[发明专利]节省计算的用于宽带音频信号的回声消除器

说明书

技术领域

本发明通常涉及可在电信网络中使用的回声消除器，例如在软件电话或网关中使用。特别地，涉及用于宽带音频信号的回声消除。本发明还可应用于采样速率高于16000Hz（例如，22050Hz、32000Hz、44100Hz、…）的音频信号。

背景技术

基于因特网协议的音频通信需要回声消除。使用宽带音频意味着使用宽带回声消除。为了在质量方面达到与窄带回声消除相同的效果，宽带消除需要更大的计算量，即，四倍的更大量的每秒百万指令（MIPS）。它意味着如果窄带回声消除需要n MIPS，则使用相同技术的宽带回声消除需要4×n MIPS。通常，当带宽加倍时，回声消除的计算量变成四倍。

在软件电话或网关中，回声消除由回声消除器提供，回声消除器由运行回声消除软件的信号处理器组成。由于用于宽带电话的音频编解码器与用于窄带电话的编解码器相比需要更大的计算量，因此，软件电话的整体计算量很大。此外，软件电话通常与其它应用程序一起同时在个人计算机中运行。因此，降低回声消除器的计算量而提供高级别的音频质量是重要的，特别是在免提模式下。

本发明解决回声消除的计算量问题，并提出一种回声消除器以降低该计算量而不降低音频信号的质量。

有几种已知的降低宽带回声消除的计算量的方法。这些方法基于子带分解或频域计算。但这些方法引入了：

-通信中的额外延迟，其随着子带的数量而增加。该延迟对于大于两个子带的情形很重要。

-音频质量的降低（对于大于两个子带的情形）。这种降低是由于子带的不完美的分离的缘故（因为没有滤波器是理想的）。

也有已知的避免这些缺陷的方法。这些方法基于子带分解和子带滤波器自适应。这些方法在于通过使用两个子带滤波器合成全带宽滤波器。这些方法被称为小延迟分解（delay less decomposition）。文献WO2007/021722描述了这种方法。这些方法不够好，因为：

-它们意味着使用快速傅里叶变换（FFT）和反向快速傅里叶变换（iFFT）以合成全带宽滤波器。它们需要额外的计算，因为FFT和iFFT的计算必须用数字的浮点编码进行。

-它们引入了质量问题，由于全带宽滤波器的合成，特别是采用数字计算的定点编码。

在基于子带分解的已知方法中，分解成两个子带能够降低大约二分之一的计算量（实际上小于二分之一）。文献WO2005/062595描述了这种方法。对于宽带音频信号，该分解未引入质量的主观降低。但是可以期望更显著地降低计算量。

图1表示根据现有技术的双子带回声消除器的例子EC1的功能图。该例子包括：

-从近端终端接收信号TXi的输入。

-向远端终端发送信号TXo的输出，该信号与从近端终端接收的信号TXi相同。

-接收信号RXi的输入，该信号包括由远端终端获取的语音信号和源自近端终端并经由远端终端返回的回声。

-向近端终端发送信号RXo的输出。回声被消除或者至少在该信号RXo中减弱。

-分离器设备SP1，用于将信号TXi分离成两个子采样信号TH和TL，其分别与高频子带和低频子带对应。

-两个自适应滤波器AL和AH，分别用于对分别与高频子带和低频子带对应的两个信号TH和TL进行滤波。这些滤波器分别提供滤波信号FTL和FTH。

-分离器设备SP2，用于将信号RXi分离成两个子采样信号RH和RL，其分别与高频子带和低频子带对应。

-第一减法器SH，用于从信号RH中减去信号FTH，所生成的信号是用于高频子带的修正信号CRH。

-第二减法器SL，用于从信号RL中减去信号FTL，所生成的信号是用于低频子带的修正信号CRL。

-混合器设备MX，用于通过对两个修正信号CRH和CHL进行上采样、合并和平滑来构成信号RXo。

两个自适应滤波器AL和AH分别通过修正信号CRL和CRH控制，以使得这些修正信号被最小化，即，以使得回声在每个子带中被最小化。例如，高频子带从4000Hz扩展到7000Hz；低频子带从50Hz扩展到4000Hz。

分离器设备SP1包括低通滤波器LP1和高通滤波器HP1，其分别与两个子采样设备LSS1和HSS1相关联。分别由低通滤波器LP1和高通滤波器HP1提供的两个滤波信号中的每一个的两个连续样本中的一个被丢弃以用于分别构成信号TL和TH。