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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und auf
ein Verfahren zur Echodämpfung,
insbesondere in einem Telephon.
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Die
DE-Patentanmeldung A1 38 39 627 offenbart ein Telephon, das ein
Echodämpfungsglied, das
mit einer Ausgangsleitung verbunden ist, ein weiteres Dämpfungsglied,
das mit der Ausgangs- und mit einer Eingangsleitung verbunden ist,
und ein Steuermittel zum Steuern des weiteren Dämpfungsglieds umfasst. Das
Steuermittel wird dazu verwendet, das weitere Dämpfungsglied in der Weise zu steuern,
dass die Summe der Dämpfungswerte
des weiteren Dämpfungsglieds
und des Dämpfungswerts des
Echodämpfungsglieds
(und/oder des Echopfads) konstant ist. In diesem Fall stellt das
Telephon sowohl die Stärke
der empfangenen Sprache als auch die Stärke der zu sendenden Sprache
ein. Eine solche Vorrichtung und ein solches Verfahren verhindern eine
akustische Rückkopplung
vom Lautsprecher des Handapparats zum Mikrophon, so dass ein Anwender
nicht seine eigene Sprache als Echo im Hörer seines eigenen Telephons
hört.
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Die
obenbeschriebene Dämpfungsanordnung
besitzt einen Nachteil dahingehend, dass die Sprachdämpfung in
dem Telephon unterwünschte hörbare Schwankungen
des Signalpegels im Lautsprecher des empfangenden Telephons verursacht. Falls
es beispielsweise ein starkes Hintergrundgeräusch um das Telephon gibt,
wird dieses Geräusch vom
Telephon der anderen Person in gedämpfter Form empfangen, wenn
diese Person spricht. Außerdem
beeinflusst die Dämpfung
den Gegensprechbetrieb, so dass die Umsetzung möglicherweise keine Vollduplexumsetzung
sein kann. Dies hängt
natürlich vom
Dämpfungsgrad
ab.
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In
einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zur Echodämpfung
in einem Telephon eines Teilnehmers A geschaffen, das einen Schritt
der Anpassung der Dämpfung
eines Ausgangssignals im Telephon des Teilnehmers A an ein Telephon
eines Teilnehmers B besitzt, so dass ein Rückkehrecho eines von dem Telephon
des Teilnehmers B empfangenen Signals vom Teilnehmer B nicht so
leicht gehört
werden kann. Das Verfahren umfasst ferner die folgenden Schritte:
- – Erfassen,
ob ein Eingangssignal in das Telephon des Teilnehmers A Sprache
enthält,
und, wenn dies nicht der Fall ist, Messen des Umgebungsgeräusches beim
Telephon des Teilnehmers A; danach
- – Festlegen
von Dämpfungsparametern,
insbesondere der maximalen Dämpfung,
in Abhängigkeit
von dem Hintergrundgeräuschpegel
der Umgebung, so dass der Dämpfungspegel
abnimmt, wenn der Geräuschpegel
zunimmt;
- – Messen
des Pegels des von einem Telephon des Teilnehmers B empfangenen
Signals; danach
- – Berechnen
der Dämpfung
des Ausgangssignals bei dem Telephon des Teilnehmers A entsprechend
den Dämpfungsparametern
und dem Pegel des vom Telephon des Teilnehmers B empfangenen Signals;
und Dämpfen
des Ausgangssignals, so dass das Hintergrundgeräusch das Rückkehrechosignal des Teilnehmers
B maskiert, um eine adaptive Echodämpfung zu erzielen.
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In
einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung
zur Echodämpfung
in einem Telephon eines Teilnehmers A geschaffen, wobei die Vorrichtung
eine Empfangssignal-Messeinheit, die einen Pegel des von einem Telephon
eines Teilnehmers B empfangenen Signals misst, eine Hintergrundgeräusch-Messeinheit
sowie eine Dämpfungssteuerung
zum Dämpfen
eines von dem Telephon des Teilnehmers A zu dem Telephon des Teilnehmers
B ausgegebenen Signals umfasst. Die Vorrichtung umfasst ferner:
- – einen
Geräuschdetektor,
der ein Hintergrundgeräusch
der Umgebung bei dem Telephon des Teilnehmers A erfasst und einen
Sprachaktivitätsdetektor
besitzt, mittels dessen erfasst wird, ob ein Eingangssignal Sprache
oder Hintergrundgeräusch
ist, wobei das Schallfeld der Umgebung durch die Hintergrundgeräusch-Messeinheit
gemessen wird, falls der Geräuschdetektor
nur Hintergrundgeräusche
erfasst;
- – eine
Dämpfungsparameterwert-Bestimmungseinheit,
der der gemessene Geräuschwert
von der Hintergrundgeräusch-Messeinheit
zugeführt
wird und in der Werte der Dämpfungsparameter,
insbesondere der maximalen Dämpfung,
in Abhängigkeit
von dem Hintergrundgeräuschpegel
der Umgebung so bestimmt werden, dass der Dämpfungspegel abnimmt, wenn
der Geräuschpegel zunimmt;
- – eine
Ausgangssignaldämpfung-Bestimmungseinheit,
deren Eingänge
mit der Dämpfungsparameter-Bestimmungseinheit
verbunden sind, um die Dämpfungsparameterwerte
zuzuführen,
und mit der Empfangssignal-Messeinheit verbunden sind, um Empfangssignal-Geräuschwerte
zuzuführen,
wobei die Ausgangssignaldämpfung-Bestimmungseinheit
mit der Dämpfungssteuereinheit
verbunden ist, um den Ausgangssignalpegel auf der Grundlage der
Dämpfungsparameterwerte
und des Eingangssignalpegels so einzustellen, dass das Hintergrundgeräusch das
Rückkehrechosignal
des Eingangssignals maskiert, um eine adaptive Echodämpfung zu
erzielen.
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Ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass sie ein einfaches
und zuverlässiges Verfahren
und eine einfache und zuverlässige
Vorrichtung zur Echodämpfung
schafft.
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Die
vorliegende Erfindung nutzt die Erkenntnis und die überraschende
und unerwartete Tatsache, dass das Hintergrundgeräusch das
Rückkehrechosignal
der Sprache des zweiten Teilnehmers, d. h. der Person am anderen
Ende, in der Weise maskiert, dass es nicht so leicht gehört werden
kann wie bei relativer Ruhe, d. h. wenn ein niedriges Hintergrundgeräusch vorherrscht.
Dies ist kennzeichnend für
das menschliche Hören
(und wird Maskierung genannt). Die Erfindung besitzt einen weiteren
Vorteil, dass die Tatsache berücksichtigt
wird, dass ein Telephon, insbesondere ein Mobiltelephon oder ähnliches,
in verschiedenen Bedingungen und akustischen Umgebungen verwendet
wird, so dass die Dämpfungsstärke an die
Bedingungen angepasst wird, um eine gute Echodämpfung zu erzielen. Die vorliegende
Erfindung umfasst das unerwartete und überraschende Hilfsmittel, dass
der Dämpfungspegel abnimmt,
wenn der Geräuschpegel
zunimmt.
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Es
werden nun ausführlich
Ausführungsformen
der Erfindung mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben,
in der:
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1 eine Vorrichtung in Übereinstimmung mit
der Erfindung zur Echodämpfung
in einem Telephon zeigt; und
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2 einen Ablaufplan für den Betrieb
der Vorrichtung aus 1 zeigt.
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1 ist eine schematische
Ansicht eines Telephons 10 eines anrufenden Teilnehmers
(Teilnehmer A), eines Telephons 11 einer Person am anderen Ende
von dem anrufenden Teilnehmer (Teilnehmer B) und einer Verbindungsleitung 12,
die ein Draht- oder Funkpfad sein kann, der über eine oder mehrere Vermittlungen
geht. Hinsichtlich des Telephons 10 des Teilnehmers A zeigt
die Figur lediglich das Mikrophon 7 und den Lautsprecher 8 und
diejenigen Elemente, die relevant für die Vorrichtung zur Echodämpfung in
einem Telephon sind. Hinsichtlich des Telephons 11 des
Teilnehmers 11 ist lediglich der Handapparat 9 gezeigt.
Die anderen Teile können Teile
eines Telephons oder Telephonnetzes sein, das an sich bekannt ist,
und sind für
die momentane Erfindung nicht relevant, so dass sie nicht weiter
beschrieben werden.
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Das
Telephon 10 umfasst eine Echodämpfungs-Schaltungsanordnung,
die einen Geräuschdetektor 1,
eine Hintergrundgeräusch-Messeinheit 2,
an die der Geräuschdetektor 1 angeschlossen
ist, eine Signalverarbeitungsparameter-Bestimmungseinheit 3,
der der Geräuschmesswert
von der Hintergrundgeräusch-Messeinheit 2 zugeführt wird,
und eine Einheit 4 zum Messen des Pegels des zu empfangenden Sprachsignals
enthält.
Ferner enthält
die Echodämpfungs-Schaltungsanordnung
eine Einheit 5 zum Bestimmen der Dämpfung eines Ausgangssignals.
Die Eingänge
der Einheit 5 sind mit der Parameterbestimmungseinheit 3 und
mit der Eingangssignalpegel-Messeinheit 4 verbunden.
Außerdem
umfasst die Schaltungsanordnung eine Dämpfungssteuereinheit 6 zum
Einstellen des Ausgangssignalpegels auf der Grundlage der von der
Dämpfungsbestimmungseinheit 5 gelieferten
Anweisungen. Der Geräuschdetektor 1 erfasst
unter Verwendung wohl bekannter Techniken, von denen ein Beispiel
später
identifiziert wird, ob das Signal von dem Mikrophon 7 des
Telephons 10 des Teilnehmers Sprache oder ein Hintergrundgeräusch ist.
Vorzugsweise ist der Geräuschdetektor 1 mit
dem Mikrophon 7 des Telephons verbunden. Falls der Geräuschdetektor 1 lediglich
ein Hintergrundgeräusch
in dem Mikrophonsignal erfasst, wird mittels der Messeinheit 2 das
Schallfeld der Umgebung, d. h. das Hintergrundgeräusch, gemessen.
Die Hintergrundgeräusch-Messergebnisse
werden an die Parameterbestimmungseinheit 3 übertragen.
Der Geräuschpegel
wird als der Mittelwert einer langen Zeitdauer, vorzugsweise 1 bis
2 Sekunden, bestimmt.
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Die
Parameterbestimmungseinheit 3 bestimmt die anzuwendenden
Dämpfungsparameter. Sie
umfasst eine Speichereinheit, in der eine Anzahl Parameter und Hintergrundgeräusch-Schwellenwerte
gespeichert worden sind, und eine Vergleichseinheit, in der die
Menge des gemessenen Hintergrundgeräuschs mit den Schwellenwerten
für das
Hintergrundgeräusch
verglichen wird. In Abhängigkeit
von dem Vergleichsergebnis werden die Parameter eingestellt. Daraufhin
wird derjenige Dämpfungsparameter
ausgewählt,
der für
den bestimmten Geräuschpegel
und für
die für
das Hintergrundgeräusch festgelegten
Schwellenwerte optimal ist. Die Schwellenwertpegel können vom
Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet unter Verwendung wohl bekannter Testprozeduren
empirisch oder experimentell vorgegeben werden und daraufhin in
der Parameterbestimmungseinheit 3 gespeichert werden.
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Die
Bestimmung der in einem gegebenen gemessenen Geräuschpegel zu verwendenden Parametermenge
kann wie folgt ausgeführt
werden. Zu Beginn des Anrufs wird für die Echodämpfung eine Anzahl vorgegebener
Parameter, die "Parametermenge
O", verwendet. Anschließend wird über 1 bis 2
Sekunden der Geräuschpegel,
d. h. das durchschnittliche momentane Geräusch, gemessen. Der Geräuschpegel
wird mit den Schwellenwerten eines Bereichs im Voraus festgelegter
Schwellenwerte, dem "Schwellenwert
N", in dem N = 1,
2, 3 ..., d. h. eine positive ganze Zahl ist, verglichen. Jeder Schwellenwert "Schwellenwert N" korreliert mit einer Anzahl
von Parametern, der "Parametermenge
N". Während der
Geräuschpegel über den "Schwellenwert N", aber nicht über den "Schwellenwert (N
+ 1)" hinausgeht,
wird die "Parametermenge
N", die dem "Schwellenwert N" entspricht, als
eine Parametermenge festgelegt. Nachdem die Wahl der Parametermenge
getroffen worden ist, kann auf eine dem Fachmann auf dem Gebiet
bekannte Weise die normale Sprachverarbeitung ausgeführt werden.
Die Dämpfungswirkung
der "Parametermenge
N" ist niedriger als
die der "Parametermenge
(N – 1)", d. h., während der
Geräuschpegel
zunimmt, nimmt die Dämpfung ab.
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Die
obenbeschriebene Parameterbestimmungseinheit 3 kann auf
andere Weise ausgeführt werden.
In diesem Fall enthält
die Parameterbestimmungseinheit 3 eine Berechnungseinheit,
mittels der die Parameter direkt auf der Grundlage des Hintergrundgeräuschs, d.
h. des gemessenen Geräuschpegels,
berechnet werden können.
Je höher
der Geräuschpegel
ist, desto weniger dämpfen
die Parameter.
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Die
in der Parametermenge enthaltenen Dämpfungsparameter bedeuten,
dass hinsichtlich der Sprache eine maximale Dämpfung ausgeführt wird,
wobei z. B. eine Dämpfung
in Abhängigkeit
von der Frequenz ausgeführt
wird.
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Die
Echodämpfungsvorrichtung
in Übereinstimmung
mit der Erfindung arbeitet wie folgt und wie in 2 gezeigt ist. Während der Teilnehmer A 10 einen
Anruf beginnt, werden Prüfungen
vorgenommen, um zu bestimmen, ob über das Mikrophon 7 ein Sprachsignal
oder lediglich ein Umgebungsgeräusch zu
hören ist.
Das Vorhandensein dieses Geräuschs und/oder
der Sprache kann durch den Geräuschdetektor 1 unter
Verwendung bekannter Techniken (z. B. eines GSM-Sprachaktivitätsdetektors VAD) geprüft werden.
Falls am Anfang Sprache erfasst wird, wird eine vorgegebene Basisdämpfung ausgeführt (z.
B. die "Parametermenge
O" oben). Wenn lediglich ein
Geräusch
erfasst wird, wird eine virtuelle adaptive Geräuscheinstellung vorgenommen,
indem zuerst mit der Hintergrundgeräusch-Messeinheit 2 der
vorherrschende Geräuschpegel
gemessen wird. Danach werden unter Verwendung einer der obenbeschriebenen
Techniken mit der Parametermesseinheit 3 die Dämpfungsparameter
bestimmt. Unter Verwendung der von der Messeinheit 4 gelieferten
Eingangssignalpegeldaten wird in der Dämpfungsmesseinheit 5 des
Ausgangssignals die für
das Ausgangssignal des Teilnehmers A erforderliche Dämpfung bestimmt.
Durch die Steuereinheit 6 wird auf der Grundlage der auf
diese Weise bestimmten Dämpfung
der Ausgangssignalpegel eingestellt. Jedesmal, wenn der Geräuschdetektor
Hintergrundgeräusch
erfasst, wird mit einer ununterbrochenen Messung der Umgebungsgeräuschpegel
bestimmt, so dass sich die Echodämpfung
stetig und schnell an Verschiebungen in dem Hintergrundgeräusch anpasst.
Die erhaltenen Dämpfungsparameter
werden aufrechterhalten, bis neue Parameter festgelegt worden sind.
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Angesichts
der vorstehenden Beschreibung ist für den Fachmann auf dem Gebiet
offensichtlich, dass im Umfang der beanspruchten Erfindung verschiedene Änderungen
vorgenommen werden können.