CN101854193A

CN101854193A - 回音处理装置与其相关方法

Info

Publication number: CN101854193A
Application number: CN200910133840A
Authority: CN
Inventors: 王志祺; 张荣仁; 俞丁发; 枋立玮
Original assignee: Realtek Semiconductor Corp
Current assignee: Realtek Semiconductor Corp
Priority date: 2009-04-03
Filing date: 2009-04-03
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2029-04-03
Also published as: CN101854193B

Abstract

一种回音处理装置被揭露，该回音处理装置利用回音信号的脉冲响应的分群现象来产生回音移除信号以消除回音。该回音处理装置具有较低的成本或/及可更有效地消除该回音。

Description

回音处理装置与其相关方法

技术领域

本发明是关于一种通讯系统，尤指一种具有回音消除的通讯系统。

背景技术

在通讯系统中，发射器所发射的发射信号会有一部分耦合到接收器所接收到的接收信号上，此现象称为信号回音(echo)现象。信号回音现象会信号影响到该接收器的接收效能。此外，回音信号的能量大小和形状是与该传输通道有关，亦即每一传输通道都会具有一相对应的回音响应(Echo response)。一般上，已知解决的做法是在该接收器上加上回音消除器(Echo canceller，EC)。理想上，该回音消除器会产生一个大小和该回音信号相同，但方向相反的回音消除信号。如此一来，信号二者可相互抵消，进而使得该接收器接收到较干净的接收信号。

传统上是以数字滤波器来实作该回音消除器，。且利用抽头数越多的数字滤波器越能有效地消除该回音信号。然而，每一抽头数(tap)包括有延迟单元、乘法器以及加法器，其中，乘法器须占用较大的电路面积。换言之，抽头数越多的滤波器意味着硬件成本越高。因此，如何设计较低的硬件成本的回音消除器或/及可更有效地消除该回音信号已成为业界亟需解决的问题。

发明内容

因此，本发明提供了一种回音处理装置以消除回音信号的处理装置与其相关方法。

依据本发明的实施例，提供了一种回音处理装置，用以产生回音消除信号以消除回音信号，该回音信号包括有第一响应以及第二响应，包括有：第一信号处理电路，用来产生第一回音消除信号，该第一回音消除信号用以实质上对应于该第一响应；第二信号处理电路，用来产生第二回音消除信号，该第二回音消除信号用以实质上对应于该第二响应，其中，该第一响应与该第二响应位于不同时间；以及加总电路，用以加总该第一回音消除信号与该第二回音消除信号以产生该回音消除信号。

依据本发明的实施例，其还提供一种产生回音消除信号的方法，该回音消除信号用以消除回音信号，该回音信号包括有第一响应以及第二响应，包括：产生第一回音消除信号，该第一回音消除信号用以实质上对应于该第一响应；产生第二回音消除信号，该第二回音消除信号用以实质上对应于该第二响应，其中，该第一响应与该第二响应位于不同时间；以及加总该第一回音消除信号与该第二回音消除信号以产生该回音消除信号。

依据本发明的实施例，其还提供一种回音处理装置，用以产生回音消除信号以消除回音信号，该回音信号包括有第一响应以及第二响应，该装置包含：第一信号处理电路，用来产生第一回音消除信号；第二信号处理电路，用来产生第二回音消除信号；延迟电路，耦接该第一与该第二信号处理电路之间，用来依据控制信号来调整该延迟电路的延迟时间，其中，调整该延迟时间以使得该第一回音消除信号实质上对应于该第一响应以及该第二回音消除信号实质上对应于该第二响应；以及加总电路，耦接该第一与该第二信号处理电路，用以加总该第一回音消除信号与该第二回音消除信号以产生该回音消除信号。

由于本发明利用该回音信号的脉冲响应的分群现象来设计该回音信号处理装置，以使得该回音信号处理装置得以利用较少数量的抽头数来消除该回音信号。

附图说明

图1所示是回音信号的脉冲响应(Impulse response)示意图。

图2所示是依据本发明回音信号处理装置的一实施例示意图。

图3所示是图2的信号处理电路200a的一实施例示意图。

图4所示是图2的200的延迟电路的一实施例示意图。

[主要元件标号说明]

100a、100b、100g	响应
100a、100b、100g	响应	200	回音消除电路
200a、200b、200g	信号处理电路	200	回音消除电路
200a、200b、200g	信号处理电路	202	传送器
204	接收器	202	传送器
204	接收器	206	传输通道
300a、300b、300f	延迟电路	206	传输通道
300a、300b、300f	延迟电路	400	延迟控制电路
400a	延迟设定模块	400	延迟控制电路
400a	延迟设定模块	400b	运算模块
500	加总电路	400b	运算模块
500	加总电路	500a、500b	加法器
3002、3004、3006、3008	纯延迟单元	500a、500b	加法器
3002、3004、3006、3008	纯延迟单元	3010	多工器

具体实施方式

发明人观察到该回音信号的脉冲响应具有如图1所示的特性。如果要使用一个已知回音消除器，将这样长的回音响应(如图1)的消除，则抽头数(tapnumber)通常须要很大。从图1可以得知，该回音响应会呈现一群一群的现象，亦即多个响应100a～100g，而群跟群之间的响应(response)(亦即振幅)都很小。故，本发明将群跟群之间的响应(response)故意忽略不计。回音响应会有分群的现象主要是因为阻抗不匹配的关系所产生。以双绞线的传输为例，通常在串线、在线跟线的连接之间，就会有阻抗不匹配的现象产生。但是，因为串线的长度和数目在系统上会有规范，所以分群的数目和大小便可以掌握。

图2所示是依据本发明回音消除电路200的一实施例示意图。图2还包含了传送器202、接收器204、传输通道206、及回音消除电路200。传送器202通过传输信道206发送传送信号X[n]至接收器204。回音消除电路200依据该传送信号X[n]以产生的回音估测信号Y[n]。接收器204用来接收来自传输信道206的接收信号E[n]以及该回音估测信号Y[n]以产生已处理信号R[n]。回音消除电路200包含有多个信号处理电路200a～200g、多个延迟电路300a～300f、延迟控制电路400以及加总电路500。信号处理电路200a用来依据传送信号X[n]以产生第一回音估测信号Y₁[n]，并延迟该传送信号X[n]以产生第一延迟信号X₁[n]。延迟电路300a用来对第一延迟信号X₁[n]延迟特定延迟时间T₁以产生第二延迟信号X₂[n]。信号处理电路200b用来依据第二延迟信号X₂[n]以产生第二回音估测信号Y₂[n]。信号以此类推，因此后续的信号处理电路和延迟电路的操作不另赘述。加总电路500耦接于多个处理电路200a～200g，用以依据多个回音估测信号Y₁[n]～Y_g[n]来产生回音估测信号Y[n]。加总电路500是由多个加法器组成。延迟控制电路400用以控制该多个延迟电路300a～300f的多个特定延迟时间T₁～T_f。

延迟控制电路400包含有延迟设定模块400a。延迟设定模块400a用来分别控制多个延迟电路300a～300f具有多个候选延迟时间Tx₁～Tx_f。接着，延迟设定模块400a动态地调整每一个延迟电路的候选延迟时间。延迟控制电路400尚包含有运算模块400b耦接于多个信号处理电路200a～200g用来依据多个信号处理电路200a～200g于多个延迟电路300a～300f分别动态地使用多个候选延迟时间Tx₁～Tx_f下所对应的参数设定，计算出分别对应多个候选延迟时间Tx₁～Tx_f的多个运算结果。最后，延迟设定模块400a还依据该多个运算结果来决定出相对应于多个Tx₁～Tx_f的多个特定延迟时间T₁～T_f。

图3所示是图2的信号处理电路200a信号的一实施例示意图。为了方便起见，该信号处理电路是以作为说明，且在本实施例中信号处理电路200a是以数字滤波器(例如：有限频率响应(Finite Impulse Response，FIR)滤波器)来实作其它信号处理电路200b～200g的运作与信号处理电路200a相似。信号处理电路200a包含有多个延迟单元D_0～D_N-2、多个乘法器C_0～C_N-1以及多个加法器A_0～A_N-2，其中N的大小代表该数字滤波器的抽头(Tap)数。运算模块400b会设定多个参数C_a，0～C_a，n-1分别提供给多个乘法器C_0～C_N-1。

依据本发明的实施例，从图1和图2可以得知，多个信号处理电路200a～200g分别用来处理相对应的多个响应100a～100g(以产生相对应的多个回音估测信号Y₁[n]～Y_g[n])。换句话说，多个回音估测信号Y₁[n]～Y_g[n]用来分别消除相对应的多个响应100a～100g。信号为了精确地消除响应100a～100g，多个延迟电路300a～300f各自的多个特定延迟时间T₁～T_f就必须被精确地计算出来。

首先，运算模块400b对多个信号处理电路200a～200g中每一个信号处理电路进行训练(training)机制来运算出每一个信号处理电路的参数。以信号处理电路200a为例，运算模块400b会对信号处理电路200a进行该训练机制以决定出多个参数C_a，0～C_a，n-1。而信号处理电路200a利用多个参数C_a，0～C_a，n-1就可以产生对响应100a的消除量。以此类推，当多个延迟电路300a～300f分别具有多个候选延迟时间Tx₁～Tx_f时，每一个信号处理电路内的多个参数就可以被决定出来。接着，延迟设定模块400a动态地调整多个信号处理电路200a～200g之间的每一个延迟电路的延迟时间，例如，延迟时间设定模块400a动态地改变延迟电路300a的候选延迟时间Tx₁，来使得多个信号处理电路200a～200g的总消除量为最大。最后，当多个延迟电路300a～300f分别的延迟时间为多个特定延迟时间时，亦即T₁～T_f，则运算模块会找出多个信号处理电路200a～200g的总消除量为最大。如此一来，相较于传统的做法，本发明的音信号处理装置200就可以以较少的总抽头数来达到与传统回音消除器具有相同的回音消除效果；或者当本发明的音信号处理装置200和传统的回音消除器具有相同抽头数时，本发明的音信号处理装置200可以消除更长的回音响应。

另一方面，本发明并不限制延迟时间设定模块400a如何调整多个信号处理电路200a～200g之间的每一个延迟电路的延迟时间。当延迟设定模块400a设定不同的延迟时间时，运算模块400b会运算出每一个信号处理电路对回音信号E[n]的消除量的大小。接着，运算模块400b就可以运算出多个信号处理电路200a～200g对回音信号E[n]的总消除量。如此一来，当多个延迟电路300a～300f的延迟时间分别为多个特定延迟时间T₁～T_f时，回音信号处理装置200就可消除最多的回音信号E[n]。

一实施例中，在每一次对多个延迟电路300a～300f分别设定多个延迟时间时，运算模块400b会将经由训练机制决定出来的所有的参数的绝对值进行加总，亦即

另一实施例中，多个信号处理电路200a～200g对回音信号E[n]的总消除量的大小是由多个信号处理电路200a～200g中的所有的参数的平方值的加总结果来决定，亦即

其中m代表多个信号处理电路200a～200g的个数，n代表每一个信号处理电路内抽头的个数，k＝0～N-1，以及i＝1～g，C_k，i则是第i个信号处理电路内的第k个抽头的系数。因此，经由反复地动态调整多个延迟电路300a～300f的多个延迟时间以及对多个信号处理电路200a～200g进行的该训练机制，运算模块400b就会得到一组最大的加总结果。

此外，本发明调整多个延迟电路300a～300f的多个延迟时间可由其它的方式来进行，例如利用微处理器、固件、软件的方式。

图4所示是图2的信号200的一延迟电路的一实施例示意图，是以延迟电路300a作为说明。在本实施例中是以纯延迟线(pure delay line)来实作，本领域技术人员在阅读完对延迟电路300a的说明后应当可以了解其它延迟电路300b～300f的运作。延迟电路300a包含有纯延迟线(包括有多个串接的纯延迟单元(delay unit)3002～3008)以及多工器3010来实作，其中延迟时间设定模块400a依据所决定出的特定延迟时间T₁来产生延迟控制信号Sda至延迟电路300a。简单来说，特定延迟时间T₁会决定延迟控制信号Sda以从多个延迟单元输出信号X_1d[n]、X_2d[n]、X_3d[n]中选出所需的延迟传送信号X₂[n]。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种回音处理装置，用以产生回音消除信号以消除回音信号，该回音信号包括有第一响应以及第二响应，该装置包含：

第一信号处理电路，用来产生第一回音消除信号，该第一回音消除信号用以实质上对应于该第一响应；

第二信号处理电路，用来产生第二回音消除信号，该第二回音消除信号用以实质上对应于该第二响应，其中，该第一响应与该第二响应位于不同时间；以及

加总电路，耦接该第一与该第二信号处理电路，用以加总该第一回音消除信号与该第二回音消除信号以产生该回音消除信号。

2.根据权利要求1所述的装置，还包含：

延迟电路，耦接该第一与该第二信号处理电路之间，用来依据控制信号来调整该延迟电路的延迟时间；以及

延迟控制电路，耦接于该延迟电路，用来产生该控制信号。

3.根据权利要求2所述的装置，该延迟控制电路还包含：

延迟设定模块，用来控制该延迟电路使用多个候选延迟时间；以及

运算模块，耦接于该第一、第二信号处理电路，用来依据该多个候选延迟时间，计算出分别对应该多个候选延迟时间的多个运算结果；

其中，该延迟控制电路依据该多个运算结果以决定出该控制信号。

4.根据权利要求3所述的装置，其中该延迟控制电路依据该多个运算结果的极值以决定出该控制信号。

5.根据权利要求2、3、或4所述的装置，其中，该延迟时间是相应于与该第一响应与该第二响应的时间差。

6.根据权利要求2所述的装置，其中，通过调整该延迟电路的该延迟时间以使得该第一回音消除信号实质上对应于该第一响应以及该第二回音消除信号实质上对应于该第二响应。

7.根据权利要求3所述的装置，其中，该多个运算结果为加总该第一、第二信号处理电路的参数的绝对值或加总该第一、第二信号处理电路的参数的平方值。

8.根据权利要求3所述的装置，其中该第一、第二信号处理电路通过训练机制来运算出对应每一候选延迟时间的参数设定。

9.一种产生回音消除信号的方法，该回音消除信号用以消除回音信号，该回音信号包括有第一响应以及第二响应，该方法包含：

产生第一回音消除信号，该第一回音消除信号用以实质上对应于该第一响应；

产生第二回音消除信号，该第二回音消除信号用以实质上对应于该第二响应，其中，该第一响应与该第二响应位于不同时间；以及

加总该第一回音消除信号与该第二回音消除信号以产生该回音消除信号。

10.根据权利要求9所述的方法，还包含：

调整延迟时间以使得该第一回音消除信号实质上对应于该第一响应以及该第二回音消除信号实质上对应于该第二响应。

11.根据权利要求10所述的方法，该延迟控制电路还包含：

分别使用多个候选延迟时间的其中之一；以及

计算出分别对应该多个候选延迟时间的其中之一的运算结果以产生多个运算结果；

依据该多个运算结果以决定出该延迟时间。

12.根据权利要求9或10所述的方法，其中，该延迟时间是相应于与该第一响应与该第二响应的时间差。

13.根据权利要求9所述的装置，其中，执行数字滤波步骤以产生该第一回音消除信号。

14.一种回音处理装置，用以产生回音消除信号以消除回音信号，该回音信号包括有第一响应以及第二响应，该装置包含：

第一信号处理电路，用来产生第一回音消除信号；

第二信号处理电路，用来产生第二回音消除信号；

延迟电路，耦接该第一与该第二信号处理电路之间，用来依据控制信号来调整该延迟电路的延迟时间，其中，调整该延迟时间以使得该第一回音消除信号实质上对应于该第一响应以及该第二回音消除信号实质上对应于该第二响应；以及

15.根据权利要求14所述的装置，还包含：

16.根据权利要求14或15所述的装置，其中，该延迟时间是相应于与该第一响应与该第二响应的时间差。

17.根据权利要求14或15所述的装置，其中，该第一、第二信号处理电路为数字滤波电路。

18.根据权利要求14或15所述的装置，其中，该多个运算结果为加总该第一、第二信号处理电路的参数的绝对值或加总该第一、第二信号处理电路的参数的平方值。