CN1080099A - 用以消除通信设备中回声的方法 - Google Patents

Abstract

本处理过程依靠在数字式蜂窝状无线电话环境 中发送的话音码字来工作。该过程首先判定从基站 到无线电话机的通信路径上是否有话音活动(步骤 201)。若话音存在，则计算阈值(步骤202)。若判定 出从无线电话机到基站的反向通信路径上的任何信 号低于此阈值时(步骤203)，它们用与环境噪声有相 同电平的噪声代替(步骤204)。

Description

本发明涉及通信领域，特别涉及免提式通信设备中回声消除技术。

蜂窝状无线电话系统应用了许多位于整个城市区域内的天线。每付天线通常置于被分成六个60°扇形区的蜂窝网单元的中央。每个扇形区具有一群以低功率发射的频率，以便与位于该扇形区内的移动式或便携式无线电话通话。当无线电话从一个扇形区移至另一个扇形区时，正被使用的频率自动切换，以使电话呼叫继续而不被中断。这可使一个蜂窝状无线电话系统范围内的无线电话用户在任何时候均能与地面线电话系统保持联系。

此种类型的通信的普及已导致一些城市经受过载的无线电话呼叫。有时，当全部频率都被占用时，额外的用户必须等到有一个频率空闲时方可进入该系统。为此，蜂窝状电话业部门开发出一种新一代的数字式蜂窝状电话系统，它应用时分多路访问（TDMA）法来取代现行的模拟式系统。

TDMA系统将每一频率分成多个时隙，以使多个无线电话可同时使用一个频率。因此，TDMA系统大幅度地扩展了都能使用该无线电话系统的无线电话的数量。

移动式无线电话可与一个手机一起使用，或以免提方式下使用。手机具有一个话筒和一个扬声器，它被握得靠近脸部来通话。在TDMA系统中，话筒通常间接地连接到一个声码器上，声码器将模拟式话音信号转换成码字，而码字是代表语言信号的一个量化参量。

免提式电话机运行方式允许用户不需握着手机可在与话筒和扬声器相隔一短距离内进行通话。为适当的免提式的电话的运行，当扬声器发声时必须衰减话筒的声音。这就是要减小由话筒接收到的扬声器声音，以免送回给在通话另一端的讲话者。若无衰减，则在地面呼叫的电话线一端的通话者会感听到他自己的话音的一个回声。这回声的滞后时间等于话音信号经过该系统返回到原讲话者的传送时间。

上述的衰减与扬声器发声的音量有关，衰减量可能不足以消除所述的回声，为此，无线电话系统可以设有一个回声消除器，以消去多余的回声。然而，视扬声器发声的音量，即使这样做后还可能剩留足够多的回声被感听到。因此，现在需要有一种完全消除回声的方法。

本发明的消除回声的方法可用于免提式通信设备中，以与其它通信设备或基站相通话。上述的通信设备具有一个从基站到免提式通信设备的正向通信路径和一个从免提式通信设备到基站的反向通信路径。本方法首先要判定回声是否在反向通信路径上起作用。如果该路径上存在回声，则用噪声取而代之。

在本发明的一个实施例中，免提式通信设备是一个蜂窝状无线电话机。该无线电话机与一个联网到地面线电话网络的基站通话。

图1示出本发明的一个免提式无线电话系统。

图2示出本发明的信号处理过程的流程图。

图3示出用典型的无线电话回声消除器进行处理后的回声电平图。

图2示出本发明的回声消除过程。此过程应用在一个移动式免提无线电话机中，该电话机在数字式蜂窝状无线电话环境中工作。此过程利用噪声代替回声可消除在无线电话与地面线电话用户或与其他无线电话用户之间可能中断通话的任何回声。该过程依靠语言码字工作，该码字被发送出去，它不是模拟信号，是由语言编码器（声码器）产生的。

图1示出一种典型的无线电话系统，该系统实施本发明的消除回声过程。该系统的移动侧120包含有免提式话筒122和扬声器121，它们通过一个回声抵消器125、一个声码器130、一个VSP算法计算器123和一个回声消除器124而与移动式收发机126相耦合。

该系统的地面线侧110包含有与无线电话120可直接通话的基站115、基站控制终端116、地面线中心电话交换局117和接口电路118。该接口电路118将中心电话交换局117与地面线电话119接通。

所述的处理过程从检查正向通信路径的有无话音信号活动开始（步骤201）。正向通信路径101和反向通讯路径102已在图1示明。正向路径101是信号从地面线侧110到无线电话机侧120的行进方向;反向路径是信号从无线电话机侧120到地面线侧110的行进方向。

如果正向路径101中无话音活动，则处理过程结束（步骤210）。因在此路径上无话音活动，故扬声器121不发声，话筒122不会从场声器121上拾取到话音信号，也就不存在回声。

如果在正向路径中检测到有话音活动，为了判定回声是否存在，必须确定一个阈值T（步骤202）。任何低于此阈值的信号被认为是回声。

阈值T按下列式子计算：

阈值T＝D-A_s-A_c（dB）

式中

D是声音信号的动态范围（dB）;

A_s是从扬声器到话筒的衰减量（dB）;

A_c是回声抵消器引入的衰减量（dB）。

此式将阈值置于回声的最高点，因而可防止对不是回声的任何话音信号的切削。

这种情况已示于图3中。图中，围绕无线电话周围的环境噪声电平，即噪声基底301，是-50dB。此基底噪声由无线电话机的正常衰减过程124来衰减302。如图所示的出现在0.3秒至0.5秒之间的是逃过该衰减的回声303上升到噪声基底301之上。

本发明的方法下一步是判定反向通信路径上的能量是否小于阈值T（步骤203）。如果回声高出阈值，则处理过程结束（步骤210），因为这时取代该信号可能导致切削非回声的话音信号。如果回声低于阈值，则用噪声代替回声（步骤204）。

本发明中使用“噪声”这个术语用以识别于代表电流噪声基底统计量的语言码字通用技术术语。电流噪声基底的统计量是指电流噪声的能量和频谱成分。这些代表噪声的码字可用回声码字代替。

作替换用的噪声的电平与噪声基底相同。这样就获得了消除讨厌的、会被地面线电话用户所听到的回声的效果，在此情况下，仅会听到与无线电话周围环境相吻合的背景噪声。

Claims (3)

1、一种用以消除免提式通信设备中回声的方法，上述的通信设备与一个基站通话，并具有一个从上述基站到上述通信设备的正向通信路径和一个从上述的通信设备到上述基站的反向通信路径，该方法其特征在于包括以下步骤：

判定反向通信路径上是否有回声活动；及

用上述通信设备所产生的至少一个码字来取代上述的回声，该码字代表环境噪声的能量和频谱。

2、一种用以消除免提式无线电话机中回声的方法，上述的无线电话机具有：一个扬声器;一个话筒，与一个声码器相耦合，用以从语言信号中产生码字;以及一个回声抵消器，该无线电话机在无线电频率上与一个电话交换网络相通信，并有一个从上述交换网络到上述无线电话机的正向通信路径和一个从上述无线电话机到上述电话交换网络的反向通信路径，此方法其特征在于包括以下的步骤：

判定正向通信路径上是否有语言信号活动;

如果在正向通信路径上有语言信号活动，则为反向通信路径上的回声码字计算阈值;

如果反向通信路径上回声码字的幅度小于阈值，则用代表环境噪声的能量和频谱成分的码字来代替上述的回声码字。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的阈值是从“上述话音信号动态范围与上述扬声器至上述话筒的衰减量两者之差值中”减去“由回声抵消器引入的衰减量”计算得出的。

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