[发明专利]用于检测近端话音的方法和器件

说明书

本发明一般地关于通信系统，并且特别地是关于用于通信系统中的一个适应性回声消除系统的双通话检测。

在许多双工通信系统中出现了对于回声消除的需求。存在对可靠的回声消除的需求的一个特别挑战性的环境是蜂窝无线电话器件和会议电视器件的双工便携操作。在这些器件的便携操作期间，来自扬声器的信号通过声音路径被反馈回话筒并且再次到达扬声器之前被延迟，从而它们作为回音信号被远端用户可感。这些回音信号，通常称为声学回音，对于包含双向通信的参与者是非常恼人的并且难以去除。

一般用来去除回音信号的最有效的方法之一是运用具有一个自适应滤波器的回声消除器。最小均方(LMS)自适应滤波器是被用的最普通类型的滤波器。一个LMS滤波器是一个有限脉冲响应(FIR)滤波器，它通过自适应调整的系数来模拟一个回音路径。滤波器的系数被使用驱动一个便携式通信器件的远端信号和从便携式通信器件的话筒输出的近端信号来自适应地训练。在一个便携式器件中，自适应滤波器自适应地综合出来自远端信号的回音的复制，并从被从近端的话筒输出的接收的信号中减去该复制。结果，进一步被发送到远端的信号基本上是没有回声的。

对于双向通信器件，有4个工作状态，即情形，这些状态在这里将参考便携式通信器件来描述：当只有近端声音出现时发生的近端单通话状态；当只有远端声音出现时发生的远端单通话状态；当近端和远端声音都出现时发生的双通话状态和当近端和远端声音都不出现时发生的非通话状态。大家都理解，在远端单通话状态期间，滤波器系数的自适应应该实现得最好。

当一个双通话状态出现时，自适应必须停止。如果自适应不停止，滤波器的系数将与它们的最优值有分歧。另一方面，在单通话条件期间，一个高的错误检测率将不能频繁地进行系数自适应，这样严重地减慢了自适应滤波器系数的收敛速度。这在包含一个快速变化的回音路径和高噪声环境的应用中，象便携式无线电话和会议电视环境中，是一个特别严重的问题。因此，一个可靠的双通话检测器对于成功的回声消除是一个重要部分。

一些双通话检测器已基于信号能量测量或被测信号的相关性来实现。基于信号能量的方法根据在双通话状态和单通话状态期间不同的发射和接收路径中的信号能量的关系来检测双通话条件。例如，最简单的实现中的一个是比较远端信号的能量和近端信号的能量。一般，近端信号的能量在从一个单通话状态跃迁为一个双通话状态中增加。在从一个单通话状态跃迁为一个双通话状态期间，回音剩余信号能量也增加。通过研究远端信号和近端信号的能量或回音剩余信号中的一个，可以检测双通话状态。

回音返回损耗比已被用来检测双通话状态。回音返回损耗比通常被定义为回音剩余信号能量与近端回音信号能量之比。在从一个单通话状态跃迁为一个双通话状态期间，回音返回损耗比也增加。其它方法把各种信号能量合并用于双通话检测。基于能量的方法出现的问题包括它们对于低电平近端声音信号不够灵敏，并且如果近端是一个有噪环境，它们将产生一个很高数目的错误检测(近端是器件位于的便携环境，远端是通过一个通信信道，例如电话线相连的一个参与者的位置)。

基于相关的方法根据远端和近端信号的信号相关来执行双通话状态检测。远端和近端信号的相关通常在单通话状态比在双通话状态要高。通过把远端信号和近端信号的相关电平与一个门限比较，状态可被标记为双通话状态或单通话状态。另一种实现使用远端信号和回音剩余信号的相关。在这样的系统中，当回音剩余信号与远端信号不很好地相关时，辨识为双通话状态。在任一种情况下，双通话状态是基于当有一个从单通话状态到双通话状态的跃迁时，在双向通信器件的发射和接收路径中的信号的相关会降低的假定。

也已知通过监控回音估计信号和回音剩余信号的相关来检测双通话状态。正常地，在从双通话状态到单通话状态的跃迁期间这种相关会增加。然而，由于相关对噪声敏感，这些技术不能被用于有噪环境。

因此，存在一种对可在所有环境，包括受到大幅度和大动态范围的背景噪声和快速变化的回音路径影响的环境中工作的一种更健壮和更精确的双通话检测器的需求。

图1是示意运用本发明使用的自适应回声消除器的双工通信器件的电路图。

图2是示意用于自适应回声消除器的控制器件的电路图。

图3是示意双通话检测器的电路图。

图4是示意在单通话条件下双通话检测器的工作的流程图。

图5是示意在双通话条件下单通话检测器的工作的流程图。