DE69628618T2

DE69628618T2 - Verfahren und Einrichtung zur mehrkanaligen Kompensation eines akustischen Echos

Info

Publication number: DE69628618T2
Application number: DE69628618T
Authority: DE
Inventors: Suehiro Shimauchi; Shoji Machida-shi Makino; Junji Kojima
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1995-09-26
Filing date: 1996-09-25
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2016-09-26
Also published as: DE69628618D1; CA2186416C; CA2186416A1; US5761318A; EP0766446A2; EP0766446A3; EP0766446B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur akustischen Echokompensation mehrerer Kanäle, die Raumechos kompensieren, die anderenfalls zu Heulgeräuschen führen und psychoakustische Probleme bei einem Telekonferenzsystem mit einem Multi-Empfangskanalsystem aufwerfen.
Es sind Echokompensatoren vorgeschlagen worden, um ein Freisprech-Telekommunikationssystem anbieten zu können, das ein ausgezeichnetes Gegensprechverhalten hat und fast frei von Echoeinflüssen ist.
Zunächst wird mit Bezug auf 1 eine Beschreibung eines herkömmlichen Verfahrens und einer Vorrichtung für die einkanalige akustische Echokompensation gegeben. Bei Freisprech-Telekommunikation gibt es zwei Fälle, wo das an einem Empfangssignaleingangsanschluss 11 bereitgestellte Empfangssignal von einem Lautsprecher 12 intakt wiedergegeben wird, und wo das Empfangssignal vom Lautsprecher 12 wiedergegeben wird, nachdem es einer gewissen Verarbeitung durch ein Empfangssignalverarbeitungsteil 13 unterzogen worden ist, das seine Verstärkung automatisch in Übereinstimmung mit der Amplitude, Leistung oder dergleichen des Empfangssignals steuert. Dabei ist das hier erwähnte Empfangssignal x₁(k) nicht speziell auf das Empfangssignal selbst von der am anderen Ende sprechenden Person beschränkt, sondern bezeichnet auch das verarbeitete Empfangssignal, wenn das Empfangssignalverarbeitungsteil 13 vorgesehen ist. k bezeichnet einen diskreten Zeitindex. Ein Echokompensator 14 kompensiert ein Echo y₁(k), das wiedergegeben wird, wenn das Empfangssignal x₁(k) vom Lautsprecher 12 von einem Mikrofon 16 nach Ausbreitung auf einem Echoweg 15 aufgefangen wird. Das Echo y₁(k) kann modelliert werden als ein Signal, das erhalten werden kann durch die folgende Faltung mit der Impulsantwort des Echoweges 15 zur Zeit k, dargestellt durch h₁₁(k, n): y1(k) = Σh11(k, n)x1(k – n) (1)wobei F die Summation von n = 0 bis L-1 bezeichnet und L die Anzahl von Anzapfungen ist, bei der es sich um eine entsprechend der Nachhallzeit des Echoweges 15 voreingestellte Konstante handelt. Zunächst werden zu Zeiten bis zurück zu L-1 empfangene Signale x₁(k) in einem Empfangssignalspeicher-/Vektorerzeugungsteil 17 gespeichert. Die so gespeicherten Empfangssignale werden als ein Empfangssignalvektor x₁(k) ausgegeben, der wie folgt gegeben ist: x1(k) = [x1(k), x1(k – 1 ), ..., x1(k – L + 1)]T (2)wobei (*)^T eine Transposition des Vektors bezeichnet. Eine Echoreplikerzeugungsteil 18 berechnet das Skalarprodukt des Empfangssignalvektors x₁(k) aus Gleichung (2) und eines Echoreplikvektors h ^ ₁₁(k), der aus einem Echowegschätzteil 19 wie folgt zu erhalten ist: yy ^1(k) = h ^11 T(k)x1(k) (3)
Als Ergebnis wird eine Echonachbildung oder Echoreplik yy ^ ₁(k) erzeugt. Diese Skalarproduktberechnung ist äquivalent mit einer Faltung wie in Gleichung (1). Das Echowegschätzteil 19 erzeugt den Echoreplikvektor hh ^ ₁₁(k), der in dem Echoreplikerzeugungsteil 18 verwendet wird. Der üblichste Algorithmus für diese Echowegschätzung ist der NLMS-(Normalized Least Mean Squares)-Algorithmus. Bei dem NLMS-Algorithmus werden der Empfangssignalvektor x₁(k) zur Zeit k und ein Restecho e₁(k), das heißt der durch Subtrahieren der Echoreplik von der Ausgabe des Mikrofons 16 mit einem Subtrahierer 21 erhaltene Folgefehler e1(k) = y1(k) – yy ^ 1(k) (4)werden verwendet, um einen geschätzten Echowegvektor hh ^ ₁₁(k + 1), der zur Zeit k + 1 verwendet wird, anhand der folgenden Gleichung zu berechnen: hh ^11(k + 1) = hh ^11(k) + αe,(k)x1(k)/{x1 T(k)x1(k)} (5)wobei α als Schrittgrößenparameter bezeichnet wird, der verwendet wird, um die Anpassung im Bereich 0 < α < 2 einzustellen. Durch Wiederholen der obigen Verarbeitung wird es dem Echowegschätzteil 19 ermöglicht, allmählich den geschätzten Echowegvektor hh ^ ₁₁(k) gegen einen Echowegvektor h₁₁(k) konvergieren zu lassen, dessen Elemente eine Zeitfolge von Impulsantworten h₁₁(k, n) des wahren Echoweges 15, gegeben durch die folgende Gleichung, sind: h11(k) = [h11(k, 0), h11(k, 1), ... , h11(kL – 1)]T (6)
Als Ergebnis davon kann das durch Gleichung (4) gegebene Restecho e₁(k) verringert werden.
Im Allgemeinen verwendet ein Telekonferenzsystem von dem Typ, der ein N(≥2)-Empfangskanalsystem und ein M(≥1)-Auffangkanalsystem hat, zur Echokompensation eine Konfiguration wie in 2 gezeigt. Das heißt, ein Echokompensationssystem 23 ist implementiert, indem N-Kanal-Echokompensatoren 22₁ , 22₂ , ... , 22_M zum Verarbeiten von N-Eingangs-Ein-Ausgangs-Zeitsequenzsignalen zwischen allen N Kanälen der Empfangs-(Lautsprecher)-Seite und einem Kanal der Auffang(Mikrofon)-Seite geschaltet sind. In diesem Fall hat das Echokompensationssystem 23 insgesamt N × M Echowege 15_nm (wobei 1 ≤ n ≤ N und 1 ≤ m ≤ M). Die N-Kanal-Echokompensatoren 22₁ , 22₂ ,..., 22_M , die jeweils zwischen alle N Kanäle der Empfangsseite und einen Kanal der Auffangseite geschaltet sind, haben eine Konfiguration wie in 3 abgebildet, bei der es sich um eine erweiterte Version der Konfiguration des in 1 gezeigten Echokompensators 14 handelt. Dies ist detailliert zum Beispiel in B. Widrow and S. D. Stearns, "Adaptive Signal Processing," Prince-Hall, Inc., Seiten 198-200 (1985) beschrieben. Es wird nun der N-Kanal-Echokompensator 22_m betrachtet, dessen Auffangseite mit einem m-ten Aufnahmekanal (mit 1 ≤ m ≤ M) verbunden ist. Das Echo y_m(k), das von dem Mikrofon 16m des m-ten Kanals aufgefangen wird, wird erzeugt durch Zusammenaddieren von Empfangssignalen aller Empfangskanäle an der Auffangseite nach Ausbreitung auf Echowegen 15_1m bis 15_nm .
Es ist daher notwendig, herauszufinden, wie die Echowegschätzung durch Auswertung nur eines Restechos e_m(k), das allen Kanälen gemeinsam ist, durchgeführt werden kann. Zunächst werden für das Empfangssignal x_n(k) jedes Kanals die folgenden Empfangssignalvektoren in Empfangssignalspeicher-Nektorerzeugungsteilen 17₁ , 17₂ , ..., 17_N erzeugt: x1(k) = [x1(k), x1(k – 1), ... , x1(k – L1 + 1)]T (7) x2(k) = [x2(k), x2(k – 1), ... , x2(k – L1 + 1)]T (8) xN(k) = [xN(k), xN(k – 1), ... , xN(k – LN + 1)]T (9)wobei L₁, L₂, ... , L_n Anzahlen von Anzapfungen sind, bei denen es sich um entsprechend den Nachhallzeiten der Echowege 15_1m , 15_2m , ... , 15_Nm voreingestellte Konstanten handelt. Die so erzeugten Vektoren werden in einem Vektorkombinierteil 24 wie folgt kombiniert: x(k) = [x1 T(k), x2 T(k), ... , xN T(k)]T (10)
Auch werden in dem Echowegschätzteil 19_m geschätzte Echowegvektoren h ^ _1m(k), h ^ _2m(k), ... , h ^ _Nm(k), die zum Simulieren von N Echowegen zwischen dem jeweiligen Empfangskanal und dem m-ten Auffangkanal verwendet werden, wie folgt kombiniert: h ^m(k) = [h ^1m T(k), h ^2m T(k), ... , h ^Nm T(k)]T (11)
Bei Verwendung des NLMS-Algorithmus erfolgt die Aktualisierung des kombinierten geschätzten Echowegvektors h ^ _m(k) wie folgt: h ^m(k + 1) = h ^m(k) + αem(k)x(k)/{xT(k)x(k)} (12)
In dem Echoreplikerzeugungsteil 18_m wird eine Echoreplik y ^ _m(k) für das auf dem m-ten Auffangkanal aufgefangene Echo y_m(k) durch folgende Skalarproduktberechnung erhalten: y ^m(k)= h ^m T(k)x(k) (13)
Durch Kombinieren der Vektoren in den jeweiligen Kanälen zu einem Vektor wird der grundlegende Verarbeitungsfluss der gleiche wie bei dem Einkanalechokompensator aus 1.
Von den Unzulänglichkeiten des herkömmlichen Echokompensationssystems zur Anwendung auf das Telekonferenzsystem mit einem N-Empfangskanalsystem und einem M-Auffangkanalsystem wird die Unzulänglichkeit, die die vorliegende Erfindung lösen soll, mit Bezug auf ein konkretes Beispiel beschrieben.
Bei der Anwendung des herkömmlichen Echokompensationssystems auf ein 2-Kanal-Stereo-Telekonferenzsystem, das Signale zwischen Punkten A und B über zwei Kanäle sendet und empfängt, wie in 4 gezeigt, ergibt sich das Problem, dass jedes Mal, wenn sich der Sprecher am Punkt A bewegt oder ändert, akustische Echos von Punkt B durch die Sprache am Punkt A zunehmen, auch wenn die Echowege auf Seiten des Punktes B unverändert bleiben. Dieses Problem wird hervorgerufen durch eine unrichtige Echowegschätzung in dem Echokompensationssystem in Bezug auf den Punkt B.
Um dieses Problem zu erläutern, wird zunächst der Betrieb eines Echokompensators 22b1 betrachtet, der mit einem ersten Auffangkanal verbunden ist und der einer der Echokompensatoren von zwei Kanälen ist, die das Echokompensationssystem am Punkt B bilden. Um den Betrieb jedes Empfangskanals zu verdeutlichen, wird jedes Element des oben erwähnten kombinierten Vektors, das einem der Empfangskanäle entspricht, im Folgenden unterschiedlich identifiziert. Seien x₁(k) und x₂(k) Empfangssignalvektoren auf den zwei Kanälen auf Seiten des Punktes B. Wenn die Echowegvektoren von wahren Echowegen 15₁₁ und 15₂₁ der Empfangskanäle gegeben sind durch h₁₁(k) bzw. h₂₁(k), dann ist ein über die Echowege 15₁₁ und 15₂₁ aufgefangenes Echo y₁(k) gegeben durch y1(k) = hT1 (k)x1(k) + hT21 (k)x2(k) (14)
Andererseits ist eine Echoreplik y ^ ₁(k), die im Echokompensator 22b₁ erzeugt wird, durch die folgende Gleichung unter Verwendung von im Echokompensator 22b₁ erzeugten geschätzten Echowegen h ^ ₁₁(k) und h ^ ₂₁(k) gegeben, die in dem Echokompensator 22b₁ erzeugt werden. y ^1(k) = h ^T11 (k)x1(k) + h ^T21 (k)x2(k) (15)
Wenn der gleiche Sprecher am Punkt A spricht, haben die Empfangssignalvektoren x₁(k) und x₂(k) eine sehr starke Kreuzkorrelation. Wenn die Empfangssignalvektoren x₁(k) und x₂(k) eine konstante Kreuzkorrelation haben, existiert der kombinierte Vektor [h ^ ₁₁ ^T(k), h ^ ₂₁ ^T(k)] als Lösung der folgenden Gleichung ewig und bildet einen Unterraum H_x, der der Kreuzkorrelation zwischen den Empfangssignalvektoren x₁(k) und x₂(k) inhärent ist. y ^1(k) = y1(k) (16)
Bei Verwendung eines gewöhnlichen iterativen Fehlerminimierungsalgorithmus wie des NLMS-Algorithmus konvergiert der kombinierte Vektor [h ^ ₁₁ ^T(k), h ^ ₂₁ ^T(k)] gegen einen Punkt, wo der Abstand vom Anfangswert zum Unterraum H_x minimal ist; im Allgemeinen konvergiert er nicht auf den wahren Wert [h ^ ₁₁ ^T(k), h ^ ₂₁ ^T(k)].
Der Einfachheit halber soll der Fall betrachtet werden, wo die Empfangssignalvektoren x₁(k) und x₂(k) durch die folgenden Gleichungen gegeben sind, wobei konstante skalare Werte p₁ und p₂ und der ursprüngliche Signalvektor s(k) verwendet werden. x1(k) = p1s(k), x2(k) = p2s(k) (17)
Der Unterraum H_x, wo der kombinierte Vektor [h ^ ₁₁ ^T(k), h ^ ₂₁ ^T(k)] existieren darf, kann als eine Gerade in 5 angesehen werden, die die folgende Gleichung erfüllt. p1 h ^ 11(k) + p2 h ^ 21(k) = p1h11(k) + p2h21(k) (18)
Wenn die Anpassung vom Anfangswert 0 ausgeht, wird der Konvergenzpunkt [h ^ _11p ^T(k), h ^ _21p ^T(k)] wie folgt erhalten: h ^11p(k) = p21 {h11(k) + p2h21(k)/p1}/{p21 + p22 ) ≠ h11(k) (19) h ^21p(k) = p22 {p1h11(k)/p2 + h21(k)}/(p21 + p22 ) ≠ h21(k) (20)
Folglich ist Gleichung (18) bei einer Änderung der Rate zwischen den skalaren Werten p₁ und p₂ nicht mehr erfüllt, was die Echokompensation unmöglich macht und damit zu einer Zunahme des akustischen Echos führt, das zum Sprecher am anderen Ende zurückkehrt.
Wie aus dem Obigen deutlich wird, kann bei der Anwendung des herkömmlichen Echokompensationssystems auf das Telekommunikationssystem mit einem N-Empfangskanalsystem und einem M-Auffangkanalsystem die Schätzung der Echowege nicht korrekt durchgeführt werden, wenn die Empfangssignale der einzelnen Kanäle eine Kreuzkorrelation haben – dies führt zu dem Problem, dass das Echo bei jeder Änderung der Kreuzkorrelation zwischen den Empfangssignalen zunimmt.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die akustische Mehrkanal-Echokompensation anzugeben, die eine Echokompensation auch dann ermöglichen, wenn Empfangssignale die oben erwähnte Kreuzkorrelation bei dem herkömmlichen akustischen Mehrkanal-Echokompensationssystem haben.
Gemäß dem Prinzip der vorliegenden Endung wird die Anpassung für den geschätzten Echoweg durch Verwendung der Eingabe-Ausgabe/Beziehungen abgeleitet, die tatsächlich beobachtbar sind, wenn Empfangssignale jeweiliger Kanäle in Echowege eingegeben werden, nachdem sie intakt als akustische Signale von Lautsprechern auf den entsprechenden Kanälen wiedergegeben worden sind und die Ausgaben von den Echowegen von jedem Mikrofon aufgefangen werden, und von geschätzten unbekannten oder imaginären Eingabe-Ausgabe-Beziehungen basierend auf Eingaben in die Echowege, wenn manche oder alle der Empfangssignale in jedem Kanal ausgetauscht sind und als akustische Signale in einem anderen Kanal wiedergegeben werden, und Ausgaben, die von jedem Mikrofon als akustische Signale nach Ausbreitung auf den Echowegen aufgefangen werden.
Das akustische Mehrkanalechokompensationsverfahren nach der vorliegenden Erfindung umfasst die Schritte:

(a) Reproduzieren von Empfangssignalen einer Mehrzahl von Kanälen als akustische Signale durch eine Mehrzahl von Lautsprechern, die diesen jeweils entsprechen;
(b) Addieren der akustischen Signale von der Mehrzahl von Lautsprechern mit jedem Mikrofon nach Ausbreitung auf jeweiligen Echowegen, um ein beobachtbares Echo zu erhalten;
(e) Speichern der Empfangssignale der Mehrzahl von Kanälen für vorgegebene Zeitperioden und Bilden von Empfangssignalvektoren aus den gespeicherten Empfangssignalen für jeden Kanal;
(d) Kombinieren der Empfangssignalvektoren in allen Kanälen zu beobachtbaren kombinierten Empfangssignalvektoren;
(e) Bereitstellen der kombinierten Empfangssignalvektoren für geschätzte Echowege mit kombinierten geschätzten Echowegvektoren, die gegen kombinierte Vektoren der Echowegvektoren, dargestellt durch Impulsantworten der jeweiligen Echowege, konvergieren, wodurch eine Echoreplik erzeugt wird, die das beobachtbare Echo simuliert, wobei die kombinierten Empfangssignalvektoren und das entsprechende Echo den beobachtbaren Eingabe-Ausgabe-Beziehungen der Mehrzahl von Echowegen entsprechen;
(f) Subtrahieren der Echoreplik von dem Echo, um ein Restecho zu erhalten;
(g) Berechnen einer angenäherten Echoreplik in dem Fall, wo kombinierte ausgetauschte Empfangssignalvektoren, die durch Austauschen wenigstens zweier empfangener Signale der Mehrzahl von Kanälen erhalten werden, den geschätzten Echowegen geliefert werden;
(h) Annähern eines Echos, das von jedem Mikrofon erhalten werden müsste, wenn sich die empfangenen Signale, wie sie im Schritt (g) ausgetauscht wurden, über die Vielzahl von Echowegen dahin ausbreiten;
(i) Subtrahieren der angenäherten Echoreplik von dem angenäherten Echo, um ein angenähertes Restecho zu erhalten;
(j) Bewerten von beobachtbaren Eingangs-Ausgangs-Beziehungen, welche die Beziehungen zwischen den beobachteten kombinierten Eingangssignalvektoren und dem entsprechenden beobachtbaren Restecho repräsentieren, und Bewerten angenäherter Eingangs-Ausgangs-Beziehungen, welche die Beziehungen zwischen den kombinierten ausgetauschten Empfangssignalvektoren und dem angenäherten Restecho repräsentieren, und Erhalten des Einstellvektors auf der Basis der Bewertung; und
(k) Einstellen des geschätzten Echowegvektors mit dem Einstellvektor.

Der akustische Mehrkanal-Echokompensator gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst:
eine Mehrzahl von Lautsprechern zum Reproduzieren empfangener Signale in einer Mehrzahl von Kanälen zu akustischen Signalen und zu deren Ausgabe;
wenigstens ein Mikrofon, das mit wenigstens einem Übertragungskanal verbunden ist, wobei akustische Wege für die akustischen Signale von der Mehrzahl von Lautsprechern zu dem wenigstens einen Mikrofon Echowege bilden und die von dem Mikrofon aufgefangenen akustischen Signale zu wenigstens einem Echo zur Eingabe in den wenigstens einen Übertragungskanal kombiniert werden;
ein Empfangssignalvektorerzeugungsteil zur vorübergehenden Speicherung der empfangenen Signale der Mehrzahl von Kanälen und zum Erzeugen jedes Empfangssignalvektors;
ein Vektorkombinierteil zum Kombinieren der Empfangssignalvektoren der Mehrzahl von Kanälen zu kombinierten Empfangssignalvektoren;
ein Echoreplikerzeugungsteil, das mit den kombinierten Empfangssignalvektoren und kombinierten geschützten Echowegvektoren beliefert wird, die die kombinierten Echowegvektoren simulieren, die durch Kombinieren von Echowegvektoren erhalten werden, welche Impulsantworten der Echowege von der Mehrzahl von Lautsprechern zu dem Mikrofon repräsentieren, zur Ausgabe einer das Echo simulierenden beobachtbaren Echoreplik;
einen Subtrahierer zum Subtrahieren der Echoreplik von dem von dem Mikrofon ausgegebenen Echo und zum Ausgeben der Differenz als ein beobachtbares Restecho;
ein Vektor-Permutier-/Kombinierteil zum Erzeugen von kombinierten neu geordneten Empfangssignalvektoren, die durch Kombinieren der empfangenen Signale der Mehrzahl von Kanälen nach neu Ordnen wenigstens zweier Empfangssignale der Mehrzahl von Kanälen erhalten werden; und
ein Echowegschätzteil, das wenigstens mit den beobachtbaren kombinierten Empfangssignalvektoren und den entsprechenden beobachtbaren Restechos beliefert wird, zum Erhalt einer angenäherten Echoreplik im Fall des Anlegens jedes der kombinierten Empfangssignalvektoren an einen der geschätzten Echowege, zum Erhalt, als ein angenähertes Echo, des von dem Mikrofon im Fall des Austausches der Empfangssignale zu erhaltenden Echos, zum Subtrahieren der angenäherten Echoreplik von dem angenäherten Echo, um ein angenähertes Restecho zu erhalten, zum Bewerten einer beobachtbaren Eingabe-Ausgabe-Beziehung, die die Beziehung zwischen dem kombinierten Empfangssignalvektor und dem diesem entsprechenden beobachtbaren Restecho repräsentiert, und einer angenäherten Eingabe-Ausgabe-Beziehung, die den neu geordneten kombinierten Empfangssignalvektor und das diesem entsprechende angenäherte Restecho repräsentiert, zum Erhalt des Einstellvektors auf der Grundlage der Bewertung, zum Erzeugen eines geschätzten Echovektors, erhalten durch Einstellen jedes geschätzten Wegvektors mit dem Einstellvektor, und zur Lieferung desselben an das Echoreplikerzeugungsteil.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm, das einen Einkanal-Echokompensator zeigt;
2 ist ein Blockdiagramm, das ein akustisches Vielkanal-Echokompensationssystem zeigt;
3 ist ein Blockdiagramm, das einen herkömmlichen Vielkanal-Echokompensator zeigt;
4 ist ein Blockdiagramm, das ein Stereo-Telekommunikationssystem zeigt;
5 ist ein Graph, der eine Echowegschätzoperation zeigt, die ausgeführt wird, wenn empfangene Signale eine Kreuzkorrelation haben;
6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine symmetrische Anordnung von Mikrofonen und Lautsprechern in einem Stereo-Telekommunikationssystem zeigt;
7 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel des die vorliegende Erfindung verkörpernden akustischen Vielkanal-Echokompensationssystems zeigt;
8 ist ein Blockdiagramm, das exemplarisch die Konfiguration des das erfindungsgemäße Verfahren verkörpernden Vielkanal-Echokompensators zeigt;
9 ist ein Funktionsblockdiagramm, das die Konfiguration eines Echowegschätzteiles in 8 zeigt;
10 ist ein Funktionsblockdiagramm, das eine andere Konfiguration des Echowegschätzteiles in 8 zeigt;
11 ist ein Funktionsblockdiagramm, das die Konfiguration eines Einstellvektor-Rechenteiles in 9 und 10 darstellt;
12 ist ein Funktionsblockdiagramm, das eine andere Konfiguration des Einstellvektor-Rechenteiles in 9 und 10 darstellt;
13 ist ein Graph, der Konvergenzeigenschaften eines Fehlers zwischen wahren und geschätzten Echowegeigenschaften zeigt;
14 ist ein Graph, der den Einfluss eines einem Näherungsfehlersignal zugewiesenen Gewichtungskoeffizienten auf die Konvergenzeigenschaft des Fehlersignals zeigt;
15 ist ein Graph, der den Einfluss von Gewichtungskoeffizienten v₁, v₂, w₁, w₂, Ordnungen p₁, p'₁, p'₂ und Schrittweiten μ₁, μ₂ auf die Konvergenzeigenschaften der Echowegschätzung zeigt; und
16 ist ein Blockdiagramm, das ein Telekonferenzsystem darstellt, das mit einer Schall-Bild-Lokalisierungsfunktion bei einer Vierpunktkommunikation ausgestattet ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSGESTALTUNGEN
Prinzip
Um ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern, wird ihr Prinzip zunächst der Kürze wegen in Verbindung mit einem Zwei-Empfangskanal-System beschrieben. Wie zuvor mit Bezug auf 4 und 5 beschrieben, breiten sich die wiedergegebenen Empfangssignale x₁(k) und x₂(k) über die entsprechenden Echowege h_1m(k) und h_2m(k) aus und werden als ein Echo y_m(k) auf dem m-ten Auffangkanal (m = 2 in 4) aufgefangen, wobei in diesem Fall die Eingabe-Ausgabe- Beziehung wie folgt gegeben ist: ym(k) = hT1m (k)x1(k) + hT2m (k)x2(k) (21)
Wenn die Kreuzkorrelation zwischen den Empfangssignalvektoren x₁(k) und x₂(k) konstant ist, ist es unmöglich, geschätzte Echowegvektoren h ^ _1m(k) und h ^ _2m(k) eindeutig festzulegen, die die Beziehung der Gleichung (21) erfüllen, wie oben angesprochen. Wenn angenommen wird, dass auf dem m-ten Auffangkanal ein Echo y'_m(k) aufgefangen wird, das Empfangssignalvektoren x'₁(k) und x'₂(k) entspricht, die eine andere Kreuzkorrelation als die zwischen den Empfangssignalvektoren x₁(k) und x₂(k) haben, wird wie im Fall von Gleichung (21) die folgende Beziehung erhalten: y'm(k) = hT1m (k)x'1(k) + hT2m (k)x'2(k) (22)
Wenn die Echorepliken für den m-ten Auffangkanal, versorgt mit den Paaren von Empfangssignalen x₁(k), x₂(k) und x'₁(k), x'₂(k), mit y ^ _m(k) und y ^'_m(k) bezeichnet werden, sind sie gegeben wie folgt: y ^m(k) = h ^T1m (k)x1(k) + h ^T2m (k)x2(k) (23) y ^'m(k) = h ^T1m (k)x'1(k) + h ^T2m (k)x'2(k) (24)
Wenn Fehlersignale zwischen den Echos y_m(k), y'_m(k) und den Echorepliken y ^ _m(k), y ^'_M(k) geschrieben werden als e_m(k) bzw. e'_m(k) und Echowegschätzfehlervektoren zwischen den Echowegen h_1m(k) und h_2m(k) und geschätzten Echowegvektoren h ^ _1m(k1), h ^ _2m(k) geschrieben werden als Δh_1m(k) bzw. Δh_2m(k), sind die Fehlervektoren gegeben durch die folgenden Gleichungen.
Das heißt, die folgenden Beziehungen werden erhalten.
Die Echoweg-Schätzfehlervektoren Δh_1m(k) und Δh_2m(k) können aus Gleichung (27) nicht eindeutig abgeleitet werden, doch wenn deren Lösungen mit minimaler Norm geschrieben werden als Δh ^ _1m(k) und Δh ^ _2m(k), wird die folgende Beziehung erhalten.
wobei (*)⁺ eine verallgemeinerte inverse Matrix bezeichnet. So können die geschätzten Echovektoren h ^ _1m(k) und h ^ _2m(k) unter Verwendung der Minimal-Norm-Lösungen Δh ^ _1m(k) und Δh ^ _2m(k) als Einstellvektoren wie folgt eingestellt werden: h ^1m(k + 1) = h ^1m(k) + μmΔh ^ 1m(k) (29) h ^2m(k + 1) = h ^2m(k) + μmΔh ^ 2m(k) (30)wobei μ_m ein Schrittweitenparameter ist. In diesem Fall dürfen die Einstellvektoren Δh ^ _1m(k) und Δh ^ _2m(k) auch eine Kreuzkorrelation haben, die von der zwischen den empfangenen Signalen x₁(k) und x₂(k) verschieden ist, und daher ist es möglich, die Charakteristik des wahren Echoweges unabhängig von der Kreuzkorrelation zwischen den empfangenen Signalen zu schätzen. Die obige Diskussion setzt allerdings voraus, dass die Eingabe-Ausgabe-Beziehung für die empfangenen Signale x'₁(k) und x'₂(k), die eine andere Kreuzkorrelation als die zwischen den empfangenen Signalen x₁(k) und x₂(k), ausgedrückt durch Gleichung (22), haben, beobachtet werden kann. In der Praxis ist diese Eingabe-Ausgabe-Beziehung unbekannt. Die vorliegende Erfindung nutzt die Bedingung, bei der diese Eingabe-Ausgabe-Beziehung näherungsweise erfüllt ist.
Als Empfangssignale x'₁(k) und x'₂(k) können willkürliche Signale mit einer Kreuzkorrelation verwendet werden, die von der zwischen den Empfangssignalen x₁(k) und x₂(k) verschieden ist. Um die durch Gleichung (22) gegebene Eingabe-Ausgabe-Beziehung näherungsweise zu erfüllen, wird der Fall betrachtet, wo empfangene Signale von zwei Kanälen ausgetauscht oder umgekehrt sind und wie folgt reproduziert werden: x'1(k) = x2(k) (31) x'2(k) = x1(k) (32)
Das heißt, wenn die Kreuzkorrelation zwischen den empfangenen Signalen x₁(k) und x₂(k) zum Beispiel 1 : 2 ist, haben die aus dem Kanalaustausch resultierenden empfangenen Signale x'₁(k) und x'₂(k) eine andere Kreuzkorrelation 2 : 1. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wenn empfangene Signale von mehreren Kanälen wiedergegeben werden, ein Einstellvektor erhalten durch Lösen der Kombination von ausgetauschten oder umgekehrten empfangenen Signalen von zwei Kanälen, wie in Gleichung (28) gezeigt. Mehrere Verfahren zum Erhalten der Einstellvektoren Δh ^ _1m(k) und Δh ^ _2m(k) anhand dieses Prinzips werden beschrieben.
VERFAHREN 1
Verfahren 1 verwendet unterschiedliche Gewichtungen, um die durch Gleichung (21) ausgedrückte beobachtbare Eingabe-Ausgabe-Beziehung und die Eingabe-Ausgabe-Beziehung von Gleichung (22) zu bewerten, die durch den Signalaustausch basierend auf Gleichung (31) und (32) als näherungsweise erhalten gefolgert wird. Zum Beispiel werden Fehlersignale e_m(k) und e'_m(k) mit unterschiedlichen Gewichten bewertet. Diese Gewichtung ist zweigeteilt: eine feste, zeitinvariante Gewichtung und eine zeitveränderliche Gewichtung.
Verfahren (1-a)
Zum Beispiel werden im Fall eines Zwei-Empfangskanal-Systems die Einstellvektoren erhalten durch Einführen von Gewichtungskoeffizienten γ_m und γ'_m zum Bewerten der Fehler e_m(k) und e'_m(k) in Gleichung (27) mit unterschiedlichen Gewichtungen und Lösen der folgenden Gleichung.
Verfahren (1-b)
Der Fehler e'_m(k) wird aufgeteilt in eine mit dem Fehler e_m(k) korrelierte Komponente und eine damit unkorrelierte Komponente, und dann werden Gewichtungskoeffizienten eingeführt. Zum Beispiel können unter Beachtung der Korrelation zwischen empfangenen Signalen die Signale x'₁(k) und x'₂(k) in einen mit den empfangenen Signalen x₁(k) und x₂(k) korrelierten Anteil (zweiter Term auf der rechten Seite von Gleichung (34)) und den anderen Anteil (erster Term auf der rechten Seite von Gleichung (34)) wie folgt aufgeteilt werden:
r'(k) = xT1 (k)x'1(k) + xT2 (k)x'2(k) (35) r(k) = xT1 (k)x1(k) + xT2 (k)x2(k) (36)
Ferner nimmt durch Multiplizieren beider Seiten von Gleichung (34) mit
von links und Ausnutzung der Beziehungen der Gleichungen (25) und (26) der Fehler e'_m(k) folgende Form an:
Unter dem Gesichtspunkt der Korrelation zwischen den empfangenen Signalen wird der Fehler e'_m(k) aufgeteilt in die mit dem Fehler e_m(k) korrelierte Komponente (zweiter Term auf der rechten Seite von Gleichung (37)) und die andere Komponente (erster Term auf der rechten Seite von Gleichung (37)). Dadurch nimmt Gleichung (27) folgende Form an:
Dann werden die mit dem Fehler e_m(k) korrelierte Komponente des Fehlers e'_m(k) und die andere Komponente unabhängig mit Koeffizienten v und w multipliziert, wodurch Gleichung (38) folgende Form annimmt:
Diese Gleichung wird gelöst, um die Einstellvektoren zu erhalten.
Wie in Gleichung (39) gezeigt, passen durch Aufteilen des Fehlers e'_m(k) in die mit dem Fehler e_m(k) korrelierte Komponente und die unkorrelierte Komponente und Gewichten der Komponenten jeweils unabhängig voneinander die resultierenden Einstellvektoren zu denen, die mit dem oben erwähnten NLMS-Algorithmus erhältlich sind, wenn v = 0 und w = 1 gesetzt wird. Außerdem hat das Setzen von v = 1 und w = 0 eine physikalische Bedeutung, die der Berechnung der Einstellvektoren auf der Grundlage derjenigen Komponente des Fehlers e'_m(k) entspricht, die mit Bezug auf die angenäherten Eingabe-Ausgabe-Beziehungen erhalten wird, die nicht mit dem Fehler e_m(k) korreliert ist, der die beobachtbaren Eingabe-Ausgabe-Beziehungen betrifft.
Ein mögliches Verfahren, das in dem Fall verwendet wird, dass die Gewichtungskoeffizienten wie oben erwähnt zeitlich variieren, ist, sie entsprechend dem Grad der Konvergenz des geschätzten Echowegvektors auf den wahren Echowegvektor zu variieren, wie später beschrieben wird. Zum Beispiel wird in dem Verfahren (1-a) der Gewichtungskoeffizient γ_m(k) = 1 und γ'_m(k) kleiner als 1 gewählt, wohingegen, wenn der Grad der Simulation des wahren Echoweges gering ist, der Gewichtungskoeffizient γ'_m(k) größer aber nicht über 1 gewählt wird. Im Verfahren (1-b) werden, wenn der Grad der Simulation gering ist, die Koeffizienten v und w auf 0 bzw. 1 gesetzt, wie in der Vergangenheit, und mit zunehmendem Grad der Simulation werden die Werte der Koeffizienten v und w entsprechend verändert.
Um den Grad der Simulation zu bewerten, wird das Verhältnis zwischen dem Echo y_m(k) und dem Restecho (das heißt dem Fehlersignal) e_m(k) und/oder das durchschnittliche Leistungsverhältnis zwischen dem Echo und dem Restecho und/oder der Betrag des Restechos und/oder die durchschnittliche Leistung des Restechos verwendet.
VERFAHREN 2
Als nächstes wird eine Beschreibung eines konkreten Verfahrens zum Erhalten der Vektoren Δh_1m(k) und Δh_2m(k) in Gleichung (28) in der Beschreibung des Prinzips der vorliegenden Erfindung oder Gleichungen (33) und (39) in Verfahren (1-a) und (1-b) geliefert.
Unbekannte Eingabe-Ausgabe-Beziehungen werden zwischen Eingaben in Echowege, wenn manche oder alle der empfangenen Signale der jeweiligen Kanäle ausgetauscht und als akustische Signale von anderen als ihren ursprünglichen Kanälen wiedergegeben werden, und Ausgaben, die zu erzeugen sind, wenn die obigen Eingaben als Echosignale von Mikrofonen nach Ausbreitung auf den entsprechenden Echowegen aufgefangen werden, angenähert. Die Näherung erfolgt durch Anwendung bekannter, tatsächlich beobachteter Eingabe-Ausgabe-Beziehungen, wenn die empfangenen Signale x_m(k) der jeweiligen Kanäle intakt als akustische Signale wiedergegeben werden und nach Ausbreitung auf den entsprechenden Echowegen von Mikrofonen aufgefangen werden, des Restechos (eines Fehlersignals) für die Bewertung der Eingabe-Ausgabe-Beziehungen und der Ähnlichkeit der Echowege. Dies kann durch konkrete Verfahren wie unten beschrieben erfolgen.
Verfahren (2-a)
Dieses Verfahren nutzt die Ähnlichkeit von Echowegen durch die Annahme, dass äquivalente Echowege zwischen Lautsprechern und Mikrofonen von physikalischen Anordnungen gebildet sind, die hinsichtlich des Abstandes zwischen ihnen und ihrer Orientierung ähnlich sind. Wenn zum Beispiel das Empfangs- und das Auffangsystem beide zweikanalig sind, sind die Eingabe-Ausgabe-Beziehungen für die jeweiligen Auffangkanäle wie folgt: y1(k) = hT11 (k)x1(k) + hT21 (k)x2(k) (40) y2(k) = hT12 (k)x1(k) + hT22 (k)x2(k) (41)
Unter der Annahme, dass wenn Lautsprecher 12₁ , 12₂ und Mikrofone 16₁ und 16₁ bilateral symmetrisch, einschließlich ihrer Richtmuster, angeordnet sind, wie in 6 gezeigt, gelten die folgenden Gleichungen h11(k) = h22(k) (42) h21(k) = h12(k) (43)
Aus diesen Gleichungen und Gleichungen (40) und (41) können die folgenden Beziehungen abgeleitet werden. y'1(k) = hT11 (k)x2(k) + hT21 (k)x1(k) = y2(k) (44) y'2(k) = hT12 (k)x2(k) + hT22 (k)x1(k) = y1(k) (45)
Diese Beziehungen sind tatsächlich die Eingabe-Ausgabe-Beziehungen, die erhalten werden, wenn die Empfangskanäle ausgetauscht werden; deswegen gilt e'₁(k) = e₂(k) und e'₂(k) = e₁(k). Durch Anwenden dieser genäherten Ergebnisse auf Gleichungen (28), (33) und (39) sowie auf (44) und (45) können drei Verfahren wie nachfolgend beschrieben erhalten werden.
Verfahren (2-a-1)
Durch Anwenden des Kanalaustausches und der Echowegnäherung auf Gleichung (28) werden die folgenden simultanen Gleichungen erhalten, und durch Lösen von Gleichung (46) können die Einstellvektoren erhalten werden.
Verfahren (2-a-2)
Durch Anwenden des Kanalaustausches und der Echowegnäherung auf Gleichung (33) können die folgenden simultanen Gleichungen erhalten werden, und durch Lösen von Gleichung (47) können die Einstellvektoren erhalten werden.
Verfahren (2-a-3)
Durch Setzen von c(k) = γ'(k)γ^–1(k) und Anwenden des Kanalaustausches und der Echowegnäherung auf Gleichung (39) werden die folgenden simultanen Gleichungen erhalten, und durch Lösen von Gleichung (48) werden die Einstellvektoren erhalten.
Verfahren 2-b)
Ein anderes Verfahren (2-b) ist eines, das verwendet werden kann, auch wenn die oben erwähnte Annahme in Verfahren (2-a), zum Beispiel die Annahme, dass die Echowege zwischen Lautsprecher und Mikrofonen ähnlicher physikalischer Anordnungen die gleichen sind, wie im Fall der Gleichungen (42) und (43), nicht mit hoher Genauigkeit erfüllt ist. Wenn, wie oben der Fall, das Empfangssystem und das Auffangsystem beide zweikanalig sind, werden anstelle von Gleichungen (42) und (43) die folgenden Gleichungen verwendet h11(k) = h22(k) + f1(k) (49) h21(k) = h12(k) + f2(k) (50)wobei f₁(k) und f₂(k) einen Ähnlichkeitsfehler zwischen den wahren Echowegvektoren h₁₁(k) und h₂₂(k) bzw. einen Ähnlichkeitsfehler zwischen den wahren Echowegvektoren h₁₂(k) und h₂₁(k) darstellen. Andererseits können ein Ähnlichkeitsfehler f ^ ₁(k) zwischen den geschätzten Echowegvektoren h ^ ₁₁(k) und h ^ ₂₂(k) und ein Ähnlichkeitsfehler f ^ ₂(k) zwischen den geschätzten h ^11(k) = h ^22(k) + f ^1(k) (51) h ^21(k) = h ^12(k) + f ^2(k) (52)
Ferner sind die Differenzen zwischen den Ähnlichkeitsfehlern der wahren und der geschätzten Echowege definiert durch die folgenden Gleichungen: Δf1(k) = f1(k) – f ^ 1(k) (53) Δf2(k) = f2(k) – f ^ 2(k) (54)
Diese Differenzen werden im Folgenden als Ähnlichkeitsfehlerdifferenzen bezeichnet. Wenn y'₁(k) und y'₂(k) Ausgaben sind, die in dem ersten und zweiten Auffangkanal erhalten werden, wenn die empfangenen Signale x₁(k) und x₂(k) nach Austauschen der Empfangskanäle wiedergegeben werden, werden die folgenden Gleichungen unter Ausnutzung der Beziehungen der Gleichungen (49), (50) und Gleichungen (40), (41) erhalten. y'1(k) = hT11 (k)x2(k) + hT21 (k)x1(k) = y2(k) + fT1 (k)x2(k) + fT2 (k)x1(k) (55) y'2(k) = hT12 (k)x2(k) + hT22 (k)x1(k) = y1(k) – fT1 (k)x1(k) – fT2 (k)x2(k) (56)
Die Ausgaben y'₁(k) und y'₂(k) werden durch y ^'₁(k) und y ^'₂(k) simuliert, wobei die geschätzten Echowegvektoren h ^ ₁₁(k), h ^ ₂₁(k), h ^ ₁₂(k), h ^ ₂₂(k) und Gleichungen (51), (52) verwendet werden. y ^'1(k) = h ^T11 (k)x2(k) + h ^T21 (k)x1(k) = y ^2(k) + fT1 (k)x2(k) + fT2 (k)x1(k) (57) y ^'2(k) = h ^T12 (k)x2(k) + h ^T22 (k)x1(k) = y ^1(k) – f ^ T1 (k)x1(k) – f ^ T2 (k)x2(k) (58)
Fehler e'₁(k) und e'₂(k) zwischen den Ausgaben y'₁(k), y'₂(k) und ihren simulierten Werten y ^'₁(k), y ^'₂(k) sind gegeben wie folgt: e'1(k) = Δh ^ T11 (k)x2(k) + Δh ^ T21 (k)x1(k) = e2(k) + Δf ^ T1 (k)x2(k) + Δf ^ T2 (k)x1(k) (59) e'2(k) = Δh ^ T12 (k)x2(k) + Δh ^ T22 (k)x1(k) = e1(k) – Δf ^ T1 (k)x1(k) – Δh ^ T2 (k)x2(k) (60)wobei: e1(k) = y1(k) – y ^ 1(k) (61) e2(k) = y2(k) – y ^ 2(k) (62) Δf ^ 1(k) = f1(k) – f ^ 1(k) (63) Δf ^ 2(k) = f2(k) – f ^ 2(k) (64)
Da die Ähnlichkeitsfehlerdifferenzen Δf'₁(k) und Δf'₂(k) in Gleichungen (63) und (64) als unbekannte Ähnlichkeitsfehlervektoren f₁(k) bzw. f₂(k) ausgedrückt sind, können die Fehler e'1(k) und e2(k) nicht korrekt bekannt sein. Indem man Gleichungen (59) und (60) nach den bekannten Fehlern e₂(k) und e₁(k) auflöst, erhält man e2(k) = Δh ^ T11 (k)x2(k) + Δh ^ T21 (k)x1(k) – Δf ^ T1 (k)x2(k) – Δf ^ T2 (k)x1(k) (65) e1(k) = Δh ^ T12 (k)x2(k) + Δh ^ T22 (k)x1(k) + Δf ^ T1 (k)x1(k) – Δf ^ T2 (k)x2(k) (66)
Andererseits werden die folgenden Gleichungen aus Gleichung (25) erhalten. e1(k) = Δh ^ T11 (k)x1(k) + Δh ^ T21 (k)x2(k) (67) e2(k) = Δh ^ T12 (k)x1(k) + Δh ^ T22 (k)x2(k) (68)
Deswegen werden aus Gleichungen (65) bis (68) die folgenden simultanen Gleichungen erhalten.
Die Einstellvektoren der geschätzten Echowege werden als Minimum-Norm-Lösungen der simulta nen Gleichungen von Gleichung (69) erhalten. In diesem Fall müssen die Ähnlichkeitsfehlerdifferenzen Δf'₁(k) und Δf'₂(k) in der Praxis nicht berechnet werden.
Verfahren (2-b-1)
Bei der Berechnung der geschätzten Echowegeinstellvektoren basierend auf Gleichung (69) ergibt die Einführung der Gewichtungskoeffizienten in Gleichung (33)
Dabei werden die Gewichtungskoeffizienten nach Gleichungen (59) und (60) wie folgt angewendet: γ'1e'1(k) = γ'1e2(k) + γ'1Δf ^ T1 (k)x2(k) + γ'1Δf ^ T2 (k)x1(k) (71) γ'2e'2(k) = γ'2e1(k) – γ'2Δf ^ T1 (k)x1(k) – γ'1Δf ^ T2 (k)x2(k) (72)
Verfahren (2-b-2)
Dieses Verfahren führt zeitinvariante oder zeitveränderliche Gewichtungskoeffizienten ein, die eine Steuerung des Einflusses der Echowegähnlichkeitsfehlervektoren erlauben. Wenn zum Beispiel Empfangs- und Auffangsysteme beide zweikanalig sind, wird die Bewertung der oben erwähnten Ähnlichkeitsfehlerdifferenzen Δf'₁(k) und Δf'₂(k) mit Bezug auf die Bewertung der geschätzten Echowegvektoren Δh ^ ₁₁(k), Δh ^ ₂₁(k), Δh ^ ₁₂(k), Δh ^ ₂₂(k) gewichtet. Führt man zum Beispiel in Gleichung (63) Gewichtungskoeffizienten k₁, k₂, k₃ und k₄ als Elemente ein, durch die die Ähnlichkeitsfehlerdifferenzen Δf₁(k) und Δf₂(k), gilt
Wenn in diesem Fall ||h ^ ₁₁(k) – h ^ ₂₂(k)||/||h ^ ₁₁(k)|| klein ist, wird aus Gleichungen (46) und (47) gefolgert, dass deren Ähnlichkeitsfehlervektor f₁(k) klein ist; daher wird, wenn das obige Verhältnis zum Beispiel kleiner als ein vorgegebener Schwellwert K1 ist, die Steuerung durchgeführt, um den Gewichtungskoeffizienten k₁ zum Beispiel kleiner als 1 zu machen.
Wenn ||h ^ ₂₁(k) – h ^ ₁₂(k)||/||h ^ ₂₁(k)|| entsprechend kleiner als ein vorgegebener Schwellwert K2 ist, wird die Steuerung durchgeführt, um zum Beispiel den Gewichtungskoeffizienten k₂ kleiner als 1 zu machen.
Verfahren (2-b-3)
Gemäß diesem Verfahren erhält man durch Einführen von Gewichtungskoeffizienten v₁, v₂, w₁ und w₂ basierend auf Verfahren (1-b) in Gleichung (69) basierend auf Verfahren (2-b) und Setzen von c(k) = r'(k)r^–1(k),
Durch Setzen der folgenden Gleichungen (75) und (76) und Lösen der simultanen Gleichungen (73) können die Einstellvektoren erhalten werden. r'(k) = xT1 (k)x2(k) + xT2 (k)x1(k) (75) r(k) = xT1 (k)x1(k) + xT2 (k)x2(k) (76)
VERFAHREN 3
Ein drittes Verfahren leitet die Einstellvektoren der geschätzten Echowegvektoren ab, indem die durch Annähern der zuvor beobachteten erhaltenen Eingabe-Ausgabe-Beziehungen und die durch Annähern der gegenwärtig beobachteten erhaltene Eingabe-Ausgabe-Beziehung in Kombination bewertet werden.
Verfahren (3-a)
Konkret gesagt wird ein Projektionsalgorithmus auf die Verfahren (2-a) und (2-b) angewendet, die den oben erwähnten Kanalaustausch verwenden. Der Projektionsalgorithmus dient zum Einstellen der geschätzten Echowegvektoren, so dass die Eingabe-Ausgabe-Beziehungen bei einem n-ten Empfangssignalkanal zum gegenwärtigen Zeitpunkt und zum früheren Zeitpunkt p_n gleichzeitig erfüllt sind, wobei p_n eine ganze Zahl ist, die nicht größer ist als die Zahl der Anzapfungen L jedes geschätzten Echowegvektors. Zunächst werden die Empfangssignalvektoren des n-ten Kanals vom gegenwärtigen Zeitpunkt bis zurück zum früheren Zeitpunkt p allgemein ausgedrückt wie folgt: Xn (p)(k) = [xn(k), xn(k – 1), ..., xn(k – p + 1)] (77)
Wenn wiederum Empfangs- und Auffangsysteme beide zweikanalig sind, erhält man durch Setzen von Fehlersignalen wie folgt:
und Anwenden des Projektionsalgorithmus auf Gleichung (73)
Es wird angenommen, dass Parameter zum Festlegen, wie weit zurück zum früheren Zeitpunkt zur Verwendung der Eingabe-Ausgabe-Beziehungen unabhängig in den Bereichen eingestellt werden können, in denen sie einzeln nicht die Zahl der Anzapfungen L der geschätzten Echowegvektoren überschreiten, wie etwa p₁, p'₁, p₂ und p'₂, die eine Bedingung min{p₁, _p2} ≥ max{p'₁, p'₂} erfüllen.
Verfahren (3-b)
Durch Anwenden des Projektionsalgorithmus unter Verwendung von Gleichungen (77) bis (81) auf Gleichung (73) basierend auf Verfahren (2-b-3) und Setzen einer Matrix für die Kreuzkorrelation wie folgt
Die Einstellvektoren werden als Minimum-Norm-Lösung der obigen simultanen Gleichung (84) erhalten. Die Empfangssignalvektoren des n-ten Kanals bis zurück zum früheren Zeitpunkt p werden allgemein ausgedrückt wie folgt: Xn (p)(k) = [xn(k), xn(k – 1 ), ... , xn(k – p + 1)] (85)
Die Parameter zum Bestimmen, wie weit zurück zum früheren Zeitpunkt zur Verwendung mit den Eingabe-Ausgabe-Beziehungen werden als p₁, p'₁, p₂ und p'₂ gesetzt, die die Bedingung min{p₁, p₂} ≥ max{p'₁, p'₂} erfüllen und sind gegeben wie folgt:
Verfahren (3-b-1)
Wie im Fall von Gleichung (84) können die Einstellvektoren auch erhalten werden durch Einführen der zeitinvarianten oder zeitveränderlichen Gewichtungskoeffizienten k₁, k₂, k₃ und k₄, die eine Steuerung des Einflusses der Echowegähnlichkeitsfehlervektoren in Verfahren (2-b-2) ermöglichen, in Gleichung (84) von Verfahren (3-b) wie folgt:
Verfahren (3-b-2)
Es ist auch möglich, die Einstellvektoren durch Einführen von Gewichtungskoeffizienten λ₁ und λ₂ in Gleichung (93) wie folgt:
und durch Steuern der Gewichtung entsprechend dem Gleichgewicht zwischen den Gewichtungskoeffizienten k₁, k₂, k₃, k₄ und λ₁, λ₂ zu erhalten.
VERFAHREN 4
Bei den diversen oben beschriebenen Verfahren kann ferner ein ES-(exponentially weighted stepsize/exponentiell gewichteter Schrittweiten-)-Algorithmus angewendet werden, mit dem es möglich ist, unterschiedliche Einstell-Gewichtungskoeffizienten für jede Anzapfung auf der Grundlage der exponentiellen Abfalleigenschaft von Impulsantworten des Echoweges zu liefern.
Wenn zum Beispiel Gleichung (33) in Verfahren (1-a) wie folgt gesetzt wird
nimmt Gleichung (33) folgende Form an:
Die Minimum-Norm-Lösung dieser simultanen Gleichungen ist gegeben durch
wobei I eine Einheitsmatrix und δ eine kleine Konstante zum Stabilisieren der Matrixumkehroperation ist. Um den ES-Algorithmus auf die obige Gleichung (98) anzuwenden, wird eine grundlegende Exponentialabfall-Matrix A^(r) bereitgestellt, die gegeben ist durch
wobei: α(r) i = α(r)(λ(r))i–1, i = 1, ... , L (100) 0 < λ(r) ≤ 1
Alternativ werden L Sequenzen von durch Gleichung (100) gegebenen Zahlen in gleichmäßig oder ungleichmäßig beabstandete Blöcke unterteilt, und der Wert jedes α^(r) _i in jedem Block wird gleich dem Wert des ersten α^(r) _i in dem gleichen Block gemacht, wodurch die grundlegende Exponentialabfallmatrix A^(r) in vereinfachter Form erhalten wird, was hinsichtlich der Rechenkomplexität von Vorteil ist. Die Matrix wird wie folgt gesetzt:
Dies wird auf Gleichung (97) wie folgt angewendet:
Aus der so erhaltenen Minimum-Norm-Lösung werden die Einstellvektoren der jeweiligen geschätzten Echowegvektoren abgeleitet.
Wenn entsprechend die folgende Gleichung für Gleichung (82) in Verfahren (3-a) unter Verwendung des oben erwähnten Projektionsalgorithmus gesetzt wird,
nimmt Gleichung (82) folgende Form an:
Die Minimum-Norm-Lösung dieser simultanen Gleichungen ist gegeben durch
Um hierauf den ES-Algorithmus anzuwenden, wird die folgende Matrix erzeugt, die aus der grundlegenden Exponentialabfallmatrix A^(r) aufgebaut ist.
Dies wird auf Gleichung (104) wie folgt angewendet:
Die so erhaltene Minimum-Norm-Lösung wird verwendet, um die Einstellvektoren der geschätzten Echowegvektoren zu erhalten. Es liegt auf der Hand, dass der ES-Algorithmus entsprechend auf andere Verfahren angewendet werden kann, die hier nicht beschrieben werden.
Wie oben beschrieben, werden nach dem akustischen Mehrkanal-Echokompensationsverfahren der vorliegenden Erfindung unbekannte Eingabe-Ausgabe-Beziehungen zwischen imaginären Eingaben in dem Fall, wo einige oder alle der empfangenen Vielkanalsignale ausgetauscht werden und dann als akustische Signale von anderen Kanälen als ihren ursprünglichen Kanälen wiedergegeben werden, und imaginäre Ausgaben, die erhalten werden sollten, wenn die imaginären Eingaben als Echos von Mikrofonen nach Ausbreitung auf den entsprechenden Echowegen beobachtet werden, näherungsweise erhalten. Die angenäherten Eingabe-Ausgabe-Beziehungen und Eingabe-Ausgabe-Beziehungen, die beobachtet werden, wenn Empfangssignale jeweiliger Kanäle intakt als akustische Signale abgestrahlt werden und von Mikrofonen nach Ausbreitung auf den entsprechenden Echowegen wie im Stand der Technik aufgefangen werden, werden beide bewertet, um die Einstellvektoren der geschätzten Echowege zu erhalten – dies beschleunigt die Schätzung des wahren Echoweges in dem Echowegschätzteil.
ECHOKOMPENSATOR
Als nächstes werden Beispiele von Echokompensatoren, die die oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren verkörpern, im Vergleich mit herkömmlichen Vorrichtungskonfigurationen beschrieben. Das herkömmliche Echokompensationssystem mit einem N-Empfangskanal-System und einem M-Auffangkanal-System ist gebildet durch Bereitstellen von N-Kanal-Echokompensatoren 22₁ , 22₂ , ..., 22_M unabhängig von M Auffangkanälen, wie in 2 gezeigt. Im Gegensatz hierzu ist gemäß der vorliegenden Erfindung das Echokompensationssystem mit dem n-Empfangskanalsystem und dem m-Auffangkanalsystem als ein NxM-Kanal-Echokompensator 23 aufgebaut, wie in 7 abgebildet, der angepasst ist, um Informationen zwischen Kanälen auszutauschen und die Echokompensation durchzuführen, wie in 8 im Detail gezeigt.
Die in 8 gezeigte Konfiguration des Echokompensators ist die Grundkonfiguration, die auf ein beliebiges der Verfahren 1 bis 4 der vorliegenden Erfindung anwendbar ist, und wie nachfolgend beschrieben wird, umfasst diese Konfiguration ein Vektorpermutier-/Kombinierteil 41 im Vergleich zu dem Echowegschätzteil 19_m des Beispiels des Standes der Technik aus 3. In dem Vektorrechen-/Kombinierteil 41 sind die Empfangssignalvektoren x₁(k), x₂(k) ... in D Weisen durch Umordnen durch Vertauschen mit Empfangssignalvektoren anderer Kanäle angeordnet, und diese Vektoren werden zu D Vektoren x⁽¹⁾(k), x⁽²⁾(k), ... , x^(D)(k) kombiniert. Durch Annähern der Eingabe-Ausgabe-Beziehungen für die kombinierten Vektoren x⁽¹⁾(k), x⁽²⁾(k), ... , x^(D)(k) durch Verwendung der Ähnlichkeit der Echowege können geschätzte Echowegeinstellvektoren Δh ^ ₁(k), ..., Δh ^ _M(k) erhalten werden.
Der NxM-Kanal-Echokompensator hat N Empfangssignal-Speicher/Vektorerzeugungsteile 17₁ bis 17_N entsprechend N Kanälen, wie in 8 gezeigt, die L für die jeweiligen Empfangssignalkanäle festgelegte Empfangssignale enthalten und die Empfangssignalvektoren x₁(k) bis x_N(k), gegeben durch Gleichungen (7) bis (9) erzeugen, wie im Fall der Empfangssignalspeicher/Vektorerzeugungsteile 17₁ bi 17_N in 3. Die so erhaltenen Empfangssignalvektoren x₁(k) bis x_N(k) werden mit einem Vektorkombinierteil 24 zu den durch Gleichung (10) gegebenen kombinierten Vektoren x(k) kombiniert, die den Echoreplikerzeugungsteilen 18₁ bis 18_M zur Verfügung gestellt werden. Das Echoreplikerzeugungsteil 18_m (mit m = 1, .., M) für jeden m-ten Auffangkanal berechnet eine Echoreplik anhand von Gleichung (13) aus dem kombinierten Vektor x(k) und dem kombinierten geschätzten Echowegvektor h ^ _m(k) und liefert die Echoreplik y ^ _m(k) an einen Subtrahierer 21_m . Jeder Subtrahierer 21_m gibt die Differenz zwischen dem Echo y_m(k) und der Echoreplik y ^ _m(k) als das Restecho (das heißt ein Fehlersignal) e_m(k) aus.
Wie zuvor erwähnt, ist das Kennzeichnende des Echokompensators gemäß der vorliegenden Erfindung das Vektorrechen-/Kombinierteil 41, das die N-Kanal-Empfangssignalvektoren x₁(k) bis x_N(k) in D Weisen durch Austauschen der Empfangssignalvektoren der jeweiligen Kanäle umordnet, dann die Empfangssignale der D Anordnungsreihenfolgen zu D kombinierten Vektoren x⁽¹⁾(k), x⁽²⁾(k), ..., x^(D)(k) durch Gleichung (10) kombiniert, wie im Fall des Vektorkombinierteils 24, und die D kombinierten Vektoren dem Echowegschätzteil 19 liefert. Das Echowegschätzteil 19 wird mit den D kombinierten Vektoren x⁽¹⁾(k) bis x^(D)(k), dem kombinierten Vektor x(k) vom Vektorkombinierteil 24, den Fehlersignalen e₁(k) bis e_M(k) von den Subtrahierern 21₁ bis 21_M , und, wenn nötig, den Echos γ₁(k) bis γ_M(k) versorgt, wie durch die gestrichelten Linien angedeutet. Das Echowegschätzteil 19 berechnet die geschätzten Echowegeinstellvektoren Δh ^ ₁(k), ... , Δh ^ _M(k) nach einem der oben erwähnten Verfahren und berechnet ferner die geschätzten Echowegvektoren h ^ ₁(k) + 1) bis h ^ _M(k) + 1) zum nächsten Zeitpunkt (k + 1) zum Beispiel anhand von Gleichungen (29) und (30).
9 ist ein Funktionsblockdiagramm des Echowegschätzteiles 19 zur Verwendung bei der Ausführung der oben erwähnten Verfahren (1-a), (2-a-1 ), (2-a-2), (2-b-1 ), (2-b-2) und (3-a), die eine Zuweisung der Koeffizienten γ_m und γ'_m zu den Fehlersignalen e_m(k) und e'_m(k) beinhalten. Die kombinierten Vektoren x⁽¹⁾(k) bis x^(D)(k) von dem Vektorpermutier-/Kombinierteil 24 und die kombinierten Vektoren x(k) werden einem Einstellvektorrechenteil 19A sowie einem Gewichtungskoeffizientenzuweisungsteil 19B zugeführt.
Ein Gewichtungskoeffizientensteuerteil 19E führt nach Verfahren (1-a) die Gewichtungskoeffizienten γ_m und γ'_m in die gemessenen bzw. genäherten Eingabe-Ausgabe-Beziehungen ein, ändert dann die Gewichtungskoeffizienten entsprechend dem Grad der Konvergenz des geschätzten Echowegvektors auf den wahren Echoweg und liefert die Gewichtungskoeffizienten an Gewichtungskoeffizientenzuweisungsteile 19B, 19C und 19D. Das heißt das Gewichtungskoeffizientensteuerteil 19E nimmt bei diesem Beispiel die Echos y₁(k) bis y_M(k) zusammen mit den Fehlersignalen e₁(k) bis e_M(k) auf, berechnet dann ihr durchschnittliches Leistungsverhältnis
als einen Index, der den Grad der Konvergenz des geschätzten Echowegvektors darstellt, und legt basierend auf dem Wert des Index die Gewichtungskoeffizienten γ_m und γ'_m fest. Der Gewichtungskoeffizient γ_m in Gleichung (33), (70), (73) oder (82) ist zum Beispiel immer auf 1 gesetzt, und wenn das Leistungsverhältnis r_pm größer als ein vorgegebener positiver Wert r_th wird, wird der Gewichtungskoeffizient γ'_m auf einen vorgegebenen großen positiven Wert gesetzt, der 1 nicht überschreitet, und wenn das Leistungsverhältnis r_pm gleich oder kleiner als der vorgegebene positive Wert r_th ist, wird der Gewichtungskoeffizient γ'_m auf einen vorgegebenen kleinen positiven Wert gesetzt, der ebenfalls 1 nicht überschreitet. Ein Gewichtungskoeffizientenbewertungs- und -steuerteil 19G wird im Fall des Verfahrens (2-b-2) verwendet, es legt basierend auf dem Einstellvektor Δf (k) die Gewichtungskoeffizienten k₁, k₂, k₃ und k₄ zum Steuern des Einflusses des Echowegähnlichkeitsfehlervektors Δf fest und liefert die Gewichtungskoeffizienten an das Gewichtungskoeffizientenzuweisungsteil 19B. Das Gewichtungskoeffizientenzuweisungsteil 19B ordnet den Empfangssignalvektoren x₁ ^T und x₂ ^T Gewichte durch Kombinationen der Gewichtungskoeffizienten k₁ bis k₄ und γ'₁, γ'₂ zu, wie in Gleichung (66) gezeigt und liefert sie an das Einstellvektorrechenteil 19A. Die Gewichtungskoeffizientenzuweisungsteile 19C und 19D ordnen die Gewichtungskoeffizienten γ'₁, γ'₂ und γ₁, γ₂ den Fehlersignalen e₁(k) und e₂(k) zu und liefern sie an das Einstellvektorrechenteil 19A. Das Einstellvektorrechenteil 19A verwendet die daran angelegten Signale, um eine der Gleichungen (33), (70), (73) und (84) zu lösen und dadurch den Einstellvektor Δh ^ _mn(k) zu erhalten, der an ein adaptives Filteraktualisierungsteil 19F geliefert wird. Das adaptive Filteraktualisierungsteil 19F aktualisiert den geschätzten Echowegvektor mit Gleichungen (29) und (30), gibt ihn dann als geschätzten Echowegvektor zur Zeit (γ + 1) aus und liefert ihn an jedes der Echoreplikerzeugungsteile 18₁ bis 18_M .
10 ist ein Funktionsblockdiagramm eines akustischen Vielkanalechokompensators, der die oben erwähnten Verfahren (1-b), (2-a-3), (2-b-3), (3-b-1) und (3-b-2) verkörpert, die das Fehlersignal e'_m(k) in Komponenten aufteilen und sie mit den Koeffizienten v und w gewichten. Bei diesem Beispiel verwendet wie in dem Beispiel der 9 das Gewichtungskoeffizientenbewertungs-/steuerteil 19G den Einstellvektor Δh ^(k), um die Gewichtungskoeffizienten k₁ bis k₄ festzulegen, die den Einfluss der Echowegähnlichkeitsfehlerdifferenz Δf(k) steuern, und liefert sie an das Gewichtungskoeffizientenzuweisungsteil 19B. Das Einstellvektorrechenteil 19A wird mit dem kombinierten Empfangssignalvektor X(k) und kanalausgetauschten kombinierten Empfangssignalvektoren X⁽¹⁰⁾(k), ..., X^(D)(k) versorgt. Bei dieser Ausgestaltung ist das Fehlersignal e'_m(k) aufgeteilt in eine mit dem Fehlersignal e_m(k) korrelierte Komponente und die andere Komponente, und diese bekommen die Gewichtungskoeffizienten w bzw. v zugewiesen, wie in Gleichungen (39), (74), (84), (94) oder (95) gezeigt. Zu diesem Zweck berechnet, wie oben der Fall, das Gewichtungskoeffizientensteuerteil 19E aus den Echos y₁(k) bis y_M(k) und den Fehlersignalen e₁(k) bis e_M(k) deren durchschnittliches Leistungsverhältnis
als einen Index, der den Grad der Konvergenz des geschätzten Echowegvektors angibt, und legt die Werte der Koeffizienten w und v entsprechend fest. Außerdem berechnet ein Kreuzkorrelations-Rechenteil 19H die Kreuzkorrelation zwischen den Empfangssignalen mit einer Matrix c(k) = r'(k)r^–1(k) oder C₁(k) und C₂(k) in Gleichungen (86) bis (89) und liefert sie an ein Komponententrennteil 19J.
Das Komponententrennteil 19J trennt das Fehlersignal e'_m(k) in die mit dem Fehlersignal e_m(k) korrelierte Komponente und die unkorrelierte Komponente, die den Gewichtungskoeffizientenzuweisungsteilen 19K und 19L zugeführt werden und die Gewichtungskoeffizienten w bzw. v zugewiesen bekommen. Die korrelierte Komponente und die andere Komponente mit den zugewiesenen Gewichtungskoeffizienten werden von einem Addierer 19M addiert, und die addierte Ausgabe wird auf das Einstellvektorrechenteil 19A gegeben. Das Einstellvektorrechenteil 19A verwendet die daran angelegten Signale, um die simultanen Gleichungen (37), (74), (84), (94) oder (95) zu lösen, um den Einstellvektor Δh ^(k) zu berechnen, der dem adaptiven Filteraktualisierungsteil 19F und auch dem Gewichtungskoeffizientenbewertungs-/-steuerteil 19G zur Verfügung gestellt wird. Basierend auf dem ihm zugeführten Einstellvektor berechnet das adaptive Filteraktualisierungsteil 19F den geschätzten Echowegvektor mit Gleichungen (27) und (30) und gibt ihn aus.
11 zeigt die Funktionsblockkonfiguration des Einstellvektorrechenteils 19A in dem Echowegschätzteil 19 der 9 und 10, das die Anwendung eines Projektionsalgorithmus p-ter Ordnung nach Verfahren 3 und des ES-Algorithmus nach Verfahren 4 ermöglicht, wenn die Echowege hoch symmetrisch sind und deshalb Verfahren (2-a) verwendet wird. Um den Projektionsalgorithmus p-ter Ordnung auszuführen, werden die empfangenen Signalvektoren einem Signalspeicherteil 19A2 zugeführt, in dem (p-1) vorhergehende Empfangssignalvektoren gespeichert sind, und die Empfangssignalmatrix X^(p) _n aus Gleichung (85), die ein Satz der gespeicherten Empfangssignalvektoren und der Empfangssignalvektoren zum gegenwärtigen Zeitpunkt k ist, wird einem exponentiellen Gewichtungskoeffizientenzuweisungsteil 19A1 zugeführt, wo der Empfangssignalmatrix ein Gewichtungskoeffizient mit der grundlegenden Exponentialabfallmatrix A^(r) zugewiesen wird, und sie anschließend einem Simultangleichungs-Rechenteil 19A3 zugeführt wird. Gleichzeitig wird der in dem Gewichtungskoeffizientenzuweisungsteil 19B in 9 und 10 gewichtete Empfangssignalvektor auch dem Simultangleichungs-Rechenteil 19A3 zugeführt.
Andererseits werden die gewichteten gemessenen Fehlersignale e₁(k), ..., e_M(k) und die gewichteten genäherten Fehlersignale e'₁(k), ... , e'_M(k) ebenfalls als Sätze von Fehlersignalen an (p_n – 1) vorhergehenden Zeitpunkten gespeichert und zusammen mit Fehlersignalen zum gegenwärtigen Zeitpunkt an das Simultangleichungs-Rechenteil 19A3 angelegt. Das Simultangleichungs-Rechenteil 19A löst die simultanen Gleichungen (47) aus den ihm zugeführten Signalen, um den Einstellvektor Δh ^(k) zu berechnen. Im Falle der 10 ist der Satz von gemessenen Fehlersignalen e₁(k), ... , e_M(k) zu p_n–1 vorhergehenden Zeitpunkten in dem Signalspeicherteil 19A4 gespeichert und wird von dort an das Simultangleichungs-Rechenteil 19A3 zusammen mit dem Satz von gemessenen Fehlersignalen zum gegenwärtigen Zeitpunkt und dem Satz von komponentenseparierten, gewichteten angenäherten Fehlersignalen vom Addierer 19M an das Signalspeicherteil 19A5 angelegt, wo ein Satz von gewichteten angenäherten Fehlersignalen zu (p_n – 1) vorhergehenden Zeitpunkten gespeichert ist. Die (p_n – 1) Sätze von gewichteten angenäherten Fehlersignalen und der Satz von Fehlersignalen zum gegenwärtigen Zeitpunkt werden dem Simultangleichungs-Rechenteil 19A3 zugeführt. Das Simultangleichungs-Rechenteil 19A3 verwendet diese Signale, um zum Beispiel Gleichung (74) zu lösen und so den Einstellvektor zu erhalten.
12 zeigt die Funktionsblockkonfiguration des Einstellvektor-Rechenteiles 19A, das in dem Echowegschätzteil 19 der 9 und 10 im Fall der Berechnung des Einstellvektors nach Verfahren (2-b) unter Berücksichtigung niedriger Symmetrie des Echoweges (das heißt des Ähnlichkeitsfehlers) verwendet wird. Auch in diesem Fall ist das Einstellvektor-Rechenteil 19A eingerichtet, um den Projektionsalgorithmus p-ter Ordnung nach Verfahren 3 und den ES-Algorithmus nach Verfahren 4 auszuführen. Diese Ausgestaltung unterscheidet sich von der Ausgestaltung der 11 darin, dass das Simultangleichungs-Rechenteil 19A3 den Einstellvektor durch Lösen einer beliebigen der simultanen Gleichungen (69), (70), (73), (82), (94) und (95) löst, die die Ähnlichkeitsfehlerdifferenz Δf enthalten, und dass ein Signalspeicherteil 19A6 und ein Exponentialgewichtungskoeffizientenzuweisungsteil 19A7 ebenfalls für die Empfangssignalvektoren vorgesehen sind, denen durch das Gewichtungskoeffizientenbewertungs-/-steuerteil 19G in 9 und 10 Gewichtungskoeffizienten zugewiesen sind, um den Einfluss des Ähnlichkeitsfehlerdifferenzvektors Δf ^(k) zu steuern. Diese Ausgestaltung ist im Aufbau identisch mit der Ausgestaltung der 11 in Bezug auf die übrigen Punkte, deren Beschreibung nicht wiederholt wird.
WIRKUNG DER ERFINDUNG
Diese Erfindung kann verwendet werden zur Echokompensation bei der Realisierung eines Telekonferenzsystems mit hochrealistischer Präsenz, das die Übertragung von akustisch-räumlicher Information zwischen zwei Punkten durch Verwendung eines Vielkanalübertragungssystems und von Endgeräten ermöglicht, die mit Vielkanal-Auffang- und -Empfangssystemen ausgestattet sind.
Der Kürze wegen wird ein Stereo-Telekonferenzsystem betrachtet, das zwei Punkte über ein Zweikanalübertragungssystem verbindet und Zweikanal-Auffang- und -Empfangssysteme verwendet, wie in 4 gezeigt. Wenn zum Beispiel eine Mehrzahl von Lautsprechern an ihren Plätzen am Punkt A sprechen, weisen Stereo-Sprachsignale, die von zwei Mikrofonen aufgefangen werden, eine Kreuzkorrelation zwischen einander auf, die von der Positionsbeziehung zwischen den Lautsprechern und den Mikrofonen abhängig ist. Wenn diese Sprachsignale am Punkt B unter Verwendung des herkömmlichen Echokompensators wiedergegeben werden, hängt die Echoschätzung von der Kreuzkorrelation zwischen den Sprachsignalen ab und ist daher unrichtig, so dass starke Echos zum Punkt A jedes Mal zurückkehren können, wenn sich der Sprecher ändert. Im Gegensatz hierzu ist das Echokompensationsverfahren nach der vorliegenden Erfindung in der Lage, den Einfluss der Kreuzkorrelation zwischen den Stereosignalen zu verringern und den Echoweg schnell einzuschätzen, und verhindert so eine Zunahme der Echos, wenn sich der Sprecher ändert. 13 ist ein Graph, der die Ergebnisse von Computersimulationen zeigt, die als wiedergegebene Signale stereophon aufgefangene, von einem Sprecher mit fixiertem Körper oder Kopf ausgesprochene Sprache verwenden. Das herkömmliche Verfahren (a), ein Verfahren des Extrahierens einer Änderung in der Kreuzkorrelation (b), vorgeschlagen in der früheren Anmeldung des Erfinders (japanische Patentanmeldung Nr. 5 00 02/95) und das Verfahren nach dieser Erfindung (e) werden in Bezug auf den Fehlervektor zwischen dem in dem Echowegschätzteil kombinierten Echowegvektor und dem kombinierten wahren Echoweg verglichen, wobei die Anfangszeit der Echowegschätzung auf 0 gesetzt ist. Ein NLSM-(normierter kleinste-Quadrate-)-Algorithmus wurde im Fall des herkömmlichen Verfahrens verwendet, und ein Projektionsalgorithmus zweiter Ordnung wurde im Fall des Verfahrens durch Extraktion einer Änderung in der Kreuzkorrelation, wie in der früheren Anmeldung vorgeschlagen, verwendet. Im Fall des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde der Einstellvektor mit Gleichung (107) berechnet; die Gewichtungskoeffizienten γ₁, γ'₁, γ₂ und γ'₂ wurden entsprechend der Echorückkehrverlustverstärkung (echo return loss enhancement, ERLE) zeitveränderlich gemacht, k₁ = k₂ = k₃ = k₄ = 1,0, p₁ = p'₁ = p₂ = p'₂ = 2, A⁽¹⁾ = A⁽²⁾= A⁽³⁾ = A⁽⁴⁾ = A⁽⁵⁾ = A⁽⁶⁾, und sie wurden in vier Blöcke mit zugeordneten Gewichten 1,0, 0,5, 0,25 und 0,125 aufgeteilt. Wie aus 13 deutlich wird, nimmt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Echowegfehlervektor schneller ab als in den Fällen der anderen Verfahren, und der Vektor selbst ist auch kleiner.
14 ist ein Graph, der die Einflüsse der Gewichtungskoeffizienten γ'₁ und γ'₂ zeigt, wobei die Koeffizienten γ₁ und γ₂ bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren unter Verwendung von Gleichung (70) auf γ₁ = γ₂ = 0 gesetzt sind. Die Kurve (a) bezeichnet den Fall, wo γ₁ = γ'₂ = 1,0 ist, und die Kurve (b) bezeichnet den Fall, wo γ'₁ = γ'₂= 0,5 ist. Ein Vergleich dieser Kurven zeigt, dass geeignete Werte der Gewichtungskoeffizienten γ'₁ und γ'₂ sich hinsichtlich der Konvergenz der Filterkoeffizienten unterscheiden. Dann wurden die Werte der Gewichtungskoeffizienten γ', und γ'₂ anhand ERLE geändert, das heißt wenn ERLE groß war, wurden die Koeffizienten γ'₁ und γ'₂ klein gesetzt; in diesem Fall war die Charakteristik verbessert, wie durch die Kurve (c) angegeben. Außerdem wurde der ES-Algorithmus basierend auf der exponentiellen Abfallcharakteristik der Impulsantwort verwendet, in welchem Fall die Kurve (d) erhalten wurde. Es wird angenommen, dass dies daran liegt, dass, da diese Erfindung näherungsweise die unbekannten Eingabe-Ausgabe-Beziehungen verwendet, die durch Gleichungen (25) und (57) gegeben sind, die Näherungsgenauigkeit durch die Verwendung der statistischen Eigenschaft der Impulsantwort verbessert wird.
15 zeigt die Konvergenzeigenschaften der Echowegschätzung, die erhalten wurden, wenn das erfindungsgemäße Verfahren (3-b) unter den gleichen Bedingungen wie im Fall von 14 eingesetzt wurde und die folgenden Koeffizienten in Gleichung (84) zeitinvariant gemacht wurden.
Die Kurve (a) bezeichnet den Fall, wo v₁ = v₂ = 0, w₁ = w₂ = 1, p₁ = p'₁ = p₂ = p'₂ = 1 und μ₁ = μ₂ = 0,5, die Kurve (b) den Fall, wo v₁ = v₂ = 1, w₁ = w₂ = 1, p₁ = p'₁ = p₂ = p'₂ = 8 und μ₁ = μ₂= 0,05, die Kurve (c) den Fall, wo v₁ = v₂ = 0, w₁ = w₂ = 1, p₁ = p'₁ = p₂= p'₂ = 8 und μ₁ = μ₂ = 0,05, die Kurve (d) den Fall, wo v₁ = v₂ = 0, w₁ = w₂ = 0, p₁ = p'₁ = p₂ = p'₂ = 8 und μ₁ = μ₂= 0,05, und die Kurve (e) den Fall, wo v₁ = v₂= 1, w₁ = w₂ = 0, p₁ = p'₁ = p₂ = p'₂ = 8 und μ₁ = μ₂= 0,05. Wie aus 15 deutlich wird, kann, da das erfindungsgemäße Verfahren (3-b) das Gewichtungsschema des Verfahrens (1-b) verwendet, der die angenäherte Eingabe-Ausgabe-Beziehung betreffende erhaltene Fehler unter Ausnahme des die beobachtbare Eingabe-Ausgabe-Beziehung betreffenden Fehlers oder einer redundanten Komponente wie im Fall der Kurve (e) in 15 erhalten werden; deshalb können ohne Variieren der Gewichtungskoeffizienten mit der Zeit wie in den Fällen der 13 und 14 gute Ergebnisse erhalten werden.
ANWENDUNGSBEISPIEL
Neben dem Verfahren, demzufolge an einem bei einem Stereo-Empfangssystem vorgesehenen Endgerät am anderen Ende aufgefangene Zweikanal-Stereosignale empfangen und intakt rekonstruiert werden, wird ein Verfahren für eine Mehrpunkt-Telekonferenz vorgeschlagen, bei dem das empfangene Signal für jeden Punkt frei einer Schall-Bild-Lokalisierung auf der Empfängerseite unterzogen wird, um eine komfortable Empfangsumgebung zu gewährleisten. Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind auch auf solche Mehrpunkt-Telekonferenzendgeräte anwendbar. 16 zeigt die Konfiguration eines Vierpunkt-Telekonferenzsystems. An jedem Punkt ist das Auffangsystem einkanalig (monoaural). Das Telekonferenzsystem wird nun in Verbindung mit dem Punkt D beschrieben. Es wird angenommen, dass am Punkt D empfangene Signale von den Punkten A, B und C einer Schall-Bild-Lokalisierung unterzogen werden, so dass die Signale rechts, mittig bzw. links mit Bezug auf den Punkt d lokalisiert werden, wodurch neue Zweikanal-Stereo-Wiedergabesignale für die Zweikanal-Stereowiedergabe erzeugt werden. In diesem Fall ist eine Antwort y₁(k) auf die zweikanaligen Empfangssignale x₁(k) und x₂(k) an einem gegebenen Punkt wie folgt gegeben: y1(k) = hT11 (k)x1(k) + hT21 (k)x2(k) (108)
Durch Anwenden des Echoweg-Ähnlichkeitsfehlervektors f₁(k) zwischen h^T ₁₁(k) und h^t ₂₁(k) wird die folgende Gleichung erhalten: hT11 T(k) – hT21 T(k) = f1(k) (109)
Die Antwort y'₁(k), die erhalten wird, wenn die Wiedergabekanäle der Empfangssignale x₁(k) und x₂(k) ausgetauscht werden, sind gegeben wie folgt:
Durch Formulieren von simultanen Gleichungen basierend auf Gleichung (108) und (110) ist es möglich, eine geschätzte Echoweg-Vektoreinstellgleichung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zu erhalten.
Allgemein gesprochen findet bei der Anwendung des herkömmlichen Echokompensationsverfahrens auf ein aus einem Mehrkanal-Empfangssystem und einem Auffangsystem mit einem oder mehreren Kanälen aufgebauten Telekonferenzsystems die Echowegschätzung nicht korrekt statt, wenn die Empfangssignale der jeweiligen Kanäle eine hohe Kreuzkorrelation haben; deswegen nimmt das Echo bei jeder Änderung in der Kreuzkorrelation zwischen den empfangenen Signalen zu. Dieses Verfahren verwendet zusätzlich zu den auf Vielkanal-Empfangssignalen mit fester Kreuzkorrelation basierenden Eingabe-Ausgabe-Beziehungen angenäherte Eingabe-Ausgabe-Beziehungen, die auf Vielkanalsignalen beruhen, die eine von der obigen abweichende Kreuzkorrelation tragen. Das heißt, eine unbekannte Ausgabe wird angenähert, die von jedem Mikrofon erzeugt werden sollte, das von anderen Kanälen als seinen ursprünglichen wiedergegebene akustische Signale auffängt, wenn einige oder alle der Vielkanal-Empfangssignale ausgetauscht werden. Da die Echowegschätzung durch Lösen von simultanen Gleichungen betreffend diese Eingabe-Ausgabe-Beziehungen erfolgt, wird ihre Lösung nicht unbestimmt, und infolgedessen können Probleme wie oben beschrieben reduziert werden.

Claims

Verfahren zur akustischen Echokompensation mehrerer Kanäle, umfassend die Schritte: (a) Reproduzieren empfangener Signale einer Mehrzahl von Kanälen als akustische Signale mittels einer Mehrzahl ihnen jeweils entsprechender Lautsprecher (12₁ , ..., 12_N ); (b) Auffangen der akustischen Signale von der Mehrzahl von Lautsprechern mittels wenigstens eines Mikrophons (16₁ , ..., 16_N ), nachdem sie sich über jeweilige Echowege fortgepflanzt haben, um ein beobachtbares Echo zu erhalten; (e) Speichern der empfangenen Signale der Mehrzahl von Kanälen für vorbestimmte Zeitperioden und Bilden von Empfangssignalvektoren aus den gespeicherten empfangenen Signalen für jeden Kanal; (d) Kombinieren der Empfangssignalvektoren aller der Kanäle zu beobachtbaren kombinierten Empfangssignalvektoren; (e) Liefern der kombinierten Empfangssignalvektoren an geschätzte Echowege mit kombinierten geschätzten Echowegvektoren, die zu kombinierten Vektoren der Echowegvektoren konvergieren, welche durch Impulsantworten der jeweiligen Echowege dargestellt sind, wodurch eine Echoreplik erzeugt wird, die das beobachtbare Echo simuliert, wobei die kombinierten Empfangssignalvektoren und das entsprechende Echo beobachtbaren Eingangs-Ausgangs-Beziehungen der Mehrzahl von Echowegen entsprechen; (f) Subtrahieren der Echoreplik von dem beobachtbaren Echo zum Erhalt eines Restechos; gekennzeichnet durch die Schritte (g) Berechnen einer angenäherten Echoreplik in dem Fall, wo kombinierte ausgetauschte Empfangssignalvektoren, die durch Austauschen wenigstens zweier empfangener Signale der Mehrzahl von Kanälen gewonnen werden, den geschätzten Echowegen geliefert werden; (h) Annähern eines Echos, das von jedem des wenigstens einen Mikrophons erhalten werden müßte, wenn sich die empfangenen Signale, wie sie im Schritt (g) ausgetauscht wurden, über die Vielzahl von Echowegen dahin ausbreiten; (i) Subtrahieren der angenäherten Echoreplik von dem angenäherten Echo zum Erhalt eines angenäherten Restechos; (j) Bewerten von beobachtbaren Eingangs-Ausgangs-Beziehungen, welche die Beziehungen zwischen den beobachteten kombinierten Eingangssignalvektoren und dem entsprechenden beobachtbaren Restecho repräsentieren, und Bewerten angenäherter Eingangs-Ausgangs-Beziehungen, welche die Beziehungen zwischen den kombinierten ausgetauschten Empfangssignalvektoren und dem angenäherten Restecho repräsentieren, und Erhalten wenigstens eines Einstellvektors auf der Basis der Bewertungen; und (k) Einstellen des geschätzten Echowegvektors unter Verwendung des wenigstens einen Einstellungsvektors.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem Schritt (j) einen Schritt der Gewichtung wenigstens einer der angenäherten Eingangs-Ausgangs-Beziehungen und der beobachtbaren Eingangs-Ausgangs-Beziehungen bei deren Bewertung enthält.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Gewichtungsschritt einen Schritt des Multiplizierens, durch zeitkonstante oder zeitvariable Koeffizienten, von Restechos enthält, die Differenzen zwischen Echos entsprechend den Ausgaben der angenäherten und beobachtbaren Eingangs-Ausgangs-Beziehung und Echorepliken sind, die sie simulieren.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Gewichtungsschritt einen Schritt enthält des Trennens des angenäherten Restechos in eine mit dem beobachtbaren Restecho korrelierte Komponente und eine andere Komponente, sowie des Multiplizierens der Komponenten unabhängig voneinander mit zeitkonstanten oder zeitvariablen Koeffizienten.
Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend einen Schritt der Berechnung der angenäherten Eingangs-Ausgangs-Beziehungen unter Ausnutzung der tatsächlich beobachtbaren bekannten Eingangs-Ausgangs-Beziehungen, des beobachtbaren Restechos zur Verwendung bei der Bewertung der bekannten Eingangs-Ausgangs-Beziehungen und der Ähnlichkeit zwischen der Vielzahl von Echowegen, und, unter der Annahme, daß ähnliche Echowege zwischen Lautsprechern und Mikrophonen gebildet werden, die in solchen physischen Positionsrelationen wie den Abständen untereinander und ihren Richtungen oder Orientierungen ähnlich sind, Einführen einer Differenz in der Ähnlichkeit als ein Echowegähnlichkeitsfehlervektor, und Berechnen des geschätzten Echowegeinstellvektors durch einen Projektionsalgorithmus unter Verwendung der geschätzten Eingangs-Ausgangs-Beziehungen, der beobachtbaren Eingangs-Ausgangs-Beziehungen und ihrer zurückliegenden Eingangs-Ausgangs-Beziehungen.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend einen Schritt des Einführens eines Gewichtungskoeffizienten, der es ermöglicht, den Einfluß des Echowegähnlichkeitsfehlervektors zu steuern.
Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, ferner umfassend einen Schritt der Ermittlung, für jeden Betriebszeitpunkt, des Werts des Gewichtungskoeffizienten durch Ausnutzung wenigstens eines aus dem Verhältnis zwischen dem Echo und dem Restecho, des durchschnittlichen Leistungsverhältnisses zwischen dem Echo und dem Restecho, dem Absolutwert des Restechos und der durchschnittlichen Leistung des Restechos.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Schritt der Berechnung der angenäherten Eingangs-Ausgangs-Beziehungen unter Ausnutzung der tatsächlich beobachtbaren bekannten Eingangs-Ausgangs-Beziehungen, eines Restfehlersignals zur Verwendung bei der Bewertung der bekannten Eingangs-Ausgangs-Beziehungen und der Ähnlichkeit zwischen den Echowegen.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend einen Schritt der Berechnung der angenäherten Eingangs-Ausgangs-Beziehungen unter Ausnutzung der tatsächlichen beobachtbaren bekannten Eingangs-Ausgangs-Beziehungen, eines Restfehlersignals zur Verwendung bei der Bewertung der bekannten Eingangs-Ausgangs-Beziehungen und der Ähnlichkeit zwischen den Echowegen.
Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend einen Schritt der Berechnung wenigstens eines aus dem Verhältnis zwischen dem Echo und dem Restecho, dem durchschnittlichen Leistungsverhältnis zwischen dem Echo und dem Restecho, dem Absolutwert des Restechos und der durchschnittlichen Leistung des Restechos, der Ermittlung des Konvergenzzustands des Restechos auf der Basis des berechneten Werts und, wenn der Konvergenzzustand des Restechos schlecht ist, des Setzens des Gewichtungskoeffizienten für die korrelierte Komponente auf einen vorbestimmten Wert mit Ausnahme von 0 und des Gewichtungskoeffizienten für die andere verbleibende Komponente auf 0, und, wenn der Konvergenzzustand gut ist, des Setzens der Gewichtungskoeffizienten für beide Komponenten auf vorbestimmte Werte einschließlich 0.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend einen Schritt der Berechnung des geschätzten Echowegeinstellvektors unter Verwendung der geschätzten Eingangs-Ausgangs-Beziehungen, der beobachtbaren Eingangs-Ausgangs-Beziehungen und ihrer zurückliegenden Eingangs-Ausgangs-Beziehungen.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend einen Schritt der Verwendung der zurückliegenden Eingangs-Ausgangs-Beziehungen unter Ausnutzung eines Projektionsalgorithmus.
Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 11, ferner umfassend einen Schritt der Ausnutzung der Echowegähnlichkeit unter der Annahme, daß ähnliche Echowege zwischen Lautsprechern und Mikrophonen gebildet werden, die in solchen physikalischen Positionsbeziehungen wie den Abständen zwischen dem Lautsprecher und den Mikrophonen und ihren Richtungen oder Orientierungen ähnlich sind.
Verfahren nach Anspruch 4, 8, 9 oder 11, ferner umfassend einen Schritt des Einführens der Differenz in der Echowegähnlichkeit als einen Echowegähnlichkeitsfehler unter der Annahme, daß ähnliche Echowege gebildet werden zwischen Lautsprechern und Mikrophonen, die in solchen physikalischen Positionsrelationen wie den Abständen untereinander und ihren Richtungen oder Orientierungen ähnlich sind.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend einen Schritt des Einführens eines Gewichtungskoeffizienten, der es ermöglicht, den Einfluß des Echowegähnlichkeitsfehlervektors zu steuern.
Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 11, ferner umfassend einen Schritt des Anwendens eines exponentiell gewichteten Schrittgrößenalgorithmus, der für jede Anzapfung einen anderen eingestellten Gewichtungskoeffizienten liefert auf der Basis der exponentiellen Abklingeigenschaft von Impulsantworten der Echowege bei der Berechnung des geschätzten Echoeinstellvektors.
Mehrkanal-Akustikechokompensator, umfassend: eine Mehrzahl von Lautsprechern (12₁ , ..., 12_N ) zum Abstrahlen empfangener Signale in einer Mehrzahl von Kanälen in akustische Signale und zu deren Ausgabe; wenigstens ein Mikrophon (16₁ , ..., 16_M ), das mit wenigstens einem Übertragungskanal verbunden ist, wobei akustische Wege für die akustischen Signale von der Mehrzahl von Lautsprechern zu dem wenigstens einen Mikrophon Echowege bilden und die von dem wenigstens einen Mikrophon aufgefangenen akustischen Signale zu wenigstens einem Echo zur Eingabe in den wenigstens einen Übertragungskanal kombiniert werden; ein Empfangssignalvektorerzeugungsteil (17₁ , ..., 17_N ) zur vorübergehenden Speicherung der empfangenen Signale der Mehrzahl von Kanälen und zur Erzeugung eines Empfangssignalvektors für jedes empfangene Signal; ein Vektorkombinierteil (24) zum Kombinieren der Empfangssignalvektoren der Mehrzahl von Kanälen zu kombinierten Empfangssignalvektoren; wenigstens ein Echoreplikvektorerzeugungsteil (18₁ , ..., 18_M ), das mit den kombinierten Empfangssignalvektoren und kombinierten Echowegvektoren beliefert wird, die durch Kombinieren von Echowegvektoren erhalten werden, welche Impulsantworten der Echowege von der Mehrzahl von Lautsprechern zu dem wenigstens einen Mikrophon repräsentieren, zur Ausgabe wenigstens eines das Echo simulierenden Echoreplikvektors; wenigstens einen Subtrahierer zum Subtrahieren des wenigstens einen Echoreplikvektors von dem wenigstens einen Echo, welches von dem wenigstens einen Mikrophon ausgegeben wird, und zur Ausgabe der Differenz als wenigstens ein beobachtbares Restecho; gekennzeichnet durch ein Vektor-Permutier/Kombinierteil (41) zur Erzeugung kombinierter neu geordneter Empfangssignalvektoren, die durch Kombinieren der empfangenen Signale der Mehrzahl von Kanälen nach Neuordnen wenigstens zweier empfangener Signale der Mehrzahl von Kanälen erhalten werden; und ein Echowegschätzteil (19), das wenigstens mit den. kombinierten neu geordneten Empfangssignalvektoren und dem wenigstens einen beobachtbaren Restecho beliefert wird, zum Erhalt einer angenäherten Echoreplik im Fall des Anlegens jedes der kombinierten Empfangssignalvektoren an einen der geschätzten Echowege, zum Erhalt, als ein geschätztes Echo durch Annäherung der Eingaben zu der Mehrzahl von Echowegen, eines unbekannten Echos, das von dem wenigstens einen Mikrophon in dem Fall zu erhalten ist, wo die empfangen Signale ausgetauscht sind, zum Subtrahieren der angenäherten Echoreplik von dem angenäherten Echo, zum Erhalt eines angenäherten Restechos, zur Bewertung einer beobachtbaren Eingangs/Ausgangs-Beziehung, welche die Beziehung zwischen den kombinierten Empfangssignalvektoren und dem wenigstens einen beobachtbaren Restecho darstellt, und einer angenäherten Eingangs-Ausgangs-Beziehung, welche die kombinierten neu geordneten Empfangssignalvektoren und das angenäherte Restecho repräsentiert, zum Erhalt wenigstens eines Einstellvektors auf der Basis der Bewertung, zur Einstellung des kombinierten geschätzten Echowegvektors mit dem wenigstens einen Einstellvektor und zur Lieferung der kombinierten geschätzten Echowegvektoren an das wenigstens eine Echoreplikvektorerzeugungsteil (18₁ , ..., 18_M ).
Echokompensator nach Anspruch 17, bei dem der Echowegschätzteil umfaßt: Restechogewichtungsmittel zum Gewichten des beobachtbaren Restechos und des angenäherten Restechos relativ zueinander; ein Einstellvektorrechenteil (19A) zur Berechnung des Einstellvektors auf der Basis der Beziehung zwischen dem kombinierten Empfangssignalvektor und dem neugeordneten Empfangssignalvektor so wie zwischen dem beobachtbaren Restecho und dem angenäherten Restecho; und ein adaptives Filteraktualisierungsteil (19F) zur Einstellung des geschätzten Echowegvektors mittels des Einstellvektors und zur Lieferung des eingestellten geschätzten Echowegvektors an das Echoreplikerzeugungsteil.
Echokompensator nach Anspruch 17, bei dem das Echowegschätzteil ferner umfaßt: ein Komponententrennteil (19J) zum Trennen des angenäherten Restechos in eine Komponente, die mit dem beobachtbaren Restecho korreliert ist, und in eine andere nicht korrelierte Komponente; und Gewichtungsmittel zum Gewichten der korrelierten Komponente und der nicht korrelierten Komponente relativ zueinander.
Echokompensator nach Anspruch 19, bei dem die Echowegschätzmittel ferner umfassen ein Kreuzkorrelationsrechenteil (19H) zur Berechnung der Kreuzkorrelation des neugeordneten Empfangssignalvektors mit dem Empfangssignalvektor, und das Komponententrennteil Mittel umfaßt zur Berechnung des Produkts aus der von dem Kreuzkorrelationsrechenteil errechneten Kreuzkorrelation und dem beobachtbaren Restecho als derjenigen Komponente des angenäherten Restechos, die mit dem beobachtbaren Restecho korreliert ist.
Echokompensator nach Anspruch 18 oder 19, bei dem das Echowegschätzteil (19E) ferner ein Gewichtungskoeffizientensteuerteil umfaßt zur Berechnung, zu jedem Betriebszeitpunkt, wenigstens eines aus dem Verhältnis zwischen dem Echo und dem Restecho, dem mittleren Leistungsverhältnis zwischen dem Echo und dem Restecho, dem Absolutwert des Restechos und der mittleren Leistung des Restechos als ein Index, der den Konvergenzzustand des beobachtbaren Restechos darstellt, und zur Steuerung der Gewichtungskoeffizienten auf der Basis des berechneten Werts.
Echokompensator nach Anspruch 18 oder 19, bei dem das Echowegschätzteil ferner ein Ähnlichkeitsfehlergewichtungsteil umfaßt zur Zuweisung des Empfangssignalvektors zu einem Gewichtungskoeffizienten und zur Steuerung des Einflusses auf das Restecho durch einen Ähnlichkeitsfehlerdifferenzvektor, der eine Differenz zwischen einem Ähnlichkeitsfehlervektor zwischen ähnlichen Echowegen und einem Ähnlichkeitsfehlervektor zwischen den geschätzten Echowegen, die den ähnlichen Echowegen entsprechen, darstellt.
Echokompensator nach Anspruch 18 oder 19, bei dem das Einstellvektorrechenteil (19A4, 19A5) ein Signalspeicherteil umfaßt zur Speicherung der Empfangssignalvektoren, der neu geordneten Empfangssignalvektoren und der Restechos bei einer vorbestimmten Anzahl von, ausgehend vom momentanen Zeitpunkt, zurückliegenden Zeitpunkten, sowie ein Simultanglei chungsrechenteil zum Erhalt des Einstellvektors durch Lösen von Simultangleichungen unter Ausnutzung der Beziehungen zwischen den Empfangssignalvektoren, den neugeordneten Empfangssignalvektoren und dem Restecho zu den dem momentanen Zeitpunkt vorangehenden Zeitpunkten und dem Einstellvektor.
Echokompensator nach Anspruch 22, bei dem das Einstellvektorrechenteil ein Signalspeicherteil (19A4, 19A5) umfaßt zur Speicherung der Empfangssignalvektoren, der neugeordneten Empfangssignalvektoren und der Restechos zu einer vorbestimmten Anzahl von Zeitpunkten, die gegenüber dem momentanen Zeitpunkt zurückliegen, sowie ein Simultangleichungsrechenteil zum Erhalt des Einstellvektors durch Lösen von Simultangleichungen unter Ausnutzung der Beziehungen zwischen den Empfangssignalvektoren, den neu geordneten Empfangssignalvektoren und den Restechos bei der vorherbestimmten Anzahl von gegenüber dem momentanen Zeitpunkt zurückliegenden Punkten, dem Einstellvektor und dem Ähnlichkeitsfehlerdifferenzvektor.
Echokompensator nach Anspruch 23 oder 24, bei dem das Einstellvektorrechenteil ferner Exponentialgewichtungsmittel (19A7) umfaßt zur Gewichtung der Empfangssignalvektoren und der neu geordneten Empfangssignalvektoren bei der vorbestimmten Anzahl von gegenüber dem momentanen Zeitpunkt zurückliegenden Punkten durch Exponentialabklingkoeffizientenvektoren der gleichen Anzahl von Elementen wie jene der Empfangssignalvektoren und der neu geordneten Empfangssignalvektoren, und bei dem das Simultangleichungsrechenteil einen exponentiell gewichteten Schrittgrößenalgorithmus zur Berechnung des Einstellvektors verwendet.