EP1456839A2 - Verfahren und vorrichtung zur unterdrückung von periodischen störsignalen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur unterdrückung von periodischen störsignalen

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EP1456839A2
EP1456839A2 EP02787371A EP02787371A EP1456839A2 EP 1456839 A2 EP1456839 A2 EP 1456839A2 EP 02787371 A EP02787371 A EP 02787371A EP 02787371 A EP02787371 A EP 02787371A EP 1456839 A2 EP1456839 A2 EP 1456839A2
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EP
European Patent Office
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signal
interference
input signal
period
disturbed
Prior art date
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EP02787371A
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Stefano Ambrosius Klinke
Christoph Pörschmann
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Application granted granted Critical
Publication of EP1456839B1 publication Critical patent/EP1456839B1/de
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    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
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    • G10L21/02—Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation
    • G10L21/0208—Noise filtering
    • G10L21/0216—Noise filtering characterised by the method used for estimating noise
    • G—PHYSICS
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    • G10L25/03—Speech or voice analysis techniques not restricted to a single one of groups G10L15/00 - G10L21/00 characterised by the type of extracted parameters
    • G10L25/12—Speech or voice analysis techniques not restricted to a single one of groups G10L15/00 - G10L21/00 characterised by the type of extracted parameters the extracted parameters being prediction coefficients

Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for the suppression of essentially periodic interference signals and in particular to a method and an apparatus for the suppression of periodic interference in the audio frequency range, which is caused, for example, by a digital telecommunication system during data transmission and in e.g. a mobile telecommunications terminal or an external device such as a hearing aid can be coupled.
  • a mobile telecommunications terminal such as B. a mobile phone and an associated base station via a pulsed radio frequency signal with a predetermined carrier frequency.
  • the carrier frequency is 900 MHz and a pulse frequency is approximately 217 Hz.
  • the carrier frequency is 1800 MHz and the associated pulse frequency is 100 Hz.
  • the DCSl800 standard which also works at a carrier frequency of 1800 MHz.
  • a large number of carrier frequencies with different pulse frequencies are therefore used in digital telecommunications systems, which is why the terminal device manufacturers are increasingly developing so-called dual-band or triple-band terminals for implementing the various standards.
  • the pulsed high-frequency signal in particular often causes problems here.
  • the pulsed high-frequency signal is, for example, by the non-linear FET characteristic in the terminal existing microphones demodulates and sometimes causes clearly perceptible interference in the audio frequency range.
  • Figure 1 shows a simplified temporal representation of a periodically disturbed signal, such as that at the output of a signal source disturbed by a pulsed high-frequency signal, e.g. is output to a microphone.
  • FIG. 2 shows a simplified time representation of the associated pulsed high-frequency signal or periodic interference signal, as occurs, for example, in GSM or DECT telecommunication systems.
  • GSM Global System for Mobile Communications
  • DECT DECT telecommunication systems
  • high-frequency pulses are transmitted at a time interval T of approximately 4.7 milliseconds, which contain the actual information.
  • this time interval T is 10 milliseconds and corresponds to a frequency of 100 Hz in contrast to 217 Hz in GSM.
  • These periodic interference signals can now be found in a printed circuit board and in particular on a signal source such as e.g. a microphone can be introduced, resulting in the spikes shown in Figure 1.
  • Conventional devices and methods for suppressing these periodic interference signals are essentially based on shielding the radio radiation by, for example, a conductive shield housing of the signal source or a conductive microphone housing. Please note that the housing is closed as completely as possible. An optimal effect is usually achieved with a metallic shield. However, the effort for such a shield is particularly important for devices such as a mobile telecommunication terminal and / or a hearing aid is expensive and also space-intensive.
  • Interference suppression capacitors are usually used here, which are attached spatially close to the field effect transistor (FET) of the microphone in order to attenuate the periodic high-frequency interference signal as much as possible.
  • FET field effect transistor
  • the selection of the capacitor is particularly critical here, since the influence of parasitic inductances increases sharply at high frequencies.
  • the invention is therefore based on the object of providing a method and a device for suppressing essentially periodic interference signals, a simplified and improved interference suppression being made possible.
  • a signal corresponding to the interfering signal can be determined in a particularly simple manner, a subtraction of the signal corresponding to the interfering signal subsequently being carried out from the disturbed input signal resulting in a very well suppressed input signal.
  • Such a method is easy to implement and, moreover, requires very little computing power, with no delays in the input signal, such as an audio signal.
  • the input signal is preferably temporarily stored as a digitized signal over a large number of period durations, as a result of which a superposition depending on the period duration can be implemented very easily.
  • the signal corresponding to the interference signal is preferably determined by averaging over a predetermined or changing number of periods, which is easily possible when implemented in software.
  • the input signal can be superimposed with different weighting factors and, in particular, a moving averaging can be used, as a result of which a particularly high-quality interference signal suppression is obtained.
  • the weighting factors can be determined as a function of the input signal, which results in a further qualitative improvement in the interference suppression, regardless of a respective input signal level or ratio to the interference signal.
  • a division is preferably used for the standardization, although further standardization methods are also conceivable in principle in order to convert the superimposed input signal back into its original amplitude range.
  • the period duration can also be determined from the disturbed input signal, in particular an autocorrelation of a section of the disturbed input signal for determining value maxima and then the period duration being determined from a time interval between the value maxima. In this way, even unknown periodic interference signals can be automatically detected and suppressed. In the same way, interference signals can be detected and suppressed that only have a substantially uniform period and can therefore have slight fluctuations.
  • the method does not use a directly disturbed input signal, but rather an error signal that is dependent on it, for interference suppression, with a signal analysis being carried out on the basis of a disturbed useful signal for outputting the error signal and associated coefficients, and then on the basis for recovering a suppressed useful signal an interference-cleared error signal and the coefficients, a signal synthesis is carried out.
  • FIR filtering for outputting a prediction error signal and associated predictor coefficients on the basis of a speech signal is preferably carried out, and in signal synthesis, IIR filtering for recovering the interference-free useful signal on the basis of an interference-free prediction error signal and the predictor coefficients.
  • the speech estimators used in any case in speech coding in digital telecommunication systems can advantageously be used to further suppress the periodic interference signals.
  • such elements known from speech coding or speech estimation can also be used in external devices, such as hearing aids, whereby further miniaturization in particular with further interference suppression compared to the periodic interference signals generated by digital transmission systems.
  • a linear prediction and in particular a short-term prediction is preferably carried out in a time range from 20 to 400 milliseconds.
  • Such linear short-term predictors enable the generation of sufficiently precise error signals and coefficients for further signal processing.
  • the so-called Levinson-Durbin algorithm is particularly suitable for determining the respective coefficients, since this is usually used in particular in mobile end devices for speech coding and is therefore available in any case.
  • the subtraction is preferably carried out as a function of a signal energy of the disturbed input signal and the suppressed input signal.
  • interference signals of this type which do not have an interference signal in every frame or after each period T, but rather, for example, skip a period.
  • Such an irregular lack of interference signals within the period is often implied by the telecommunication standards used, so that such a lack of interference signals does not cause an undesired deterioration in interference suppression.
  • the method for suppressing periodic interference signals is preferably carried out during a speech pause of the disturbed input signal, step b) in particular, in which the signal corresponding to the interference signal is determined, should take place during a speech pause.
  • This has the advantage that To determine the signal corresponding to the interference signal, it can be averaged over a comparatively short period of time since the useful data portion is missing in a speech pause.
  • the main advantage is that comb filter effects can be effectively avoided.
  • a speech pause can be determined on the basis of an energy in a current period of the input signal.
  • a speech pause can be determined on the basis of a maximum value in a current period of the input signal.
  • Useful signal basically an energy in a current period and also a maximum value in a current period can be expected to be rather high.
  • a noise-reduced input signal can also be used as the input signal, this procedure having the advantage that it is easier to distinguish between the presence and absence of a speech pause, especially in cases where the useful signal is of low intensity.
  • the device provided for carrying out the method has a suitable memory for the earlier values of the signal corresponding to the interference signal.
  • FIG. 1 shows a simplified temporal representation of a periodically disturbed signal generated by a signal source
  • FIG. 2 shows a simplified temporal representation of the periodic interference signal
  • FIG. 3 shows a simplified block diagram of an overall system with the interference suppression device according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 4 shows a simplified block diagram of the interference suppression device
  • FIG. 5 shows a simplified temporal representation of the signal generated in the interference suppression device and corresponding to the interference signal
  • Figure 6 is a simplified block diagram of a subsystem with the interference suppression device according to a second embodiment.
  • FIG. 7 shows a simplified block diagram of the interference suppression device, combined with a speech pause detection device, according to a third exemplary embodiment
  • FIG. 8 shows a simplified block diagram of the interference suppression device, combined with a speech pause detection device, according to a fourth exemplary embodiment
  • FIG. 9 shows a simplified block diagram of the interference suppression device, combined with a speech pause detection device, according to a fifth exemplary embodiment.
  • FIG. 3 shows a simplified block diagram of a system configuration in which the interference suppression device according to the invention can be used, for example.
  • M denotes a signal source or a microphone for converting an acoustic speech signal into an electrical speech signal or useful signal.
  • an actual voice useful signal N can be superimposed with an interference signal S, for example via the printed circuit board or via radio radiation, resulting in a disturbed input signal E.
  • Such a superimposition of a useful signal with a periodic interference signal is generally known, the hum caused by the power network being a typical example.
  • such interference can, however, also be used in digital telecommunication devices or in the immediate vicinity of these devices happen, in which case the periodic interference signal is caused by the data transmission between the mobile telecommunication terminal and the associated base station.
  • the known measures described at the outset can be carried out, such as, for example, providing a shield for the signal source M and / or providing an interference signal pre-filter, which usually has an interference suppression capacitor and also for reducing the periodic interference signal in the disturbed input signal E is suitable.
  • the initially analog disturbed input signal is converted by an A / D converter W into a digitized disturbed input signal E and then fed to the actual interference signal suppression device U, which is subtracted from the disturbed input signal E by a signal S ⁇ corresponding to the interference signal Interference-suppressed input signal E ⁇ is generated, which is transmitted, for example, via an air interface I or is fed back via a listening path R to implement a necessary echo to a receiver loudspeaker, not shown.
  • FIG. 4 shows a simplified block diagram of the interference signal suppression device U according to FIG. 3.
  • the digitized, disturbed input signal E output by the converter W which is composed of the useful signal N and the periodic interference signal S, is supplied to a period duration determination unit 1, for example. which determines a period T of the interference signal S.
  • the period duration T of the interference signal S can be identified in this way in different ways.
  • signal maxima are preferably determined by means of autocorrelation in a section of the input signal E or a disturbed audio signal (e.g. shortly after the telephone connection has been set up or in occasional intervals during the call) and from the time intervals between the signal maxima
  • Autocorrelation function directly determines the period T of the interference signal S. Such a period duration determination can therefore take place once or at predetermined intervals.
  • the period duration can alternatively also be determined directly between two maximum values of the interference signal or the disturbed input signal, as a result of which the period duration T is determined in a particularly simple manner.
  • the period duration determination unit 1 can also be implemented by a period duration preparation unit, not shown, which outputs the period duration T, for example, when an existing periodic interference signal is known.
  • a multiple superimposition of the input signal E and a subsequent normalization of the multiply superimposed input signal are carried out in the interference signal determination unit 2 as a function of the period T of the periodic interference signal S, as shown in FIG.
  • a multiple superimposition of the input signal E is consequently carried out at a time interval of the period T, as a result of which the interference signals located at the same point are increasingly amplified and the statistically distributed useful signal or audio signal N is increasingly canceled.
  • a standardization which for example corresponds to a division according to the number of superimpositions speaks, one in turn receives a signal S ⁇ corresponding to the disturbed input signal E, which is essentially the same as the interference signal S in the input signal.
  • an interference-cleared input signal E is obtained which essentially corresponds to the useful or audio signal N.
  • the periodic interference signal is preferably averaged over a number of phases or frames. Since averaging over an infinitely long period of time is not possible, for example, averaging takes place over a predetermined or changing finite number of periods or period durations T. To improve the quality of interference suppression carried out, the introduction of so-called weighting factors has proven to be useful, whereby periods further in the past are to be weighted weaker than a current period in order to obtain a weighted average.
  • a moving averaging is preferably carried out in the
  • Interference signal determination unit 2 carried out according to the following scheme:
  • Average n ax Average n - ⁇ + (1 - a) x Average current ⁇
  • n describes the number of the respective periods or frames and a describes a weighting factor.
  • the weighting factor a can be fixed between 0 and 1.
  • the following values result for a weighting factor of a 0.8 and a moving averaging over 2 period durations T:
  • the mean value gives a signal S which corresponds very well to the interference signal S and which can subsequently be subtracted from the input signal.
  • this weighting factor a i.e. to make the system adaptive. It makes sense to average over a longer period of time if the interference signal is overlaid, for example, by a speaker.
  • the weighting factor a can be chosen to be large depending on the input signal or depending on its signal level (volume).
  • the weighting factor a is chosen to be smaller. In this case, the current phase or the frame or period of the interference signal is weighted more heavily.
  • This signal ascertained in the interference signal determination unit 2 or the unweighted mean value S ⁇ is then subtracted from the input signal (audio signal) in the current frame or the current period duration, as a result of which the interference signal S can be greatly reduced. If the mean value contains the entire portion of the periodic interference signal, this is even completely calculated out of the input signal.
  • the quality of the interference suppression device can also be improved by subtraction as a function of a signal energy of the disturbed input signal and the suppressed input signal E.
  • the subtractor 3 is expanded by the following estimate:
  • FIG. 5 shows a simplified time representation of the signal S determined by the interference signal determination unit 2, which essentially corresponds to the interference signal S and is subtracted from the input signal according to FIG. 1.
  • the input signal is preferably not in the form of a digitized signal over a plurality of period durations T in one
  • the buffer store shown is stored, so that further processing and in particular the superimposition or averaging described above can be implemented particularly easily.
  • the method described above was applied directly to the input signal E or the audio signal data according to the first exemplary embodiment. In the same way, however, it can also be applied to error signals or residual signals, such as occur, for example, in speech estimation.
  • FIG. 6 shows a simplified block diagram of a subsystem with the interference suppression device according to a second exemplary embodiment.
  • x * ⁇ (k) x * (k).
  • the device for suppressing periodic interference signals in accordance with the second exemplary embodiment essentially consists of a signal analyzer SA for outputting an error signal E (k) and associated coefficients ai on the basis of the disturbed useful signal or an impaired electrical voice signal.
  • the interference signal suppression device U described above On the basis of the error signal E (k) output by the signal analyzer SA, the interference signal suppression device U described above now generates an interference-free error signal E ⁇ (k) with reduced periodic interference signals, which is forwarded to a signal synthesizer SS.
  • the signal synthesizer SS carries out signal synthesis on the basis of the interference-free error signal E ⁇ (k) and the coefficients ai generated by the signal analyzer SA in order to recover an interference-free useful signal x * (k) or x * (k).
  • the useful signal quality of the suppressed useful signal x * (k) can therefore be further improved.
  • the interference suppression device U is preferably used in a mobile telecommunication terminal, e.g. a mobile phone, the elements shown in FIG. 6 already being present, at least in part, for realizing speech coding.
  • so-called speech encoders are used in particular in wireless telecommunication systems, which improve signal quality and immunity to interference, taking into account the human reception possibilities.
  • FIR filters finite impulse response
  • IIR filters for outputting a prediction error signal and associated predictor coefficients are generated on the basis of an applied speech signal as so-called speech estimators.
  • the signal analyzer SA can now use such an FIR filter to output a prediction error signal E (k) and associated predictor coefficients ai on the basis of the perturbed speech signal x (k).
  • the method used by the interference suppression device U is now not applied directly to the input signal E or the audio signal, but rather to an associated error signal or residual signal.
  • a linear predictor can be used to carry out a linear prediction as a signal analyzer SA, a short-term prediction preferably being carried out in a time range from 20 to 400 milliseconds.
  • a short-term prediction preferably being carried out in a time range from 20 to 400 milliseconds.
  • Such linear short-term predicators, the so-called Levinson-Durbin algorithm preferably being used to calculate the predictor coefficients ai are again generally known in speech coding, which is why a detailed description is not given below.
  • the signal analyzer SA accordingly generates a disturbed error signal E (k) and associated coefficients a ⁇ , which do not contain a disturbance.
  • a high-pass filter 4 can also be used on the input side according to FIG. 6 for additional high-pass filtering of the disturbed useful signal x (k) and for generating a filtered but still disturbed useful signal x ⁇ (k).
  • a so-called Preenfasys filter is used as HP filter 4, which leads to a further improvement in connection with the signal analyzers used from speech coding.
  • a TP filter 5 can optionally also be used on the output side for low-pass filtering of the suppressed useful signal x * ⁇ (k), which finally outputs the suppressed useful signal x * (k).
  • Such a TP filter usually consists of a so-called Deenfasys filter.
  • the known interference suppression pre-filters and a shielding of the signal source M can optionally be added to the interference signal suppression device according to FIG. 6, which means that inexpensive electret microphones are now used.
  • the interference suppression capacitors would be directly on the connection pins the signal source or the microphone M to attach.
  • a speech pause detection device ⁇ is provided, at the input of which the disturbed input signal E is present.
  • the speech pause detection device determines whether there is a speech pause at a current time frame / a current period T of the disturbed input signal E or whether useful voice signals are being transmitted.
  • the speech pause detection device 6 is connected via a control line 7 to the interference signal determination unit 2, so that the interference signal determination unit 2 is constantly informed as to whether or not there is a speech pause.
  • the disturbed input signal E is also present at the interference signal determination unit 2.
  • An update of the mean value formed by the interference signal determination unit in the manner described above now only takes place when the speech pause detection device 6 indicates the presence of a speech pause via the control line 7.
  • the features on the basis of which the speech pause detection device 6 determines the presence of a speech pause include Ren, for example, a maximum signal value in a current period T or the total energy of the disturbed input signal E within a period T. Also, a comparison between current waveforms of the disturbed input signal E compared to previous waveforms from previous periods can be used to determine whether such a deviation between the Waveforms exist that a pause in speech can be concluded.
  • the detection within a speech pause has the advantage that the signal S ⁇ can be determined more quickly with sufficient quality, since fewer averaging steps are required. Also Comb filter effects avoided.
  • the fourth exemplary embodiment of the invention differs from the exemplary embodiment according to FIG. 7 in that the speech pause detection device 6 has a further input at which the input signal E is present with reduced interference.
  • the signal S ⁇ corresponding to the interference signal S is fed to a second subtractor 8, at the input of which the disturbed input signal is present and at whose output there is a noise-reduced signal which is fed to the speech pause detection device ⁇ .
  • the noise-reduced input signal present at the second input of the speech pause detection device 6 is based on an average value for the signal S with respect to its noise reduction, which is due to previous time periods T compared to the currently disturbed input signal E.
  • the interference signal S is exposed to very strong intensity fluctuations or is not present over a period of time, it is more favorable to carry out the detection of speech pauses solely on the basis of the disturbed input signal E.
  • a fifth exemplary embodiment of the invention illustrated with reference to FIG. 9 is based in principle on the exemplary embodiment according to FIG. 7.
  • the speech pause detection device 6 is connected via a control line 8 to a memory 9 which contains previous values for the signal S ⁇ .
  • the speech pause detection device 6 is faulty due to a transition from a speech pause to a speech transmission period works, can be used with the help of the memory 9 to the earlier values for the signal S ⁇ corresponding to the interference signal S.
  • a more favorable value for the signal S ⁇ supplied to the subtractor 3 can subsequently be found by exchanging incorrect values, for S ⁇ which are obtained by averaging, by earlier values originating from a speech pause.
  • Copied memory 9 wherein the presence of uniqueness for a speech pause is conveyed via the signal line 8.
  • the previous values are copied via a signal line 11 to the interference signal determination unit 2 for the exchange of incorrect values, which have arisen, for example, from a transition from a speech pause to a speech transmission period.
  • the device according to the invention and the associated method are not integrated into a system generating the periodic interference signal, but rather are implemented as an external device.
  • Such external devices can represent so-called hearing aids, in particular, since they are usually used in the immediate vicinity of a respective mobile telecommunication terminal and are therefore particularly exposed to the coupling of periodic interference signals described above.
  • the interference signal suppression device described above with direct or indirect application to the input signal is consequently implemented in a hearing aid device which, for example, includes a behind-the-ear device (BTE), an in-the-ear device (ITE) In the channel device (complete in the canal, CIC), a pocket device, a headset, headphones and / or an implant can be shown.
  • BTE behind-the-ear device
  • ITE in-the-ear device
  • CIC complete in the canal
  • a pocket device a headset
  • headphones and / or an implant can be shown.
  • the invention has been described above using periodic interference signals in the GSM and DECT telecommunication system. However, it is not limited to this and likewise includes periodic interference signals that are generated by other wireless, wired telecommunication systems or other systems. In the same way, the invention is not limited to mobile telecommunication terminals and hearing aids, but in the same way also includes other devices that are particularly exposed to such periodic interference signals.

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Abstract

ZusammenfassungVerfahren und Vorrichtung zur Unterdrückung von periodischen StörsignalenDie Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Unterdrückung von periodischen Störsignalen mit einer Periodendauer-Bereitstellungseinheit (1) zum Bereitstellen einer Periodendauer (T) des periodischen Störsignals, einer Störsignal-Ermittlungseinheit (2) zum Ermitteln eines dem Störsignal (S) entsprechenden Signals (S') und einer Subtraktions-Einheit (3) zum Subtrahieren des dem Störsignal entsprechenden Signals (S'), wobei die Störsignal-Ermittlungseinheit (2) in Abhängigkeit von der Periodendauer (T) des periodischen Störsignals (S) eine vielfache Überlagerung des Eingangssignals (E) und eine Normierung des vielfach überlagerten Eingangssignals zur Ermittlung des dem Störsignal entsprechenden Signals (S') durchführt.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Unterdrückung von periodischen Störsignalen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Unterdrückung von im Wesentlichen periodischen Störsignalen und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Unterdrückung von periodischen Störungen im Audiofrequenzbereich, die beispielsweise von einem digitalen Telekommunikationssystem bei der Datenübertragung verursacht und in z.B. ein mobiles Telekommunikationsendgerät oder ein externes Gerät wie z.B. ein Hörhilfegerät eingekoppelt werden.
In einer Vielzahl von digitalen Telekommunikationssystemen erfolgt eine Datenübertragung zwischen einem mobilen Telekommunikationsendgerät wie z. B. einem Mobiltelefon und einer dazugehörigen Basisstation über ein gepulstes Hochfrequenzsi- gnal mit einer vorbestimmten Trägerfrequenz. Für ein sogenanntes GSM-Telekommunikationssystem (global System for mobile Communications) beträgt die Trägerfrequenz 900 MHz und eine Impulsfrequenz ca. 217 Hz. Im Falle eines DECT-Telekommu- nikationssystems beträgt dagegen die Trägerfrequenz 1800 MHz und die zugehörige Impulsfrequenz 100 Hz. Ein auf GSM-basie- renden weiterer Standard ist der DCSl800-Standard, der ebenfalls bei einer Trägerfrequenz von 1800 MHz arbeitet. Bei digitalen Telekommunikationssystemen werden somit eine Vielzahl von Trägerfrequenzen mit unterschiedlichen Impulsfrequenzen verwendet, weshalb die Endgerätehersteller zunehmend sogenannte Dual-Band- bzw. Triple-Band-Endgeräte zur Implementierung der verschiedenen Standards entwickeln.
Insbesondere das gepulste Hochfrequenzsignal bereitet hierbei oft Probleme. Das gepulste Hochfrequenzsignal wird beispielsweise durch die nicht lineare FET-Kennlinie eines im Endgerät vorhandenen Mikrofons demoduliert und verursacht so zum Teil deutlich wahrnehmbare Störungen im Audiofrequenzbereich.
Figur 1 zeigt eine vereinfachte zeitliche Darstellung eines periodisch gestörten Signals, wie es beispielsweise am Ausgang einer durch ein gepulstes Hochfrequenzsignal gestörten Signalquelle wie z.B. einem Mikrofon ausgegeben wird.
Figur 2 zeigt eine vereinfachte zeitliche Darstellung des zu- gehörigen gepulsten Hochfrequenzsignals bzw. periodischen Störsignals, wie es beispielsweise in GSM- oder DECT-Tele- kommunikationssystemen auftritt. Beim GSM-Standard werden gemäß Figur 2 in einem zeitlichen Abstand T von ca. 4,7 Millisekunden Hochfrequenzimpulse übertragen, die die eigentlichen Informationen enthalten. Beim DECT-Standard beträgt dieser zeitliche Abstand T 10 Millisekunden und entspricht einer Frequenz von 100 Hz im Gegensatz zu 217 Hz bei GSM. Diese periodischen Störsignale können nunmehr in einer gedruckten Leiterplatte und insbesondere an einer Signalquelle wie z.B. einem Mikrofon eingebracht werden, wodurch sich die in Figur 1 dargestellten Störspitzen ergeben.
Herkömmliche Vorrichtungen und Verfahren zur Unterdrückung dieser periodischen Störsignale basieren im Wesentlichen auf einer Abschirmung der Funkeinstrahlung durch beispielweise ein leitfähiges Abschirmgehäuse der Signalquelle bzw. ein leitfähiges Mikrofongehäuse. Hierbei ist zu beachten, dass das Gehäuse möglichst vollständig geschlossen ist. Eine optimale Wirkung wird meist durch eine metallische Abschirmung erreicht. Der Aufwand für eine derartige Abschirmung ist jedoch insbesondere bei Geräten wie z.B. einem mobilen Telekommunikationsendgerät und/oder einem Hörhilfegerät kostspielig und darüber hinaus platzintensiv.
Eine weitere Möglichkeit zur Unterdrückung dieser periodischen Störsignale besteht üblicherweise darin, die leitungsgebundene Einkopplung durch eine Filterung zu beseitigen. Hierbei werden in der Regel EntStörkondensatoren verwendet, die räumlich nahe am Feldeffekttransistor (FET) des Mikrofons angebracht werden, um dort das periodische Hochfrequenzstörsignal möglichst stark zu dämpfen. Die Auswahl des Kondensa- tors ist hierbei besonders kritisch, da der Einfluss parasitärer Induktivitäten bei hohen Frequenzen stark zunimmt.
Folglich wird eine optimale Entstörung nur mit einem Kondensator erzielt, dessen Impedanz für die jeweilige Frequenz des Störsignals minimal ist. Nachteilig ist hierbei jedoch, dass derartige mit Kondensatoren abgestimmte Signalquellen bzw. Mikrofone deutlich mehr kosten als herkömmliche Standard- elektretmikrofone. Ferner muss für jedes neue Telekommunikationsendgerät bzw. Handymodell oder auch jeden Typ von Hör- hilfegerät eine neue Signalquelle bzw. Mikrofon entwickelt werden, da die Hardwareumgebung wie z.B. das Leiterplatten- Layout des Endgeräts bzw. der Hörhilfe die Eigenschaften des Entstörkondensators beeinflusst. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass für jede Trägerfrequenz ein jeweiliger Ent- störkondensator benötigt wird, so dass für ein Dual-Band- Gerät Signalquellen mit zwei Störkondensatoren und für ein Triple-Band-Gerät Signalquellen mit sogar drei Entstörkondensatoren notwendig sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Unterdrückung von im Wesentlichen periodischen Störsignalen zu schaffen, wobei eine vereinfachte und verbesserte Entstörung ermöglicht wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens durch die Maßnahmen des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des Patentanspruchs 20 gelöst.
Insbesondere durch eine in Abhängigkeit von der Periodendauer des Störsignals durchgeführte vielfache Überlagerung des Eingangssignals und eine anschließende Normierung des vielfach überlagerten Eingangssignals kann ein dem Störsignal entsprechendes Signal auf besonders einfache Weise ermittelt werden, wobei man durch eine nachfolgend durchgeführte Subtraktion des dem Störsignal entsprechenden Signals von dem gestörten Eingangssignal ein sehr gut entstörtes Eingangssignal erhält. Ein derartiges Verfahren ist einfach zu implementieren und benötigt darüber hinaus sehr wenig Rechenleistung, wobei zusätzlich keine Verzögerungen im Eingangssignal wie z.B. einem Audiosignal auftreten.
Vorzugsweise wird das Eingangssignal als digitalisiertes Signal über eine Vielzahl von Periodendauern zwischengespeichert, wodurch eine Überlagerung in Abhängigkeit von der Periodendauer sehr einfach realisierbar ist.
Vorzugsweise wird das Ermitteln des dem Störsignal entsprechenden Signals durch eine Mittelwertbildung über eine vorbestimmte oder sich ändernde Anzahl von Perioden durchgeführt, die bei einer softwaremäßigen Realisierung problemlos er ög- licht wird.
Zusätzlich kann die Überlagerung des Eingangssignals mit unterschiedlichen Gewichtungsfaktoren durchgeführt werden und insbesondere eine gleitende Mittelwertbildung angewendet wer- den, wodurch man eine besonders hochwertige Störsignalunterdrückung erhält. Die Gewichtungsfaktoren können hierbei ein- gangssignalabhängig festgelegt werden, wodurch sich eine weitere qualitative Verbesserung der Störunterdrückung auch unabhängig von einem jeweiligen Eingangssignalpegel bzw. Ver- hältnis zum Störsignal ergibt.
Vorzugsweise wird für die Normierung eine Division verwendet, wobei auch weitere Normierungsverfahren grundsätzlich denkbar sind, um das überlagerte Eingangssignal wieder in seinen ur- sprünglichen Amplitudenbereich überzuführen. Bei einer unbekannten periodischen Störung kann die Periodendauer auch aus dem gestörten Eingangssignal ermittelt werden, wobei insbesondere eine Autokorrelation eines Abschnitts des gestörten Eingangssignals zum Bestimmen von Wertemaxima durchgeführt wird und anschließend die Periodendauer aus einem zeitlichen Abstand der Wertemaxima ermittelt wird. Auf diese Weise können auch unbekannte periodische Störsignale automatisch erfasst und unterdrückt werden. In gleicher Weise können dadurch auch Störsignale erfasst und unterdrückt wer- den, die nur eine im Wesentlichen gleichmäßige Periodendauer aufweisen und folglich geringe Schwankungen haben können.
Vorzugsweise wird bei dem Verfahren nicht ein unmittelbar gestörtes Eingangssignal, sondern ein davon abhängiges Fehler- signal zur Störunterdrückung herangezogen, wobei zum Ausgeben des Fehlersignals und zugehöriger Koeffizienten auf der Grundlage eines gestörten Nutzsignals eine Signalanalyse durchgeführt wird und anschließend zum Rückgewinnen eines entstörten Nutzsignals auf der Grundlage eines entstörten Fehlersignals und der Koeffizienten eine Signalsynthese durchgeführt wird.
Vorzugsweise wird bei der Signalanalyse eine FIR-Filterung zum Ausgeben eines Prädiktionsfehlersignals und zugehöriger Prädiktorkoeffizienten auf der Grundlage eines Sprachsignals und bei der Signalsynthese eine IIR-Filterung zum Rückgewinnen des entstörten Nutzsignals auf der Grundlage eines entstörten Prädiktionsfehlersignals und der Prädiktorkoeffizienten durchgeführt. Somit können in vorteilhafter Weise die bei der Sprachkodierung in digitalen Telekommunikationssystemen ohnehin verwendeten Sprachschätzer dazu verwendet werden, die periodischen Störsignale weiter zu unterdrücken. In gleicher Weise können derartige aus der Sprachkodierung bzw. Sprachschätzung bekannten Elemente auch in externen Geräten einge- setzt werden, wie z.B. Hörhilfegeräten, wodurch eine weitere Miniaturisierung bei weiterer Störunterdrückung insbesondere gegenüber den von digitalen Übertragungssystemen erzeugten periodischen Störsignalen ermöglicht wird.
Der besondere Vorteil ergibt sich insbesondere aus der Tatsa- ehe, dass nach der durchgeführten Signalanalyse lediglich das Fehlersignal die periodischen Störer enthält, während die zugehörigen Koeffizienten unbeeinflusst bleiben.
Vorzugsweise wird bei der Signalanalyse eine lineare Prädik- tion und insbesondere eine Kurzzeitprädiktion in einem Zeitbereich von 20 bis 400 Millisekunden durchgeführt. Derartige lineare Kurzzeitprädiktoren ermöglichen die Erzeugung von ausreichend genauen Fehlersignalen und Koeffizienten zur weiteren Signalverarbeitung. Zur Bestimmung der jeweiligen Koeffizienten bietet sich hierbei insbesondere der sogenannte Levinson-Durbin-Algorithmus an, da dieser üblicherweise insbesondere in mobilen Endgeräten bei der Sprachkodierung verwendet wird und somit ohnehin zur Verfügung steht.
Vorzugsweise wird die Subtraktion in Abhängigkeit von einer Signalenergie des gestörten Eingangssignals und des entstörten Eingangssignals durchgeführt. Auf diese Weise können auch derartige Störsignale behoben werden, die nicht in jedem Rahmen bzw. nach jeder Periodendauer T ein Störsignal aufweisen, sondern beispielsweise eine Periodendauer überspringen. Ein derartiges unregelmäßiges Fehlen von Störsignalen innerhalb der Periodendauer wird oftmals impliziert durch die verwendeten Telekommunikationsstandards, so dass auch ein derartiges Fehlen von Störsignalen keine unerwünschte Verschlechterung der Störunterdrückung verursacht.
Vorzugsweise wird das Verfahren zur Unterdrückung von periodischen Störsignalen, das oben erläutert worden ist, in einer Sprachpause des gestörten Eingangsignals durchgeführt, wobei insbesondere der Schritt b) , bei dem die Ermittlung des dem Störsignal entsprechenden Signals vorgenommen wird, in einer Sprachpause erfolgen sollte. Dies hat den Vorteil, dass zur Ermittlung des dem Störsignal entsprechenden Signals über vergleichsweise wenige Periodendauern gemittelt werden kann, da in einer Sprachpause der Nutzdatenanteil fehlt. Der Hauptvorteil besteht jedoch darin, dass Kammfiltereffekte wirksam vermieden werden können.
Das Feststellen einer Sprachpause in dem gestörten Eingangssignal kann grundsätzlich auf beliebige Weise vonstatten gehen. Bevorzugt kommen jedoch folgende Methoden einzeln oder in Kombination miteinander zur Anwendung: Eine Sprachpause kann anhand einer Energie in einer aktuellen Periodendauer des Eingangssignals festgestellt werden. Alternativ kann die Feststellung einer Sprachpause anhand eines Maximalwertes in einer aktuellen Periodendauer des Eingangssignals erfolgen. Als weitere Alternative ist es denkbar, dass eine Sprachpause anhand einer Änderung des Eingangssignals in einer aktuellen Periodendauer im Vergleich zu einer vorhergehenden Periodendauer festgestellt wird.
Diesen Methoden liegt zugrunde, dass bei Vorliegen eines
Nutzsignals grundsätzlich eine Energie in einer aktuellen Periodendauer und auch ein Maximalwert in einer aktuellen Periodendauer eher hoch zu erwarten sind. Hinsichtlich des Feststeilens einer Sprachpause anhand einer Änderung im Eingangs- signal von Periodendauer zu Periodendauer wird darauf hingewiesen, dass selbstverständlich das Eingangssignal innerhalb einer Sprachpause sich im Normalfall deutlich von dem Eingangssignal während einer Sprachübertragung unterscheidet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann als Eingangssignal auch ein störungsreduziertes Eingangssignal verwendet werden, wobei diese Vorgehensweise den Vorteil hat, dass leichter zwischen dem Vorliegen und dem Nichtvorliegen einer Sprachpause zu unterscheiden ist, und zwar gerade in Fällen, bei denen das Nutzsignal von geringer Intensität ist. Für den Fall, dass festgestellt wird, dass die Ermittlung des dem Störsignal entsprechenden Signals aufgrund von Periodendauern vorgenommen worden ist, bei denen irrtümlich keine Sprachpause vorlag, kann zur Durchführung von Schritt c) auf frühere Werte des dem Störsignal entsprechenden Signals zurückgegriffen werden, wobei die zur Durchführung des Verfahrens vorgesehene Vorrichtung zu diesem Zweck einen geeigneten Speicher für die früheren Werte des dem Störsignal entsprechenden Signals aufweist.
In den weiteren Ansprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispie- len unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigen:
Figur 1 eine vereinfachte zeitliche Darstellung eines von einer Signalquelle erzeugten periodisch gestörten Signals;
Figur 2 eine vereinfachte zeitliche Darstellung des periodischen StörSignals;
Figur 3 eine vereinfachte Blockdarstellung eines Gesamtsystems mit der Störunterdrückungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
Figur 4 eine vereinfachte Blockdarstellung der Störunter- drückungsvorrichtung;
Figur 5 eine vereinfachte zeitliche Darstellung des in der Störunterdrückungsvorrichtung erzeugten und dem Störsignal entsprechenden Signals; und Figur 6 eine vereinfachte Blockdarstellung eines Teilsystems mit der Störunterdrückungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Figur 7 eine vereinfachte Blockdarstellung der Störunterdrückungsvorrichtung, kombiniert mit einer Sprachpausenerfas- sungseinrichtung, gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
Figur 8 eine vereinfachte Blockdarstellung der Störunter- drückungsvorrichtung, kombiniert mit einer Sprachpausenerfas- sungseinrichtung, gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, und
Figur 9 eine vereinfachte Blockdarstellung der Störunter- drückungsvorrichtung, kombiniert mit einer Sprachpausenerfas- sungsvorrichtung, gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel.
Erstes Ausführungsbeispiel
Figur 3 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Systemkonfiguration, in der die erfindungsgemäße Störunterdrük- kungsvorrichtung beispielsweise verwendet werden kann. Gemäß Figur 3 bezeichnet M eine Signalquelle bzw. ein Mikrofon zum Umwandeln eines akustischen Sprachsignals in ein elektrisches Sprachsignal bzw. Nutzsignal. Wie bereits vorstehend beschrieben wurde, kann auf Grund der Einkopplung von Störsignalen beispielsweise über die Leiterplatte oder über eine Funkeinstrahlung ein eigentliches Sprach-Nutzsignal N mit einem Störsignal S überlagert werden, wodurch sich ein gestör- tes Eingangssignal E ergibt. Eine derartige Überlagerung eines Nutzsignals mit einem periodischen Störsignal ist allgemein bekannt, wobei das vom Stromnetz verursachte Brummen ein typisches Beispiel darstellt.
Wie eingangs bereits beschrieben wurde, können solche Störungen jedoch auch in digitalen Telekommunikationsgeräten bzw. in unmittelbarer Nähe dieser Endgeräte verwendeten Geräten geschehen, wobei in diesem Fall das periodische Störsignal von der Datenübertragung zwischen dem mobilen Telekommunikationsendgerät und der dazugehörigen Basisstation verursacht wird. Zur Unterdrückung derartiger periodischer Störsignale können die eingangs beschriebenen bekannten Maßnahmen durchgeführt werden, wie z.B. das Vorsehen einer Abschirmung der Signalquelle M und/oder das Vorsehen eines Störsignal- Vorfilters, der üblicherweise einen Entstörkondensator aufweist und ebenfalls zur Reduzierung des periodischen Störsi- gnals im gestörten Eingangssignal E geeignet ist. Das zunächst analoge gestörte Eingangssignal wird durch einen A/D- Wandler W in ein digitalisiertes gestörtes Eingangssignal E umgewandelt und anschließend der eigentlichen Störsignalun- terdrückungsvorrichtung U zugeführt, die durch eine Subtrak- tion eines dem Störsignal entsprechenden Signals Sλ von dem gestörten Eingangssignal E ein entstörtes Eingangssignal Eλ erzeugt, welches beispielsweise über eine Luft-Schnittstelle I übertragen oder über einen Rückhörpfad R zur Realisierung eines notwendigen Echos an einen nicht dargestellten Hörer- Lautsprecher rückgekoppelt wird.
Figur 4 zeigt eine vereinfachte Blockdarstellung der Störsi- gnalunterdrückungsvorrichtung U gemäß Figur 3. Gemäß Figur 4 wird das vom Wandler W ausgegebene digitalisierte gestörte Eingangssignal E, welches sich aus dem Nutzsignal N und dem periodischen Störsignal S zusammensetzt, beispielsweise einer Periodendauer-Ermittlungseinheit 1 zugeführt, die eine Periodendauer T des Störsignals S ermittelt. Eine derartige Identifizierung der Periodendauer T des Störsignals S kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Vorzugsweise wird jedoch mittels Autokorrelation in einem Abschnitt des Eingangssignals E bzw. eines gestörten Audiosignals (z.B. kurz nach dem Aufbau der Telefonverbindung oder in gelegentlichen Intervallen während des Gesprächs) Signalmaxima bestimmt und aus den zeitlichen Abständen zwischen den Signalmaxima der
Autokorrelationsfunktion direkt die Periodendauer T des Störsignals S ermittelt. Eine derartige Periodendauer-Ermittlung kann demzufolge einmalig oder in zeitlich vorbestimmten Abständen erfolgen.
Für den Fall, dass wie z.B. in Sprachpausen kein Sprachsignal übertragen wird, kann alternativ auch direkt zwischen zwei Maximalwerten des Störsignals bzw. des gestörten Eingangssignals die Periodendauer ermittelt werden, wodurch die Periodendauer T besonders einfach bestimmt wird.
Alternativ kann die Periodendauer-Ermittlungseinheit 1 auch durch eine nicht dargestellte Periodendauer-Bereitstellungseinheit realisiert werden, die beispielsweise bei Kenntnis eines existierenden periodischen Störsignals dessen Periodendauer T ausgibt.
In einer Störsignal-Ermittlungseinheit 2 wird nunmehr ein dem Störsignal S entsprechendes Signal SΛ ermittelt und anschließend mittels einer Subtraktions-Einheit 3 vom gestörten Eingangssignal E subtrahiert, wodurch man das entstörte Ein- gangssignal EΛ=N+S-Sλ erhält, welches folglich im Wesentlichen dem Nutzsignal N entspricht.
Zur Ermittlung des dem Störsignal S entsprechenden Signals S Λ wird gemäß Figur 4 in der Störsignal-Ermittlungseinheit 2 in Abhängigkeit von der Periodendauer T des periodischen Störsignals S eine vielfache Überlagerung des Eingangssignals E und eine anschließende Normierung des vielfach überlagerten Eingangssignals durchgeführt.
In der Störsignal-Ermittlungseinheit 2 wird demzufolge im zeitlichen Abstand der Periodendauer T eine vielfache Überlagerung des Eingangssignals E durchgeführt, wodurch die jeweils an der gleichen Stelle befindlichen Störsignale zunehmend verstärkt werden und das statistisch verteilte Nutzsi- gnal bzw. Audiosignal N zunehmend ausgelöscht wird. Nach einer Normierung, die beispielsweise einer Division entsprechend der Anzahl von durchgeführten Überlagerungen ent- spricht, erhält man wiederum ein dem gestörten Eingangssignal E entsprechendes Signal Sλ, das im Wesentlichen dem im Eingangssignal befindlichen Störsignal S gleicht. Durch die im Subtrahierer 3 durchgeführte Subtraktion erhält man folglich ein entstörtes Eingangssignal E welches im Wesentlichen dem Nutz- bzw. Audiosignal N entspricht.
Vorzugsweise wird über eine Reihe von Phasen bzw. Rahmen des periodischen Störsignals gemittelt. Da eine Mittelwertbildung über einen unendlich langen Zeitraum nicht möglich ist, erfolgt beispielsweise eine Mittelwertbildung über eine vorbestimmte oder sich ändernde endliche Anzahl von Perioden bzw. Periodendauern T. Zur Verbesserung der Qualität einer durchgeführten Störunterdrückung hat sich hierbei die Einführung von sogenannten Gewichtungsfaktoren als sinnvoll erwiesen, wobei weiter in der Vergangenheit liegende Perioden schwächer zu gewichten sind als eine jeweils anliegende bzw. aktuelle Periode, um somit einen gewichteten Mittelwert zu erhalten.
Vorzugsweise wird eine gleitende Mittelwertbildung in der
Störsignal-Ermittlungseinheit 2 nach folgendem Schema durchgeführt:
Mittelwertn = a x Mittelwertn-ι + (1 - a) x Mittelwertaktueιι
wobei n die Anzahl der jeweiligen Perioden bzw. Rahmen und a einen Gewichtungsfaktor beschreibt.
Dabei kann der Gewichtungsfaktor a fest im Bereich zwischen 0 und 1 gewählt werden. Für einen Gewichtungsfaktor von a=0,8 und einer gleitenden Mittelwertbildung über 2 Periodendauern T ergeben sich damit folgende Werte:
Mittelwerte. = 0,2 x Eingangssignal0
Eingangssignalo) usw .
Auf diese Weise erhält man durch den Mittelwert ein dem Stör- signal S sehr gut entsprechendes Signal S , welches anschließend vom Eingangssignal subtrahiert werden kann.
Eine andere Möglichkeit ist es, diesen Gewichtungsfaktor a zu variieren, d.h. das System adaptiv zu gestalten. Dabei ist es sinnvoll, über einen längeren Zeitraum zu mitteln, wenn das Störsignal beispielsweise durch einen Sprecher überlagert wird. Genauer gesagt kann beispielsweise der Gewichtungsfaktor a in Abhängigkeit vom Eingangssignal bzw. in Abhängigkeit von dessen Signalpegel (Lautstärke) groß gewählt werden. An- dererseits kann beispielsweise in Sprachpausen, wenn z.B. der Signalpegel des Nutzsignals bzw. Audiosignals N sehr klein ist, der Gewichtungsfaktor a kleiner gewählt werden. In diesem Fall wird die aktuelle Phase bzw. der Rahmen oder Periode des Störsignals stärker gewichtet.
Dieses in der Störsignal-Ermittlungseinheit 2 ermittelte Signal bzw. der nicht gewichtete Mittelwert SΛ wird anschließend in dem aktuellen Rahmen bzw. der augenblicklichen Periodendauer vom Eingangssignal (Audiosignal) subtrahiert, wo- durch das Störsignals S stark verringert werden kann. Enthält der Mittelwert den gesamten Anteil des periodischen Störsignals, so wird dieser sogar komplett aus dem Eingangssignal herausgerechnet .
Die Qualität der Störunterdrückungsvorrichtung kann ferner durch eine Subtraktion in Abhängigkeit von einer Signalenergie des gestörten Eingangssignals und des entstörten Eingangssignals E verbessert werden. Hierbei wird der Subtrahierer 3 um die folgende Abschätzung erweitert:
Wird durch die Subtraktion des dem Störsignal S entsprechenden Signals SΛ vom Eingangssignal E eine Signalenergie des entstörten Eingangssignals E im betrachteten Rahmen bzw. der Periode erhöht, so wird auf die Subtraktion verzichtet oder die Subtraktion mit einem Gewichtungsfaktor b (kleiner 1) durchgeführt. Eine Erhöhung der Signalenergie des entstörten Eingangssignals E gegenüber dem gestörten Eingangssignal E durch die Subtraktion deutet nämlich darauf hin, dass in dem betrachteten Rahmen das Störsignal (unerwarteterweise) nicht aufgetreten ist und somit durch die Subtraktion eine Verschlechterung der Störunterdrückung erzielt würde. Da ein solches Ausbleiben des periodischen Störsignal z.B. bei DECT- Telekommunikationssystemen nicht unüblich ist und in mehr oder weniger regelmäßigen Abständen auftritt, wird durch eine derartige abhängige Subtraktion mit eventuell adaptiven Sub- traktions-Gewichtungsfaktoren b eine weitere Qualitätsverbes- serung erzielt.
Figur 5 zeigt eine vereinfachte zeitliche Darstellung des von der Störsignal-Ermittlungseinheit 2 ermittelten Signals S welches im Wesentlichen dem Störsignal S entspricht und vom Eingangssignal gemäß Figur 1 subtrahiert wird. Auf diese Weise erhält man ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Unterdrückung von periodischen Störsignalen, wodurch auf eine metallische Abschirmung beispielweise der Mikrofone verzichtet werden kann. Somit können die Kosten für die Mikrofone bzw. Signalquellen gesenkt werden. Ferner muss bei der Führung der Eingangssignale bzw. Audiosignale auf einer Leiterplatte nicht mehr auf HF-Einstreuungen geachtet werden, wodurch sich das Layout wesentlich vereinfacht und eine Mikrofonposition freier gewählt werden kann. Ferner ist das vorstehend be- schriebene Verfahren sehr einfach zu implementieren und benötigt darüber hinaus nur sehr geringe Rechenleistung, da im Wesentlichen nur zwei Additionen und Multiplikationen pro Abtastwert notwendig sind. Auch treten durch das Verfahren keine zusätzlichen Verzögerungen im Audiosignal auf.
Vorzugsweise wird das Eingangssignal als digitalisiertes Signal über eine Vielzahl von Periodendauern T in einem nicht dargestellten Zwischenspeicher gespeichert, wodurch sich eine Weiterverarbeitung und insbesondere die vorstehend beschriebene Überlagerung bzw. Mittelwertbildung besonders einfach realisieren lässt.
Das vorstehend beschriebene Verfahren wurde gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel direkt auf das Eingangssignal E bzw. die Audiosignaldaten angewendet. In gleicher Weise kann es jedoch auch auf Fehlersignale bzw. Residuensignale angewendet wer- den, wie sie beispielsweise bei der Sprachschätzung auftreten.
Zweites Ausführungsbeispiel
Figur 6 zeigt eine vereinfachte Blockdarstellung eines Teilsystems mit der Störunterdrückungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Zur Vereinfachung der nachfolgenden Beschreibung wird zunächst davon ausgegangen, dass die optionalen Blöcke 4 und 5 in Figur 6 nicht vorhanden sind und somit das gestörte Nutzsignal x(k)= x (k.) ist. In gleicher Weise gilt: x* Λ (k) =x* (k) .
Im Wesentlichen besteht die Vorrichtung zur Unterdrückung von periodischen Störsignalen gemäß dem zweiten Ausführungsbei- spiel aus einem Signalanalysator SA zum Ausgeben eines Fehlersignals E(k) und dazugehöriger Koeffizienten ai auf der Grundlage des gestörten Nutzsignals bzw. eines gestörten elektrischen Sprachsignals. Auf der Grundlage des vom Signalanalysator SA ausgegebenen Fehlersignals E(k) erzeugt nunmehr die vorstehend beschriebene Störsignalunterdrückungsvorrich- tung U wiederum ein entstörtes Fehlersignal EΛ(k) mit reduzierten periodischen Störsignalen, welches an einen Signal- synthetisierer SS weitergeleitet wird. Der Signalsynthetisie- rer SS führt auf der Grundlage des entstörten Fehlersignals Eλ(k) und der vom Signalanalysator SA erzeugten Koeffizienten ai eine Signalsynthese zum Rückgewinnen eines entstörten Nutzsignals x*(k) bzw. x* (k) durch. Die Nutzsignalqualität des entstörten Nutzsignals x*(k) kann demzufolge weiter verbessert werden.
Vorzugsweise wird die Störunterdrückungsvorrichtung U in ei- nem mobilen Telekommunikationsendgerät wie z.B. einem Mobiltelefon ausgebildet, wobei die in Figur 6 dargestellten Elemente zumindest teilweise zur Realisierung einer Sprachkodierung bereits vorhanden sind.
Zur Reduzierung einer Datenmenge sowie einer Anfälligkeit gegenüber Störungen werden insbesondere in drahtlosen Telekommunikationssystemen sogenannte Sprachkodierer verwendet, die unter Berücksichtigung der menschlichen Empfangsmöglichkeiten eine Signalqualität bzw. Störunempfindlichkeit verbessern. Hierbei werden als sogenannte Sprachschätzer FIR-Filter (fi- nite Impulse response) oder IIR-Filter zum Ausgeben eines Prädiktionsfehlersignals und dazugehöriger Prädiktorkoeffizienten auf der Grundlage eines anliegenden Sprachsignals erzeugt. Erfindungsgemäß kann nunmehr der Signalanalysator SA einen derartigen FIR-Filter zum Ausgeben eines Prädiktionsfehlersignals E(k) und dazugehöriger Prädiktorkoeffizienten ai auf der Grundlage des anliegenden gestörten Sprachsignals x(k) verwenden. Demzufolge wird das von der Störunterdrük- kungsvorrichtung U angewandte Verfahren nunmehr nicht direkt auf das Eingangssignal E bzw. das Audiosignal angewendet, sondern auf ein dazugehöriges Fehlersignal bzw. Residuensignal. Hierbei kann beispielsweise ein linearer Prädiktor zum Durchführen einer linearen Prädiktion als Signalanalysator SA verwendet werden, wobei vorzugsweise eine Kurzzeitprädiktion in einem Zeitbereich von 20 bis 400 Millisekunden durchgeführt wird. Derartige lineare Kurzzeitprädikatoren, wobei zur Berechnung der Prädiktorkoeffizienten ai vorzugsweise der sogenannte Levinson-Durbin-Algorithmus verwendet wird, sind wiederum bei der Sprachkodierung allgemein bekannt, weshalb nachfolgend auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet wird. Der Signalanalysator SA erzeugt demzufolge ein gestörtes Fehlersignal E(k) sowie zugehörige Koeffizienten a±, welche keine Störung beinhalten.
Gemäß Figur 6 wird nunmehr in der vorstehend beschriebenen Signalunterdrückungsvorrichtung U die eigentliche Entstörung des periodischen Störsignals durchgeführt.
Das vom Signalanalysator SA erzeugte Fehlersignal E(k) be- steht im Wesentlichen aus der Differenz des gestörten Nutzsignals x(k) und einem dazugehörigen Schätzwert xA (k) , d. h. e (k) =x (k) -xΛ (k) . Anschließend wird das verbesserte bzw. zumindest teilweise entstörte Fehlersignal EΛ(k) in Verbindung mit den Koeffizienten a± synthetisiert, wodurch man das ent- störte Nutzsignal bzw. Originalsignal x*(k) erhält.
Zur weiteren Verbesserung der Koeffizientenberechnung im Signalanalysator SA kann gemäß Figur 6 eingangsseitig ferner ein Hochpassfilter 4 zur zusätzlichen Hochpassfilterung des gestörten Nutzsignals x(k) und zum Erzeugen eines gefilterten aber noch gestörten Nutzsignals xΛ(k) verwendet werden. Üblicherweise wird als HP-Filter 4 ein sogenannter Preenfasys- Filter verwendet, das in Verbindung mit den aus der Sprachkodierung verwendeten Signalanalysatoren eine weiter Verbesse- rung herbei führt. Zur Kompensation des optional eingeführten HP-Filters 4 kann optional auch ein TP-Filter 5 ausgangssei- tig zur Tiefpass-Filterung des entstörten Nutzsignals x*λ(k) verwendet werden, das schließlich das entstörte Nutzsignal x*(k) ausgibt. Ein derartiges TP-Filter besteht üblicherweise aus einem sogenannten Deenfasys-Filter .
In gleicher Weise können optional zur beschriebenen Störsi- gnalunterdrückungsvorrichtung gemäß Figur 6 wiederum die bekannten Entstörvorfilter sowie eine Abschirmung der Signal- quelle M hinzugefügt werden, wodurch sich nunmehr der Einsatz von kostengünstigen Elektretmikrofonen ergibt. Die Entstörkondensatoren wären hierbei unmittelbar an den Anschlusspins der Signalquelle bzw. des Mikrofons M zu befestigen. Der Vorteil des vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiels liegt demzufolge darin, dass mögliche Artefakten im Nutzsignal, die wegen einer herkömmlichen Geräuschreduktion entstehen können, durch die Signalanalyse und Signalsynthese deutlich abgeschwächt werden können.
Drittes Ausführungsbeispiel
Bei einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das anhand von Figur 7 veranschaulicht ist, wird gegenüber dem anhand von Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel insofern eine Erweiterung vorgenommen, dass eine Sprachpausenerfas- sungseinrichtung β vorgesehen ist, an deren Eingang das ge- störte Eingangssignal E anliegt. Anhand von Merkmalen des gestörten Eingangssignals E stellt die Sprachpausenerfassungs- einrichtung fest, ob bei einem aktuellen Zeitrahmen / einer aktuellen Periodendauer T des gestörten Eingangssignals E gerade eine Sprachpause vorliegt oder Sprach-Nutzsignale über- mittelt werden.
Die Sprachpausenerfassungseinrichtung 6 ist über eine Steuerleitung 7 mit der Störsignal-Ermittlungseinheit 2 verbunden, so dass die Störsignal-Ermittlungseinheit 2 ständig darüber informiert wird, ob gerade eine Sprachpause vorliegt oder nicht .
Wie bei der Ausführungsform nach Figur 4 liegt an der Störsignal-Ermittlungseinheit 2 auch das gestörte Eingangssignal E unmittelbar an. Eine Aktualisierung des von der Störsignal- Ermittlungseinheit gebildeten Mittelwerts in der oben beschriebenen Weise findet nunmehr nur dann statt, wenn die Sprachpausenerfassungsvorrichtung 6 über die Steuerleitung 7 das Vorliegen einer Sprachpause anzeigt.
Zu den Merkmalen, anhand denen die Sprachpausenerfassungsein- richtung 6 das Vorliegen einer Sprachpause feststellt, gehö- ren beispielsweise ein maximaler Signalwert in einer aktuellen Periodendauer T oder die Gesamtenergie des gestörten Eingangssignals E innerhalb einer Periodendauer T. Auch kann ein Vergleich zwischen aktuellen Signalverläufen des gestörten Eingangssignals E gegenüber früheren Signalverläufen aus zurückliegenden Periodendauern dazu herangezogen werden festzustellen, ob eine derartige Abweichung zwischen den Signalverläufen vorliegt, dass auf eine Sprachpause geschlossen werden kann.
Da das Nutzsignal für die Erfassung des dem Störsignal S entsprechenden Signal Sλ sozusagen „störend" ist, hat die Erfassung innerhalb einer Sprachpause den Vorteil, dass sich das Signal S Λ schneller mit ausreichender Qualität ermitteln lässt, da weniger Mittelungsschritte erforderlich sind. Auch werden Kammfiltereffekte vermieden.
Viertes Ausführungsbeispiel
Das vierte Ausführungsbeispiel der Erfindung, das aus Figur 8 hervorgeht, unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Figur 7 dadurch, dass die Sprachpausenerfassungseinrich- tung 6 einen weiteren Eingang aufweist, an dem das Eingangssignal E störungsreduziert vorliegt. Zu diesem Zweck wird das dem Störsignal S entsprechende Signal SΛ einem zweiten Subtrahierer 8 zugeleitet, an dessen Eingang das gestörte Eingangssignal anliegt und an dessen Ausgang ein störungsreduziertes Signal vorliegt, das der Sprachpausenerfassungsein- richtung β zugeleitet wird. Dabei ist jedoch darauf hinzuwei- sen, dass das an dem zweiten Eingang der Sprachpausenerfas- sungseinrichtung 6 anliegende störungsreduzierte Eingangssignal hinsichtlich seiner Störungsreduzierung auf einem Mittelwert für das Signal S beruht, das auf vorhergehende Zeitdauern T gegenüber dem aktuellen gestörten Eingangssignal E zurückzuführen ist. Das Ausführungsbeispiel nach Figur 8 gestattet es, Sprachpausen sowohl mit Hilfe des gestörten Eingangssignals E als auch aufgrund des störungsreduzierten Signals, das an dem zweiten Eingang der Sprachpausenerfassungseinrichtung 6 vorliegt, festzustellen. Gerade, wenn der Störanteil in dem gestörten Eingangssignal E sehr groß ist, kann es schwierig sein, allein aufgrund des gestörten Eingangssignals E das Vorliegen einer Sprachpause festzustellen. In diesem Fall ist es sinnvoll, aufgrund des störungsreduzierten Eingangssignals eine Erfassung von Sprachpausen vorzunehmen. In einem anderen
Fall, wenn das Störsignal S sehr starken Intensitätsschwankungen ausgesetzt ist oder über einen Zeitraum nicht vorliegt, ist es günstiger, allein aufgrund des gestörten Eingangssignals E die Erfassung von Sprachpausen durchzuführen.
Bei dem Ausführungsbeispiel aus Figur 8 kann somit je nach Signallage, insbesondere einem Verhältnis zwischen Störsignal S und Nutzsignal N oder aufgrund anderer Kriterien entschieden werden, ob mit Hilfe des gestörten Eingangssignals E al- lein, des störungsreduzierten Signals oder mit Hilfe von beiden eine Sprachpausenerfassung vorzunehmen ist. Eine solche Entscheidung kann in der Sprachpausenerfassungsvorrichtung 6 mit Hilfe von Vergleichen des gestörten Eingangssignals E für aufeinanderfolgende Periodendauern T getroffen werden.
Fünftes Ausführungsbeispiel
Ein anhand von Figur 9 veranschaulichtes fünftes Ausführungs- beispiel der Erfindung beruht grundsätzlich auf dem Ausfüh- rungsbeispiel nach Figur 7. Jedoch ist die Sprachpausenerfas- sungseinrichtung 6 über eine Steuerleitung 8 mit einem Speicher 9 verbunden, der frühere Werte für das Signal S λ enthält .
Wenn beispielsweise festgestellt wird, dass die Sprachpausenerfassungseinrichtung 6 aufgrund eines Übergangs von einer Sprachpause zu einem SprachübermittlungsZeitraum fehlerhaft arbeitet, kann mit Hilfe des Speichers 9 auf die früheren Werte für das dem Störsignal S entsprechende Signal SΛ zurückgegriffen werden. Insofern kann nachträglich durch Austausch fehlerhafter Werte, für Sλ die durch die Mittelwert- bildung gewonnen werden, durch frühere, aus einer Sprachpause stammende Werte, ein günstigerer Wert für das dem Subtrahierer 3 zugeführte Signal SΛ gefunden werden.
Zu diesem Zweck werden über eine Signalleitung 10 eindeutig aus Sprachpausen stammende Werte für das Signal SΛ, in den
Speicher 9 kopiert, wobei das Vorliegen von Eindeutigkeit für eine Sprachpause über die Signalleitung 8 vermittelt wird.
Über eine Signalleitung 11 erfolgt das Kopieren der früheren Werte zu der Störsignal-Ermittlungseinheit 2 zum Austausch fehlerhafter Werte, die beispielsweise aus einem Übergang von einer Sprachpause zu einem Sprachübermittlungszeitraum hervorgegangen sind.
Sechstes Ausführungsbeispiel
Gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel ist die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das dazugehörige Verfahren nicht in ein das periodische Störsignal generierendes System inte- griert, sondern als externes Gerät realisiert. Derartige externe Geräte können insbesondere sogenannte Hörhilfegeräte darstellen, da sie üblicherweise in unmittelbarer Nähe eines jeweiligen mobilen Telekommunikationsendgerätes verwendet werden und somit der Einkopplung von vorstehend beschriebenen periodischen Störsignalen besonders ausgesetzt sind. Genauer gesagt wird die vorstehend beschriebene Störsignal-Unterdrückungsvorrichtung mit direkter oder indirekter Anwendung auf das Eingangssignal demzufolge in einem Hörhilfegerät realisiert, welches beispielsweise ein Hinter-dem-Ohr-Gerät (HdO) , ein In-dem-Ohr-Gerät (IdO) , ein Im-Kanal-Gerät (com- plete in the canal, CIC) , ein Taschengerät, ein Headset, einen Kopfhörer und/oder ein Implantat darstellen kann. Wieder- um können auf diese Weise verbesserte Hörhilfegeräte realisiert werden, die gegenüber den von digitalen Telekommunikationssystemen erzeugten periodischen Störsignalen im Wesentlichen unempfindlich sind.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand von periodischen Störsignalen im GSM- und DECT-Telekommunikationssystem beschrieben. Sie ist jedoch nicht darauf beschränkt und umfasst in gleicher Weise periodische Störsignale, die durch andere drahtlose, drahtgebundene Telekommunikationssysteme oder sonstige Systeme erzeugt werden. In gleicher Weise ist die Erfindung nicht auf mobile Telekommunikationsendgeräte und Hörhilfegeräte beschränkt, sondern umfasst in gleicher Weise auch andere Geräte, die derartigen periodischen Störsignalen besonders ausgesetzt sind.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Unterdrückung von periodischen Störsignalen in einem gestörten Eingangssignal mit den Schritten: a) Bereitstellen einer Periodendauer (T) des im Wesentlichen periodischen Störsignals (S) ; b) Ermitteln eines dem Störsignal (S) entsprechenden Signals (S Λ ) ; und c) Durchführen einer Subtraktion des dem Störsignal ent- sprechenden Signals (SΛ) von dem gestörten Eingangssignal (E) zum Erzeugen eines entstörten Eingangssignals (Eλ) d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in Schritt b) in Abhängigkeit von der Periodendauer (T) des Störsignals (S) eine vielfache Überlagerung des Eingangssignals (E) und eine anschließende Normierung des vielfach überlagerten Eingangssignals durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Ein- gangssignal (E) als digitalisiertes Signal über eine Vielzahl von Periodendauern zwischengespeichert wird.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in Schritt b) eine Mittelwertbildung über eine vorbestimmte oder sich ändernde Anzahl von Periodendauern (T) durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in Schritt b) die Überlagerung des Eingangssignals (E) mit unterschiedlichen Gewichtungsfaktoren (a) durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Patentanspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine glei- tende Mittelwertbildung durchgeführt wird.
6. Verfahren nach Patentanspruch 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Gewichtungsfaktoren (a) eingangssignalabhängig festgelegt werden.
7. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis β, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Normierung eine Division aufweist.
8. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in Schritt a) die Periodendauer (T) aus dem gestörten Eingangssignal (E) ermittelt wird.
9. Verfahren nach Patentanspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in Schritt a) eine Autokorrelation eines Abschnitts des gestörten Eingangssignals (E) zum Bestimmen von Maxima durchgeführt wird und die Periodendauer (T) aus einem zeitlichen Abstand der Maxima ermittelt wird.
10. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Eingangssignal ein unmittelbar gestörtes Eingangssignal (E) oder ein davon abhängiges Fehlersignal (E(k)) darstellt.
11. Verfahren nach Patentanspruch 10 mit den Schritten: Durchführen einer Signalanalyse zum Ausgeben des Fehlersignals (E(k)) und zugehöriger Koeffizienten (ai) auf der Grundlage eines gestörten Nutzsignals (x(k)); und
Durchführen einer Signalsynthese zum Rückgewinnen eines entstörten Nutzsignals (x*(k)) auf der Grundlage eines entstörten Fehlersignals (EΛ(k)) und der Koeffizienten (a±) .
12. Verfahren nach Patentanspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass bei der Signalanalyse eine FIR-Filterung und/oder IIR-Filterung zum Ausgeben eines Prädiktionsfehlersignals (E(k)) und zugehöri- ger Prädiktorkoeffizienten (ai) auf der Grundlage eines Sprachsignals (x(k)) und die Signalsynthese eine IIR- Filterung und/oder FIR-Filterung zum Rückgewinnen des entstörten Nutzsignals (x*(k)) auf der Grundlage eines entstörten Prädiktionsfehlersignals (EΛ(k)) und der Prädiktorkoeffi- zienten (ai) durchgeführt wird.
13. Verfahren nach Patentanspruch 11 oder 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass bei der Signalanalyse eine lineare Prädiktion durchgeführt wird.
14. Verfahren nach Patentanspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die lineare Prädiktion eine Kurzzeitprädiktion in einem Zeitbereich von 20 bis 400 Millisekunden darstellt.
15. Verfahren nach einem der Patentansprüche 11 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass bei der Signalanalyse die Koeffizienten (ai) mittels Levinson-Durbin- Algorithmus bestimmt werden.
16. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in Schritt c) die Subtraktion in Abhängigkeit von einer Signalenergie des gestörten Eingangssignals (E) und des entstörten Ein- gangssignals (EΛ) durchgeführt wird.
17. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass es in einem drahtlosen Telekommunikationsendgerät durchgeführt wird.
18. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass es in einem Hörhilfegerät durchgeführt wird.
19. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das periodische Störsignal ein GSM- und/oder DECT-Signal darstellt.
20. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in Schritt b) das dem Störsignal (S) entsprechende Signal (SΛ) in einer Sprachpause des gestörten Eingangssignals (E) ermittelt wird.
21. Verfahren nach Patentanspruch 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine
Sprachpause anhand einer Energie in einer aktuellen Periodendauer (T) des Eingangssignals (E) festgestellt wird.
22. Verfahren nach einem der Patentansprüche 20 oder 21, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine
Sprachpause anhand eines Maximalwerts in einer aktuellen Periodendauer (T) des Eingangssignals (E) festgestellt wird.
23. Verfahren nach einem der Patentansprüche 20 bis 22, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine
Sprachpause anhand einer Änderung des Eingangssignals (E) in einer aktuellen Periodendauer (T) im Vergleich zu einer vorhergehenden Periodendauer festgestellt wird.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als das Eingangssignal (E) ein störungsreduziertes Eingangsignal verwendet wird.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Durchführung von Schritt c) auf frühere Werte des dem Störsignal (S) entsprechenden Signals (SΛ) zurückgegriffen wird.
26. Vorrichtung zur Unterdrückung von periodischen Störsignalen in einem gestörten Eingangssignal mit: einer Periodendauer-Bereitstellungseinheit (1) zum Bereitstellen einer Periodendauer (T) des im Wesentlichen periodi- sehen Störsignals (S) ; einer Störsignal-Ermittlungseinheit (2) zum Ermitteln eines dem Störsignal entsprechenden Signals (S ); und einer Subtraktions-Einheit (3) zum Subtrahieren des dem Störsignal entsprechenden Signals (SΛ) von einem gestörten Ein- gangssignal (E) und zum Erzeugen eines entstörten Eingangssignals (E ) d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Störsignal-Ermittlungseinheit (2) in Abhängigkeit von der Periodendauer (T) des periodischen Störsignals (S) eine vielfache Überlagerung des Eingangssignals (E) und eine Normierung des vielfach überlagerten Eingangssignals zur Ermittlung des dem Störsignal entsprechenden Signals (SΛ) durchführt.
27. Vorrichtung nach Patentanspruch 26, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Störsignal-Ermittlungseinheit (2) einen Zwischenspeicher zum Zwischenspeichern des Eingangssignals (E) als digitalisiertes Signal über eine Vielzahl von Periodendauern (T) aufweist.
28. Vorrichtung nach Patentanspruch 26 oder 27, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Störsignal-Ermittlungseinheit (2) eine Mittelwertbildung über eine vorbestimmte oder sich ändernde Anzahl von Periodendauern (T) durchführt.
29. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 26 bis 28, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Störsignal-Ermittlungseinheit (2) eine gleitende Mittelwertbildungseinheit mit unterschiedlichen Gewichtungsfaktoren (a) aufweist.
30. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 26 bis 29, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Normierung durch eine Divisionseinheit zur Realisierung eines Verhältnisses der überlagerten Eingangssignale mit der Anzahl der Überlagerungen durchgeführt wird.
31. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 26 bis 30, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen Signalanaly- sator (SA) zum Ausgeben eines Fehlersignals (E(k)) als Eingangssignal und zugehöriger Koeffizienten (a ) auf der Grundlage eines gestörten Nutzsignals (x(k)); und einen Signalsynthetisierer (SS) zum Rückgewinnen eines entstörten Nutzsignals (x*(k)) auf der Grundlage eines entstör- ten Fehlersignals (EΛ(k)) und der Koeffizienten (ai) .
32. Vorrichtung nach Patentanspruch 31, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Signalanalysator (SA) ein FIR-Filter und/oder IIR-Filter zum Ausgeben eines Prädiktionsfehlersignals (E(k)) und dazugehöriger Prädiktorkoeffizienten (ai) auf der Grundlage eines Sprachsignals (x(k)) und der Signalsynthetisierer (SS) einen IIR-Filter und/oder FIR-Filter zum Rückgewinnen des entstörten Nutzsignals (x*(k)) auf der Grundlage eines entstörten Prädiktionsfehlersignals (E (k)) und dazugehöriger Prädiktorkoeffizienten (ai) aufweist.
33. Vorrichtung nach Patentanspruch 31 oder 32, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Signalanalysator (SA) einen linearen Prädiktor zum Durchführen einer linearen Prädiktion aufweist.
34. Vorrichtung nach Patentanspruch 33, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der lineare Prädiktor (SA) eine Kurzzeitprädiktion in einem Zeitbereich von 20 bis 400 Millisekunden durchführt.
35. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 31 bis 34, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Signalanalysator (SA) die Koeffizienten (ai) mittels Levin- son-Durbin-Algorithmus bestimmt.
36. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 31 bis 35, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h ein HP-Filter (4) zur Filterung des gestörten Nutzsignals (x(k)) und zur Verbesserung der Koeffizientenberechnung im Signalanalysator (SA) .
37. Vorrichtung nach Patentanspruch 36, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das HP- Filter (4) ein Preenf asys-Filter aufweist.
38. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 36 oder 37, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h ein TP-Filter (5) zur Filterung des entstörten Nutzsignals (x*(k)) und zur Kompensation des HP-Filters (4) .
39. Vorrichtung nach Patentanspruch 38, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das TP- Filter ein Deenf asys-Filter aufweist.
40. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 31 bis 39, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h ein Störsignalvor- filter zur Reduzierung des periodischen Störsignals im Nutzsignal (x (k) ) .
41. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 26 bis 40, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das gestörte Nutzsignal (x(k)) von einem Elektretmikrofon erzeugt wird.
42. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 26 bis 41, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass sie in einem drahtlosen Telekommunikationsendgerät ausgebildet ist.
43. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 26 bis 42, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass sie in einem Hörhilfegerät ausgebildet ist.
44. Vorrichtung nach Patentanspruch 43, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Hörhilfegerät ein Hinter-de -Ohr-Gerät, ein In-dem-Ohr-Gerät, ein Im-Kanal-Gerät, ein Taschengerät, einen Kopfhörer und/oder ein Implantat darstellt.
45. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 26 bis 44, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das periodische Störsignal ein GSM- und/oder DECT-Signal darstellt.
46. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 26 bis 45, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Periodendauer-Bereitstellungseinheit eine Periodendauer- Ermittlungseinheit (1) aufweist, die zum Bestimmen von Signalmaxima eine Autokorrelation eines Abschnitts des gestörten Eingangssignals (E) durchführt und die Periodendauer (T) aus einem zeitlichen Abstand der Signalmaxima ermittelt.
47. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 26 bis 46, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass sie eine Erfassungseinrichtung für eine Sprachpause in dem gestörten Eingangssignal (E) aufweist, die mit der Störsignal- Ermittlungseinheit (2) zusammenwirkt.
48. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 26 bis 46, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass sie einen Speicher für frühere Werte für das dem Störsignal (S) entsprechende Signal (Sλ) aufweist.
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