DE69836240T2

DE69836240T2 - Echounterdrückung unter Verwendung von Vordergrund- und Hintergrundfiltern

Info

Publication number: DE69836240T2
Application number: DE69836240T
Authority: DE
Inventors: Jorma Makinen; Antti Vahatalo
Original assignee: NOKIA TELECOMMUNICATIONS Ltd; Nokia Telecommunications Oy; Nokia Oyj
Current assignee: Conversant Wireless Licensing SARL
Priority date: 1997-04-18
Filing date: 1998-04-17
Publication date: 2007-02-08
Anticipated expiration: 2018-04-18
Also published as: US6163609A; JP3679245B2; FI104524B; JPH10341190A; FI971664A; FI971664A0; EP0872962A3; EP0872962A2; EP0872962B1; DE69836240D1; ATE343874T1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Echokompensationsverfahren, die in Telefonsystemen benutzt werden, insbesondere auf Echokompensationsverfahren, die auf zwei Filtern basieren.
Es gibt mehrere Faktoren, die zum Auftreten eines Echos in einem Telefonnetzwerk beitragen. Impedanzfehlanpassung versursacht ein elektrisches Echo in 2/4-adrigen oder Hybridschaltkreisen im Telefonnetz. Akustisches Echo tritt auf, wenn in Telefonvorrichtungen der Ton in einer Schleife vom Lautsprecher zum Mikrofon zurückkehrt. Akustisches Echo könnte zum Beispiel in einem Freisprechtelefon auftreten, wenn der vom Lautsprecher kommende Ton über die Wände des Raumes zum Mikrofon zurückgeworfen wird. Akustisches Echo könnte ferner auftreten, wenn ein akustisches Signal die Strukturen des Handapparats eines normalen Telefons oder die Körperstrukturen eines Mobiltelefons durchläuft. Bei mobilen Kommunikationssystemen verwendet man Echokompensation in Mobilfunkvermittlungsstellen zum Eliminieren elektrischer und akustischer Echos, die möglicherweise vom Festnetz kommen, und in einer mobilen Kommunikationsvorrichtung verwendet man Echokompensation zum Eliminieren des in der mobilen Kommunikationsvorrichtung auftretenden akustischen Echos.
Echokompensatoren werden typisch durch den Einsatz eines adaptiven Filters implementiert. 1 ist ein Blockdiagramm, in dem die Struktur eines typischen Echokompensators dargestellt ist, der als adaptives Filter implementiert ist. Ein adaptes Filter 10 filtert ein fernes Signal R_IN und erzeugt auf der Basis dieses Signals ein Echoschätzungssignal EST, welches in Element 20 vom nahen Sprachsignal S_IN subtrahiert wird. Das adaptive Filter wird derart von einem Restsignal L_RES gesteuert, dass das vom adaptiven Filter erzeugte Echoschätzungssignal das in Signal S_IN auftretende ferne Signalecho mit höchstmöglicher Genauigkeit eliminiert. 1 veranschaulicht ferner beispielhaft die Struktur eines typischen adaptiven Filters. Ein solches Filter 10 kann mittels zweier funktioneller Blöcke, nämlich Filterblock 10a und Koeffizientenberechnungsblock 10b beschrieben werden. Der Koeffizientenberechnungsblock berechnet fortlaufend neue Werte für die Filterkoeffizienten, die von Filterblock 10a benutzt werden.
Ein adaptives Filter passt sich an die Eigenschaften des Echos an, so dass das Echo im Signal auch dann eliminiert werden kann, wenn der Echopfad variiert. Typisch kann ein adaptives Filter das Echo nicht ganz eliminieren, so dass ein Restecho im Signal verbleibt. Das restliche Echo kann durch Dämpfen des Restsignals des Echokompensators unterdrückt werden. Nicht nur kann das Restsignal gedämpft werden, sondern man kann auch Rauschen hinzufügen, dessen Eigenschaften dem Hintergrundrauschen im S_IN-Signal entsprechen. Typisch trägt der Betrieb des adaptiven Filters dazu bei, zu bestimmen, wann das Signal gedämpft werden muss, indem es die Echomenge im restlichen Signal bestimmt. Im Echokompensator von 1 sorgt ein Dämpfungsblock 5 für die Dämpfung des Restsignals und das mögliche Hinzufügen von Rauschen.
Adaptive Filter in Echokompensatoren werden gewöhnlich mit dem LMS-Algorithmus (LMS = Least mean Square – kleinstes Fehlerquadrat) implementiert. Koeffizienten des Filters werden typisch nur dann aktualisiert, wenn das empfangene Signal fernes Sprechen enthält, und das ausgehende Sprachsignal ein fernes Signalecho enthält.
Weil das ausgehende Sprachsignal außer dem Echo auch nahes Sprechen enthält, entsteht eine Gegensprechsituation. In einer solchen Situation kann das Aktualisieren der Filterkoeffizienten verhindert werden, weil das nahe Sprechen eine Verschlechterung des Filtermodells verursachen würde.
Es gibt verschiedene bekannte Algorithmen zur Steuerung der Filteraktualisierung. Diese Algorithmen steuern typisch die Filteraktualisierung auf Basis der R_IN, S_IN, L_RES und EST Signale. Ein derartiger Echokompensator kann mit Hilfe eines Blockdiagramms wie dem in 2 dargestellten Diagramm beschrieben werden. Die Struktur ist identisch mit der Struktur in 1, nur dass zusätzlich ein Steuerelement 30 zum Steuern der Aktualisierung des adaptiven Filters 10 auf Basis der R_IN, S_IN, L_RES und EST Signale vorgesehen ist. In einer solchen Struktur kann das Steuerelement 30 dem Filter 10 ein Signal senden, welches bewirkt, dass die Koeffizientenberechnung bei Koeffizientenberechnungsblock 10b angehalten wird. Diese Verfahren haben jedoch ein Problem mit dem Handhaben einer Situation, in der das Echo sehr schnell stärker wird. In einem solchen Fall wird das stärkere Echo typisch als Nahsprechsignal interpretiert, das heißt die Situation wird als Gegensprechsituation verstanden, und die Filterkoeffizienten werden nicht aktualisiert, so dass das Echo das Filter ungedämpft, mindestens für eine bestimmte Zeit, durchläuft. Ein solcher Fehler kann zum Beispiel dadurch korrigiert werden, dass man die Schwelle erhöht, auf der die Koeffizientenaktualisierung verhindert wird. Bei einer solchen Korrektur besteht jedoch das Problem, dass eine Gegensprechsituation unbemerkt bleiben kann, in welchem Fall sich das Filtermodell verschlechtern würde.
Es wurden Versuche zum Korrigieren der oben beschriebenen Probleme unternommen, indem zwei adaptive Filter, das heißt ein Zwei-Echo-Pfad-Modell, verwendet wurden. Eine solche Lösung wurde im Artikel „Echo Canceler with Two Echo Path Models (Echokompensator mit Zwei-Echo-Pfad-Modellen)" von Kazuo Ochiai, Takashi Araseki, Takashi Ogihara, 16 Transaktionen über Kommunikationen, Band COM-25, Nr. 6, Juni 1977, offenbart. Das betreffende Verfahren verwendet zwei Filter, das heißt ein Hintergrundfilter (Background Echo Model) und ein Hauptfilter (Foreground Echo Model). Die Koeffizienten des Hintergrundfilters werden wie oben beschrieben aktualisiert, und das Restecho des Hintergrundfilters wird mit dem Restecho des Hauptfilters verglichen. Die Koeffizienten des Hauptfilters werden nicht separat aktualisiert, sie werden jedoch, wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind, aus dem Hintergrundfilter auf das Hauptfilter kopiert. Das vom Hauptfilter gefilterte Signal ist das Ausgangssignal des Echokompensators. Bei diesem Arrangement besteht das Problem darin, dass die Aktualisierung immer auf das Hintergrundfilter gerichtet ist. Die Überlegenheit des Hintergrundmodells ist erst dann erkennbar, wenn nach der Aktualisierung sein Restecho mit dem Restecho des Hauptfilters verglichen wird, so dass die Koeffizienten des Hauptfilters erst nach einer bestimmten Verzögerung geändert werden.
Eine ähnliche Lösung ist im Artikel „Implementation and Evaluation of an Acoustic Echo Canceller using the Duo-Filter Control System" (Implementierung und Auswertung eines akustischen Echokompensators mit dem Doppelfilter-Steuersystem) von Yoichi Haneda, Shoji Makino, Junji Kojima, Suehiro Shimauchi, Internationaler Workshop über akustische Echo- und Rauschsteuerung, Ronos, Norwegen, Juni 1995, beschrieben. Auch dieser Artikel offenbart eine Struktur, die mit zwei adaptiven Filtern implementiert wird, wobei nur eins der Filter aktualisiert wird.
Die Patentanmeldung EP 0 627 840 offenbart ein weiteres Verfahren, welches zwei adaptive Filter verwendet. Es unterscheidet sich von den Doppeladaptivfilter-Verfahren dadurch, dass die Filterkoeffizienten nicht kopiert werden, sondern dass die Koeffizienten beider Filter aktualisiert werden. Das Hintergrundfilter wird immer aktualisiert, wenn Sprechen im fernen Signal entdeckt wird. Ein Gegensprechdetektor vergleicht die Restechos der Haupt- und Hintergrundfilter und steuert die Hauptfilter-Aktualisierung auf Basis dieser Restechos. Der Nachteil bei dieser Lösung ist, dass sehr viel Rechenleistung benötigt wird. Für die Berechnung des Modells mit den Filterkoeffizienten ist eine relativ große Menge Rechenkapazität erforderlich, wobei bei der in Anmeldeschrift EP 0 627 840 offenbarten Lösung beide Filter gleichzeitig berechnet und aktualisiert werden können.
Um Rechenkapazität einzusparen, beschreibt die Anmeldeschrift EP 0 627 840 ein Arrangement, bei dem das Hintergrundfilter nur ein tiefpass-gefiltertes Frequenzband unterhalb einer bestimmten Frequenz filtert, so dass die Abtastrate des Hintergrundfilters reduziert werden kann, was eine Reduktion in der benötigten Rechenkapazität bedeutet. Diese Lösung leidet jedoch unter dem Nachteil, dass die Einschränkung für ein Band eines der Filter die Zuverlässigkeit des Vergleichs der Filterausgänge beeinträchtigt. In dem in der genannten Schrift offenbarten Arrangement berücksichtigt das Hintergrundfilter überhaupt nicht den Signalteil oberhalb der erwähnten bestimmten Frequenz, so dass das Hintergrundfiltermodell nicht den Echopfadeigenschaften entspricht, soweit dieses Signalband betroffen ist. Des Weiteren reagiert das Hintergrundfilter überhaupt nicht, wenn ein Signal, wie ein Hochfrequenzton, in dem Band oberhalb der erwähnten bestimmten Frequenz auftritt.
Dokument 4 757 527 offenbart einen digitalen adaptiven Echokompensator zum Einsatz beim Eliminieren von Echosignalen, die durch Trans-Hybrid-Verluste in zwei- bis vieradrigen Konvertern, wie ebenfalls im Dokument offenbart, verursacht werden.
Dokument 5 307 405 offenbart einen Echokompensator und ein Verfahren zum Eliminieren eines reflektierten Empfangskanalsignals in einem Rücklaufkanalsignal, wobei das reflektierte Empfangskanalsignal durch einen Echokanal mit einem Eingangs-Rücklaufkanalsignal kombiniert wird, wie ferner in diesem Dokument offenbart.
Die Dokumente EP 0 627 840 , 4 757 527 und 5 307 405 offenbaren im besten Fall jedoch nur Merkmale des Oberbegriffs der unabhängigen Ansprüche.
Die Erfindung dient dem Zweck, einen Echokompensator bereitzustellen, der im Gegensprechbetrieb möglichst das Echopfadmodell aufrechterhält. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen Echokompensator vorzusehen, der schneller als derzeitige, dem Stand der Technik entsprechende Vorrichtungen auf Echopfadveränderungen anspricht.
Gemäß der Erfindung ist ein Echokompensationssystem zum Entfernen des Echos eines ersten Signals aus einem zweiten Signal durch das, im kennzeichnenden Teil eines unabhängigen Anspruchs, betreffend ein Echokompensationssystem, angegeben wurde, gekennzeichnet.
Gemäß der Erfindung ist ein Echokompensationsverfahren durch das, was im kennzeichnenden Teil eines unabhängigen Anspruchs, betreffend ein Echokompensationsverfahren, angegeben wurde, gekennzeichnet.
Gemäß der Erfindung ist ein mobiles Kommunikationsgerät umfassend ein Echokompensationssystem durch das, was im kennzeichnenden Teil eines unabhängigen Anspruchs, betreffend ein mobiles Kommunikationsgerät, angegeben wurde, gekennzeichnet.
Gemäß der Erfindung umfasst ein Echokompensationssystem zum Entfernen des Echos eines ersten Signals aus einem zweiten Signal
einen ersten Eingang zur Eingabe des ersten Signals;
einen zweiten Eingang zur Eingabe des zweiten Signals;
einen Ausgang zur Ausgabe eines verarbeiteten Signals;
ein erstes adaptives Filter zur Erzeugung einer ersten Echoschätzung, wobei das erste adaptive Filter einen ersten funktionellen Parameter aufweist, wobei das erste adaptive Filter darauf eingerichtet ist, die erste Echoschätzung aus einem am ersten Eingang gefundenen Signal weitgehend auf der Basis des ersten funktionellen Parameters zu erzeugen;
ein erstes Subtrahierelement zum Subtrahieren der ersten Echoschätzung von einem am zweiten Eingang gefundenen Signal, um ein erstes Restsignal zu erzeugen;
ein zweites adaptives Filter zur Erzeugung einer zweiten Echoschätzung, wobei das zweite adaptive Filter einen zweiten funktionellen Parameter aufweist, wobei das zweite adaptive Filter darauf eingerichtet ist, die zweite Echoschätzung aus einem am ersten Eingang gefundenen Signal weitgehend auf der Basis des zweiten funktionellen Parameters zu erzeugen;
ein zweites Subtrahierelement zum Subtrahieren der zweiten Echoschätzung von einem am zweiten Eingang gefundenen Signal, um ein zweites Restsignal zu erzeugen;
wobei das Echokompensationssystem darauf eingerichtet ist, mindestens Teil des Echos des ersten Signals aus dem am zweiten Eingang gefundenen Signal zu entfernen und am Ausgang ein entsprechendes verarbeitetes Signal zu erzeugen, aus dem mindestens Teil des Echos des ersten Signals entfernt worden ist; und es dadurch gekennzeichnet ist, dass es ferner ein Vergleichselement umfasst, um mindestens des erste Restsignal und das zweite Restsignal miteinander zu vergleichen,
und darauf eingerichtet ist, den funktionellen Parameter, der zur Erzeugung des am Ausgang gefundenen verarbeiteten Signals verwendet wurde, aus den ersten und zweiten funktionellen Parametern auf der Basis des Ausgangssignals des Vergleichselements zu wählen.
Die Erfindung verwendet zwei adaptive Filter, von denen der eine als Hauptfilter und der andere als Hintergrundfilter dient, und der Satz von Filterkoeffizienten, die zum Filtern des Ausgangssignals dienen, kann gemäß desjenigen Filters gewählt werden, das den niedrigeren Restsignalpegel aufweist. Die Restsignale werden vorzugsweise dadurch verglichen, dass sie in mindestens zwei Frequenzbänder aufgeteilt und die aufgeteilten Frequenzbänder miteinander verglichen werden.
Vorzugsweise ist das Echokompensationssystem darauf eingerichtet, den ersten funktionellen Parameter durch den zweiten funktionellen Parameter in Reaktion auf eine Änderung im Ausgangssignal des Vergleichselements zu ersetzen, wobei die Änderung dieses Ersetzen erfordert. Das Echokompensationssystem kann darauf eingerichtet werden, ein verarbeitetes Signal, das über den Ausgang der ersten und zweiten Restsignale auszugeben ist, auf der Basis des Ausgangssignals des Vergleichselements auszuwählen.
Das Echokompensationssystem umfasst ferner ein erstes Frequenzband-aufteilendes Element, welches darauf eingerichtet ist, das erste Restsignal in mindestens zwei Frequenzbänder aufzuteilen, und ein zweites Frequenzbandaufteilendes Element, welches darauf eingerichtet ist, das zweite Restsignal in mindestens zwei Frequenzbänder aufzuteilen. In diesem Fall ist das Vergleichselement vorzugsweise darauf eingerichtet, die ersten und zweiten Restsignale dadurch zu vergleichen, dass mindestens zwei Frequenzbänder des ersten Restsignals mit den mindestens zwei entsprechenden Frequenzbändern des zweiten Restsignals verglichen werden.
Gemäß eines zweiten Aspekts der Erfindung ist ein Echokompensationsverfahren zur Erzeugung eines verarbeiteten zweiten Signals durch Entfernen mindestens eines Teils des Echos des ersten Signals aus dem zweiten Signal vorgesehen, wobei dieses Verfahren ein erstes adaptives Filter zur Erzeugung einer ersten Echoschätzung aus dem ersten Signal auf der Basis eines ersten funktionellen Parameters und ein zweites adaptives Filter zur Erzeugung einer zweiten Echoschätzung aus dem ersten Signal auf der Basis des zweiten funktionellen Parameters verwendet; wobei das Verfahren ein erstes Restsignal durch Subtrahieren der ersten Echoschätzung von dem zweiten Signal und ein zweites Restsignal durch Subtrahieren der zweiten Echoschätzung von dem zweiten Signal bildet; wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass der in der Erzeugung des verarbeiteten zweiten Signals eingesetzte funktionelle Parameter aus den ersten und zweiten funktionellen Parametern auf der Basis eines Vergleichs der Pegel mindestens der ersten und zweiten Restsignale ausgewählt wird.
Vorzugsweise wird das verarbeitete zweite Signal dadurch erzeugt, dass auf der Basis des erwähnten Vergleichs entweder das erste Restsignal oder das zweite Restsignal als verarbeitetes zweites Signal ausgewählt wird. Oder das verarbeitete zweite Signal kann weitgehend auf der Basis der vom ersten adaptiven Filter erzeugten ersten Echoschätzung und des mit der ersten Echoschätzung erzeugten ersten Restsignals erzeugt werden, sowie dadurch dass je nach dem Ergebnis des erwähnten Vergleichs entweder der Wert des ersten funktionellen Parameters durch den Wert des zweiten funktionellen Parameters ersetzt wird, wonach die erste Echoschätzung auf der Basis des in dieser Weise geänderten ersten funktionellen Parameters erzeugt wird, oder der Wert des ersten funktionellen Parameters nicht geändert wird, wonach die erste Echoschätzung auf der Basis des nicht geänderten ersten funktionellen Parameters erzeugt wird.
Beide Restsignale, sowohl das erste als auch das zweite Restsignal, können in mindestens zwei Frequenzbänder aufgeteilt werden, und die ersten und zweiten Restsignale können verglichen werden, indem ihre entsprechenden Frequenzbänder miteinander verglichen werden.
In einem dritten Aspekt der Erfindung ist ein mobiles Kommunikationsgerät, umfassend ein Echokompensationssystem zum Entfernen des Echos eines ersten Signals aus einem zweiten Signal, vorgesehen, welches Echokompensationsverfahren umfasst:
einen ersten Eingang zur Eingabe des ersten Signals;
einen zweiten Eingang zur Eingabe des zweiten Signals;
einen Ausgang zur Ausgabe eines verarbeiteten Signals;
ein erstes adaptives Filter zur Erzeugung einer ersten Echoschätzung, wobei das erste adaptive Filter einen ersten funktionellen Parameter aufweist, wobei das erste adaptive Filter darauf eingerichtet ist, die erste Echoschätzung aus einem am ersten Eingang gefundenen Signal weitgehend auf der Basis des ersten funktionellen Parameters zu erzeugen;
ein erstes Subtrahierelement zum Subtrahieren der ersten Echoschätzung von einem am zweiten Eingang gefundenen Signal, um ein erstes Restsignal zu erzeugen;
ein zweites adaptives Filter zur Erzeugung einer zweiten Echoschätzung, wobei das zweite adaptive Filter einen zweiten funktionellen Parameter aufweist, wobei das zweite adaptive Filter darauf eingerichtet ist, die zweite Echoschätzung aus einem am ersten Eingang gefundenen Signal weitgehend auf der Basis des zweiten funktionellen Parameters zu erzeugen;
ein zweites Subtrahierelement zum Subtrahieren der zweiten Echoschätzung von einem am zweiten Eingang gefundenen Signal, um ein zweites Restsignal zu erzeugen;
wobei das Echokompensationssystem darauf eingerichtet ist, mindestens Teil des Echos des ersten Signals aus dem am zweiten Eingang gefundenen Signal zu entfernen und am Ausgang ein entsprechendes verarbeitetes Signal zu erzeugen, aus dem mindestens Teil des Echos des ersten Signals entfernt worden ist; und das mobile Kommunikationsgerät dadurch gekennzeichnet ist, dass das Echokompensationssystem des mobilen Kommunikationsgeräts ferner ein Vergleichselement umfasst, um mindestens des erste Restsignal und das zweite Restsignal miteinander zu vergleichen, und das Echokompensationssystem des mobilen Kommunikationsgeräts darauf eingerichtet ist, den funktionellen Parameter, der zur Erzeugung des am Ausgang gefundenen verarbeiteten Signals verwendet wurde, aus den ersten und zweiten funktionellen Parametern auf der Basis des Ausgangssignals des Vergleichselements zu wählen.
Der erfindungsgemäße Echokompensator verwendet zwei adaptive Filter, das heißt ein Hauptfilter und ein Hintergrundfilter. Der Zweck des Hintergrundfilters besteht darin, das Hauptfiltermodell zu korrigieren. Die Koeffizienten der Haupt- und Hintergrundfilter werden aufgrund verschiedener Bedingungen aktualisiert, und die von den Filtern erzeugten Restsignale werden miteinander verglichen. Der Satz der Koeffizienten, die in die Erzeugung des Ausgangssignals des Echokompensators eingehen, wird auf der Basis dieses Vergleichs der Restsignale ausgewählt. Die Auswahl des Satzes von Filterkoeffizienten erfolgt entweder durch Kopieren der Koeffizienten des Hintergrundfilters auf das Hauptfilter oder durch Auswechseln der Funktionen der Haupt- und Hintergrundfilter. Der Betrieb des Echokompensators in einer Gegensprechsituation wird dadurch verbessert, dass die von den beiden Filtern erzeugten Restsignale Frequenzband für Frequenzband miteinander verglichen werden, so dass Fehler vermieden werden, die durch Echoähnliche Korrelationen entstehen, die durch laute Zufallstöne in Gegensprechsituationen verursacht werden.
Im Folgenden wird die Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die bevorzugten beispielhaften Ausführungsformen und die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 einen Echokompensator nach dem oben beschriebenen Stand der Technik mit einem adaptiven Filter darstellt,
2 einen zweiten Echokompensator nach dem oben beschriebenen Stand der Technik mit einem adaptiven Filter darstellt,
3 die Struktur einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung darstellt,
4 die Struktur einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung darstellt,
5 den ersten Teil des funktionellen Blockdiagramms einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung darstellt,
6 den letzten Teil des Blockdiagramms von 5 darstellt und
7 das Blockdiagramm einer bevorzugten Anwendung der Erfindung darstellt.
In dieser Beschreibung beziehen sich S_IN, S_OUT, R_IN, R_OUT, EST1 und EST2 auf bestimmte Signale, obwohl der Klarheit halber die gleichen Bezeichnungen in Teilen der Zeichnung Schnittstellen bezeichnen, die den betreffenden Signalen entsprechen.
3 zeigt beispielhaft die Struktur einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Der erfindungsgemäße Echokompensator verwendet zwei adaptive Filter 10, 50, die in diesem Fall Hauptfilter 10 und Hintergrundfilter 50 genannt werden. Das Hintergrundfilter gewährleistet, dass das Hauptfiltermodell korrekt ist. Die Hintergrundfilter-Echoschätzung EST2 wird von Signal S_IN subtrahiert, so dass sich ein Hintergrundfilter- Restsignal L_RES2 ergibt. Desgleichen wird die Hauptfilter-Echoschätzung EST1 von Signal S_IN subtrahiert, so dass sich ein Hauptfilter-Restsignal L_RES1 ergibt. Die Signale L_RES1 und L_RES2 werden einem Steuerelement 60 zugeführt, welches das Hauptfilter 10 und Hintergrundfilter 50 steuert, indem je nach Bedarf ihre Aktualisierung unterbrochen wird. Das Steuerelement 60 steuert die Haupt- und Hintergrundfilter auch auf der Basis der Echoschätzungen EST1 und EST2 und des Eingangssignals S_IN. Falls erforderlich, kann das Steuerelement 60 auch veranlassen, dass die Hintergrundfilter-Koeffizienten auf das Hauptfilter kopiert werden, was durch den Schalter 90 in 3 dargestellt ist.
Im Folgenden wird der Betrieb des erfindungsgemäßen Echokompensators im allgemeinen Sinne beschrieben. Die Koeffizienten des Hauptfilters 10 werden aktualisiert, wenn der Pegel der Hauptfilter-Echoschätzung EST1 im Vergleich zum Pegel des Signals S_IN hoch genug ist. Wenn der Pegel der Hauptfilter-Echoschätzung nicht hoch genug ist, entsteht eine Gegensprechsituation, oder die Stärke des Echos ist im Vergleich zum Rauschen niedrig, und in beiden Situationen würde eine Aktualisierung der Hauptfilterkoeffizienten das Hauptfilter-Echopfadmodell verschlechtern. In einer solchen Situation werden die Koeffizienten des Hintergrundfilters 50, falls das Echo entlang des Signalpfades an Stärke zugenommen hat, aktualisiert, wobei die Aktualisierung des Hauptfilters verhindert wird, weil der Pegel der Hauptfilter-Echoschätzung mit Bezug auf den S_IN Signalpegel gefallen ist.
Vorzugsweise werden die Hintergrundfilter-Koeffizienten aktualisiert, wenn das Hauptfilter nicht aktualisiert wird. Die Hintergrundfilter-Koeffizienten werden auf Basis des Vergleichs der Restsignale L_RES1 und L_RES2 auf das Hauptfilter kopiert. Wenn der Pegel des L_RES2 Signals für eine vorherbestimmte Zeit und in einem vorherbestimmten Ausmaß auf einem niedrigeren Pegel als der Pegel des L_RES1 Signals bleibt, werden die Hintergrundfilter-Koeffizienten auf das Hauptfilter kopiert. Da die Echopfaddämpfung möglicherweise stark ist und außerdem ein schwaches Echosignal mit Hintergrundrauschen am nahen Ende gemischt sein kann, ist die benötigte Pegeldifferenz relativ klein. Außerdem muss die benötigte Zeit relativ kurz sein, damit der Echokompensator schnell genug auf die Echopfadänderungen reagieren kann.
In manchen Gegensprechsituationen könnte das Hintergrundfilter ein schmales Frequenzband im nahen Sprachsignal S_IN dämpfen. Zum Beispiel könnte eine starke Frequenzkomponente eines im S_IN Signal auftretenden Sprechtons während eines Sprechtons in der Sprache am nahen Ende aus Versehen momentan mit der Sprache am fernen Ende korrelieren. Eine solche Korrelation kann zu einer Situation führen, in der der Pegel des Restsignals L_RES2 des Hintergrundfilters niedrigerer als der Pegel des Restsignals L_RES1 des Hauptfilters ist, was wiederum dazu führen kann, dass die Hintergrundfilter-Koeffizienten auf das Hauptfilter kopiert werden. In einer solchen Gegensprechsituation entspricht das Hintergrundfiltermodell nicht der tatsächlichen Echopfadsituation, was bedeutet, dass das Hauptfiltermodell evenfalls verzerrt ist. Ein solcher Fehler kann dadurch vermieden werden, dass man die Signale L_RES1 und L_RES2 in mindestens zwei Frequenzbänder aufteilt und die Pegel dieser Signale Frequenzband für Frequenzband vergleicht, und das Kopieren der Hintergrundfilter-Koeffizienten auf das Hauptfilter nur dann erlaubt, wenn die Pegel aller Frequenzbänder von Signal L_RES2 niedrigerer als die Pegel der entsprechenden Frequenzbänder von Signal L_RES1 sind.
Oben wurde eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben, bei der die Hintergrundfilter-Koeffizienten auf das Hauptfilter kopiert werden, wenn entdeckt wird, dass die Hintergrundfilter-Koeffizienten ein besseres Ergebnis erbringen. In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung werden die Koeffizienten in einer solchen Situation nicht von einem auf ein anderes Filter kopiert, sondern die Haupt- und Hintergrundfilterfunktionen werden miteinander vertauscht, indem man dasjenige Filter austauscht, dessen Restsignal als Ausgangssignal des Echokompensators gewählt wird. 4 zeigt ein Beispiel einer allgemeinen Struktur einer solchen Ausführungsform. In dieser Ausführungsform steuert ein Vergleichselement 70 einen Schalter 80, der das Signal für den Ausgang S_OUT des Echokompensators auswählt. Im Beispiel von 4 führt das Vergleichselement 70 die Signalauswahl auf Basis des Vergleichs zwischen den Restsignalen L_RES1 und L_RES2 durch. Im erfindungsgemäßen Echokompensator kann das Vergleichselement 70 auch andere Signale im Echokompensator zum Steuern der Signalauswahl benutzen. Je nach der betreffenden Ausführungsform ist es in einer solchen Situation eventuell notwendig, den Betrieb der verschiedenen Elemente der Ausführungsform auch in anderer Weise zu ändern. Zum Beispiel müssten in einer Ausführungsform mit einem Signalprozessor, in der dem Hauptfilter mehr Berechnungszeit als dem Hintergrundfilter zugemessen wird, auch die für die Filter reservierten Zeit- und Berechnungsressourcen miteinander vertauscht werden.
Der erfindungsgemäße Echokompensator kann auch derart realisiert werden, dass er zwei Eingänge und nur einen Ausgang umfasst. In dem Beispiel von 4 ist eine solche Implementierung durch die Struktur 90, die von dem gestrichtelten Viereck umgeben ist, dargestellt. 4 zeigt, dass in diesem Beispiel das fernes Signal zwischen dem Eingang R_IN und dem Ausgang R_OUT in keiner Weise verarbeitet wird, so dass bei der Betriebsweise in diesem Beispiel der Ausgang R_OUT nicht notwendig ist, und dass im Falle einer erfindungsgemäßen Anwendung des Echokompensators das entsprechende Signal außerhalb des Echokompensators angeschlossen werden kann.
Im Folgenden ist die Struktur einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform in größerem Detail mittels mathematischer Darstellungen der Filter beschrieben. Die Hauptfilter-Echoschätzung kann zum Beispiel mit folgender Formel berechnet werden:
wobei EST1 die Hauptfilter-Echoschätzung ist, Vektor h₁(i) die Hauptfilterkoeffizienten enthält, Vektor x(i) gespeicherte frühere Abtastungen des Eingangssignals R_IN enthält und N die Länge des Filters ist. In Vektor x(i) ist die neueste Abtastung x(1) und die älteste Abtastung x(N). Signal L_RES1, welches vom Hauptfilter gefiltert ist, wird durch Subtrahieren der Hauptfilter-Echoschätzung EST1 vom Eingangssignal S_IN erhalten. L_RES1 = S_IN – EST1
Die Hauptfilterkoeffizienten können gemäß folgender Formel (3) aktualisiert werden: h1(i) = h1(i) + μ·L_RES1·x(i)/pwobei p die Potenz der Abtastungen in der Verzögerungsleitung ist. Formel (3) wird für jeden Filterkoeffizienten h₁(i) wiederholt, wobei j = [1,N] ist. Die Formel (3) basiert auf einem bekannten normalisierten LMS-Algorithmus. Die Potenz p der Abtastungen in der Verzögerungsleitung kann zum Beispiel nach folgender Formel berechnet werden:
Die Hintergrundfilter-Echoschätzung kann zum Beispiel gemäß folgender Formel berechnet werden, die Formel (1) entspricht:
In Formel (5) ist h₂(i) ein Vektor, der die Hintergrundfilter-Koeffizienten enthält, und EST2 ist die Echoschätzung, die vom Hintergrundfilter erzeugt wird. Desgleichen können die Hintergrundfilter-Koeffizientenwerte mittels folgender Formel (6) berechnet werden: h2(i) = h2(i) + μ·L_RES2·x(i)/p
Formel (6) wird für jeden Filterkoeffizienten h₂(i) wiederholt, wobei i = [1,N] ist. Signal L_RES2, welches vom Hintergrundfilter gefiltert ist, wird durch Subtrahieren der Hintergrundfilter-Echoschätzung EST2 vom Eingangssignal S_IN erhalten: L_RES2 = S_IN – EST2
Die Aufteilung der Restsignale L_RES1 und L_RES2 in zwei Frequenzbänder kann zum Beispiel unter Einsatz eines sogenannten Allpass-Filterpaares erfolgen, welches einem in der Technik bewanderten Fachmann bekannt ist: A1(n) = a·x(n) + x(n-1) – a·A2(n-1) A2(n) = b·x(n) + c·x(n-1) + x(n-2) – c·A2(n-1) – b·A2(n-2)
In den Formeln (8) und (9) sind die Koeffizienten a, b und c die Koeffizienten, die die Reaktion des Filterpaares bestimmen, x(n) ist der Filtereingang bei Moment n, und A₁(n) und A₂(n) sind die Ausgangswerte des Filterpaares bei Moment n. Das niedrigere Frequenzband S_lp des gewünschten Signals S wird aus dem obigen wie folgt erhalten: Slp(n) = (A1(n) + A2(n))/2
Das höhere Frequenzband S_hp wird mit der Formel (11) unten erhalten: Shp(n) = (A1(n) + A2(n))/2
Die Formeln (8), (9), (10) und (11) können zum Berechnen der Frequenzbänder L_RES1_lp und L_RES1_hp des L_RES1 Signals verwendet werden, indem der Signalwert L_RES in den Formeln (8) und (9) durch den Filtereingangswert (x(n) ersetzt wird, und desgleichen zum Berechnen der Frequenzbänder L_RES2_lp und L_RES2_hp des L_RES2 Signals, indem der Signalwert L_RES2 in den Formeln (8) und (9) durch den Filtereingangswert (x(n) ersetzt wird.
Normalerweise macht es sich nicht bezahlt, die gegenseitigen Stärkebeziehungen der Signale mittels individueller Abtastungen zu vergleichen, weil aufeinanderfolgende Abtastungen sehr stark variieren können. Es ist besser, Durchschnittsmengen zum Vergleich der Signalstärken einzusetzen, zum Beispiel Signalpegel, die anhand folgender Formel berechnet wurden: St = α·St + (1 – α)·abs (x(n))wobei α eine geeignete Zeitkonstante ist, St ein Signalpegelzähler für das zu berechnende Signal S ist, x(n) eine Abtastung des entsprechenden Signals S im Moment n ist und abs() eine Funktion ist, die einen absoluten Wert berechnet. Der Wert von Koeffizient α ist vorzugsweise zum Beispiel 0,95. In dieser Anwendung bezieht sich St allgemein auf den Wert des Signalpegelzählers für Signal S, zum Beispiel bezieht sich S_In_t auf den Wert des Signalpegelzählers für Signal S_IN.
5 und 6 veranschaulichen die Betriebsweise einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform anhand eines Blockdiagramms unter Bezugnahme auf die oben beschriebenen mathematischen Formeln. Die Ausführungsform gemäß dieser Figuren kann besonders vorteilhaft mittels eines digitalen Signalprozessors realisiert werden. Der Betrieb der Echokompensation kann bei 100 gestartet werden, wie zum Beispiel beim Starten eines neuen Anrufs. Bei Start 100 werden alle Signalpegelzähler und Filterkoeffizienten auf vorherbestimmte Anfangswerte zurückgesetzt. Beim nächsten Schritt 110 werden die nächsten Abtastungen der eingehenden Signale R_IN und S_IN geholt. Der Betrieb endet bei 400, zum Beispiel dann, wenn keine neuen Abtastungen vorhanden sind, weil der Anruf beendet wurde. Andernfalls wird nach dem Holen der Abtastungen der Signalpegel EST1_t der Hauptfilter-Echoschätzung EST1 bei 120 mit dem Pegel S_In_t des S_IN Signals, multipliziert mit dem Koeffizienten K, verglichen. Der Wert des konstanten Koeffizienten K ist zum Beispiel vorzugsweise 0,9. Wenn der Signalpegel der Echoschätzung höher ist, geht der Betrieb zu Schritt 130, um die Hauptfilter-Koeffizienten zu aktualisieren.
Bei Schritt 130 und 135 werden die Hauptfilter-Echoschätzung und die nächste Abtastung von Signal L_RES1 mit den Formeln (1) und (2) berechnet. Danach werden bei 140 die neuen Koeffizienten des Hauptfilters mit den Formeln (3) und (4) berechnet. Bei Schritt 150 werden die neuen Werte der Signalpegel EST1_t, S_In_t und L_RES1_t mit der Formel (12) berechnet. Bei Schritt 160 wird der Wert eines speziellen Kopierzählers auf Null zurückgesetzt. Der Kopierzähler kommt in der Ausführungsform nach 5 und 6 zum Einsatz, um den Betrieb zu steuern. Nach Schritt 160 kehrt der Betrieb zu Schritt 110 zurück.
Wenn bei Schritt 120 entdeckt wurde, dass der Signalpegel EST1 der Hauptfilter-Echoschätzung nicht höher als die Grenze ist, geht der Betrieb zu Schritt 170, wo die Hauptfilter-Echoschätzung berechnet wird. Danach wird die nächste Abtastung von Signal L_RES1 mit den Formeln (1) und (2) bei Schritt 175 berechnet. Bei Schritt 180 werden die neuen Werte der Signalpegel EST1_t, S_In_t und L_RES1_t mit der Formel (12) berechnet. Im folgenden Schritt 190 wird der Wert eines speziellen Abtastzählers geprüft. In dieser Ausführungsform werden die Hintergrundfilterwerte berechnet und ihre Koeffizienten nur mit jeder zweiten Abtastung aktualisiert, um die Last auf den Signalprozessor zu reduzieren. Der Abtastzähler dient zum Steuern dieser Berechnung. Bei Schritt 190 wird geprüft, ob der Wert des Abtastzählers größer als Null ist. Wenn der Zählerwert nicht größer als Null ist, wird der Wert des Abtastzählers bei Schritt 200 auf Eins gesetzt, wonach der Betrieb zu Schritt 110 zurückkehrt. Wenn der Zählerwert größer als Null ist, wird der Wert des Abtastzählers bei Schritt 210 auf Null gesetzt. Die Hintergrundfilter-Berechnung wird somit nur für jede zweite Abtastung durchgeführt.
6 zeigt die Fortsetzung des Blockdiagramms von 5. Nach Schritt 210 geht der Betrieb zu Schritt 220, wo die Hintergrundfilter-Echoschätzung und neue Werte des Restsignals L_RES2 und der Hintergrundfilter-Koeffizienten berechnet werden, und die Koeffizienten des Hintergrundfilters aktualisiert werden. Als Nächstes werden die Restsignale L_RES1 und L_RES2 bei 230 mit den Formeln (8), (9), (10) und (11) in Frequenzbänder L_RES1_lp, L_RES1_hp, L_RES2_lp und L_RES2_hp aufgeteilt. Bei Schritt 240 werden die Signalpegel der Signale L_RES1_lp, L_RES1_hp, L_RES2_lp und L_RES2_hp mit der Formel (12) berechnet.
Im nächsten Schritt 250 werden die Signale L_RES1 und L_RES2 Frequenzband für Frequenzband miteinander verglichen. Wenn der Signalpegel mindestens eines Frequenzbandes von Signal L_RES2 höher als der Signalpegel des entsprechenden Frequenzbandes von Signal L_RES1, multipliziert mit einer bestimmten Konstante K2, ist, wird der Wert des Kopierzählers bei Schritt 260 auf Null gesetzt, und der Betrieb kehrt zu Schritt 110 zurück. Der Wert der Konstanten K2 ist vorzugsweise größer als 1, zum Beispiel 2.
Im nächsten Schritt 270 werden die Signale L_RES1 und L_RES2 wieder Frequenzband für Frequenzband miteinander verglichen. Wenn die Signalpegel L_RES2_lpt und L_RES2_hpt der Frequenzbänder des Hintergrundfilter-Restsignals L_RES2 nicht niedrigerer als die Signalpegel L_RESl_lpt und L_RES1_hpt der entsprechenden Frequenzbänder des Hauptfilter-Restsignals L_RES1, multipliziert mit einem bestimmten Koeffizienten K3, sind, kehrt der Betrieb zu Schritt 110 zurück. Der Wert der Konstanten K3 ist vorzugsweise kleiner als 1, zum Beispiel 0,5. Wenn die Signalpegel L_RES2_lpt und L_RES2_hpt niedrigerer sind, geht der Betrieb zu Schritt 280 weiter, wo der Wert des Kopierzählers steigt. Beim nächsten Schritt 290 wird der Wert des Kopierzählers mit einer vorherbestimmten Grenze K4 verglichen. Der Wert der Konstanten K4 kann zum Beispiel 160 sein. Wenn die Grenze nicht überschritten wird, kehrt der Betrieb zu Schritt 110 zurück. Wenn der Wert des Kopierzählers größer als die Grenze K4 ist, werden die Hintergrundfilter-Koeffizienten bei 300 auf das Hauptfilter kopiert und der Kopierzähler bei 310 auf Null gesetzt, wonach der Betrieb zu Schritt 110 zurückkehrt.
Wenn der erfindungsgemäße Echokompensator in Form von Software unter Einsatz eines digitalen Signalprozessors oder eines anderen Mikroprozessors implementiert wird, kann der Echokompensator derart realisiert werden, dass durch den Einsatz von zwei Filtern die Menge der benötigten Berechnungen, verglichen mit der kontinuierlichen Berechnung und Aktualisierung eines Filters, nicht erhöht wird. Wie oben in Verbindung mit der Beschreibung von 5 und 6 offenbart, genügt zur Berechnung des Hintergrundfilters die Rechenkapazität, die übrig bleibt, wenn das Hauptfilter nicht aktualisiert wird. Wenn zum Beispiel die Berechnung der Filterechoschätzung und, andererseits, die Berechnung und Aktualisierung der Filterkoeffizienten eine ähnliche Anzahl von Taktzyklen in Anspruch nehmen, bleibt die Hälfte der Takzyklen übrig, wenn das Hauptfilter nicht aktualisiert wird. Die Hintergrundfilter-Echoschätzung und die Koeffizienten können zum Beispiel mit jeder zweiten Signalabtastung berechnet werden, in welchem Fall die gesamte Berechnung des Hintergrundfilters im Wesentlichen soviel Rechenkapazität wie das Aktualisieren des Hauptfilters in Anspruch nimmt.
Das Aufteilen von Restsignalen in zwei Frequenzbänder, wie oben beschrieben, ist ein Beispiel für eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform. Im erfindungsgemäßen Echokompensator können die Restsignale auch in mehr als zwei Frequenzbänder aufgeteilt werden. Eine geeignete Aufteilungsfrequenz in der Ausführungsform, in der die Restsignale in zwei Frequenzbänder aufgeteilt werden, ist 1000 Hz zum Beispiel, in welchem Fall die Frequenzbänder typisch 0 bis 1000 Hz und 1000 bis 4000 Hz sind.
In Verbindung mit der Beschreibung von 5 und 6 wurde als Merkmal in einer bevorzugten Ausführungsform die Dezimierung des Eingangssignals des Hintergrundfilters oder die Berechnung des Hintergrundfilters nur für jede zweite Abtastung erwähnt. Wenn für ein normales Sprachsignal nur jede zweite Abtastung mit einer Abtastfrequenz von 8000 Abtastungen pro Sekunde und einem Frequenzband von 0 bis 4000 Hz verwendet wird, wird das 2000-bis-4000-Hz-Frequenzband mit dem 0-bis-2000-Hz-Frequenzband gleichgesetzt. Wenn in einer solchen Ausführungsform ein Restsignal unter Einsatz einer Teilungsfrequenz von 1000 Hz in zwei Bänder aufgeteilt wird, enthält das höhere 1000-bis-2000-Hz-Band das Restsignal des 1000-bis-3000-Hz-Bandes des ursprünglichen Signals, und das untere 0-bis-1000-Hz-Band enthält das Restsignal der 0-bis-1000-Hz- und 3000-bis-4000-Hz-Bänder des ursprünglichen Signals. Im Falle des Hintergrundfilters verursacht das Falten des Signals keinen Schaden, da das Restsignal nur zum Vergleichen der Signalpegel benutzt wird. Da trotz der Dezimierung die Form des Hintergrundfiltermodells durch das ganze Frequenzband des ursprünglichen Signals beeinflusst wird, werden die Hintergrundfilterparameter entsprechend den Echoeigenschaften des ganzen Frequenzbandes geformt, so dass die Parameter vom Hintergrundfilter, falls erforderlich, auf das Hauptfilter kopiert werden können. In einer erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführungsform kann das Hintergrundfilter auch weniger oft als jedes zweite Mal berechnet werden. Oder der erfindungsgemäße Echokompensator kann derart realisiert werden, dass das Hintergrundfilter für jede Abtastung berechnet wird.
In den oben beschriebenen beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsformen wird das Ausgangssignal S_OUT des Echokompensators direkt aus dem Restsignal erzeugt. Der erfindungsgemäße Echokompensator kann jedoch auch den Dämpfungsblock 5 nach dem Stand der Technik benutzen, so dass zum Erzeugen des Ausgangssignals S_OUT das Restsignal gedämpft und/oder Rauschen hinzugefügt würde. Oder der Dämpfungsblock 5 könnte als funktioneller Block außerhalb des eigentlichen Echokompensators realisiert werden.
Oben wurde beispielhaft der Einsatz des LMS-Algorithmus in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf den Einsatz des LMS-Algorithmus beschränkt, sondern es können auch andere bekannte Algorithmen im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden.
Die Vorteile eines auf mehreren Filtern basierenden Systems nach dem Stand der Technik werden bei dem erfindungsgemäße Verfahren mit weniger Rechenkapazität erzielt. Bei dem erfindungsgemäßen System muss das vom Hintergrundfilter verwendete Frequenzband nicht auf das Einsparen von Rechenkapazität beschränkt sein, so dass das Hintergrundfilter an den Echopfad entlang des ganzen Frequenzbandes angepasst werden kann. Ferner ist der Filtervergleich zuverlässiger und die Hintergrundfilter-Koeffizienten können, falls erforderlich, auf das Hauptfilter übertragen werden. Rechenkapazität wird außerdem dadurch eingespart, dass das Hintergrundfilter nicht während der Hauptfilter-Aktualisierung berechnet wird.
Bei einer erfindungsgemäßen Lösung können die im Vergleich der Haupt- und Hintergrundfilter zum Einsatz kommenden Signalpegel- und Zeitschwellen niedriger als in Lösungen nach dem Stand der Technik gehalten werden, da die erfindungsgemäße Lösung dank des Restsignalvergleichs Frequenzband für Frequenzband auch in einer Gegensprechsituation zuverlässig funktioniert, und zwar trotz der niedrigen Signalpegel- und Zeitschwellen. Folglich lässt sich die erfindungsgemäße Lösung schneller als Lösungen nach dem Stand der Technik an Echopfadänderungen anpassen, und außerdem bewirkt ein schwaches Echosignal ebenfalls Anpassung.
7 zeigt ein Blockdiagramm einer vorteilhaften Anwendung der Erfindung, das heißt, ein mobiles Kommunikationsgerät mit einem erfindungsgemäßen Echokompensator 315. Das mobile Kommunikationsgerät umfasst typische Teile für ein solches Gerät, wie ein Mikrofon 301, ein Tastenfeld 307, ein Display 306, eine Hörmuschel 314, einen Sende-/Empfangsschalter 308, eine Antenne 309 und eine Steuereinhait 305. Außerdem sind in der Figur ein Übertragungsblock 304 und ein Empfangsblock 311 dargestellt, die typisch für ein mobiles Kommunikationsgerät sind. Der Übertragungsblock 304 umfasst Funktionen, die zur Sprachverkodung, Kanalverkodung, zum Verscrambeln und zur Modulation benötigt werden, sowie die HF-Funktionen. Der Empfangsblock 311 umfasst die entsprechenden HF-Funktionen sowie die Funktionen, die zur Demodulation, zum Entscrambeln, Kanaldekodieren und Sprachdekodieren benötigt werden. Ein vom Mikrofon 301 kommendes Signal, welches in einer Verstärkerstufe 302 verstärkt und in einem A/D-Konverter in digitale Form umgewandelt wurde, stellt das Eingangssignal S_IN für den Echokompensator 315 bereit. Das Ausgangssignal S_OUT des Echokompensators 315 wird dem Übertragungsblock 304, typisch einem Sprachverkodungselement im Übertragungsblock, zugeführt. Im Empfangszweig erhält der Echokompensator das Eingangssignal R_IN vom Ausgang des Empfangsblocks 311, typisch von einem Sprachverkodungselement im Empfangsblock. Das Ausgangssignal R_OUT des Echokompensators wird vom eine D/A-Konverter 312 in analoge Form umgewandelt und in einer Verstärkerstufe 313 verstärkt, bevor es der Hörmuschel 314 zugeführt wird. In dieser Art von Ausführungsform kann der erfindungsgemäße Echokompensator 315 typisch mit einem digitalen Signalprozessor realisiert werden, derart, dass der Echokompensator 315 den Signalprozessor und den notwendigen Speicher und die Steuerschaltkreise umfasst.
Das Echokompensationsverfahren und System kann auch zur Echokompensation in einem Telekommunikationsnetz zum Beispiel verwendet werden. Im Falle des Beispiels eines GSM-Systems kann der Echokompensator in einer Basisstation (BTS), einem Basisstationscontroller (BSC) oder in einer Mobilfunkvermittlungsstelle (MSC) untergebracht werden, je nach der Implementierung des Netzes. Die in dieser Anwendung erwähnten Signale R_IN, R_OUT, S_IN und S_OUT entsprechen Signalen von entsprechenden Uplinks und Downlinks im Telekommunikationsnetz.
Für einen Fachmann ist ohne Weiteres erkennbar, dass verschiedene Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung nicht auf die hier beschriebenen Beispiele beschränkt sind, sondern innerhalb des Geltungsbereichs der im Folgenden definierten Ansprüche variiert werden können.
In den folgenden Ansprüchen bezieht sich der Ausdruck „funktionelle Parameter" auf den Satz von Koeffizienten, der die Filtereigenschaften der adaptiven Filter 10, 50 bestimmt.

Claims

Echokompensationssystem zum Entfernen des Echos eines ersten Signals aus einem zweiten Signal, wobei das System umfasst: einen ersten Eingang (R_IN) zur Eingabe des ersten Signals; einen zweiten Eingang (S_IN) zur Eingabe des zweiten Signals; einen Ausgang (S_OUT) zur Ausgabe eines verarbeiteten Signals; ein erstes adaptives Filter (10) zur Erzeugung einer ersten Echoschätzung (EST1), wobei das erste adaptive Filter einen ersten funktionellen Parameter aufweist, wobei das erste adaptive Filter darauf eingerichtet ist, die erste Echoschätzung aus einem am ersten Eingang gefundenen Signal weitgehend auf der Basis des ersten funktionellen Parameters zu erzeugen; ein erstes Subtrahierelement (20) zum Subtrahieren der ersten Echoschätzung von einem am zweiten Eingang gefundenen Signal, um ein erstes Restsignal (L_RES1) zu erzeugen; ein zweites adaptives Filter zur Erzeugung einer zweiten Echoschätzung (EST2), wobei das zweite adaptive Filter einen zweiten funktionellen Parameter aufweist, wobei das zweite adaptive Filter darauf eingerichtet ist, die zweite Echoschätzung aus einem am ersten Eingang gefundenen Signal weitgehend auf der Basis des zweiten funktionellen Parameters zu erzeugen; ein zweites Subtrahierelement (40) zum Subtrahieren der zweiten Echoschätzung von einem am zweiten Eingang gefundenen Signal, um ein zweites Restsignal (L_RES2) zu erzeugen; wobei das Echkompensationssystem darauf eingerichtet ist, mindestens Teil des Echos des ersten Signals aus dem am zweiten Eingang gefundenen Signal zu entfernen und am Ausgang ein entsprechendes verarbeitetes Signal zu erzeugen, aus dem mindestens Teil des Echos des ersten Signals entfernt worden ist; wobei das System ferner ein Vergleichselement umfasst, um mindestens des erste Restsignal (L_RES1) und das zweite Restsignal (L_RES2) miteinander zu vergleichen, und darauf eingerichtet ist, den funktionellen Parameter, der zur Erzeugung des am Ausgang (S_OUT) gefundenen verarbeiteten Signals verwendet wurde, aus den ersten und zweiten funktionellen Parametern auf der Basis des Ausgangssignals des Vergleichselements zu wählen, wobei das Echokompensationssystem dadurch gekennzeichnet ist, dass das Vergleichselement darauf eingerichtet ist, die ersten und zweiten Restsignale zu vergleichen, in dem es mindestens zwei Frequenzbänder des ersten Restsignals mit mindestens zwei entsprechenden Frequenzbändern des zweiten Restsignals vergleicht.
Echokompensationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es darauf eingerichtet ist, den ersten funktionellen Parameter durch den zweiten funktionellen Parameter in Reaktion auf eine Änderung im Ausgangssignal des Vergleichselements zu ersetzen, wobei die Änderung dieses Ersetzen erfordert.
Echokompensationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es darauf eingerichtet ist, ein verarbeitetes Signal, das über den Ausgang der ersten (L_RES1) und zweiten (L_RES2) Restsignale auszugeben ist, auf der Basis des Ausgangsignals des Vergleichselements auszuwählen.
Echokompensationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner ein erstes Frequenzband-aufteilendes Element umfasst, das darauf eingerichtet ist, das erste Restsignal in mindestens zwei Frequenzbänder aufzuteilen, und ein zweites Frequenzband-aufteilendes Element umfasst, das darauf eingerichtet ist, das zweite Restsignal in mindestens zwei Frequenzbänder aufzuteilen.
Echokompensationsverfahren zur Erzeugung eines verarbeiteten zweiten Signals durch Entfernen mindestens eines Teils des Echos des ersten Signals aus dem zweiten Signal, wobei dieses Verfahren ein erstes adaptives Filter zur Erzeugung einer Echoschätzung aus dem ersten Signal auf der Basis eines ersten funktionellen Parameters und ein zweites adaptives Filter verwendet, um eine zweite Echoschätzung aus dem ersten Signal auf der Basis des zweiten funktionellen Parameters zu erzeugen; wobei das Verfahren ein erstes Restsignal durch Subtrahieren der ersten Echoschätzung von dem zweiten Signal und ein zweites Restsignal durch Subtrahieren der zweiten Echoschätzung von dem zweiten Signal bildet; wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass der in der Erzeugung des verarbeiteten zweiten Signals eingesetzte funktionelle Parameter aus den ersten und zweiten funktionellen Parametern auf der Basis eines Vergleichs der Pegel mindestens der ersten und zweiten Restsignale ausgewählt wird, wobei sowohl das erste als auch das zweite Restsignal in mindestens zwei Frequenzbänder aufgeteilt werden und die ersten und zweiten Restsignale durch Vergleichen ihrer entsprechenden Frequenzbänder miteinander verglichen werden.
Echokompensationsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das verarbeitete zweite Signal durch Auswählen, auf der Basis des besagten Vergleichs, entweder des ersten Restsignals oder des zweiten Restsignals als verarbeitetes zweites Signal erzeugt wird.
Echokompensationsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das verarbeitete zweite Signal weitgehend auf der Basis der vom ersten adaptiven Filter erzeugten ersten Echoschätzung und des ersten Restsignals, das unter Einsatz der ersten Echoschätzung erzeugt wurde, erzeugt wird, und dadurch, dass je nach dem Ergebnis des Vergleichs entweder der Wert des ersten funktionellen Parameters durch den Wert des zweiten funktionellen Parameters ersetzt wird, woraufhin die erste Echoschätzung auf der Basis des in dieser Weise geänderten ersten funktionellen Parameters erzeugt wird, oder der Wert des ersten funktionellen Parameters nicht geändert wird, woraufhin die erste Echoschätzung auf der Basis des unveränderten ersten funktionellen Parameters erzeugt wird.
Mobiles Kommunikationsgerät, umfassend ein Echokompensationssystem nach Anspruch 1.