專利名稱：增強(qiáng)回波消除的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及回波消除，具體來說，涉及有效地控制編碼器，以便結(jié)合回波消除過程 來提供舒適噪聲。
背景技術(shù)：
公共電話網(wǎng)往往使用二線訂戶線或環(huán)路以將訂戶的電話連接到核心網(wǎng)絡(luò)。訂戶 環(huán)路一般攜帶模擬信號，并且經(jīng)由稱作混合電路的裝置耦合到核心網(wǎng)絡(luò)的訂戶線接口。訂 戶線接口往往是四線接口，因此混合電路在二線訂戶環(huán)路與四線訂戶線接口之間提供二 線-四線接口。在交換局、公用交換分機(jī)(public branch exchange) (PBX)等提供大多數(shù) 混合電路或者與其結(jié)合來提供大多數(shù)混合電路?；旌想娐肥枪搽娫捑W(wǎng)中主要的回波源?；夭ㄆ鹨蛴谟啈艟€接口處的訂戶環(huán)路與 混合電路之間的電失配。當(dāng)遠(yuǎn)端用戶通話時，該遠(yuǎn)端用戶的語音信號通過公共電話網(wǎng)經(jīng)由 服務(wù)于近端用戶的混合電路傳遞，并且經(jīng)由訂戶環(huán)路傳遞給近端用戶。在假定混合電路處 的電失配的情況下，遠(yuǎn)端用戶的語音信號滲入從近端用戶回送給遠(yuǎn)端用戶的信號。滲入近 端用戶的信號的遠(yuǎn)端用戶的語音信號引起回波。如果這種回波沒有消除，則遠(yuǎn)端用戶在與 近端用戶通話時將會聽到他們自己的話音的回聲。為了處理不希望的回波，回波消除器用于從傳遞給遠(yuǎn)端用戶的近端用戶信號中有 效地消除遠(yuǎn)端用戶的回波?；夭ㄏ髦械闹饕M件是自適應(yīng)濾波器，它主要用于估計回 波、復(fù)制回波以及從近端用戶的信號中減去所估計的回波。然而，難以從近端用戶的信號中 去除所有遠(yuǎn)端用戶的回波。剩余回波稱作殘留回波，并且被認(rèn)為是通過整個通信系統(tǒng)的非 線性性質(zhì)所引起的。相應(yīng)地，非線性處理器(NLP)用于在可能的時候去除殘留回波。當(dāng)近端用戶沒有通話時，NLP被激活以便去除或者極大衰減近端用戶的信號，這些 信號包含遠(yuǎn)端用戶的殘留回波。因此，遠(yuǎn)端用戶在通話時不會聽到他們的回聲。但是也實 際去除了表示近端用戶沒有通話時的近端用戶的背景噪聲的近端用戶信號。遠(yuǎn)端用戶感知 的所產(chǎn)生的靜寂是令人不安的，并且往往被遠(yuǎn)端用戶誤以為是連接被丟棄或丟失。為了避免遠(yuǎn)端用戶的感知背景噪聲的令人迷惑的變化，NLP可在NLP被激活以去 除遠(yuǎn)端用戶的殘留回波時，采用舒適噪聲生成器來提供舒適噪聲。舒適噪聲優(yōu)選地產(chǎn)生為 具有與近端用戶的信號中的實際背景噪聲相同的譜質(zhì)量和功率級。因此，當(dāng)近端用戶的信 號由NLP去除時提供給遠(yuǎn)端用戶的舒適噪聲在遠(yuǎn)端用戶聽起來與NLP未激活時提供給遠(yuǎn)端 用戶的近端用戶背景噪聲是相同的。然而，估計和產(chǎn)生舒適噪聲的計算量大，并且對回波消除處理增加了復(fù)雜度。此外，回波消除器的輸出往往傳遞給下游語音編碼器，它用于有效地對近端用戶的信號進(jìn)行 編碼。一般來說，語音編碼器嘗試識別近端用戶信號中的活動語音和不活動語音。例如，在 CDMA系統(tǒng)中，以較高碼率對近端用戶信號的活動語音部分進(jìn)行編碼，而以低得多的碼率對 表示近端用戶未通話時的時段的不活動語音部分進(jìn)行編碼。在GSM/UMTS系統(tǒng)中，不活動語 音部分沒有通過不連續(xù)傳輸(DTX)機(jī)制傳送。
在靜寂時段期間實際近端用戶信號與舒適噪聲生成器所提供的舒適噪聲之間的系統(tǒng)轉(zhuǎn)變往往難以由語音編碼器有效地處理。舒適噪聲可被誤認(rèn)為是活動語音突發(fā)的開 始，并且以高于所需的碼率進(jìn)行編碼。此外，通常發(fā)生低碼率編碼與高碼率編碼之間的過度 切換，從而導(dǎo)致遠(yuǎn)端用戶聽到令人不快的滴嗒聲。相應(yīng)地，需要一種回波消除技術(shù)，它提供 有效的回波消除并且支持下游語音編碼器所進(jìn)行的有效編碼。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供回波消除電路和可變碼率編碼電路，從而相互合作以便以實際高效的 方式來有效地提供舒適噪聲。在一個實施例中，回波消除電路適合于接收來自近端用戶的 近端信號和來自遠(yuǎn)端用戶的遠(yuǎn)端信號，其中近端信號包括產(chǎn)生于注往近端信號的遠(yuǎn)端信號 的一部分的實際回波信號。回波消除電路將使用遠(yuǎn)端信號來產(chǎn)生與實際回波信號對應(yīng)的所 估計的回波信號。將所估計的回波信號基本上從近端信號中減去，以便設(shè)法從近端信號中 去除實際回波信號。所產(chǎn)生的信號稱作已處理近端信號，其中去除了實際回波信號的大部 分，但仍然包括殘留回波信號。回波消除電路將監(jiān)測已處理近端信號中的殘留回波信號，并 且提供指示殘留回波信號是否應(yīng)當(dāng)用舒適噪聲取代的殘留回波控制信號。殘留控制回波控制信號至少部分由可變碼率編碼電路用來確定用于對已處理近 端信號的不同部分進(jìn)行編碼的編碼率。當(dāng)殘留回波控制信號指明殘留回波信號應(yīng)當(dāng)用舒適 噪聲取代時，可變碼率編碼電路將在確定適當(dāng)編碼率時至少考慮殘留回波控制信號。在某 些情況下，當(dāng)殘留回波控制信號指明殘留回波信號應(yīng)當(dāng)用舒適噪聲取代時，包括DTX的可 變碼率編碼電路將以較低編碼率對已處理近端信號進(jìn)行編碼，其中以較低編碼率進(jìn)行的編 碼提供與近端信號中的背景噪聲對應(yīng)的經(jīng)編碼的近端信號。在DTX操作被停用的情況下， 語音編碼器仍然可利用噪聲的特性來進(jìn)一步簡化編碼算法。語音處理團(tuán)體中眾所周知的 是，噪聲中沒有音調(diào)信息。因此可以可選地忽略編碼算法中的音調(diào)搜索、如自適應(yīng)碼本搜索 操作。相應(yīng)地，經(jīng)編碼的近端信號有效地提供舒適噪聲，以便提供給遠(yuǎn)端用戶。通過閱讀以下結(jié)合附圖對優(yōu)選實施例的詳細(xì)描述之后，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理 解本發(fā)明的范圍以及認(rèn)識其附加的方面。


結(jié)合在本說明書中并構(gòu)成其組成部分的附圖示出本發(fā)明的若干方面，并且連同描 述一起用于說明本發(fā)明的原理。圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的通信環(huán)境的框圖表示。圖2示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的回波消除和聲碼器電路。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的回波消除和聲碼器電路。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的編碼器功能。
具體實施例方式下面提出的實施例代表使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明的必要信息，并且說 明實施本發(fā)明的最佳模式。通過按照附圖閱讀以下描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解本發(fā) 明的概念，并且知道本文中沒有具體針對的這些概念的應(yīng)用。應(yīng)該理解，這些概念和應(yīng)用落入本公開以及所附權(quán)利要求書的范圍。參照圖1，示出其中可實施本發(fā)明的某些實施例的示范通信環(huán)境10。通信環(huán)境10 圍繞公共交換電話網(wǎng)(PSTN) 12，它能夠促進(jìn)近端終端14與遠(yuǎn)端終端16之間的通信。近端 終端14與近端用戶關(guān)聯(lián)，而遠(yuǎn)端終端16與遠(yuǎn)端用戶關(guān)聯(lián)，使得近端用戶和遠(yuǎn)端用戶可經(jīng)由 PSTN 12通過近端終端14與遠(yuǎn)端終端16之間建立的連接相互通話。如圖所示，近端終端14 由端局18提供服務(wù)，端局18可表示中心局、專用交換分機(jī)(PBX)等。一般來說，端局18駐 留在PSTN 12的核心的邊緣。遠(yuǎn)端終端16由媒體網(wǎng)關(guān)(MG)20、無線電網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC) 22 和基站(BS)24提供服務(wù)?；?4支持與移動遠(yuǎn)端終端16的無線通信，并且無線電網(wǎng)絡(luò)控 制器22可服務(wù)于任何數(shù)量的基站24，以便促進(jìn)蜂窩接入網(wǎng)中的蜂窩通信。對PSTN 12的接 入通過媒體網(wǎng)關(guān)20來提供，媒體網(wǎng)關(guān)20將提供蜂窩接入網(wǎng)與PSTN 12的核心部分之間的 必要交互工作。值得注意的是，遠(yuǎn)端終端16實際上可表示任何類型的通信終端，包括有線或無線 接入網(wǎng)中的基于分組或者電路交換通信終端。示為服務(wù)于遠(yuǎn)端終端16的蜂窩接入網(wǎng)只是 示范。近端終端14可由傳統(tǒng)二線訂戶線或環(huán)路提供服務(wù)，傳統(tǒng)二線訂戶線或環(huán)路端接在耦 合到端局18的混合電路26?；旌想娐?6 —般提供二線訂戶環(huán)路與端局18提供的四線訂 戶線接口(未示出)之間的二線-四線接口。如上所述，混合電路26固有地將回波注入涉及近端終端14的通信?；夭óa(chǎn)生于 訂戶線接口處的訂戶環(huán)路與混合電路26之間的電失配。當(dāng)遠(yuǎn)端用戶通話時，遠(yuǎn)端用戶的語 音信號通過PSTN 12經(jīng)由混合電路26傳遞，并且經(jīng)由訂戶環(huán)路傳遞給近端終端14。在假定 混合電路26處的電失配的情況下，遠(yuǎn)端用戶的語音信號滲入從近端終端14回送給遠(yuǎn)端終 端16的信號。滲入近端用戶信號的遠(yuǎn)端用戶的語音信號引起回波，它在未消除時將導(dǎo)致遠(yuǎn) 端用戶在與近端用戶通話時聽到他們自己話音的回聲。值得注意的是，術(shù)語“近端”和“遠(yuǎn) 端”只是為了清楚起見而用于標(biāo)識在任何給定時間描述或引用的終端或用戶。為了便于描 述，近端終端14、因而近端用戶基本上直接由混合電路26提供服務(wù)，其中遠(yuǎn)端終端16、因而 遠(yuǎn)端用戶由通信環(huán)境10的對端、在本例中由基站24提供服務(wù)。為了解決混合電路26所引起的不希望的回波，回波消除器用于從傳遞給遠(yuǎn)端用 戶的近端用戶信號中有效地消除遠(yuǎn)端用戶的回波。回波消除器的主要功能是估計回波、復(fù) 制回波以及從近端用戶的信號中減去所估計的回波。為了突出本發(fā)明的概念，結(jié)合圖2提 供傳統(tǒng)回波消除電路28的概述。值得注意的是，回波消除電路28與話音編碼和解碼(聲 碼器)電路30關(guān)聯(lián)，話音編碼和解碼電路30可在位于通信環(huán)境10的服務(wù)節(jié)點、如媒體網(wǎng) 關(guān)20、RNC 22、基站24等或者駐留在包括混合電路26的通信路徑中的其它適當(dāng)服務(wù)節(jié)點 的數(shù)字信號處理器(DSP)中實現(xiàn)。如圖所示，回波消除電路28具有四個端口。近端用戶的 信號一般表示為Sin，并且被認(rèn)為包括遠(yuǎn)端用戶的回波。引起回波的回波路徑示為經(jīng)過混合 電路26。遠(yuǎn)端用戶的信號一般表示為Rin或Rtm,這取決于遠(yuǎn)端用戶的信號是由回波消除電 路28接收還是提供。值得注意的是，為了清楚和簡潔起見，回波消除電路28被認(rèn)為沒有對 遠(yuǎn)端用戶的信號進(jìn)行操作；但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會知道，可為在通信路徑的任一個方向 流動的通信提供回波消除電路28和聲碼器電路30的功能性。在高層，經(jīng)編碼的遠(yuǎn)端信號Reic在聲碼器電路30的解碼器功能32處接收，經(jīng)過解 碼以便提供遠(yuǎn)端信號Rin，并且傳遞給回波消除電路28的輸入端口。對應(yīng)遠(yuǎn)端音頻信號Rott從回波消除電路28的輸出端口提供給混合電路26，它將向近端終端14傳遞遠(yuǎn)端音頻信號Routo來自近端終端14的近端音頻信號在混合電路26接收，并且傳遞給回波消除電路28的 輸入端口。如上所述，將遠(yuǎn)端信號Rott的一部分注入近端音頻信號SIN。因此，近端音頻信號 Sin包括近端用戶所提供的原始近端音頻信號以及表示由回波消除電路28消除的回波的遠(yuǎn) 端音頻信號Rot的一部分?；夭ㄏ娐?8將嘗試消除近端音頻信號Sin中的回波，并且 提供已處理近端信號SQUT，已處理近端信號Squt將呈交給聲碼器電路30的編碼器功能34。 編碼器功能34將對已處理近端音頻信號Sott進(jìn)行編碼，以便產(chǎn)生經(jīng)編碼的近端信號SENC，信 號Seic被傳遞到遠(yuǎn)端終端16?；夭ㄏ娐?8 —般分兩個步驟提供回波消除。第一回波消除步驟包括線性回 波消除過程，其中遠(yuǎn)端用戶的回波被估計、復(fù)制并且從包括遠(yuǎn)端用戶的實際回波的近端信 號Sin中減去。一般來說，近端音頻信號Sin是量化信號，并且回波消除電路28逐個樣本地 處理近端音頻信號SIN。具體來說，線性回波消除由回波估計功能36和求和功能38來提 供。在大多數(shù)情況下，回波估計功能36是自適應(yīng)濾波器，它接收遠(yuǎn)端信號Rin，并且使遠(yuǎn)端 信號Rin通過自適應(yīng)傳遞函數(shù)，以便提供所估計回波信號Eest。所估計回波信號Ewst由求和 電路38從近端信號Sin中減去，以便提供誤差信號SEKK。將誤差信號Sekk反饋給回波估計功 能36、因而反饋給自適應(yīng)濾波器，它將以迭代方式來調(diào)整自適應(yīng)傳遞函數(shù)的濾波系數(shù)，以便 設(shè)法從近端信號Sin基本上消除遠(yuǎn)端用戶的回波。雖然回波估計功能36和求和電路38所 提供的線性回波消除一般連續(xù)提供，但是自適應(yīng)傳遞函數(shù)的濾波系數(shù)的選擇一般僅當(dāng)遠(yuǎn)端 用戶活動地通話并且近端用戶沒有活動地通話時才提供。這是因為近端信號Sin中的語音 活動可能引起自適應(yīng)傳遞函數(shù)的參數(shù)選擇中的誤差。自適應(yīng)傳遞函數(shù)的目標(biāo)又是處理遠(yuǎn)端 信號Rin，以便提供所估計回波信號，它基本上與近端信號Sin中的實際遠(yuǎn)端用戶回波相關(guān)。 相應(yīng)地，自適應(yīng)傳遞函數(shù)的系數(shù)當(dāng)近端用戶正通話時基本上保持恒定。然而，通信的非線性特性一般阻止回波估計功能36完全消除遠(yuǎn)端用戶的回波。經(jīng) 過回波估計功能36和求和電路38濾波之后保留在近端信號Sin中的回波稱作殘留回波。 當(dāng)近端信號Sin中沒有語音活動時，例如當(dāng)近端用戶沒有通話時，殘留回波通過往往稱作非 線性處理(NLP)的非線性回波消除過程去除。如圖所示，非線性處理或者相似的殘留回波 消除由殘留回波控制功能40來提供。殘留回波控制功能40與舒適噪聲生成(CNG)功能42 結(jié)合操作，并且在提供誤差信號Sekk與作為已處理近端信號Stm的舒適噪聲信號Scn之間動 態(tài)切換。CNG功能42可分析誤差信號Sekk或者近端音頻信號Sin的其它功能，以便確定通常 存在于近端信號Sin中的背景噪聲的通用譜和等級，并且產(chǎn)生被認(rèn)為與來自近端信號Sin的 實際背景噪聲相似或者在聽覺上充分相同的舒適噪聲。當(dāng)CNG功能42估計近端音頻信號Sin(或誤差信號Sekk)中的背景噪聲時，近端用 戶或遠(yuǎn)端用戶均不應(yīng)當(dāng)通話。近端和遠(yuǎn)端用戶均需要是寂靜的，因為語音活動或回波能量 可產(chǎn)生背景噪聲的不適當(dāng)估計，以及因而適當(dāng)?shù)氖孢m噪聲信號Scm的產(chǎn)生。當(dāng)近端用戶未通 話時，并且一般當(dāng)殘留回波超過規(guī)定閾值時，殘留回波控制功能40將采用CNG功能42，并 且由此提供作為已處理近端信號Sott的適當(dāng)?shù)氖孢m噪聲信號SCN，它被傳遞給聲碼器電路30 的編碼器功能34。當(dāng)近端用戶正通話或者殘留回波低于規(guī)定閾值時，殘留回波控制功能40 將傳遞作為已處理近端信號Stm的誤差信號Seek，它表示線性回波消除之后的近端信號SIN。 相應(yīng)地，當(dāng)近端用戶正通話時，提供線性回波消除，但沒有提供非線性回波消除。線性和非線性回波消除均可在近端用戶未通話時提供。為了幫助確定近端用戶正在通話的時間以及遠(yuǎn)端用戶正在通話的時間，提供雙方通話檢測功能(double talk detectionfunct ion) 44。雙方通話檢測功能44能夠監(jiān)測近 端信號Sin以及遠(yuǎn)端信號Rin，以便確定近端用戶和遠(yuǎn)端用戶正通話的時間。直接地或者通 過適當(dāng)控制功能46，雙方通話檢測功能44能夠檢測近端和遠(yuǎn)端用戶正通話的時間，并且通 知回波估計功能36以及殘留回波控制功能40關(guān)于雙向通話狀況。如上所述，回波估計功 能36可在雙方通話的時段中減緩或停止自適應(yīng)濾波器的任何適配。此外，殘留回波控制功 能40將不會采用CNG功能42以便在雙方通話的時段中提供作為已處理近端信號Squt的舒 適噪聲信號。而是提供誤差信號Sekk作為已處理近端信號S·。誤差信號Sekk與舒適噪聲 信號Scm之間的選擇可通過殘留回波控制信號Skk來控制，殘留回波控制信號Skk用于控制 有選擇地將誤差信號Sekk或舒適噪聲信號Scm耦合到回波消除電路28的輸出端口的邏輯開 關(guān)，從回波消除電路28的輸出端口提供已處理近端信號SQUT。如上所述，已處理近端信號Sott由語音部分和舒適噪聲部分組成。在語音部分中 可存在通過非活動(或靜寂)語音部分分開的活動(通話)語音部分。聲碼器電路30的 編碼器功能34將對已處理輸出信號Squt編碼。一般來說，編碼器功能34采用可變比特率 (VBR)或不連續(xù)傳輸(DTX)編碼技術(shù)，其中，根據(jù)信號內(nèi)容，不同的編碼等級或碼率可按傳 統(tǒng)方式采用。一般來說，活動語音部分以較高碼率來編碼，而非活動語音部分以較低碼率來 編碼或者在DTX操作模式的情況下編碼為靜寂描述符(SID)。值得注意的是，靜寂描述符的 使用被認(rèn)為是較低碼率編碼過程。舒適噪聲部分一般表現(xiàn)為非活動語音，因此可按照與非 活動語音部分相同的方式來編碼。許多編碼過程將在包括DTX的低碼率編碼期間采用舒適 噪聲生成功能。因此，低碼率編碼的結(jié)果是低比特率信號，它表示或包括由編碼器功能34 進(jìn)行估計的舒適噪聲。值得注意的是，傳統(tǒng)編碼器功能34無法識別駐留在已處理近端信號 Sott中的舒適噪聲信號S。N。大體上，編碼器功能34無法確定舒適噪聲部分的非活動語音部 分與整個語音部分之間的差異。相應(yīng)地，回波消除電路28和聲碼器電路30均估計和產(chǎn)生 舒適噪聲信號，并且確定何時作為表示從近端用戶發(fā)出的信號的那些信號提供舒適噪聲信 號或者在那些信號中提供舒適噪聲信號。本發(fā)明有效地修改回波消除電路28的架構(gòu)，如圖3所示。具體來說，不再需要CNG 功能42，并且殘留回波控制功能40配置成向編碼器功能34提供殘留回波控制信號S·。殘 留回波控制信號Skk沒有提供給在使用誤差信號Sekk與舒適噪聲信號S。N之間進(jìn)行選擇的邏 輯開關(guān)以便作為已處理近端信號Sot提供。已處理近端信號Stm而是一般可對應(yīng)于誤差信 號Sekk，它又表示線性回波消除過程之后的近端信號SIN。非線性處理沒有單獨在回波消除 電路28中提供。而是殘留回波控制功能40確定何時需要非線性回波消除過程，并且使用 殘留回波控制信號Skk向編碼器功能34提供對應(yīng)指令。相應(yīng)地，與對舒適噪聲信號S。N進(jìn) 行估計、產(chǎn)生以及有選擇地放入已處理近端信號Stm的實質(zhì)計算開銷得以避免。由于編碼器 功能34已經(jīng)在提供冗余舒適噪聲生成功能，所以編碼器功能34可使用殘留回波控制信號 Skec來確定何時需要舒適噪聲生成。編碼器功能34進(jìn)行的舒適噪聲生成又通過可變比特率 編碼過程中的低比特率編碼來提供或者與其結(jié)合提供。相應(yīng)地，從回波消除電路的觀點來 看，提供傳統(tǒng)線性回波消除，但是沒有直接提供使用非線性處理技術(shù)的傳統(tǒng)非線性回波消 除?；夭ㄏ娐?8用于確定何時可需要舒適噪聲，并且相應(yīng)地指示聲碼器電路30的編碼器功能34。參照圖4，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例描述示范編碼器功能34。雖然編碼器功能34 可提供各種編碼技術(shù)，但是以下示例對應(yīng)于例如全球移動通信系統(tǒng)(GSM)和第三代寬帶碼 分多址(WCDMA)系統(tǒng)中使用的自適應(yīng)多碼率(AMR)編碼過程等自適應(yīng)多碼率(AMR)編碼過 程。雖然回波消除電路28 —般逐個樣本進(jìn)行操作，但是編碼器功能34將逐幀對已處理近 端信號Sot進(jìn)行編碼。在本說明中，假定各幀包括已處理近端信號Sott的160個樣本。編碼 器功能34最初將緩存到來的樣本，并且當(dāng)填充了 160個樣本的輸入緩沖器時，可提供各種 預(yù)處理操作。例如，可從每個樣本丟棄某些最低有效位(LSB)，并且所產(chǎn)生的幀數(shù)據(jù)可根據(jù) 需要經(jīng)過高通濾波，以便提供落入電信系統(tǒng)的300-3400HZ的基本帶寬之內(nèi)的幀數(shù)據(jù)。然后，將所產(chǎn)生的幀和數(shù)據(jù)傳遞給話音活動檢測(VAD)功能52，它將確定幀是包 含活動語音還是背景噪聲。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會理解，這種確定可以僅基于給定幀以及基 于先前幀。將VAD功能52的判定提供給編碼控制功能54，它將一般確定是將低碼率編碼還 是高碼率編碼用于所處理的幀。高碼率編碼由高碼率編碼功能48來提供，而低碼率編碼由 低碼率編碼功能50來提供。高碼率編碼功能48 —般用于活動語音，而低碼率編碼功能50 一般用于背景噪聲。對于活動語音，高碼率編碼功能48采用如下編碼過程，其中較高數(shù)量 的參數(shù)經(jīng)過編碼并傳送，以便表示經(jīng)過編碼的活動語音。
相反，低碼率編碼功能50表示簡化編碼模式，其中明顯更少的參數(shù)經(jīng)過編碼并傳 送，以便表示背景噪聲。低碼率編碼功能50固有地分析背景噪聲的譜和相對等級，并且生 成表示背景噪聲的對應(yīng)編碼參數(shù)。這些編碼參數(shù)對應(yīng)于舒適噪聲，并且固有地由低碼率編 碼功能50來提供。對于本發(fā)明，編碼器功能34經(jīng)過修改，使得編碼控制功能54還將其關(guān) 于選擇低碼率編碼功能50的低碼率編碼還是高碼率編碼功能48的高碼率編碼的判定基于 殘留回波控制信號SKE。，它從回波消除電路28的殘留回波控制功能40提供。系統(tǒng)設(shè)計人員會知道使用殘留回波控制信號SKE。來幫助選擇用于任何給定幀的低 碼率編碼或高碼率編碼方面的巨大靈活性。值得注意的是，殘留回波控制信號Skk本質(zhì)上 指明殘留回波控制功能40是否已經(jīng)確定特定樣本應(yīng)當(dāng)用舒適噪聲取代。因此，編碼控制功 能54可接收給定幀中不同樣本的不同指令。例如，幀中的某些樣本可與指明該樣本應(yīng)當(dāng)用 舒適噪聲取代、而其它樣本不應(yīng)當(dāng)用舒適噪聲取代的殘留回波控制信號Skk關(guān)聯(lián)。但是，編 碼器功能34提供逐幀而不是逐個樣本編碼。如果各幀包括160個樣本，則160個樣本的整 個塊使用低碼率編碼或高碼率編碼來編碼，并且編碼控制功能54根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計人員所提 供的邏輯來判定使用哪一種碼率。該邏輯可考慮各種參數(shù)，包括VAD功能52的輸出和殘留 回波控制信號SKEC。現(xiàn)在提供幾個示例來說明各種情況。在第一示例中，假定殘留回波控制功能40確定用舒適噪聲取代幀中的81個樣本， 并且決定不去動其余79個樣本。如果采用簡單的基于多數(shù)的表決方案，則編碼控制功能54 可決定使用低碼率編碼，因為殘留回波控制功能40指明多數(shù)樣本應(yīng)當(dāng)用舒適噪聲取代。備 選地，編碼控制功能54可決定將高碼率編碼用于包括根據(jù)殘留回波控制信號Skk不應(yīng)當(dāng)用 舒適噪聲取代的樣本的任何幀。在一個實施例中，編碼控制功能54—般根據(jù)來自VAD功能 52的輸出來判定給定幀的低或高碼率編碼；但是，這些判定可根據(jù)殘留回波控制信號Skk 來忽略。例如，編碼控制功能54可根據(jù)來自VAD功能52的當(dāng)前或先前輸出來確定包括活 動語音的幀；但是，殘留回波控制信號Skk可指明各樣本或者大多數(shù)樣本應(yīng)當(dāng)用舒適噪聲取代。因此，編碼控制功能54可忽略其常規(guī)判定，并且對于給定幀調(diào)用低碼率編碼功能50 的低碼率編碼。本發(fā)明實際上可適用于其中可變比特率聲碼器電路30跟隨關(guān)聯(lián)回波消除電路28 的任何系統(tǒng)。優(yōu)選地，回波消除電路28和聲碼器電路30在一個或多個數(shù)字信號處理器 (DSP)中實現(xiàn)，并且優(yōu)選地駐留在通信環(huán)境10的單個服務(wù)節(jié)點。但是，回波消除電路28和 聲碼器電路30的位置可設(shè)置在通信環(huán)境10中的節(jié)點的任一個以及沿所述的話音連接的通 信路徑的任何節(jié)點。當(dāng)聲碼器電路30采用GSM或類似實現(xiàn)中的不連續(xù)傳輸(DTX)編碼技 術(shù)或者CDMA或類似應(yīng)用中的1/8比率編碼、諸如增強(qiáng)可變碼率編解碼器(EVRC或EVRC-B) 中使用的那些編碼時，本發(fā)明特別有用。對于GSM，低碼率編碼功能50可采用DTX處理，而 對于CDMA，低碼率編碼功能50可將1/8比率或類似編碼用于提供與適當(dāng)背景噪聲對應(yīng)的舒 適噪聲。值得注意的是，1/8比率是相對于高碼率編碼功能48所提供的可能的高碼率編碼 的有效編碼率的參考。雖然描述GSM和CDMA應(yīng)用，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員會知道本發(fā)明在 任何類型的可變比特率或自適應(yīng)多碼率回波消除和編碼方案中的有益效果。對于GSM或者 CDMA應(yīng)用，本發(fā)明消除與相應(yīng)編碼技術(shù)關(guān)聯(lián)的內(nèi)在殘 余問題的一部分。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會知道對本發(fā)明的優(yōu)選實施例的改進(jìn)和修改。所有這類改進(jìn)和 修改均被認(rèn)為屬于本文所公開的概念和以下權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種系統(tǒng)，包括-回波消除電路，適合于-接收與近端用戶關(guān)聯(lián)的近端信號；-接收與遠(yuǎn)端用戶關(guān)聯(lián)的遠(yuǎn)端信號，其中所述近端信號和所述遠(yuǎn)端信號對應(yīng)于所述近端用戶與所述遠(yuǎn)端用戶之間的通信會話；-根據(jù)所述遠(yuǎn)端信號，產(chǎn)生近似于實際回波信號的所估計回波信號，所述實際回波信號駐留在所述近端信號中，并且對應(yīng)于所述遠(yuǎn)端信號；-使用所述所估計回波信號從所述近端信號中基本上去除所述實際回波信號，以便提供包含與所述已處理近端信號中剩余的所述實際回波信號的部分對應(yīng)的殘留回波信號的已處理近端信號；-確定所述殘留回波信號何時應(yīng)當(dāng)用舒適噪聲取代；以及-提供指示所述殘留回波信號是否應(yīng)當(dāng)用舒適噪聲取代的殘留回波控制信號；以及-可變碼率編碼電路，適合于部分根據(jù)所述殘留回波控制信號對所述已處理近端信號進(jìn)行可變的編碼。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，對于所述已處理近端信號的至少第一部分，所述可 變碼率編碼電路還適合于_根據(jù)與所述已處理近端信號的所述至少第一部分對應(yīng)的所述殘留回波控制信號來選 擇所述已處理近端信號的所述至少第一部分的編碼率；以及-以對于所述至少第一部分所選的所述編碼率對所述至少第一部分進(jìn)行編碼。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，除了與所述已處理近端信號的所述至少第一部分 對應(yīng)的所述殘留噪聲控制信號之外，對于所述至少第一部分所選的所述編碼率還根據(jù)所述 至少第一部分中的語音活動來選擇。
4.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，對于所述已處理近端信號的至少第二部分，所述可 變編碼碼率電路還適合于_根據(jù)所述至少第二部分中的語音活動來選擇用于所述已處理近端信號的所述至少第 二部分的第二編碼率；以及-以對于所述至少第二部分所選的所述編碼率對所述至少第二部分進(jìn)行編碼。
5.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，用于所述至少第一部分的所述殘留噪聲控制信號 指明所述殘留回波信號應(yīng)當(dāng)用舒適噪聲取代，并且對于所述至少第一部分所選的所述編碼 率是相對于用于對所述已處理近端信號的其它部分進(jìn)行編碼的高編碼率的低編碼率。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，采用所述低編碼率對所述至少第一部分進(jìn)行編碼 產(chǎn)生與所述近端信號中的實際背景噪聲對應(yīng)的已編碼信號，所述已編碼信號表示用于所述 至少第一部分的舒適噪聲。
7.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述至少第一部分的每個是幀。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述可變碼率編碼電路適合于逐幀對所述已處理 近端信號進(jìn)行編碼。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述回波消除電路適合于逐個樣本提供所述殘留 回波控制信號，并且各幀包括表示所述已處理近端信號的多個樣本。
10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，對于包括所述近端用戶的靜寂和語音活動的所述已處理近端信號的合成部分，所述可變碼率編碼電路還適合于-檢測所述合成部分中的所述語音活動；-根據(jù)與所述合成部分對應(yīng)的所述殘留回波控制信號來選擇用于所述已處理近端信號 的所述合成部分的編碼率；以及-以對于所述合成部分所選的所述編碼率對所述合成部分進(jìn)行編碼。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，用于所述合成部分的所述殘留回波控制信號的 第一部分指明所述合成部分中的對應(yīng)回波信號應(yīng)當(dāng)用舒適噪聲取代，而用于所述合成部分 的所述殘留回波控制信號的第二部分指明所述合成信號中的對應(yīng)回波信號不應(yīng)當(dāng)用舒適 噪聲取代。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)超過規(guī)定量的所述合成部分由所述第一部分 表示時，選擇低編碼率作為所述編碼率，其中采用所述低編碼率對所述合成部分進(jìn)行編碼 提供與所述近端信號中的實際背景噪聲對應(yīng)的并且表示用于所述合成信號的舒適噪聲的 已編碼信號。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)少于規(guī)定量的所述合成部分由所述第一部分 表示時，選擇高編碼率作為用于所述合成部分的編碼率。
14.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述合成部分的大部分由所述第一部分表示 時，選擇低編碼率作為所述編碼率，其中采用所述低編碼率對所述合成部分進(jìn)行編碼提供 與所述近端信號中的實際背景噪聲對應(yīng)的并且表示用于所述合成信號的舒適噪聲的已編 碼信號。
15.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述可變碼率編碼電路適合于以高編碼率對所述 已處理近端信號的第一部分進(jìn)行編碼，以及以低編碼率對所述已處理近端信號的第二部分 進(jìn)行編碼，其中所述低編碼率是所述高編碼率的1/8，并且所述舒適噪聲通過以所述低編碼 率進(jìn)行的編碼來提供。
16.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述可變碼率編碼電路適合于促進(jìn)基于不連續(xù)傳 輸?shù)木幋a，其中所述已處理近端信號的第一部分以高編碼率來編碼，而所述已處理近端信 號的第二部分以低編碼率來編碼，其中使用低編碼率來編碼的信號對應(yīng)于舒適噪聲。
17.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述回波消除電路適合于提供-自適應(yīng)濾波器，適合于接收所述遠(yuǎn)端信號，并且根據(jù)所述遠(yuǎn)端信號來產(chǎn)生近似于所述 實際回波信號的所估計回波信號；_求和功能，適合于使用所述所估計回波信號從所述近端信號中基本上去除所述實際 回波信號，以便提供所述已處理近端信號；以及-非線性處理功能，適合于-確定所述殘留回波信號何時應(yīng)當(dāng)用舒適噪聲取代；以及-提供指示所述殘留回波信號是否應(yīng)當(dāng)用舒適噪聲取代的所述殘留回波控制信號。
18.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述回波消除電路和所述可變碼率編碼電路由至 少一個數(shù)字信號處理器來提供。
19.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述回波消除電路和所述可變碼率編碼電路設(shè)置 在公共服務(wù)節(jié)點中。
20.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述實際回波信號由駐留在用于所述通信會話的通信路徑中的混合電路引起。
21.一種方法，包括-接收與近端用戶關(guān)聯(lián)的近端信號；-接收與遠(yuǎn)端用戶關(guān)聯(lián)的遠(yuǎn)端信號，其中所述近端信號和所述遠(yuǎn)端信號對應(yīng)于所述近 端用戶與所述遠(yuǎn)端用戶之間的通信會話；-根據(jù)所述遠(yuǎn)端信號，產(chǎn)生近似于實際回波信號的所估計回波信號，所述實際回波信號 駐留在所述近端信號中并且對應(yīng)于所述遠(yuǎn)端信號；-使用所述所估計回波信號從所述近端信號中基本上去除所述實際回波信號，以便提 供包含與所述已處理近端信號中剩余的所述實際回波信號的部分對應(yīng)的殘留回波信號的 已處理近端信號；_確定所述殘留回波信號何時應(yīng)當(dāng)用舒適噪聲取代；-提供指示所述殘留回波信號是否應(yīng)當(dāng)用舒適噪聲取代的殘留回波控制信號；以及 -部分根據(jù)所述殘留回波控制信號對所述已處理近端信號進(jìn)行可變的編碼。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，對于所述已處理近端信號的至少第一部分，可變 的編碼包括_根據(jù)與所述已處理近端信號的所述至少第一部分對應(yīng)的所述殘留回波控制信號來選 擇用于所述已處理近端信號的所述至少第一部分的編碼率；以及-以對于所述至少第一部分所選的所述編碼率對所述至少第一部分進(jìn)行編碼。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中，除了與所述已處理近端信號的所述至少第一部 分對應(yīng)的所述殘留噪聲控制信號之外，對于所述至少第一部分所選的所述編碼率還根據(jù)所 述至少第一部分中的語音活動來選擇。
24.一種方法，包括-接收與近端用戶關(guān)聯(lián)的近端信號；-接收與遠(yuǎn)端用戶關(guān)聯(lián)的遠(yuǎn)端信號，其中所述近端信號和所述遠(yuǎn)端信號對應(yīng)于所述近 端用戶與所述遠(yuǎn)端用戶之間的通信會話；-根據(jù)所述遠(yuǎn)端信號，產(chǎn)生近似于實際回波信號的所估計回波信號，所述實際回波信號 駐留在所述近端信號中并且對應(yīng)于所述遠(yuǎn)端信號；-使用所述所估計回波信號從所述近端信號中基本上去除所述實際回波信號，以便提 供包含與所述已處理近端信號中剩余的所述實際回波信號的部分對應(yīng)的殘留回波信號的 已處理近端信號；-確定所述殘留回波信號何時應(yīng)當(dāng)用舒適噪聲取代；以及_向可變碼率編碼電路提供指示所述殘留回波信號是否應(yīng)當(dāng)用所述舒適噪聲取代的殘 留回波控制信號，其中所述可變碼率編碼電路將部分根據(jù)所述殘留回波控制信號對所述已 處理近端信號進(jìn)行可變的編碼。
25.一種回波消除電路，包括 -自適應(yīng)濾波器，適合于-接收與遠(yuǎn)端用戶關(guān)聯(lián)的遠(yuǎn)端信號；以及-根據(jù)所述遠(yuǎn)端信號，產(chǎn)生近似于實際回波信號的所估計回波信號，所述實際回波信號 駐留在近端信號中并且對應(yīng)于所述遠(yuǎn)端信號，其中所述近端信號與近端用戶關(guān)聯(lián)；-求和功能，適合于使用所述所估計回波信號從所述近端信號中基本上去除所述實際回波信號，以便提供包含與所述已處理近端信號中剩余的所述實際回波信號的部分對應(yīng)的 殘留回波信號的已處理近端信號；以及 -非線性處理功能，適合于-確定所述殘留回波信號何時應(yīng)當(dāng)用舒適噪聲取代；以及-向可變碼率編碼電路提供指示所述殘留回波信號是否應(yīng)當(dāng)用所述舒適噪聲取代的殘 留回波控制信號，其中所述可變碼率編碼電路將部分根據(jù)所述殘留回波控制信號對所述已 處理近端信號進(jìn)行可變的編碼。
全文摘要
本發(fā)明的名稱為增強(qiáng)回波消除，提供回波消除電路和可變碼率編碼電路，從而相互合作以便以實際高效的方式來有效地提供舒適噪聲?；夭ㄏ娐穼⑹褂眠h(yuǎn)端信號來產(chǎn)生與近端信號中出現(xiàn)的實際回波信號對應(yīng)的所估計回波信號。將所估計回波信號基本上從近端信號中減去，以便設(shè)法從近端信號中去除實際回波信號?；夭ㄏ娐穼⒈O(jiān)測所產(chǎn)生的已處理近端信號中的任何殘留回波信號，并且提供指示殘留回波信號是否應(yīng)當(dāng)用舒適噪聲取代的殘留回波控制信號。殘留回波控制信號至少部分由可變碼率編碼電路用來確定用于對已處理近端信號的不同部分進(jìn)行編碼的編碼率。
文檔編號H04B3/23GK101826891SQ200910208648
公開日2010年9月8日 申請日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月27日
發(fā)明者P·岳, R·拉比普爾 申請人:北方電訊網(wǎng)絡(luò)有限公司