[发明专利]数字移动通信系统中的回声消除

说明书

本发明涉及在数字移动通信系统中消除移动台所产生的回声的一种方法和装置。

在数据传输系统，例如电话网的端对端连接中，经常发生长的传播时延，其结果是，例如当信号从该连接的远端反射回发送方时，在正常语音中能检测到回波。

回波的产生主要有两个原因：话机接收器和麦克风之间的回声，以及电回波，它由该连接的发送和接收方向的传输系统产生。

电回波的主要产生源是混合电路(2线到4线变压器)，它们位于固定网络的端局或远端用户级。出于经济原因，固定网络的用户线通常是2线线路。交换机间的连接则通常是4线线路。

这里定义远端为将回波返回到发言人自己这一端的传输连接端，而近端是回波被反射回来的传输连接端。一般而言，近端是一个移动台而远端是另一方，比如是一个PSTN用户。

通常通过回波消除器或回波抑制器尽量消除返回的回波所引起的问题。回波消除器是一种处理信号，比如语音信号的设备，用于通过减少连接上发生的回波(信号)中的估计回波来减少回波。回波抑制器则在出现回波时断开从近端到达的信号。

现有技术数字移动通信系统拥有回波消除器，后者能防止从公众交换电话网(PSTN)返回的回波被发送给移动用户。在移动交换机中，这类回波消除器通常置于交换机间的中继电路中。

从移动台返回的回波通常通过置于实际移动台中的回波消除器来消除。这样的回波消除器通常基于自适应滤波器或比较输出信号和输入信号的值。目前使用的移动台中有很多并不能很好地消除回波，其回波消除仅处于相对低的级别，从而干扰回波被发送到另一方。原则上通过发展移动台的回波消除方法可以减少出现的问题，但这主要就新的移动台而言，情况才得到改善。相反却难以改变已投入使用的移动台的软件或设备，因为移动台已归其用户所有，为服务措施而将它们收集起来是耗时且昂贵的。因此在移动通信系统中，总会存在无法很好消除回波，而引起干扰回波发向另一方的移动台。在数字移动通信系统中，语音传输也完全数字化进行。从移动网的角度看，最有限的资源是移动台和基站间的无线路径。为了减少无线路径上一个无线连接所需的带宽，在语音传输中采用语音编码，因而实现了一种与电话网中一般使用的64K bit/S的传送速率相比较低的传送速率，例如16或8Kbit/S。移动台和移动网当然都必须包括语音编码器和语音解码器以进行语音编码。在网络一侧，语音编码功能可以放置于许多可选位置，比如在基站中或与移动交换机相关联。因此，在每一个移动台接入或发起的语音呼叫中，语音连接连接到网络侧的语音编码器，用于解码从移动台到达(上行方向)的语音信号和编码发向移动台(下行方向)的语音信号。

此外，在某些数字移动通信系统中，语音传输涉及一种DTX模式(不连续传输)。它旨在通过下述方式降低干扰值来改进系统的效率：当从信息角度看该无线信号并不是必需时，则阻止该无线信号的发送。通常DTX模式是正常模式的一种可选模式，在移动通信网中针对每次呼叫在这两种模式中作出选择。在DTX模式下，当用户正在说话时，话音正常编码，例如13Kbit/s，而在其它时间中使用低得多的比特率，比如大约500Kbit/s。这种较低的比特率用于在发送侧编码背景噪声中的信息。在接收侧，为收听者重新生成背景噪声，因而将之称为“舒适噪声”(comfort noise)，从而收听者在传输暂停期间不会认为连接已被中断。在发送端监视是否出现话音行为的功能被称为“话音行为检测VAD”。一般基于某个阈值和比较测得的信号能量来判定信号是否包含语音或背景噪声。

因为经验表明当语音后的背景噪声突然终止时，收听者会受到很大干扰，所以需要生成舒适噪声。这在不连续传输中时常发生。一种避免干扰收听者的方法是在不接收信号时产生人工噪声。这种噪声的特性周期性改变，并通过位于发送端的语音编码器发送到接收端。

回声也发生在这类采用降低的传输速率语音编码的数字移动通信系统中，当从另一端接收的语音信号从话机的听筒传播到麦克风并返回到该连接的远端时，在移动台中就产生了所述回声。