[发明专利]通信系统中用于改进回波抑制的方法和装置

说明书

本发明涉及通信系统，特别是涉及双向通信链路的回波抑制。

在例如陆线和无线电话系统的许多通信系统中，话音信号常常经双向通信链路在两个系统用户之间进行传输。在这些系统中，近端用户的语音典型地由在通信链路一端的近端麦克风检测，然后通过该链路传送到用于向远端用户再现的远端扬声器。相反，远端用户的语音由远端麦克风检测，然后经该通信链路传送到用于向近端用户再现的近端扬声器。在通信链路的任何一端，由最近的麦克风检测的扬声器输出可能通过该通信链路不经意地向后传输，从用户的角度来看，将引起不可接受的破坏性反馈，或回波。

因此，为了避免传输这些不受欢迎的回波信号，麦克风的声音输入应当尽可能多地孤立于扬声器的输出。在传统的电话机中，话机的麦克风位于用户嘴的旁边同时话机的扬声器基本上覆盖了用户的耳朵，所以很容易获得必要的隔离。然而，随着便携式电话机物理大小的减小，和免提扬声器电话机的更受欢迎，生产商已经改为设计从扬声器到麦克风的声音路径不受用户头部或身体的阻碍。结果，在现代系统中，需要更复杂的回波抑制技术变得尤为重要。

在免提汽车电话情况下该需要尤其明显，其中封闭的车辆环境使得扬声器信号的多次反射耦合回高增益的免提麦克风。用户在车辆中的移动和回波信号在相对方向和强度的改变，例如当窗户打开和关闭时或当用户在驾驶时移动头部时，会使汽车环境下的回波抑制任务更加复杂。另外，最近发展的数字电话机通过话音编码器来处理语言信号，该话音编码器引入显著的信号延迟并产生非线性信号失真。从用户的角度来说这种延长的延迟倾向扩大信号回波的问题，并且附加的非线性失真使得网络设备的回波抑制更加困难。

响应于上述的挑战，电话机生产商已经开发了多种多样的回波抑制机理。在图1A中描述了一种示范性的回波抑制系统100。如图所示，该示范性系统100包括麦克风110、扬声器120和回波抑制器130。麦克风110的音频输出115耦合到回波抑制器130的音频输入，回波抑制器130的音频输出135充当电话机(未示出)的近端音频输入。另外，该电话机的远端音频输出125耦合到扬声器120的音频输入和回波抑制器130的基准输入。

操作中，回波抑制器130处理麦克风信号115以便向远端电话用户提供音频输出信号135。特别是，回波抑制器130根据远端音频信号125衰减麦克风信号115，以使从扬声器120到麦克风110的声音回波不回到远端电话机用户。

典型地，回波抑制器130或者是一种非线性消波型抑制器或者是一种线性定标型抑制器。消波型抑制器通常通过除去一部分落在特定范围值内(即，在特定消波窗口内)的信号来衰减麦克风输出信号115。另一方面，定标型抑制器通过使麦克风输出信号115乘以适当的标度因数来衰减该信号。在两种情况下，通常或者直接或者间接地根据远端音频信号125的幅度来调整衰减程度，以使麦克风输出115只衰减到远端用户正讲话的程度。

例如在名称为″利用回波估计以改变误差信号的回波消除系统和方法″并于1995年12月12日授予Rasmusson等人的美国专利5.475,731中描述了一种本领域称作中心削波器的传统消波型抑制器，这里并入其全文作为参考。在名称为″通信系统中用于噪声和回波抑制的AC中心削波器″并于1996年12月31日提交的专利申请08/775,797中描述另一种称作AC中心削波器的消波型抑制器。在名称为″回波消除器处理技术和处理″并于1994年2月1日授予Genter的美国专利5,283,784中描述了一种示范性的定标型抑制器，这里也并入其全文作为参考。

图1A的回波抑制器130还可以结合线性回波消除器以提供更复杂的回波抑制系统。图1B描述了一种包括图1A的麦克风110、扬声器120和回波抑制器130以及声音回波消除器140的示范性系统101。如图所示，麦克风110的音频输出115耦合到声音回波消除器140的音频输入，声音回波消除器140的控制和音频输出144、145分别耦合到回波抑制器130的控制和音频输入。回波抑制器130的音频输出135充当电话机(未示出)的近端音频输入，并且电话机的远端音频输出125耦合到扬声器120的音频输入和声音回波消除器140和回波抑制器130的基准输入。