CN1780166A - 渐次衰减的非线性处理装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种渐次衰减的非线性处理装置，包括：自适应滤波器，用于卷积“A”端的送话语音信号和脉冲响应，生成仿真回声；回声消除器，用于从“B”端的送话语音信号中减去仿真回声来消除回声；回波残余信号幅度判断单元，用于判断回波残余信号的幅度；渐次衰减非线性处理器，如果回波残余信号幅度判断单元判断回波残余信号的幅度小于阈值，所述处理器对回波残余信号进行渐次衰减非线性处理。本发明解决了传统非线性处理中交换开关的开合破坏了语音路径的连续性的缺点。采用了渐次衰减非线性技术处理回波残余信号，这样既保持了语音路径的连续性，又可以提高数字无线应用中语音合成设备的系统性能。从人的主观测试上也避免了传统非线性处理中出现不连续的回波而使人感觉不舒服的现象。

Description

渐次衰减的非线性处理装置和方法

技术领域

本发明涉及一种新型的渐次衰减非线性处理的装置和方法，尤其涉及一种应用于回波抵消中渐次衰减非线性处理的装置和方法。

背景技术

在回波抵消器中，自适应滤波器是一个常用的方法，因为自适应滤波器可以根据输入的语音信号的波动而进行自适应调整。但是，由于自适应滤波器的收敛速度和稳定状态的限制，自适应滤波器不可能完全的把回波抵消干净。这导致了终端用户可以听见残余回声，为了弥补这一缺陷，回波消除系统使用了非线性处理器(NLP)。

分析回音消除的原理基于这样一个假设，即返回的回音信号(Err)可以用客户A的语音信号(Rin)的线性公式来表示。在实际应用中，用户A的语音信号可能会经过编码/解码设备、一个混合器、满载或非满载的网络段，以及一些本地交换开关，最终才能到达回音消除设备的Sin接口。其结果是，到达客户B端Sin接口的信号会产生延迟、被扭曲、被发散、被解码和重新编码，并会混杂进相当多的噪音。幸运的是，Sin信号中非线性和随机成分不是太多，一个设计良好的回音消除设备可以降低回音信号强度达30dB。但是，如果回音信号在被延迟超过数百毫秒的情况下，回音被用户接收到的强度将达到-50dB或-60dB，这取决于用户A通话时周围环境的噪音强度。因而，大多数回音消除设备都添加了非线性处理器(NLP)，来处理所谓的残余回声。

当没有近端输入话音时，非线性处理器通过压缩符合条件的远端信号的回波而使得回波抵消达到较好得效果。非线性处理器目前常用的是中心限幅法，即即检测残余回声的幅度，一旦达到最小的阈值就对残余回声限幅，基本上抑制了残余回声。

尽管非线性处理器可以有效的消除残余回声，但是NLP交换开关的闭合还是会产生语音信号削波。由于中心限幅法产生的削波，使得终端用户在非线性处理器工作时，会听到明显的切换，这会使用户听起来不舒服，影响语音通话的质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种渐次衰减的非线性处理装置和方法，使得非线性处理时信号平滑过渡，能有效地防止语音削波的产生。

按照本发明的一方面，一种渐次衰减的非线性处理装置，包括：

自适应滤波器，用于卷积“A”端的送话语音信号和脉冲响应，生成仿真回声；

回声消除器，用于从“B”端的送话语音信号中减去仿真回声来消除回声；

回波残余信号幅度判断单元，用于判断回波残余信号的幅度；

渐次衰减非线性处理器，如果回波残余信号幅度判断单元判断回波残余信号的幅度小于阈值，所述处理器对回波残余信号进行渐次衰减非线性处理。

按照本发明的另一方面，一种渐次衰减的非线性处理方法，包括步骤：

初始衰减因子；

读取回波残余信号幅度；

判断回波残余信号幅度是否小于阈值；

如果回波残余信号幅度小于阈值，对回波残余信号渐次衰减非线性处理；

将处理过的信号输出到二四线转换器。

本发明解决了传统非线性处理中交换开关的开合破坏了语音路径的连续性的缺点。采用了渐次衰减非线性技术处理回波残余信号，这样既保持了语音路径的连续性，又可以提高数字无线应用中语音合成设备的系统性能。从人的主观测试上也避免了传统非线性处理中出现不连续的回波而使人感觉不舒服的现象。

附图说明

图1示出渐次衰减非线性处理的图例；

图2示出采用本发明的回波抵消的方框图；

图3示出根据本发明的渐次衰减非线性处理方法的流程图。

具体实施方式

下面参照图示对本发明的具体实施方式进行详细说明。

图1表示与本发明相关的回声消除装置具体实施方式的结构框图。在图1中，回声消除装置，在受话端的混合电路与送话端的混合电路之间以4端子结构的形式连接在一起。在此回声消除装置1中，‘A’端的送话语音信号R通过混合电路510传送到‘B’端。从‘B’端的输入语音信号和由该混合线圈产生的‘A’端的送话语音信号的回声组成B端的送话语音信号S，将该信号传输到回声消除器550。

‘A’端的送话语音信号R同时通过混合电路传送到自适应滤波器520的输入端，作为自适应滤波器520的的输入。

自适应滤波器520的输出传送到回声消除器550，回声消除器550是为消除叠加在B端的送话语音信号S中的回声的操作而构成。

回声消除器550的输出信号Err同时接到自适应滤波器520和回波残余信号判断单元540的输入。

自适应滤波器520根据回声消除器550的输出信号Err调整相关参数。

渐次衰减非线性处理器530根据回波残余信号判断单元540的输出，决定是否对回声消除器550的输出信号Err进行渐次衰减置零还是完全通过。

图2示出一个根据本发明的渐次衰减非线性处理器的工作过程。现在参考图1和图2说明采用本发明的回声消除装置的操作过程。

在四线制电路与二线制电路的转换时所使用的混合电路510和最终用户的终端上的声音反馈等原因，‘A’端的送话语音信号R的一部分，叠加在B端的送话语音信号S中形成回声，并被输入到回声消除器550。在自适应滤波器520中，根据从‘A’端的送话语音信号R和回声消除器550的输出推测出回声路径的脉冲相应，卷积‘A’端的送话语音信号R和脉冲响应，生成仿真回声，通过回声消除器550从B端的送话语音信号S中减去仿真回声来消除回声。

从回声消除器550的输出的回声残余信号一般情况下仍然会返回到‘A’端，使得用户能够听到自己的回声。采用本发明后，首先会在回波残余信号幅度判断单元540判断回波残余信号的幅度：

            IF abs(Err)＜threshold                       (1)

其中，Err是回波残余信号，abs是求绝对值，threshold是实先根据回波路径情况发定的阈值，其幅度范围在0～32767之间。

如果回波残余信号幅度判断单元540判断回波残余信号幅度小于阈值，那么渐次衰减非线性处理器就要对回波残余信号进行渐次衰减非线性处理：

               Err＝Err*scalable                         (2)

其中scalable是渐次衰减非线性处理的衰减因子。其自身不断的减小，使得输出的回波残余信号的幅度也渐次衰减。Scalable自己叠代的过程为：

             scalable＝scalable*α                       (3)

其中0＜α＜1。

以下根据图2说明本发明采用渐次衰减非线性处理的过程。

在步骤610，对非线性渐次衰减非线性处理器进行初始化，令衰减因子scalable的初始值为：1。

在步骤620，从回波消除器550读取回波残余信号。

在步骤630，判断回波残余信号的幅度是否小于阈值。

在步骤640，当回波残余信号的幅度小于阈值时，根据公式1进行渐次衰减非线性处理。

在步骤650，根据公式2对衰减因子进行更新。

在步骤660，当回波残余信号的幅度大于阈值时，完全通过。

在步骤670，把经过非线性处理的回波残余信号输出到二四线转换器。

Claims (6)

1.一种渐次衰减的非线性处理装置，包括：

自适应滤波器，用于卷积“A”端的送话语音信号和脉冲响应，生成仿真回声；

回声消除器，用于从“B”端的送话语音信号中减去仿真回声来消除回声；

回波残余信号幅度判断单元，用于判断回波残余信号的幅度；

渐次衰减非线性处理器，如果回波残余信号幅度判断单元判断回波残余信号的幅度小于阈值，所述处理器对回波残余信号进行渐次衰减非线性处理。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述回波残余信号幅度判断单元是按下式判断：

IF abs(Err)＞threshold其中，threshold在0-32767之间。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于所述渐次衰减非线性处理器按下式对回波残余信号进行渐次衰减非线性处理：

            Err＝Err*scalable

其中，scalable是渐次衰减非线性处理的衰减因子。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于衰减因子scalable的叠代过程如下式所示：

            scalable＝scalable*α。

5.一种渐次衰减的非线性处理方法，包括步骤：

初始衰减因子；

读取回波残余信号幅度；

判断回波残余信号幅度是否小于阈值；

如果回波残余信号幅度小于阈值，对回波残余信号渐次衰减非线性处理；

将处理过的信号输出到二四线转换器。

6.按权利要求5所述的方法，其特征在于如果回波残余信号幅度大于阈值，完全通过。

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