[发明专利]用于免提语音通信的声音回声抑制器

说明书

本申请是2003年7月17日向中国专利局递交的题为“用于免提语音 通信的声音回声抑制器”的发明专利申请No.03178438.0的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种应用于诸如免提电话和在嘈杂环境中的语音识别 等全双工语音通信的回声抑制器。本发明特别用于全双工语音通信系统 的声音回声路径被非线性失真严重影响的应用。

背景技术

在诸如在免提模式下进行操作的电话或笔记本电脑等全双工语音 通信系统中，从扬声器2发出来自远端谈话人的远距离信号，而话筒1感 觉到一些声音能量(图1)。作为将来自扬声器2的远距离信号通过被称为 声音回声路径的信道耦合到话筒的结果，发生声音回声。于是，声耦合 远距离信号被耦合到返回通路中，并通过网络向远端谈话人传播，带有 谈话人语音的回声所带来的影响。为了消除回声，提供了线性回声消除 器3。如Annals of Telecommunications，1994年，360-367页，Eberhard Hansler，“The hands-free telephone problem：an annotated bibliography updated”中所述的那样，线性回声消除器3具有声音回声 路径的传送函数的复制品，以产生远距离信号的回声复制品。在减法器4 或残余回声检测器中利用此回声复制品消除包含在话筒1的输出中的回 声，产生没有回声的本地信号。提供语音检测器5来监控回声消除器3和 减法器4的输出以及本地和远距离信号，来检测近端谈话人的语音活动。 当近端语音活动高时，语音检测器5产生零或接近零输出；当近端语音活 动低或为零时，产生高电平输出。

线性回声消除器3包括线性自适应滤波器7。此滤波器对远距离信号 进行线性滤波，并将其输出提供给减法器4，而根据减法器4的输出，通 过反馈环，不断更新其滤波器系数。线性自适应滤波器7的更新算法是相 关计算的过程，使得在减法器4的输出的残余回声减少到最小。结果，最 小化那些与远距离信号相关的话筒信号的分量。在反馈环中提供乘法器 8，以防止近端语音干扰滤波器系数。当近端语音活动高时，语音检测器 5的输出为零或接近零，使乘法器8无效，从而固定滤波器系数。

非线性是设计回声消除器所关心的另一个问题。在声音回声路径的 非线性是少量的，而且线性回声消除器能够复制的范围内，现有技术的 回声消除是令人满意的。但是，在实际的系统中，扬声器的换能器元件 的工作特性决不是理想的。其非线性特征具有一定的数量，使得线性回 声消除器不能完全复制非线性声音回声路径的传递函数。这对于在高功 率的免提模式下操作其小尺寸的扬声器的便携式电话或笔记本电脑尤为 正确。由于其严重的非线性特性，抑制声音回声不能多于20dB。残余的 回声分量将通过网络传播，并严重妨碍远距离的谈话人。

发明内容

因此，本发明的目的是在全双工语音通信系统的声音回声路径受到 由扬声器的非线性操作特性所引起的严重的非线性失真时，提供回声抑 制。

按照本发明的第一方面，提供了一种语音通信设备，包括：信号输 出换能器，用于接收来自远端谈话人的远距离信号，并产生远距离信号 的声音能量；信号输入换能器，用于产生可能包含代表近端谈话人的语 音活动或声音回声分量或者二者皆有的近端信号，其中作为通过从信号 输出换能器到信号输入换能器的声音回声路径传输的远距离信号的结 果，产生声音回声分量；回声消除器，用于从远距离信号和残余回声产 生回声复制品；以及残余回声检测器，用于检测近端信号和回声复制品 之间的差别，并将此差别作为残余回声提供给回声消除器。提供频谱整 形器，用于接收近端信号和残余回声之一作为第一输入信号，接收回声 复制品作为第二输入信号，当语音活动低或为零时，从第一和第二输入 信号中估计声音回声分量，并以估计的声音回声分量整形第一输入信号 的频谱。