專(zhuān)利名稱(chēng)：用于信號(hào)的自適應(yīng)濾波的方法和裝置的制作方法
用于信號(hào)的自適應(yīng)濾波的方法和裝置本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1前序部分所述的用于信號(hào)的自適應(yīng)濾
波的方法以及根據(jù)權(quán)利要求12的基本概念部分所述的用于信號(hào)的自適
應(yīng)濾波的一種裝置。
已知的是，為了實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)濾波，使用尤其被用作參照的濾波器的輸出信號(hào)與實(shí)施自適應(yīng)濾波的濾波器的輸出信號(hào)相比較，并根據(jù)比較結(jié)果來(lái)匹配該自適應(yīng)濾波器的參數(shù)。
在已公開(kāi)的自適應(yīng)濾波中在此遵循的是不同出發(fā)點(diǎn)。比如一些自適應(yīng)濾波器規(guī)定在固定的自適應(yīng)速度情況下在要求盡可能快地自適應(yīng)(如果僅存在回波)與在雙工通話(huà)時(shí)要求不調(diào)整該自適應(yīng)濾波器之間進(jìn)行折衷，其中該自適應(yīng)速度越高，這越頻繁地出現(xiàn)。
尤其在采用自適應(yīng)濾波器的情況下，在所謂的回波消除器中，其中該回波消除器主要被應(yīng)用在電信中并且尤其被應(yīng)用在通過(guò)基于因特
網(wǎng)協(xié)議(IP)的網(wǎng)絡(luò)-所謂的IP語(yǔ)音(VoIP)的-語(yǔ)音傳輸中，其問(wèn)題
在于，該參考信號(hào)疊加了強(qiáng)烈變化的干擾信號(hào)。在該應(yīng)用領(lǐng)域中還涉
及所謂的雙工通話(huà)(Gegensprechen ),也即兩個(gè)遠(yuǎn)離的通信用戶(hù)同時(shí)的通話(huà)，其中該參考信號(hào)代表本地信號(hào)、所謂的本地用戶(hù)的近端信號(hào)和由此來(lái)自遠(yuǎn)端用戶(hù)側(cè)的回波的疊加。
最佳的自適應(yīng)特性從而需要自適應(yīng)的速度與參考信號(hào)和干擾信號(hào)之比相匹配，其中對(duì)此通常必須確定參考信號(hào)的水平。
對(duì)此，比如在EP 1 320 941 Bl中已公開(kāi)，對(duì)在被用作參考信號(hào)的在傳輸段上出現(xiàn)的殘余回波與一個(gè)遠(yuǎn)端(所謂的Far-End)信號(hào)之間的放大系數(shù)進(jìn)行評(píng)估，并由此確定殘余回波的水平。其他的方法再次基于的是根據(jù)在近端信號(hào)與遠(yuǎn)端信號(hào)之間的相關(guān)而對(duì)殘余回波的評(píng)估。
本發(fā)明的任務(wù)是，提供尤其針對(duì)回波消除而優(yōu)化的 一種方法以及用于自適應(yīng)濾波的裝置。
該方法任務(wù)從權(quán)利要求1前序部分的特征出發(fā)通過(guò)其特征部分的特征、以及通過(guò)從權(quán)利要求12的基本概念部分所述的裝置通過(guò)其特征部分的特征而得到解決。
按照本發(fā)明的方法，在自適應(yīng)的范疇內(nèi)通過(guò)借助 一 個(gè)與參考信號(hào)
4等效的量進(jìn)行評(píng)估而對(duì)自適應(yīng)濾波所必要的參考信號(hào)的水平進(jìn)行確定，其中根據(jù)從要濾波的傳輸信道所提取的至少 一 個(gè)信號(hào)的電功率來(lái)進(jìn)行濾波，并根據(jù)至少所提取信號(hào)的電功率通過(guò)數(shù)學(xué)函數(shù)來(lái)確定所述的等效量。在此，功率在數(shù)字信號(hào)處理中理解為所謂的均方值，因?yàn)檫@也是功率計(jì)算的基礎(chǔ)。
優(yōu)選地，為了確定等效量，該數(shù)學(xué)函數(shù)有利地使用了一個(gè)第一功率，其中該第一功率由本地用戶(hù)所輸出的信號(hào)(Sin)以及該傳輸信道的回波信號(hào)得出，因?yàn)檫@些信號(hào)已經(jīng)代表了良好的指標(biāo)。
代替地或者優(yōu)選補(bǔ)充地，如此地得到用于確定該等效量的另一改進(jìn)方案，即該數(shù)學(xué)函數(shù)使用了一個(gè)第二功率，該第二功率由本地用戶(hù)所輸出的信號(hào)以及差值信號(hào)得出，該差值信號(hào)由該傳輸信道的回波信號(hào)和被補(bǔ)償?shù)幕夭ㄐ盘?hào)產(chǎn)生。
對(duì)于前述的改進(jìn)方案代替地或者優(yōu)選補(bǔ)充地，如果為了確定該等效量該數(shù)學(xué)函數(shù)使用了由該自適應(yīng)濾波器所評(píng)估的、該傳輸信道的回波信號(hào)的 一 個(gè)第三功率，那么也可以實(shí)現(xiàn)另 一 有利的優(yōu)化。
通常，在這種改進(jìn)方案中通過(guò)該數(shù)學(xué)函數(shù)、作為對(duì)該傳輸信道的回波信號(hào)的一個(gè)第四功率的評(píng)估來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)該等效量的確定，其中該第四功率基于該第一功率、第二功率和第三功率被評(píng)估，因?yàn)榛谶@三個(gè)數(shù)值的評(píng)估尤其在采用本發(fā)明的用于回波消除的方法時(shí)對(duì)于自適應(yīng)的有效性是有利的。
所述評(píng)估在此優(yōu)選地按照以下的公式
P= P
尸,
凡
其中
尸# — 5 —尸J
并且其中
Psin 表示第一功率Perr 表示第二功率Pest 表示第三功率
PEch。,est表示第四功率。根據(jù)前述公式的評(píng)估尤其在采用根據(jù)本發(fā)明的用于回波消除任務(wù)的方法中具有非常好的特性以及自適應(yīng)濾波的速度和有效性，因?yàn)槿缤谀M中所確定的，其實(shí)現(xiàn)了對(duì)參考信號(hào)的極其精確的評(píng)估。
如果該自適應(yīng)濾波器作為回波消除器來(lái)工作，并且該自適應(yīng)濾波器在加法節(jié)點(diǎn)上基于第五功率的平衡而被復(fù)位至自適應(yīng)的起始狀態(tài)，其中該加法節(jié)點(diǎn)用回波消除信號(hào)來(lái)生成該自適應(yīng)濾波器的輸出信號(hào)，那么回波變化就明顯更好地被檢測(cè)，其中所述的回波變化否則就難以與由于用戶(hù)的同時(shí)通話(huà)而引起的雙工通話(huà)干擾相區(qū)分。如果由于回波變化而導(dǎo)致了該自適應(yīng)過(guò)程的失諧，也即生成錯(cuò)誤的系數(shù)，那么通過(guò)這種識(shí)別以及復(fù)位就適時(shí)地開(kāi)始該濾波器的重新自適應(yīng)。
在此優(yōu)選地通過(guò)一個(gè)第五功率的絕對(duì)值超過(guò)一個(gè)第一閾值來(lái)進(jìn)行所述的復(fù)位，使得在該方法的優(yōu)化中存在設(shè)置特別合適的閾值的進(jìn)一步的自由度，其中這可以通過(guò)模擬或通過(guò)實(shí)驗(yàn)性的試運(yùn)行來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在該方法的另 一有利的改進(jìn)方案中，如果所述超過(guò)的持續(xù)時(shí)間持續(xù)地達(dá)到了體現(xiàn)為 一 個(gè)時(shí)間段的第二閾值，那么就進(jìn)行所述的復(fù)位。由此，僅短時(shí)出現(xiàn)的尖峰被捕捉，并防止其不正確地觸發(fā)重新自適應(yīng)。此外，這同樣可以通過(guò)對(duì)該第二閾值進(jìn)行靈活地選擇以及調(diào)節(jié)而為該方法改善了識(shí)別率，其中這又可以通過(guò)模擬或通過(guò)實(shí)驗(yàn)性的試運(yùn)行來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在 一種改進(jìn)方案中，該第 一 閾值根據(jù)與雙工通話(huà)的 一 個(gè)指標(biāo)成比例的值以及根據(jù)該第二功率和第三功率來(lái)確定。由此，該第一閾值的
自由度有利地如下地被優(yōu)化利用如在該改進(jìn)方案中所述，其根據(jù)當(dāng)前出現(xiàn)的數(shù)值自動(dòng)地調(diào)節(jié)和匹配，使得錯(cuò)誤識(shí)別明顯地被最小化，直至近似被消除，其中一種改進(jìn)方案證實(shí)是尤其有利的，其中根據(jù)以下公式來(lái)確定該第一閾值
<formula>formula see original document page 6</formula>,其中
s 表示與指標(biāo)成比例的值，
perr 表示該第二功率，Pest 表示該第三功率以及PA 表示該第四功率。
本發(fā)明的自適應(yīng)濾波器通過(guò)用于實(shí)施前述方法措施的工具而有利地支持本發(fā)明方法的實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的其他細(xì)節(jié)以及優(yōu)點(diǎn)從在

圖1和2中所示的實(shí)施例出發(fā)來(lái)詳細(xì)解釋。其中
圖1示出了執(zhí)行本發(fā)明方法的一種回波消除器的框圖，其中該回波消除器用于優(yōu)化所確定的功率以進(jìn)行參考信號(hào)評(píng)估，
圖2示出了執(zhí)行本發(fā)明方法的一種回波消除器的框圖，其中該回波該消除器。、 、；< 、土 ^ 、'V'。、 、'
在圖1中示出了執(zhí)行本發(fā)明方法的一種回波消除器的框圖，其中該回波消除器用于優(yōu)化所確定的功率以進(jìn)行參考信號(hào)評(píng)估。
從而在示意性示圖中示出了在回波路徑之間、也即在第一端口S。ut、和第二端口 Sin、以及第三端口 Rin之間的箭頭之間的根據(jù)本發(fā)明而構(gòu)造的回波消除器，其中在該第一端口 S。ut上要發(fā)送的語(yǔ)音信號(hào)被輸
出至該回波路徑上，在該第二端口 Sin上回波信號(hào)從該回波^^徑到達(dá)，在該第三端口 Rin上要接收的語(yǔ)音信號(hào)從該回波路徑輸入并通過(guò)一個(gè)第
四端口 R。ut #_輸出到該回波^各徑。
還示出了實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)濾波的一個(gè)自適應(yīng)塊AB，其中該自適應(yīng)塊生
成對(duì)于自適應(yīng)必需的系數(shù)和和基于此的輸出信號(hào)、評(píng)估的回波信號(hào)，
該信號(hào)為了清除回波而被傳輸至一個(gè)加法器SUM,在此它被扣除了在該回波路徑上通過(guò)該第二端口 S。ut所接收的帶有回波的信號(hào)并且在理想情況下被完全清除回波后通過(guò)該第一端口 S。ut而被輸出。
另外還可以看出，該自適應(yīng)塊具有在當(dāng)前技術(shù)中所公開(kāi)的為此所需的處理塊，其中為了實(shí)施本發(fā)明的方法至少改變了該自適應(yīng)控制裝置AC。
為了控制該自適應(yīng)塊AB，如圖所示，除了其他常規(guī)的信號(hào)之外，借助本發(fā)明的方法而評(píng)估的回波信號(hào)Pech。，est的功率以及近端信號(hào)Psin的功率被傳輸給該自適應(yīng)控制裝置AC。
根據(jù)這些信號(hào)，該自適應(yīng)控制裝置AC能夠計(jì)算優(yōu)化匹配的系數(shù)，其中這些系數(shù)實(shí)現(xiàn)了改善的回波消除。根據(jù)本發(fā)明，此外借助所示的能量確定器EE由輸出信號(hào)、近端信號(hào)以及所評(píng)估的回波信號(hào)來(lái)確定前述信號(hào)的功率水平Psin、 Perr、 Pest，并將其傳輸至根據(jù)本發(fā)明而構(gòu)造的評(píng)估裝置ES,其中該輸出信號(hào)由殘余回波和近端用戶(hù)的信號(hào)組合而成，該近端信號(hào)由回波和近端用戶(hù)的信號(hào)組合而成。
該回波評(píng)估裝置ES由此基于以下公式來(lái)進(jìn)行評(píng)估
<formula>formula see original document page 8</formula>
如前所解釋的回波的功率給該自適應(yīng)控制裝置AS用作控制基礎(chǔ)。圖2同樣示出了一種回波消除器的框圖，其中，與之前的附圖描
述相對(duì)應(yīng)地，相同的單元被設(shè)置有相同的符號(hào)。
與前面的描述相反，在該圖中所示的用于實(shí)施本發(fā)明方法的回波
消除器用于優(yōu)化所確定的功率，以基于功率平衡來(lái)識(shí)別回波變化并控
制該消除器。
在此，本發(fā)明的所示的實(shí)施例同樣具有一個(gè)能量確定器，其中該
能量確定器由前述的相同的信號(hào)來(lái)生成相同的功率水平Psin、 Perr、 Pest。與第 一 實(shí)施例不同，對(duì)于將這些信號(hào)傳輸?shù)交夭ㄔu(píng)估器代替地或者補(bǔ)充地，這些信號(hào)被轉(zhuǎn)發(fā)到一個(gè)用于檢測(cè)回波變化的檢測(cè)裝置，其中該檢測(cè)裝置按照以下公式來(lái)平衡功率水平Psin、 Perr、 Pest
<formula>formula see original document page 8</formula>
其中s表示粗略識(shí)別雙工通話(huà)效果的結(jié)果，該雙工通話(huà)也稱(chēng)為"DoubleTalk"。由此，在該回波消除器的加法節(jié)點(diǎn)SUM上實(shí)施了平衡，其完全滿(mǎn)足G168-2004對(duì)線(xiàn)路回波消除器所提出的要求，因?yàn)樗鼘?shí)現(xiàn)了在很少的幾秒內(nèi)對(duì)回波變化的識(shí)別以及必要時(shí)所需的重新自適應(yīng)。此外，該方法的出眾之處在于，需要非常少的計(jì)算功率，并從而在具有高信道數(shù)量的應(yīng)用中也保證了最佳的功能。
權(quán)利要求
1. 用于自適應(yīng)濾波的方法，其中在自適應(yīng)的范疇內(nèi)通過(guò)借助與參考信號(hào)等效的量(PΔ，PEcho，est)的評(píng)估來(lái)對(duì)自適應(yīng)濾波所需的參考信號(hào)的水平進(jìn)行確定，其特征在于a)根據(jù)從要濾波的傳輸信道提取的至少一個(gè)信號(hào)(Sin，Sout，Rin，Rout)的電功率(PSin，Perr，Pest)來(lái)進(jìn)行所述的濾波，b)通過(guò)數(shù)學(xué)函數(shù)根據(jù)至少被提取的信號(hào)(Sin，Sout，Rin，Rout)的電功率(PSin，Perr，Pest)來(lái)確定所述的等效量(PΔ，PEcho，est)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，為了確定所述的等 效量(Pa, PEch。,est),該數(shù)學(xué)函數(shù)使用了由本地用戶(hù)所輸出的信號(hào)(Sin) 和該傳輸信道的回波信號(hào)而得到的第 一 功率(PSin )。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的方法，其特征在于，為了確定所述 等效量(Pa, PEch。,est)，所述數(shù)學(xué)函數(shù)使用了由該本地用戶(hù)所輸出的信 號(hào)(Sin)和一個(gè)差值信號(hào)而得到的第二功率(Pm)，其中該差值信號(hào)由該傳輸信道的回波信號(hào)和被補(bǔ)償?shù)幕夭ㄐ盘?hào)來(lái)生成。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，為了確定所 述等效量(Pa, PEchQ,est)，所述數(shù)學(xué)函數(shù)使用了由該自適應(yīng)濾波器所評(píng)估的第三功率(Pest)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，通過(guò)所述數(shù)學(xué)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)該傳輸信道的回波信號(hào)的第四功率(pEch。,est)的評(píng)估，其中該第四功率根據(jù)該第一功率(Psin)、該第二功率(Perr)以及該第三功率(pest)來(lái)被評(píng)估。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述評(píng)估按照以下公式來(lái)確定其中<formula>formula see original document page 2</formula>并且其中PSin 表示第一功率Perr 表示第二功率Pest 表示第三功率Pech。,est表示第四功率。
7. 尤其根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，a) 該自適應(yīng)濾波器作為回波消除器工作，b) 該自適應(yīng)濾波器在加法節(jié)點(diǎn)上基于第五功率(PA )的平衡被復(fù)位到所述自適應(yīng)的起始狀態(tài)，其中該加法節(jié)點(diǎn)使用回波消除信號(hào)來(lái)生成該自適應(yīng)濾波器的輸出信號(hào)(S。ut)。
8. 根據(jù)前一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，通過(guò)第五功率(PA)的絕對(duì)值超過(guò)第一閾值(PA，max)來(lái)進(jìn)行所述的復(fù)位。
9. 根據(jù)前一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，如果所述超過(guò)的持續(xù)時(shí)間持續(xù)地達(dá)到體現(xiàn)為 一 個(gè)時(shí)間段的第二閾值，那么就進(jìn)行所述的復(fù)位。
10. 根據(jù)前兩個(gè)權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，該第一閾值(PA，max)基于與雙工通話(huà)的一個(gè)指標(biāo)成比例的一個(gè)值(s)以及基于該第二功率(perr)和第三功率(pest)來(lái)確定。
11. 根據(jù)前一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，根據(jù)如下的公式來(lái)確定該第一閾值(pA,max)<formula>formula see original document page 3</formula>s表示與該指標(biāo)成比例的值，Perr 表示該第二功率，Pest 表示該第三功率以及PA 表示該第四功率。
12. 自適應(yīng)濾波器，其特征在于具有用于實(shí)施根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于自適應(yīng)濾波的一種方法，其中在自適應(yīng)的范疇內(nèi)借助與參考信號(hào)等效的一個(gè)數(shù)值通過(guò)評(píng)估來(lái)對(duì)自適應(yīng)濾波所必要的參考信號(hào)的水平進(jìn)行確定，其中根據(jù)從要濾波的傳輸信道提取的至少一個(gè)信號(hào)的電功率來(lái)進(jìn)行所述的濾波，并且通過(guò)一個(gè)數(shù)學(xué)函數(shù)根據(jù)至少所提取的信號(hào)的該電功率來(lái)確定該等效量。另外本發(fā)明還涉及具有用于實(shí)施該方法的工具的一種裝置。
文檔編號(hào)H04M3/00GK101536342SQ200680056413
公開(kāi)日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2006年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月15日
發(fā)明者J·沃茨, W·鮑爾 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司