性，背景噪声电平或幅度将根据远端语 音信号接收活动性以及由于第一回波消除器自适应滤波器中线性回波 消除的某些随后的程度，而粗略地进行调制。因此，主要由于第二噪 声补偿器自适应滤波器84，噪声抑制逻辑20接收背景噪声的噪声调制， 作为部分最终后回波消除器上行链路数据96。如本领域技术人员所知，通常使用的噪声抑制算法，诸如非线性 频谱减法(NLSS)，在背景噪声功率保持相对恒定或缓慢变化(诸如 随交通工具速度的加快和减慢而变化)时最有效。主要由于第二回波 消除器自适应滤波器84而引入的噪声调制效应可以相当快速，导致噪 声抑制模块20的性能变得不好，诸如下降的信噪比(SNR)以及由噪 声抑制模块20自身引入的人造干扰噪声。因此，尽管多滤波器拓扑改 善了噪声环境中的回波消除，远端用户将接收到包含人造干扰背景噪 声的最终上行链路数据98。附图说明在附图中，通过举例而非限制地说明了本专利技术，其中相似的参考 标号指示类似的元素，在附图中图1是现有技术回波消除和噪声抑制模块的框图2是说明根据本专利技术一个实施例的回波消除器电路的一个例子的框图3是说明根据本专利技术一个实施例的回波消除和噪声抑制方法的 一个例子的流程图4是说明根据本专利技术一个实施例的回波消除器电路的另一个例 子的框图5是说明根据本专利技术一个示例实施例的通信系统的例子的框 图；和图6是根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于降低数据中回波和噪声的方法，所述方法包括：　接收数据；　对所述数据进行线性滤波，以产生预噪声抑制数据；　去除所述预噪声抑制数据中的噪声，以提供噪声抑制数据；　至少部分地使用所述预噪声抑制数据并且不使用所述噪声 抑制数据，来动态地确定至少一个加权滤波器系数，所述确定步骤独立于去除所述预噪声抑制数据中的噪声的步骤而发生，并且不受去除所述预噪声抑制数据中的噪声的步骤的影响；　其中，去除噪声的步骤独立于动态地确定至少一个加权系数的步骤而发生，并且不 受动态地确定至少一个加权系数的步骤的影响，使得在不遇到固有噪声电平上的人为变化的情况下去除所述噪声；　随后，使用所述至少一个加权滤波器系数，对所述噪声抑制数据中的回波进行滤波以产生最终数据，所述最终数据基本上无噪声并且基本上无回波。

【技术特征摘要】
US 2003-12-12 10/735,2701.一种用于降低数据中回波和噪声的方法，所述方法包括接收数据；对所述数据进行线性滤波，以产生预噪声抑制数据；去除所述预噪声抑制数据中的噪声，以提供噪声抑制数据；至少部分地使用所述预噪声抑制数据并且不使用所述噪声抑制数据，来动态地确定至少一个加权滤波器系数，所述确定步骤独立于去除所述预噪声抑制数据中的噪声的步骤而发生，并且不受去除所述预噪声抑制数据中的噪声的步骤的影响；其中，去除噪声的步骤独立于动态地确定至少一个加权系数的步骤而发生，并且不受动态地确定至少一个加权系数的步骤的影响，使得在不遇到固有噪声电平上的人为变化的情况下去除所述噪声；随后，使用所述至少一个加权滤波器系数，对所述噪声抑制数据中的回波进行滤波以产生最终数据，所述最终数据基本上无噪声并且基本上无回波。2. 如权利要求l所述的方法，进一步包括向收发器提供所述最 终数据，以进行传输。3. 如权利要求l所述的方法，其中，接收数据的步骤包括接收来自麦克风的数据。4. 如权利要求l所述的方法，进一步包括执行遥测功能，所述 功能选自包含以下内容的组执行远程引擎诊断功能；追踪交通工具 位置；以及提供路旁援助。5. —种回波消除器装置，包括预噪声压制逻辑，所述预噪声压制逻辑被配置为对数据进行线性 滤波以产生预噪声抑制数据；噪声抑制逻辑，所述噪声抑制逻辑被连接到所述预噪声压制逻辑 并且被配置为去除所述预噪声抑制数据中的噪声和提供噪声抑制数 据.，被连接到所述预噪声抑制逻辑的滤波器系数发生器，所述发生器 被配置为至少部分地使用所述预噪声抑制数据并且不使用所述噪声抑 制数据来动态地确定至少一个加权滤波器系数，所述确定步骤独立于 去除所述预噪声抑制数据中的噪声的步骤而发生，并且不受去除所述预噪声抑制数据中的噪声的步骤的影响；其中，在所述噪声抑制逻辑中的噪声去除独立于动态地确定至少 一个加权系数的步骤而发生，并且不受动态地确定至少一个加权系数 的步骤的影响，使得在不遇到固有噪声电平上的人为变化的情况下去除所述噪声；被连接到所述噪声抑制逻辑和所述发生器的回波消除器滤波器， 所述回波消除器滤波器被配置为使用所述至少一个加权滤波器系数而 对所述噪声抑制数据中的回波进行滤波以在输出端产生最终数据，所 述最终数据基本上无噪声并且基本上无回波。6. 如权利要求5所述的回波消除器装置，其中，向收发器提供所 述最终数据，以进行无线传输。7. 如权利要求5所述的回波消除器装置，其中，所述数据包括来 自麦克风的数据。8. 如权利要求5所述的回波消除器装置，所述装置被配置为执行 遥测功能，所述功能选自包含以下内容的组执行远程引擎诊断功能; 追踪交通工具位置；以及提供路旁援助。9. 一种用于降低数据中回波和噪声的方法，所述方法包括 接收数据；去除所述数据中的噪声，以提供 本上无噪声的噪声抑制...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆士B皮凯特，凯尔K伊韦，丹尼尔S罗库塞克，
申请(专利权)人：摩托罗拉公司，
类型：发明
国别省市：US[]