CN1172451C - 回音消除器及回单消除方法 - Google Patents

Abstract

一种适用于一接收线与一输出线之间的回音消除器，包括调整型过滤器、回音调整判断器、双重对话检测器以及新增加的发散检测器。其中，调整型过滤器调整系数后，进行回音消除，回音调整判断器根据声音输入信号与声音输出信号而输出一个调整判断信号，发散检测器接收外部输入信号与调整判断信号后，送出一个发散收敛信号，双重对话检测器接收外部输入信号、调整判断信号以及发散收敛信号后，送出控制调整系数信号到调整型过滤器。

Description

回音消除器及回音消除方法

技术领域

本发明涉及一种回音消除器，特别是涉及一种具有一个发散检测器的回音消除器，通过该发散检测器使回音消除器的系数发散情况得到改善而趋于收敛，从而使回音消除器能够稳定运作。

背景技术

回音消除器常用于话机中，用以消除不必要的回音，例如在电话网路中2线转4线，因阻抗不匹配所产生的回音，或在使用扬声器电话时，因为在密闭空间，声音会反射而造成回音。而回音消除器只能消除单向的回音，且只能在单向(产生回音的方向)通话时，调整它的系数，其他情况下系数不可调整，否则会造成系数收敛不佳的状况，所以必须用双重对话检测器来探测单向通话。双重对话检测器有各式各样的探测方法，常见的有下面两种：

图1所示为已知回音消除器的结构图，其中回音消除器14连接在一接收线10与一输出线12之间，接收线10的一端作为外部输入信号Rin的第一输入端16，另一端作为外部输出信号Rout的第一输出端18，输出线12的一端作为声音输入信号Sin的第二输入端20，另一端作为声音输出信号Sout的第二输出端22。其中外部输出信号Rout经扬声器24送出，而话筒26则在第二输入端20将声音输入信号Sin送出。在扬声器24与话筒26之间，由于扬声器24送出的信号会重叠于话筒26所送出的声音输入信号Sin，从而导致产生回音28，这时回音消除器中的双重对话检测器就必须进行探测来调整回音消除器，使上述回音28被有效的消除。

以第一种回音消除器的双重对话检测器来说，当声音输入信号Sin的大小超过外部输出信号Rout的一半时，即判断为双重对话，并立刻冻结回音消除器系数的调整。这种方法可用于线性回音消除器，但不可用于扬声器所需要的听觉回音消除器，因为说话者离话筒的距离有远有近，回音的音量也可能有大有小，完全无法预测，所以很难满足上述条件。

以第二种型回音消除器的双重对话检测器来说，其使用ERLE(回音损耗增强)作出判断。

ERLE＝sin/sout

当ERLE大于某个常数时才会去调整回音消除器的系数。这在回音消除器的系数收敛后，ERLE确实是有效的判断方式。若当系数尚未收敛或发散时，ERLE可能会造成误判从而锁住回音消除器的系数，使得回音消除器永远无法收敛。

发明内容

因此，本发明的目的在于设计一发散检测器来解开这种锁住状态，使得回音消除器能重新稳定的运作。

另外，本发明的目的还在于提供一种利用上述具有发散检测器的回音消除器进行回音消除的方法。

为达到上述和其他目的，根据本发明提供的一种回音消除器，适用于一接收线与一输出线之间，其中该接收线的一端作为一外部输入信号的一个第一输入端，另一端作为一外部输出信号的一个第一输出端，该输出线的一端作为一声音输入信号的一个第二输入端，另一端作为一声音输出信号的一个第二输出端，该回音消除器包括：

一调整型过滤器，连接在第一输出端与第二输入端之间，其用以接收该外部输出信号，并在对调整型过滤器系数调整后产生一回音消除信号以进行回音消除；  一回音调整判断器，连接至第二输入端与第二输出端，用以根据声音输入信号与声音输出信号而输出一调整判断信号；一减法器，连接至第二输入端、第二输出端以及调整型过滤器，用以在接收声音输入信号与回音消除信号后输出声音输出信号；一发散检测器，连接至第一输入端与回音调整判断器，用以在接收外部输入信号与调整判断信号后进行发散收敛判断，并以此送出一发散收敛信号；以及一双重对话检测器，连接至第一输入端、调整型过滤器、回音调整判断器以及发散检测器，用以在接收外部输入信号、调整判断信号以及发散收敛信号后，送出一控制调整系数信号到调整型过滤器；其中，所述第二输出端送出一个调整回音消除信号来控制调整型过滤器的回音消除信号。

如上所述的回音消除器，其中所述声音输出信号可以为声音输入信号减去回音消除信号。

此外，上述回音调整判断器输出的调整判断信号为声音输入信号除以声音输出信号的比值。而双重对话检测器在调整判断信号小于一收敛常数，或外部输入信号的绝对值小于一输入常数时，则控制调整系数信号对调整型过滤器系数冻结，其中收敛常数大于一。

另外，对于发散检测器而言，当外部输入信号的绝对值大于输入常数且调整判断信号大于收敛常数时，送出的发散收敛信号为一收敛信号，若当外部输入信号的绝对值大于输入常数且接收的调整判断信号小于一发散常数，则送出的发散收敛信号为一发散信号，该发散信号使双重对话检测器所送出的控制调整系数信号对调整型过滤器系数进行清除，其中发散常数小于一。

根据本发明还一种回音消除方法，适用于一外部输入信号、一外部输出信号、一声音输入信号以及一声音输出信号之间，该回音消除方法包括：产生一回音消除信号，用以消除外部输出信号传到声音输入信号所产生的影响；根据所述声音输入信号与所述声音输出信号，产生一调整判断信号；根据外部输入信号与所述调整判断信号，产生一发散收敛信号；根据外部输入信号、所述调整判断信号以及所述发散收敛信号，产生一控制调整系数信号用以控制调整所述回音消除信号；以及根据声音输入信号与回音消除信号而输出声音输出信号，并送出一调整回音消除信号用以控制所述回音消除信号。

此外，上述调整判断信号可以为声音输入信号除以声音输出信号的比值。当所述调整判断信号小于一收敛常数时，则所述控制调整系数信号对回音消除信号冻结，其中该收敛常数大于一。当外部输入信号的绝对值小于一输入常数时，则所述控制调整系数信号对回音消除信号冻结。

另外，当外部输入信号的绝对值大于输入常数且调整判断信号大于收敛常数时，送出的发散收敛信号为一收敛信号，若当外部输入信号的绝对值大于所述输入常数且接收的调整判断信号小于一发散常数，则送出的发散收敛信号为一发散信号，该发散信号使控制调整系数信号对回音消除信号进行清除，其中该发散常数小于一。

同已知的回音消除器相比，本发明回音消除器增加了发散检测器，通过其接收外部输入信号和调整判断信号来控制送出一发散收敛信号双重对话检测器，进而有效控制调整型过滤器系数的变化，使得原先发散无法收敛的情况得到改变。本发明所提出方法通过提供发散收敛信号、调整判断信号，使得回音消除信号进行有效的调整，将原先发散改善到趋于收敛情形。从而得到更好的回音消除效果。

附图说明

为使本发明上述和其他目的、特征和优点更清楚易懂，下面结合附图对本发明进行更详细的描述。

图1为已知回音消除器的结构图；以及

图2为依照本发明一个实施例的回音消除器的结构图。

具体实施方式

参考图2，其所示为依照本发明一个实施例的一种回音消除器的结构图。从图中我们可以看出本发明回音消除器包括调整型过滤器50、回音调整判断器52、减法器65、发散检测器54以及双重对话检测器56。

本发明回音消除器连接在一接收线58与一输出线60之间，其中上述接收线58的一端作为一外部输入信号Rin的第一输入端62，另一端作为一外部输出信号Rout的第一输出端64。而输出线60的一端作为声音输入信号Sin的第二输入端66，另一端作为声音输出信号Sout的第二输出端68。

本发明中的调整型过滤器50连接在第一输出端64(图中以第一输出端64延伸的节点63表示)与第二输入端66之间，其作用为接收外部输出信号Rout，并在对内部调整型过滤器的系数调整后产生一回音消除信号70来进行回音消除。

回音调整判断器52(图中以ERLE表示)连接至第二输入端66(图中以第二输入端66延伸的节点67表示)和第二输出端68(图中以第二输出端68延伸的节点69表示)，用以根据声音输入信号Sin与声音输出信号Sout来输出一调整判断信号72。其中，回音调整判断器52所输出的调整判断信号72，例如使用声音输入信号Sin除以声音输出信号Sout的比值，其数学式如下所示：

ERLE＝sin/sout

减法器65连接至第二输入端66、第二输出端68以及调整型过滤器50，用以在接收声音输入信号Sin与回音消除信号70后输出声音输出信号Sout。

至于发散检测器54则连接至第一输入端62(图中以第一输入端62延伸的节点61表示)与回音调整判断器52，用以在接收外部输入信号Rin与调整判断信号72后进行发散收敛判断并送出一发散收敛信号74(下面以D表示)。

双重对话检测器56连接至第一输入端62(图中以第一输入端62延伸的节点61表示)、调整型过滤器50、回音调整判断器52以及发散检测器54，用以在接收外部输入信号Rin、调整判断信号72以及发散收敛信号74后送出一控制调整系数信号76到调整型过滤器50。

其中，声音输出信号Sout如图中加法器65所示为声音输入信号Sin减去回音消除信号70，且第二输出端68(图中以第二输出端68延伸的节点77表示)送出一调整回音消除信号78来控制调整型过滤器50的回音消除信号70。

在一般状况下，双重对话检测器56在外部输入信号Rin值的绝对值小于输入常数Kr(即|Rin|＜Kr)时，或调整判断信号72(ERLE)小于一收敛常数Kc时，则控制调整系数信号76对调整型过滤器50系数冻结。其中上述收敛常数Kc大于一(Kc＞1)。

发散检测器54在当外部输入信号Rin的绝对值大于输入常数Kr(即|Rin|＞Kr)且调整判断信号72(ERLE)大于收敛常数Kc(ERLE＞Kc)时，则送出的发散收敛信号74(D)为一收敛信号(例如使D＝0)。若当外部输入信号Rin的绝对值大于输入常数Kr(即|Rin|＞Kr)且接收的调整判断信号72(ERLE)小于一发散常数Kd(ERLE＜Kd)时，则送出的发散收敛信号74为一发散信号(例如使D＝1)，发散信号使双重对话检测器56所送出控制调整系数信号76对调整型过滤器系数进行清除，其中上述发散常数Kd小于一(Kd＜1)。

当送出的发散收敛信号74为发散信号(D＝1)时，则表示回音消除器的调整型过滤器50已经发散，这种情形一般会发生在回音环境有大幅改善时，例如在扬声器使用中有物体移动或开、关门。此时必须要修正原先的双重对话检测器56，当发散收敛信号74为发散信号(D＝1)且外部输入信号Rin的绝对值大于输入常数Kr(即|Rin|＜Kr)时，或者当发散收敛信号74为收敛信号(D＝0)且原先外部输入信号Rin值的绝对值小于输入常数Kr(即|Rin|＜Kr)时，或调整判断信号72(ERLE)小于一收敛常数Kc时，则控制调整系数信号76对调整型过滤器50系数冻结。

当发散收敛信号74为发散信号(D＝1)时，则调整判断信号72(ERLE)不具参考价值，只能依靠外部输入信号Rin值的绝对值|Rin|来决定调整型过滤器50系数是否调整，从而使得系数会逐渐收敛，造成发散收敛信号74为收敛信号(D＝0)，双重对话检测器56又恢复到正常的一般状态，从而使本发明回音消除器达到稳定。

综上所述，本发明的回音消除器在发散检测器的辅助下，使原先发散情形趋于收敛，使双重对话检测器能够以正常状况来判断，从而使回音消除器稳定运作。

虽然上面已以较佳实施例对本发明进行了描述，然而其并非用以限定本发明，任何此领域熟练人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作出各种的变形和修改，因此本发明的保护范围应以权利要求书所界定的为准。

Claims (17)

1.一种回音消除器，适用于一接收线与一输出线之间，其中该接收线的一端作为一外部输入信号的一个第一输入端，另一端作为一外部输出信号的一个第一输出端，该输出线的一端作为一声音输入信号的一个第二输入端，另一端作为一声音输出信号的一个第二输出端，其特征在于：该回音消除器包括：

一调整型过滤器，连接在第一输出端与第二输入端之间，其用以接收该外部输出信号，并在对调整型过滤器系数调整后产生一回音消除信号以进行回音消除；

一回音调整判断器，连接至第二输入端与第二输出端，用以根据声音输入信号与声音输出信号而输出一调整判断信号；

一减法器，连接至第二输入端、第二输出端以及调整型过滤器，用以在接收声音输入信号与回音消除信号后输出声音输出信号；

一发散检测器，连接至第一输入端与回音调整判断器，用以在接收外部输入信号与调整判断信号后进行发散收敛判断，并以此送出一发散收敛信号；以及

一双重对话检测器，连接至第一输入端、调整型过滤器、回音调整判断器以及发散检测器，用以在接收外部输入信号、调整判断信号以及发散收敛信号后而送出一控制调整系数信号到调整型过滤器；

其中，所述第二输出端送出一个调整回音消除信号来控制调整型过滤器的回音消除信号。

2.如权利要求1所述的回音消除器，其特征在于：所述回音调整判断器输出的调整判断信号为声音输入信号除以声音输出信号的比值。

3.如权利要求2所述的回音消除器，其特征在于：所述双重对话检测器，在调整判断信号小于一收敛常数时，则所述控制调整系数信号对调整型过滤器系数冻结，其中所述收敛常数大于一。

4.如权利要求2所述的回音消除器，其特征在于：所述双重对话检测器，在外部输入信号的绝对值小于一输入常数时，则所述控制调整系数信号对调整型过滤器系数冻结。

5.如权利要求2所述的回音消除器，其特征在于：所述发散检测器，当外部输入信号的绝对值大于输入常数且调整判断信号大于收敛常数时，送出的发散收敛信号为一收敛信号，若当外部输入信号的绝对值大于输入常数且接收的调整判断信号小于一发散常数，则送出的发散收敛信号为一发散信号，该发散信号使双重对话检测器所送出的控制调整系数信号对调整型过滤器系数进行清除，其中所述发散常数小于一。

6.如权利要求5所述的回音消除器，其特征在于：当发散收敛信号为发散信号且外部输入信号的绝对值大于输入常数时，则所述控制调整系数信号对调整型过滤器系数冻结。

7.如权利要求5所述的回音消除器，其特征在于：当发散收敛信号为收敛信号且外部输入信号的绝对值小于输入常数时，则所述控制调整系数信号对调整型过滤器系数冻结。

8.如权利要求5所述的回音消除器，其特征在于：当发散收敛信号为收敛信号且调整判断信号小于一收敛常数时，则所述控制调整系数信号对调整型过滤器系数冻结。

9.如权利要求1所述的回音消除器，其特征在于：所述减法器所输出的声音输出信号为声音输入信号减去回音消除信号。

10.一种回音消除方法，适用于一外部输入信号、一外部输出信号、一声音输入信号以及一声音输出信号之间，其特征在于：所述回音消除方法包括：

产生一回音消除信号，用以消除外部输出信号传到声音输入信号所产生的影响；

根据所述声音输入信号与所述声音输出信号，产生一调整判断信号；

根据外部输入信号与所述调整判断信号，产生一发散收敛信号；

根据外部输入信号、所述调整判断信号以及所述发散收敛信号，产生一控制调整系数信号用以控制调整所述回音消除信号；以及

根据声音输入信号与回音消除信号而输出声音输出信号，并送出一调整回音消除信号用以控制所述回音消除信号。

11.如权利要求10所述的回音消除方法，其特征在于：所述调整判断信号为声音输入信号除以声音输出信号的比值。

12.如权利要求11所述的回音消除方法，其特征在于：当调整判断信号小于一收敛常数时，则所述控制调整系数信号对回音消除信号冻结，其中该收敛常数大于一。

13.如权利要求11所述的回音消除方法，其特征在于：当外部输入信号的绝对值小于一输入常数时，则所述控制调整系数信号对回音消除信号冻结。

14.如权利要求13所述的回音消除方法，其特征在于：当外部输入信号的绝对值大于输入常数且调整判断信号大于收敛常数时，送出的发散收敛信号为一收敛信号，若当外部输入信号的绝对值大于所述输入常数且接收的调整判断信号小于一发散常数，则送出的发散收敛信号为一发散信号，该发散信号使控制调整系数信号对回音消除信号进行清除，其中该发散常数小于一。

15.如权利要求13所述的回音消除方法，其特征在于：当发散收敛信号为发散信号且外部输入信号的绝对值大于输入常数时，则所述控制调整系数信号对回音消除信号冻结。

16.如权利要求13所述的回音消除方法，其特征在于：当发散收敛信号为收敛信号且外部输入信号的绝对值小于输入常数时，则所述控制调整系数信号对回音消除信号冻结。

17.如权利要求13所述的回音消除方法，其特征在于：当发散收敛信号为收敛信号且调整判断信号小于一收敛常数时，则所述控制调整系数信号对回音消除信号冻结。

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