[发明专利]采用状态判断来控制数字电话系统中的功能元件的方法和装置

说明书

                     背景技术

I.发明领域

本发明涉及数字电话系统。本发明尤其涉及采用来自回波消除器的状态判断以控制数字电话系统中各个功能块的一种新颖的、改进的方法和装置。

II.相关领域的描述

采用数字技术进行话音传输已经很普遍，在蜂窝电话和PCS应用中尤其如此。这接着又引起人们对改进语音处理技术的兴趣。目前有三种这样的技术，即，在数字电话系统的现有元件中加入回波消除器、噪声抑制器，和话音编码器/译码器或声码器。

回波消除器用来减弱陆基电话网中阻抗不匹配所引起的不需要的回波信号，或者移动电话中“免提”电话中扬声器与话筒之间的声音耦合而引起的回波。声码器用来去除数字化的信号中自然多余的话音，以便减小数据传输速率，并因此减小在给定的传输信道上的信息量。噪声抑制器用来使背景噪声为最小。当前，回波消除器、声码器和噪声抑制器在数字电话系统中既用于陆基应用场合，也用于移动系统中。

有两种类型的回波消除器，即网络回波消除器和声频回波消除器。一例典型的回波消除器见转让给本发明受让人的、标题为“NETWORK ECHOCANCELLER”的美国专利5,307,405，在此引述供参考。网络回波消除器消除电话网中产生的回波。陆基电话由二线线路与中央局相连，以支持两个方向上的传输。在进行超过35英里的呼叫时，必须将两个方向的传输分离在独立的线路上，产生一条四线线路。已知的与二线和四线段连接的装置是混合电路。混合电路处的阻抗不匹配产生的回波必须由网络回波消除器去除。声频回波消除器用于电话会议和免提电话。声频回波消除器消除了扬声器和话筒之间的反馈所产生的声频回波。

在典型的数字电话系统中，由A/D转换器将话音从模拟信号转换成数字PCM取样。在一种典型的实施例中，选择64kbps的数据速率，以便保持良好的话音质量。一旦对话音信号进行了数字化以后，可以对其进行运算，以得到某些好处，如最大系统容量，提高话音质量，抑制噪声，以及使传输差错最小。

在将话音信号转换成PCM取样以后，可以由回波消除器去掉不需要的回波，可以由噪声抑制器使背景噪声位最小，并且可以由声码器在为传输而进行的调制和上变频以前进行数据压缩。一例可变速率声码器见转让给本发明的受让人的、标题为“VARIABLE RATE VOCODER”的美国专利5,414,796，该专利在此引述供参考。可以用几种技术来调制避免话音信号，包括TDMA、CDMA或模拟调制。在多址通信系统中采用CDMA技术见转让给本发明的受让人的、标题为“SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEMUSING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS”的美国专利4,901,307，该专利在此引述供参考。将回波消除器与声码器和噪声抑制器相组合，既有优点，又有缺点。

在数字电话系统的前端电子设备中引入回波消除器的一个问题是，由于其相对于其他功能块的位置，而改变了对其他功能块的话音信号。通过首先把回波消除器放在功能块链中，噪声抑制器和声码器必须根据经消除了回波的信号而不是实际的背景噪声进行背景噪声消除。如果回波消除器不从话音信号中去除所有的回波，残余回波将在噪声抑制器和声码器进行的背景噪声计算中产生误差。

这里，移动用户称为近端通话者(speaker)，而陆基用户称为远端通话者(speaker)。典型的声码器可以含有一个噪声抑制器，它的功能是从近端话音信号中去掉背景噪声。一例典型的噪声抑制器见授权给Motorola公司、标题为“NOISE SUPPRESSION SYSYEM”的美国专利4,811,404，在此引述供参考。噪声抑制是通过计算近端通话者(speaker)无声时实际背景噪声能量的估计值来进行的。问题是在近端通话者无声而远端通话者说话时发生的。移动电话中，近端通话者的话音可以在声音上从扬声器耦合到话筒，从而除非去掉回波，否则该回波将被远端通话者听到。在陆基系统中，由于上面讨论的混合电路中阻抗不匹配，近端的话音可以被耦合到远端通话者的话音信号中。回波消除器用来消除回波，但由于回波消除器的局限性，回波不会全部消除。放置在回波消除器后面的噪声抑制器会把残余的回波当作是背景噪声，并根据残余回波更新背景噪声估计。这就影响了背景噪声的估计，使噪声抑制的质量受到影响。声码器将忍受将背景噪声的蹩脚估计提供到系统中的合成噪声发生器。另外，声码器的编码速率判决也将受到不利的影响。