專利名稱：回波消除器的噪聲電平計(jì)算器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般地說(shuō)，本發(fā)明涉及遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)，具體的說(shuō)，本發(fā)明涉及在電話線路回波消除器中檢測(cè)噪聲的噪聲電平計(jì)算器。
對(duì)于判斷加到自適應(yīng)濾波器上的參考信號(hào)是噪聲還是非噪聲部分，噪聲電平計(jì)算也是很有用的。如果檢測(cè)到噪聲，則可以禁止對(duì)濾波系數(shù)進(jìn)行更新。
優(yōu)選實(shí)施例概述根據(jù)本發(fā)明，提供了一種監(jiān)測(cè)加到NLP上的誤差信號(hào)的噪聲電平以及加到自適應(yīng)濾波器上的參考信號(hào)的噪聲電平的噪聲電平計(jì)算器，以實(shí)現(xiàn)前面所述的目的。對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)的噪聲檢測(cè)器，其不僅跟蹤噪聲部分，也跟蹤信號(hào)電平，并推斷噪聲電平是直接地等比于最低累積信號(hào)能量，本發(fā)明的噪聲電平計(jì)算器使用信號(hào)能量的方差來(lái)確定背景噪聲電平。因而，本發(fā)明的噪聲電平計(jì)算器實(shí)際上取噪聲周期，并適應(yīng)這些周期中噪聲能量方差的變化。
圖2是顯示根據(jù)該優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行噪聲電平計(jì)算的步驟的流程圖。
優(yōu)選實(shí)施例詳述參照

圖1，顯示的是從線路回波路徑(在Sin-line和Rin-line之間)消除回波信號(hào)的線路回波消除器(LEC)。在控制邏輯單元9中運(yùn)用了自適應(yīng)濾波算法(典型地為眾所周知的自適應(yīng)LMS算法)，以實(shí)現(xiàn)回波消除的功能。在累加單元3中，從輸入線路信號(hào)(Sin-line)中減去自適應(yīng)濾波輸出，以生成誤差信號(hào)(ein)。如上所述，提供了NLP5以消除因非線性、失真、附加信號(hào)噪聲等引起的殘余回波信號(hào)。還有雙向通話檢測(cè)器11，用以在雙向通話的情況下(例如，當(dāng)近端開(kāi)始說(shuō)話時(shí)，這種情況下信號(hào)變?yōu)榻苏Z(yǔ)音加遠(yuǎn)端回音)禁止NLP5。
根據(jù)本發(fā)明，提供了噪聲電平計(jì)算器13以連續(xù)地為誤差信號(hào)ein和參考信號(hào)Rin-line監(jiān)測(cè)噪聲電平。NLP單元5使用誤差信號(hào)的噪聲電平來(lái)判斷采樣是噪聲還是殘余回波。如果檢測(cè)到噪聲，則原樣傳送出去，但如果檢測(cè)到殘余回波，則NLP5生成噪聲采樣。在控制單元9中，自適應(yīng)濾波算法使用參考信號(hào)的噪聲電平來(lái)判斷信號(hào)是語(yǔ)音還是噪聲。如果是噪聲，則不更新回波消除系數(shù)。
參照?qǐng)D2，顯示的是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的噪聲電平計(jì)算器的優(yōu)選算法。圖2中的方程能在C編譯器中具有最佳的性能。運(yùn)行中需要兩個(gè)輸入，即輸入信號(hào)xin和聲音判斷參數(shù)tone-decision。噪聲電平計(jì)算器的內(nèi)部狀態(tài)和它的局部變量保存在局部工作區(qū)中(即以下說(shuō)明的NoiseLevel結(jié)構(gòu))。
使用相同的函數(shù)計(jì)算圖1中LEC的參考信號(hào)Rin_line和誤差信號(hào)ein的噪聲電平。在每次噪聲計(jì)算器的運(yùn)行中，輸入采樣xin被選擇作為ein或Rin-line。
參照?qǐng)D2，以下是NoiseLevel結(jié)構(gòu)和每次這樣的運(yùn)行所需的局部變量Structure(*NoiseLevel)(*NoiseLevel).count采樣窗口計(jì)數(shù)器(*NoiseLevel).level這代表NoiseLevel(*NoiseLevel).accum當(dāng)前輸入信號(hào)累加值(*NoiseLevel).accum[1]先前輸入信號(hào)累加值(*NoiseLevel).variance累加值方差(*NoiseLeve.flag_no_update無(wú)效窗口標(biāo)志，不更新NoiseLevelxin輸入采樣diff先前累加值與當(dāng)前累加值的差異tone_decision如果信號(hào)是語(yǔ)音，標(biāo)志為1nlevel_countNoiseLevel更新之前的累加次數(shù)本發(fā)明的算法是基于噪聲部分的能量方差遠(yuǎn)比語(yǔ)音部分的能量方差小的假設(shè)基礎(chǔ)之上。斷定沒(méi)有語(yǔ)音后(步驟A)，將包含256個(gè)采樣(32msec)的窗口內(nèi)的采樣進(jìn)行累加(即將窗口內(nèi)的信號(hào)能量進(jìn)行計(jì)算)。(步驟B中，(*NoiseLevel).accum
＝(*NoiseLevel).accum
+abs(xin))。當(dāng)窗口完成后(步驟D中，(*NoiseLevel).coun＞W(wǎng)indow_size？)，更新噪聲電平，將結(jié)果保存在內(nèi)存中。為了保證方差和噪聲電平計(jì)算不出錯(cuò)，采樣累加值不超出一個(gè)最大電平是重要的(步驟C中，將(*NoiseLevel).accum
限定在Max_limit)。在累加值無(wú)效的情況下(步驟D中，Yes(accum無(wú)效))，對(duì)接下來(lái)的兩個(gè)窗口不計(jì)算Noise Level(這作為步驟C中標(biāo)志被設(shè)為(*NoiseLevel).flag_no_update＝2的結(jié)果，然后在步驟D中減兩次(*NoiseLevel).flag_no_update-＝1)。在啟動(dòng)時(shí)，以及達(dá)到Max_limit時(shí)，也將兩個(gè)窗口認(rèn)作為無(wú)效。它們不被使用，分別填充或清除累加記錄。
當(dāng)有兩個(gè)有效的采樣累加值時(shí)，計(jì)算它們的差值，差值用來(lái)將這些累加值的方差更新為差值和方差參數(shù)先前值的加權(quán)平均值，(即(*NoiseLevel).variance+＝(diff-(*NoiseLevel).variance)＞＞3將方差參數(shù)調(diào)整為現(xiàn)有的(即先前的)方差參數(shù)加上差值(diff)減先前方差參數(shù)所得值的一個(gè)倍數(shù)(÷8)，(*NoiseLevel).variance＝diff將方差參數(shù)調(diào)整為先前方差參數(shù))。因而，在圖2的實(shí)施例中，以增高比例1和衰減比例8(即步驟E中，＞＞3)對(duì)方差進(jìn)行計(jì)算/更新。這些增高和衰減比例根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇以在低能量(例如語(yǔ)音部分中的摩擦音引起的)的短時(shí)期內(nèi)不對(duì)噪聲電平進(jìn)行更新。也可以選用其它的增高和衰減比例以適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)合。因而，增高比例強(qiáng)勁，而衰減比例比增高比例慢。
當(dāng)方差減小至累加值電平除以預(yù)定的比例系數(shù)時(shí)(步驟E中，(*NoiseLevel).variance＜(*NoiseLevel).accum
＞＞3？)，當(dāng)前累加值就被當(dāng)作噪聲部分。這個(gè)系數(shù)(步驟E中，＞＞3＝8)是比較不同的噪聲電平和相應(yīng)的累加值方差之間的比率后選擇的。當(dāng)判定累加值是噪聲時(shí)(步驟F)，用衰減比例8(即步驟F中的＞＞3)計(jì)算/更新噪聲電平。在不同的應(yīng)用中可以選用不等于8的衰減比例。
在噪聲電平大于累加值的情況下，噪聲電平被重置為當(dāng)前累加值(步驟G)。這是保證噪聲電平計(jì)算器偏向盡可能低的噪聲電平。
最后，對(duì)于下一個(gè)累加窗口，重新初始化某些變量(步驟H)。
應(yīng)當(dāng)注意，對(duì)于ein信號(hào)，在與實(shí)際采樣比較之前，將噪聲電平乘以系數(shù)0.013(即3.3/256，256是窗口尺寸)。對(duì)于Rin_line信號(hào)，將噪聲電平乘以系數(shù)0.2(50/256)，這是位于噪聲閾的高端。
本發(fā)明的替換和改變是可能的。例如，在步驟B中可以不用采樣絕對(duì)值，而使用能量實(shí)值計(jì)算，可以使用不同的窗口尺寸，可以指定不同的增高和衰減比例來(lái)修正方差(步驟E)。另外，本發(fā)明的算法也可以用于檢測(cè)語(yǔ)音(即不存在噪聲)，也可以適用于抑制靜音的舒適噪聲產(chǎn)生器的運(yùn)行中。相信所有這些替換實(shí)施例和應(yīng)用都處于所附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種計(jì)算信號(hào)中的噪聲電平的方法，包括以下步驟對(duì)所述信號(hào)的兩個(gè)采樣窗口進(jìn)行累加；計(jì)算每個(gè)所述的采樣窗口內(nèi)所述信號(hào)的能量；計(jì)算每個(gè)所述的采樣窗口內(nèi)所述信號(hào)的所述能量的差值；根據(jù)所述的差值更新一個(gè)方差參數(shù)；在所述方差參數(shù)小于所述采樣窗口中最近的一個(gè)內(nèi)所述信號(hào)能量的一個(gè)預(yù)定的倍數(shù)的情況下，則表明存在噪聲，將一個(gè)噪聲電平參數(shù)設(shè)定為所述采樣窗口中所述最近的一個(gè)內(nèi)所述信號(hào)能量的函數(shù)，以及，在所述方差參數(shù)大于或等于所述采樣窗口中所述的最近一個(gè)內(nèi)所述信號(hào)能量的所述的預(yù)定倍數(shù)的情況下，則表明在所述最近的采樣窗口內(nèi)不存在噪聲；以及在所述的噪聲電平參數(shù)超出所述采樣窗口中所述的最近一個(gè)內(nèi)所述信號(hào)能量的情況下，將所述噪聲電平參數(shù)設(shè)定等于所述采樣窗口中所述的最近一個(gè)內(nèi)所述信號(hào)的能量。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟在初始處，以及在隨后的所述的兩個(gè)連續(xù)采樣窗口中的第一個(gè)采樣窗口超出預(yù)定最大能量時(shí)，丟棄兩個(gè)連續(xù)的所述采樣窗口。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的更新所述方差參數(shù)的步驟還包括以下步驟將所述方差參數(shù)與每個(gè)所述采樣窗口內(nèi)所述信號(hào)的所述能量的所述差值進(jìn)行比較，將所述方差參數(shù)設(shè)定為差值和方差參數(shù)先前值的加權(quán)平均值；以及在所述方差參數(shù)大于所述差值的情況下，將所述方差參數(shù)以預(yù)定的衰減比例進(jìn)行修正，在所述方差參數(shù)小于或等于所述差值的情況下，將所述方差參數(shù)以預(yù)定的增高比例進(jìn)行修正。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的將噪聲電平參數(shù)設(shè)定為所述采樣窗口中所述的最近一個(gè)內(nèi)所述信號(hào)能量的函數(shù)的步驟還包括將所述噪聲電平參數(shù)設(shè)定為所述采樣窗口中所述的最近一個(gè)內(nèi)所述信號(hào)能量與所述噪聲電平參數(shù)的先前值的加權(quán)平均值。
全文摘要
一種計(jì)算信號(hào)中噪聲電平的方法,包括以下步驟:對(duì)信號(hào)的兩個(gè)采樣窗口進(jìn)行累加,計(jì)算每個(gè)采樣窗口內(nèi)的信號(hào)能量,計(jì)算每個(gè)采樣窗口內(nèi)信號(hào)能量的差值,根據(jù)差值修正方差參數(shù),在方差參數(shù)小于采樣窗口中最近一個(gè)內(nèi)的信號(hào)能量的一個(gè)預(yù)定倍數(shù)的情況下,則表明存在噪聲,并將噪聲電平參數(shù)設(shè)定為采樣窗口中最近一個(gè)內(nèi)的信號(hào)能量的函數(shù),在方差參數(shù)大于或等于采樣窗口中最近一個(gè)的信號(hào)能量的預(yù)定倍數(shù)的情況下,則表明在最近的采樣窗口內(nèi)不存在噪聲,在噪聲電平參數(shù)超出采樣窗口中最近一個(gè)內(nèi)信號(hào)能量的情況下,將噪聲電平參數(shù)設(shè)定等于采樣窗口中最近一個(gè)內(nèi)信號(hào)的能量。
文檔編號(hào)G10L25/78GK1348261SQ0114152
公開(kāi)日2002年5月8日 申請(qǐng)日期2001年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月30日
發(fā)明者迪特爾·舒爾茨, 雷內(nèi)·約翰斯頓 申請(qǐng)人:扎利克半導(dǎo)體公司