ES2274867T3 - Sistema y procedimientos mejoradas de puesta en practica de un anulador de eco. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para anular una señal de eco, que comprende los pasos de: A) proporcionar una forma de onda de entrada a un procesador acústico, B) determinar si dicha forma de onda incluye información representativa de dicha señal de eco; y C) formar una forma de onda de salida atenuando una forma de onda residual con dicho procesador acústico si dicha forma de onda de entrada incluye información representativa de dicha señal de eco; en el cual dicha forma de onda residual es atenuada por un factor de atenuación que cambia gradualmente desde un valor de atenuación inicial a un valor de atenuación final durante dicho paso de atenuación; caracterizado porque el paso C) comprende: calcular un umbral de atenuación como una función de una estimación de energía de la forma de onda de entrada sobre una serie predeterminada de muestras, un valor de ruido de fondo, y una ganancia de predicción para un filtro; comparar el umbral de atenuación con dicho factor de atenuación, y ajustar el factor de atenuación en respuesta.
Description
Sistema y procedimientos mejorados de puesta en
práctica de un anulador de eco.
La presente invención se refiere generalmente a
anuladores de eco. Más particularmente, la presente invención se
refiere a un sistema y un procedimiento nuevos y mejorados para
reducir la audición entrecortada en los sistemas totalmente
dúplex que usan anuladores de eco. Las enseñanzas de la presente
invención se aplican a los anuladores acústicos de eco, así como a
los anuladores de eco en redes y otros sistemas no acústicos.
Los anuladores acústicos de eco (AEC) se usan en
aplicaciones de teleconferencia y de telefonía de manos libres para
eliminar la realimentación acústica entre un altavoz y un micrófono.
En un sistema de telefonía celular cuando el conductor utiliza un
teléfono manos libres, los anuladores acústicos de eco se usan en
la estación móvil para proporcionar comunicaciones totalmente
dúplex. Un diagrama de bloques de un anulador acústico de eco
tradicional es ilustrado en la figura 1.
Con fines de referencia, el conductor es el
comunicante del extremo cercano con la señal vocal de entrada
v(n) y la persona en el otro extremo de la conexión es el
comunicante de extremo lejano con señal vocal digital de entrada
x(n). El discurso del comunicante de extremo lejano es
difundido fuera del altavoz 2 en el teléfono móvil. Si este discurso
es recogido por el micrófono 10, l comunicante de extremo lejano
oye un eco molesto de su propia voz. La salida del micrófono 10,
r(c) es una señal digital. Típicamente, las funciones
realizadas por el micrófono 10 pueden ser ejecutadas por un
micrófono, el cual convertiría la señal de audio en una señal
eléctrica analógica y un convertidor analógico a digital (A/D). El
AEC identifica la respuesta de impulso entre el altavoz 2 y el
micrófono 10, genera una réplica del eco usando un filtro adaptativo
14, y la sustrae en un sumador 12 de la salida del micrófono,
r(n), para cancelar el eco del comunicante de extremo lejano
y(n). Puesto que el filtro adaptativo no puede eliminar
generalmente todo el eco, se emplea típicamente alguna forma de
supresión de eco provista por el elemento de supresión de eco
residual 19 (por ejemplo, un postprocesador no lineal) para
eliminar cualquier eco residual.
En la figura 1, la señal y(n) de eco de
comunicante de extremo lejano s ilustrada como la salida de un
elemento acústico de trayectoria de eco 4 que es un artefacto en la
cercanía del altavoz 2 y el micrófono 10. A la señal y(n) de
eco del comunicante de extremo lejano se añade la señal de ruido
w(n) y la señal vocal de extremo cercano v(n),
ilustrada por los elementos de suma 6 y 8 respectivamente. Se
debería apuntar que los elementos de suma 6 y 8 y la trayectoria 4
acústica de eco son artefactos del entorno móvil y se presentan
con fines ilustrativos.
El filtro adaptativo 14 usa la señal x(n)
vocal de extremo lejano como una señal de referencia. Si se permite
que el filtro adaptativo 14 se adapte en presencia de v(n),
la señal acústica de extremo cercano será añadida a la señal de
error e(n), que conduce la adaptación del coeficiente de
regulación del filtro, corrompiendo la estimación de la
trayectoria 4 acústica de eco. Por lo tanto, es necesario
deshabilitar la adaptación de coeficiente de regulación cuando
ambos comunicantes están hablando, una condición denominada doble
discurso. Durante el doble discurso, el elemento 18 de supresión de
eco residual debe también estar deshabilitado para prevenir la
corrupción de la señal vocal de extremo cercano. Un detector de
doble discurso (no mostrado) detecta típicamente la presencia de
doble discurso y proporciona señales de control para deshabilitar
el filtro adaptativo 14 y el elemento de supresión de eco residual
18 cuando hay doble discurso.
Como se muestra en la figura 2, en los sistemas
de anulación de eco de la técnica anterior, el elemento 18 de
supresión de eco residual funciona para anular cualquier eco
residual enmudeciendo (es decir, apagándose) su salida cuando un
eco es detectado por el filtro adaptativo 14. Este aspecto del
elemento 18 se muestra en la parte "A" de la figura 2. La
mitad superior de la parte "A" de la figura 2 ilustra la
detección de una condición de eco que resulta de la realimentación
acústica entre el altavoz 2 y un micrófono 10 cuando se pronuncia
la palabra "HELLO" por parte del comunicante de extremo
lejano. La mita inferior de la parte "A" de la figura 2
muestra que, tan pronto con se detecta el eco en T_{1}, el
elemento de salida 18 es enmudecido por completo. Después, tan
pronto como el eco deja de estar presente en t_{2}, la salida del
elemento 18 es enmudecida.
Además, en caso en los que la salida del
elemento 18 de supresión de eco residual es enmudecida porque el
filtro adaptativo 14 ha detectado un eco y el detector de doble
discurso detecta simultáneamente doble discurso, el elemento 18 de
supresión de eco residual enmudecerá su salida durante el periodo de
doble discurso. Este aspecto del elemento 18 se muestra en la parte
"B" de la figura 2. La mitad superior de la parte "B" de
la figura 2 ilustra la detección de una condición de doble discurso
en t_{4} en un momento en que la salida del elemento 18 está
siendo enmudecida como resultado de la detección de una condición de
eco entre t_{3} y t_{4}. La condición de doble discurso se
produce a partir del discurso simultáneo por los comunicantes de
extremo lejano y de extremo cercano (es decir, el comunicante de
extremo cercano está diciendo "HI" durante el tiempo que el
comunicante de extremo lejano está diciendo "HELLO"). La mitad
inferior de la parte "B" de la figura 2 muestra que, tan
pronto como se detecta el doble discurso en t_{5}, la salida del
elemento 18 se enmudece. A continuación, tan pronto como cesa la
condición de doble discurso el eco resultante de la palabra
"HELLO" pronunciada por el comunicante de extremo lejano cesa
en t_{6}. Tan pronto como el eco deja de estar presente en
t_{6}, el elemento de salida 18 enmudece. La parte "C" de la
figura 2 ilustra igualmente un ejemplo donde la salida del elemento
18 permanece sin enmudecer cuando se detecta una condición de doble
discurso entre t_{7} y t_{8}. A continuación, tan pronto con
deja de estar presente la condición de doble discurso en t_{8},
la salida del elemento 18 enmudece de nuevo a causa de una condición
de eco en proceso. La salida del elemento 18 permanece totalmente
enmudecida hasta que cesa esta condición de eco en t_{9},
causando de este modo el enmudecimiento de la palabra "UP" del
comunicante de extremo cercano entre t_{8} y t_{9}. Tan pronto
como deja de estar presente en t_{9}, la salida del elemento 18
deja de estar enmudecida
En referencia también al sistema de la técnica
anterior de la figura 1, cuando el componente de eco y(n)
domina la señal v(n) vocal de extremo cercano durante
periodos particulares, la señal vocal de extremo cercano será
enmudecida por el elemento 18. Esta situación puede dar como
resultado una distorsión de sonido indeseable en la señal audible
oída por el usuario. Un objetivo de la presente invención es
suavizar esta distorsión de sonido, que puede ser desagradable y
molesta para el usuario.
Además, de ser molesta para el usuario, esta
distorsión de sonido da como resultado a menudo la presentación de
una curva de energía no lisa al codificador de señales vocales usado
para codificar la señal vocal de extremo cercano. En aplicaciones
en las cuales se usan codificadores de señales vocales de velocidad
variable, la distorsión de sonido en la curva de energía puede
hacer que el codificador de señales vocales transita a la máxima
velocidad de datos más a menudo de lo que es necesario, malgastando
por lo tanto la capacidad limitada del sistema. De este modo, un
objeto de la presente invención es presentar una curva de energía
más lisa al codificador de señales vocales, mejorando por lo tanto
su rendimiento.
La patente de los Estados Unidos No 5.852.661
presenta una Unidad de Estación Base DECT para anular ecos híbridos
y suprimir ecos de red. La Unidad de Estación Base DECT incluye un
híbrido que conecta un bucle de dos hilos a un bucle de cuatro
hilos, un filtro de equilibrio adaptativo que recibe una señal de
transmisión de extremo cercano sobre dos hilos del bucle de cuatro
hilos y recibe una señal de error residual sobre otros dos hilos
del bucle de cuatro hilos. El filtro de equilibrio adaptativo emite
una señal de negación de eco híbrida a un sumador. El sumador
recibe también una señal de salida del híbrido que incluye una señal
de transmisión de extremo lejano y una parte reflejada de la señal
de transmisión de extremo cercano, y el sumador produce una señal
de error residual. LA Unidad de Estación Base DECT incluye, además,
un supresor de eco, un controlador de supresor de eco para
controlar un nivel de atenuación del supresor de eco, y una
controlador de descorrelación para enviar señales de
habilitación/deshabilitación al controlador de supresor de eco y el
filtro de equilibrio adaptativo está basado en un nivel de
correlación entre la señal de transmisión de extremo cercano y la
señal de error residual.
Los problemas y las deficiencias anteriormente
mencionados son reconocidos y solucionados por la presente
invención de la manera descrita más adelante.
La presente invención tal como se expone en las
reivindicaciones anexas se dirige a un sistema y un procedimiento
para anular una señal de eco. Este aspecto de la invención puede ser
usado, por ejemplo, para eliminar una transición abrupta en la
señal audible que de otro modo se produciría cuando la señal vocal
de extremo cercano es dominada por un eco y la salida del
posptocesador no lineal esta siendo cambiada de un estado no
enmudecido a un estado enmudecido. Según este aspecto de la
invención, se proporciona una forma de onda de entrada a un
procesador acústico, y use hace una determinación si la forma de
onda de entrada incluye información representativa de una seña de
eco. Si la forma de onda incluye información representativa de una
señal de eco, se forma una forma de onda de salida atenuando una
forma de onda residual con e procesador acústico. La forma de onda
residual es atenuada por un factor de atenuación que cambia
gradualmente desde un valor de atenuación inicial a un valor de
atenuación final durante la fase de atenuación. Este aspecto de la
invención puede también ser usado, por ejemplo, para eliminar la
distorsión de sonido en la señal audible que de otro modo se
produciría cuando la señal vocal de extremo cercano es dominada
por un eco y la salida del postprocesador no lineal está siendo
cambiada para un estado no enmudecido a un estado enmudecido.
Según otro aspecto, la presente invención se
dirige a un sistema y un procedimiento para ajustar una señal
acústica desde un estado enmudecido a un estado no enmudecido
variando un factor de atenuación aplicado a una señal acústica por
un procesador acústico. Este aspecto de la invención se puede usar,
por ejemplo, para eliminar la distorsión de sonido en la señal
audible que de otro modo se produciría el extremo de una condición
de eco es detectado y que la salida del postprocesador no lineal
está siendo cambiado de un estado enmudecido a un estado no
enmudecido. Según este aspecto de la invención, se proporciona una
señal acústica a un procesador acústico, y se forma una forma de
onda de salida a partir del procesador acústico ajustando el factor
de atenuación del estado enmudecido a u primer valor de atenuación
asociado al estado no enmudecido. Después de ajustar el factor de
atenuación al primer valor de atenuación, se forma la forma de onda
de salida cambiando gradualmente el factor de atenuación desde el
primer valor de atenuación a un segundo valor de atenuación. La
forma de onda de entrada se atenúa mediante un valor más pequeño
cuando el segundo valor de atenuación se aplica a la señal acústica
que cuando el primer valor de atenuación es aplicado a la señal
acústica. Este aspecto de la invención se puede usar también, por
ejemplo, para eliminar, la distorsión de sonido en la señal audible
que de otro modo podría producirse cuando un teléfono móvil está
funcionando en modo AMPS y un ruido de ráfaga está presente.
Las características, objetos y ventajas de la
presente invención se harán más evidentes a partir de la descripción
detallas expuesta más adelante cuando es tomada junto con los
dibujos en los cuales se identifican correspondientemente los
números de referencia similares a lo largo de todos ellos y en los
cuales:
La figura 1 es un diagrama de bloques de un
anulador acústico de eco de la técnica anterior.
La figura 2 es un diagrama de tiempo que
muestra el funcionamiento del elemento de supresión de eco residual
de la técnica anterior mostrado en la figura 1.
La figura 3 es un diagrama de bloque de un nuevo
postprocesador no lineal que funciona según una realización
preferida de la presente invención.
La figura 4 es un diagrama de flujo que muestra
el procedimiento de funcionamiento del postprocesador no lineal
mostrado en la figura 3.
La figura 5 es un diagrama de tiempo que muestra
el funcionamiento del postprocesador no lineal mostrado en la
figura 3 en casos en los cuales están presentes condiciones de eco y
de doble discurso.
La figura 6 es un diagrama de tiempo que muestra
el funcionamiento del postprocesador no lineal de la figura 3
cuando hay ruido de ráfaga en el comunicante de extremo lejano.
Haciendo referencia ahora a la figura 3, se
muestra un diagrama de bloques de un procesador 300 acústico que
funciona según una realización preferida de la presente invención.
El procesador 300 acústico es un postprocesador no lineal que acepta
como su señal de entrada, por ejemplo la señal (n) de error descrita
anteriormente con relación a la figura 1. El procesador acústico
300 incluye un conmutador 310 para variar el estado del procesador
entre un estado apagado y un estado arriba/abajo. Cuando el
procesador 300 está funcionando en su estado apagado, la señal
e(n) de entrada se aplica un medio de enmudecimiento 320 que
funciona para apagar completamente la señal de entrada, produciendo
de este modo una señal de salida en la salida del procesador 300 que
está totalmente enmudecida. Cuando el procesador acústico 300 está
funcionando en su estado arriba/abajo, la señal de entrada
e(n) se aplica a un atenuador 330 variable que produce una
señal de salida atenuando parcialmente la señal de entrada. El
factor de atenuación (k) que se aplica a la señal de entrada por
parte del atenuador 300 variable se calcula y se ajusta usando el
procedimiento 400 mostrado en la figura 4. Como se explicará más en
detalle más adelante, el atenuador variable 330 tiene tres estados,
a saber, ARRIBA, ABAJO y APAGADO. Estos estados se usan
alternativamente dependiendo de si el atenuador de variable está
elevando en rampa el ipso de atenuación (k) que está aplicado a la
señal de entrada (k), bajando en rampa el factor de atenuación (l)
que se está aplicando a la señal de entrada e(n), o apagado.
En referencia a hora la figura 4, se muestra un diagrama de flujo
que ilustra un procedimiento 400 de funcionamiento del procesador
acústico mostrado en la figura 3. El procedimiento 400 se usa para
controlar el conmutador 310 (conmutando por lo tanto el procesador
entre sus estados apagado y arriba/abajo) y para variar el factor de
atenuación (k) aplicado a la señal de entrada por el atenuador 330
variable. El procedimiento 400 puede ser ejecutado en software
usando el controlador 340 en el procesador 300 acústico. El
procedimiento 400 es particularmente muy apropiado para controlar el
procesador acústico usado para procesar las señales enviadas entre
una estación base y un teléfono móvil usando modulación CDMA. El uso
de técnicas CDMA en un sistema de comunicación de acceso múltiple es
bien conocido y descrito, por ejemplo en la patente de los Estados
Unidos No 4.901307 titulada 2SPEAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS
COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE O TERRESTRIAL REPEATERS''
concedida al titular de la presente invención.
En referencia también a la figura 4, en el paso
402, el sistema verifica si el procesador 300 está a punto de
empezar la atenuación de la señal e(n) de entrada. El paso
402 determinará que la atenuación de la señal e(n) de
entrada está apunto de empezar, por ejemplo cuando una condición de
eco es detectada en primer lugar por el filtro adaptativo 14,
cuando está presente ruido de ráfaga en el comunicante de extremo
lejano o cuando una condición de eco permanece presente después del
final de un periodo de doble discurso. Si se realiza una
determinación en el paso 402 de que la atenuación de la señal de
entrada está a punto de empezar, entonces el procesamiento procede
al paso 404 donde el estado del procesador 300 se establece en el
estado arriba7abajo (es decir, el conmutador 310 dirige la señal de
entrada al atenuador variable 300), el estado del atenuador
variable se establece en arriba, y el valor actual del factor de
atenuación (k) aplicado a la señal de entrada por el atenuador 330
se establece en 0 db. A continuación en el paso 406, el valor actual
del factor de atenuación (k) se compara con un umbral k_{up} que
es calculado según la siguiente ecuación (1)
donde E representa una estimación
de energía de la forma de onda de entrada e(n) sobre M
muestras, bnS es un valor de escala de ruido de fondo asociado al
generador de ruido aleatorio distribuido uniformemente usado para
generar w(n), y G_{pred} es la ganancia de predicción de un
filtro de conformación LPC asociado a la modulación CDMA usada para
la transmisión y la recepción de la señal vocal x(n) entre
una estación base y una estación móvil. La constante \alpha está
preferiblemente establecida en 1,0. En realizaciones alternativas
donde es deseable hacer que la atenuación de e(n) suba en
rampa más rápidamente, \alpha estará preferiblemente establecido
en un valor superior a 1,0. Los valores bnS y G_{pred} se calculan
preferiblemente como se ha expuesto en la patente de los Estados
Unidos 5.646.991 titulada "Noise Replacement System in an Echo
Canceller".
En el paso 406 se determina que el valor actual
del factor de atenuación (k) no es superior al umbral k_{up},
entonces el procesamiento vuelve al paso 402. En el caso en el que
se hubiese realizado una determinación en la anterior iteración del
paso 402 en el cual la atenuación de la señal de entrada e(n)
estaba a punto de empezar, el estado actual del atenuado variable
330 se establecerá en UP, la verificación e el paso 402 vuelve al
valor NO y la verificación en el paso 408 (que verifica la
determinación de si la atenuación de la señal de entrada acaba de
terminar) volverá igualmente al valor NO. En tales casos, l
procesamiento pasa a continuación al paso 410 que busca determinar
si el estado actual del atenuador variable es UP. Si el estado
actual del atenuador variable es UP, entonces en el paso 412 el
valor actual del factor de atenuación (k) aplicado a la señal de
entrada se sube en rampa. En una realización preferida, el factor
de atenuación es subido en rampa un valor igual a -1,5 db/intervalo
de 5 ms; sin embargo, se entenderá por parte del experto en la
técnica que el valor subido en rampa aplicada a k en cada iteración
del paso 412 es una cuestión de elección de diseño y puede ser
superior o inferior a -1,5 db por paso. A continuación, en el paso
406, el valor actual del factor de atenuación (k) se compara con el
umbral k_{up}. Si en la etapa 406, se determina que el valor
actual del factor de atenuación (k) no es inferior al umbral
k_{up}, entonces el bucle de procesamiento descrito anteriormente
sigue repitiéndose hasta que como resultado de la rampa repetida del
valor de k en el paso 412, el valor actual del factor de atenuación
(k) es determinado ser inferior al umbral k_{up} en la etapa
406.
Cuando el valor actual del factor de atenuación
(k) es determinado ser inferior al máximo del umbral k_{up} o
gama (eje gama = 30 dB) en el paso 406, entonces los pasos 414 y
416, el estado del procesador 300 cambia de su estado arriba/abajo
a apagado (es decir, l conmutador 310 redirecciona la señal de
entrada desde el atenuador variable 330 a medios de enmudecimiento
320), el valor actual del factor de atenuación (k) se restablece en
0, y el estado del atenuador variable 330 se establece en OFF.
De este modo, en los casos en los cuales la
atenuación de la señal de entrada e(n) se inicia porque, por
ejemplo, una condición de eco es detectada en primer lugar por el
filtro adaptativo 14, ruido de ráfaga está presente en el
comunicante de extremo lejano o una condición de eco permanece
presente después del final de un periodo de doble discurso, la
atenuación se eleva en rampa gradualmente (de una manera escalonada
a 1,5 db / intervalo de 5 ms) hasta que el valor actual del factor
de atenuación alcance k_{up. }En cuyo punto la señal de entrada
está totalmente enmudecida. Un ejemplo de este aspecto de la
invención está ilustrado en la figura 5 que muestra la elevación
en rampa gradual del factor de atenuación (k) que empieza en t_{1}
cuando empieza en primer lugar una condición de eco. La elevación
gradual en rampa del factor de atenuación (k) continúa desde
t_{1} a t_{2}, cuando el valor del factor de atenuación (k)
alcanza k_{up}. Inmediatamente después de t_{2}, el atenuador
variable 330 se apaga y la señal de entrada se enmudece por
completo (es decir, se apaga). Elevando gradualmente en rampa el
factor de atenuación (k) antes de apagar la señal de entrada en
t_{2}, la presente invención reduce sustancialmente la
"distorsión de sonido" en la señal audible que oyen
típicamente los usuarios de los anuladores de eco de la técnica
anterior. La elevación gradual en rampa del factor de atenuación
(k) cuando empieza en primer lugar una condición de eco, también se
muestra cuando se lleva a cabo desde t_{5} a t_{6} en la
figura 5.
En la figura 5, se muestra igualmente un ejemplo
del funcionamiento de la presente invención en un caso en el cual
una condición de eco permanece presente después del final de un
periodo de doble discurso. En particular, en t_{11} la condición
de doble discurso resultante de la pronunciación totalmente
simultánea de "HEY" (por el comunicante de extremo lejano) y
el inicio de la expresión "WHAT'S UP" por el comunicante de
extremo cercano, deja de existir. Sin embargo, al mismo tiempo, una
condición de eco permanece como resultado de, por ejemplo, el
acoplamiento acústico del altavoz 2 y el micrófono 10. La elevación
gradual en rampa del factor de atenuación (k) empieza en t_{11}
cuando termina el periodo de doble discurso y la condición de eco
sigue presente. La elevación gradual en rampa del factor de
atenuación (k) sigue desde t_{11} a t_{12}, cuando el valor
del factor de atenuación (k) alcanza k_{up}. Inmediatamente
después de t_{12}, le atenuador variable 330 se apaga y la señal
de entrada se enmudece por completo (es decir, se apaga). Elevando
gradualmente en rampa de una manera significante la atenuación
antes de apagar la señal de entrada en t_{12}, la presente
invención permite que el periodo de la expresión "WHAT'S UP"
(del comunicante de extremo cercano) que permanece después del
cese del periodo de doble discurso sea transmitido a través del
procesador 300, aunque de una forma parcialmente atenuada. Este
resultado contrasta con el llevado a cabo por el elemento de
supresión de eco residual de la técnica anterior 18 (mostrado en la
figura 2) que, en idéntica situación, apagaría por completo la
señal de entrada después del cese del periodo de doble discurso (el
cese del periodo de doble discurso se produce en t_{6} en la
figura 2) impidiendo, por consiguiente, que cualquier parte de la
expresión "WHAT'S UP" (del comunicante de extremo cercano) que
permanece después del cese del periodo de doble discurso sea
transmitida hacia el comunicante de extremo lejano. Además,
elevando gradualmente en rampa el factor de atenuación (k) antes de
apagar la señal de entrada en t_{12}, la presente invención reduce
sustancialmente la "distorsión de sonido" en la señal audible
que se oye típicamente por los usuarios de los anuladores de eco de
la técnica anterior.
\newpage
En referencia de nuevo a la figura 4, en el paso
408, el sistema verifica si el procesador 300 está apunto de cesar
el enmudecimiento de la señal de entrada e(n). El paso 408
determina que la atenuación de la señal de entrada e(n) está
apunto de cesar, por ejemplo cuando el filtro adaptativo 14
determina que una condición de eco previamente detectada ya no está
presente, cuando cese de estar presente un ruido de ráfaga en el
comunicante de extremo lejano o cuando empieza un periodo de doble
discurso durante la existencia de una condición de eco. Si se
realiza una determinación en el paso 408 de que la atenuación de la
señal de entrada está a punto de cesar, entonces el procesamiento
pasa al paso 418 donde el estado del atenuador variable 330 estaba
se cambia a DOWN, En la etapa 420, el sistema busca determinar si el
estado anterior del atenuador variable 330 estaba en UP. Si es así,
el procesamiento pasa al paso 422 donde el estado del procesador 300
está establecido en arriba/abajo (es decir, el conmutador 310
dirige la señal de entrada al atenuador variable 330), y el valor
actual del factor de atenuación (k) aplicado a la señal de entrada
por el atenuador 330 se establece en k_{down} donde k_{down} es
calculado según la siguiente ecuación (2):
donde E representa una estimación
de energía de la forma de onda de entrada sobre las muestras M, bnS
es un valor de escala de ruido de fondo para el generador de ruido
aleatorio distribuido uniformemente usado para generar w(n),
y G_{pred} es la ganancia de predicción de un filtro de
conformación LPC asociado a la modulación CDMA usada para la
transmisión y la recepción de la señal vocal x(n) entre una
estación base y una estación móvil. La constante B está
preferiblemente establecida en 1,0. En realizaciones alternativas
donde es deseable hacer que la atenuación de e(n) baje en
rampa más rápidamente, B estará preferiblemente establecido en un
valor superior a
1,0
A continuación, el procesamiento vuelve al paso
402. En los casos en los cuales se ha hecho una determinación n
la iteración anterior del paso 408 en el que la atenuación de la
señal de entrada (n) estaba a punto de cesar, el estado actual del
atenuador variable 330 se establecerá en DOWN, la verificación en la
etapa 402 volverá al valor NO y la verificación den la etapa 408
retornará igualmente al valor NO. En tales casos, el procesamiento
pasa a continuación al paso 426 que buscar determinar si el estado
actual del atenuador variable es DOWN. Si el estado actual del
atenuador variable es DOWN, entonces en el paso 428 el valor actual
del factor de atenuación (k) aplicado a la señal de entrada baja
en rampa. En una realización preferida, el factor de atenuación
baja en rampa un valor igual a 1,5 dB/intervalo de 5 ms; sin
embargo, el experto en la técnica entenderá que el valor bajado
en rampa aplicada a k en cada iteración del paso 428 es un asunto de
elección de diseño y puede ser mayor o menor que 1,5 dB por paso. A
continuación, e la etapa 430, el valor actual del factor de
atenuación (k) se compara con 0 dB. Si en el paso 430 se determina
que el valor actual del factor de atenuación (k) es 0 db, entonces
el bucle de procesamiento descrito anteriormente sigue repitiéndose
hasta que, como resultado de un desplazamiento en rampa repetido
del valor de k en la etapa 428, el valor actual del factor de
atenuación (k) es determinado ser superior o igual a 0 db en la
etapa 30. Cuando el valor actual del factor de atenuación (k) es
determinado ser superior o igual a 0 db en e paso 430, entonces en
el paso 416 el estado del atenuador variable 330 está establecido
en OFF.
De este modo, en los casos en los cuales la
atenuación de la señal de entrada e(n) se termina porque, por
ejemplo el filtro adaptativo 14, determina que una condición de eco
detectada ya no está presente, el ruido de ráfaga que estaba
presente anteriormente en la fuente de extremo lejano deja de estar
presente o un periodo de doble discurso empieza durante la
existencia de una condición de eco, el factor de se establece
inicialmente en k_{down}. Después, el factor de atenuación se
baja en rampa gradualmente (de una manera escalonada a 1,0 db /
intervalo de 5 ms) hasta que el valor actual del factor de
atenuación alcance 0 dB. Un ejemplo de este aspecto de la
invención está ilustrado en la figura 5 que muestra el
establecimiento del factor de atenuación en kdown en t3 cuando una
condición de eco esa en primer lugar y a continuación el descenso
gradual en rampa del factor de atenuación (k) hasta t4, cuando el
factor de atenuación (k) alcanza 0 db. Descendiendo gradualmente en
rampa el factor de atenuación hasta que alcanza 0 db en t4, la
presente invención reduce sustancialmente la "distorsión de
sonido" en la señal audible que oyen típicamente los usuarios de
los anuladores de eco de la técnica anterior. Ejemplo en los
cuales, al cesar una condición de eco, el factor de atenuación (k)
se establece inicialmente en k_{down} y a continuación bajan
gradualmente en rampa hasta alcanzar 0 db también se muestran
cuando se lleva a cabo desde t_{9} a t_{10} y desde t_{13} a
t_{14} en la figura 5.
En la figura 5, se muestra igualmente un ejemplo
del funcionamiento de la presente invención en un caso en el cual
una condición de eco empieza durante la existencia de una condición
de eco. En particular, en t_{7} una condición de doble discurso
empieza como resultante de la expresión "HI" pronunciada por el
comunicante de extremo cercano mientras que la expresión
"HELLO" está siendo pronunciada por el comunicante de extremo
lejano. Sin embargo, inmediatamente antes de t_{7}, una condición
de eco ya existente como resultado de la pronunciación del inicio
de la expresión "HELLO" por el comunicante de extremo lejano.
Cuando el periodo de doble discurso empieza en primer lugar
durante un eco en t_{7}, el factor de atenuación (k) se establece
inicialmente en k_{down} y a continuación baja gradualmente en
rampa hasta el cese del periodo de doble discurso en t_{8}. En
t_{8} un periodo de doble discurso ha terminado y una condición
de eco que sigue presente. Normalmente, como se ha explicado
anteriormente, cuando permanece una condición de eco presente
después del periodo de doble discurso empieza la elevación gradual
en rampa del factor de atenuación (k) hasta que alcanza k_{up}.
Sin embargo, puesto que en t_{8} el factor de atenuación (k) ya
es inferior a k_{up}, la señal de entrada se enmudece simplemente
en t_{8}.
Al inicio y al final de las palabras, los
segmentos de voz son típicamente de baja energía pero siguen siendo
importantes para comprender. La transición suave entre los estados
de la presente invención permite, por el contrario, que los pasen
los segmento no vocalizados, aunque de una manera atenuada haciendo
el discurso más comprensible.
En referencia ahora la figura 6, se muestra un
ejemplo del funcionamiento de la presente invención en un caso en
el que este presente ruido de ráfaga en el comunicante de extremo
lejano. Como se muestra en la figura 6, cada vez que un segmento
corto de ruido de ráfaga aparece en el comunicante de extremo
lejano, se producen una condición que es análoga a las condiciones
de eco desquitas anteriormente. De este modo, al principio de cada
segmento de ruido de ráfaga, el factor de atenuación (k) empieza
subiendo en rampa. Sin embargo, puesto que cada segmento de ruido
de ráfaga es relativamente corto, el segmento de ruido de ráfaga
termina antes de que el sistema alcance k_{up}. Al final de cada
segmento de ruido de ráfaga, el factor de atenuación empieza
bajando en rampa hasta alcanza 0 db. A diferencia del descenso en
rampa que se produce típicamente al final de una condición de eco,
el descenso en rampa que se produce al final de un ruido de ráfaga
no empieza en k_{down}, porque, debido a la brevedad de cada
segmento de ruido de ráfaga, el factor de atenuación (k) no alcanza
normalmente k_{down} durante la elevación en rampa que se produce
durante el segmento de ruido de ráfaga. Esta elevación y descenso
gradual en rampa del factor de atenuación durante los segmentos de
ruido de ráfaga contrasta con el funcionamiento realizado por el
elemento 18 de supresión de eco residual de la técnica anterior
que, en idéntica situación, apagaría totalmente la señal de entrada
durante el segmento de ruido de ráfaga. Subiendo y bajando en
rampa gradualmente el factor de atenuación (k), la presente
invención reduce sustancialmente la "distorsión de sonido" en
la señal audible que oyen típicamente los usuarios de los
anuladores de eco de la técnica anterior.
Aunque las realizaciones preferidas de la
presente invención han sido descritas junto con teléfono móviles
que usan modulación de CDMA, el experto en la técnica entenderá que
la presente invención se puede usar para poner en práctica un
anulador de eco en un sistema de telefonía móvil que usa técnicas de
modulación alternativas, tales como, por ejemplo sistemas de
modulación de acceso múltiple de división de tiempo. Además, los
expertos en la técnica entenderán que la presente invención puede
ser utilizada para mejorar la anulación de eco en sistemas
acústicos distintos de los sistemas de telefonía móvil, y que las
enseñanzas de la presente invención pueden ser usadas en anuladores
no acústicos de eco tales como los usados en aplicaciones de
red.
Se proporciona la descripción anterior de las
realizaciones preferidas para permitir que cualquier persona
experta en la materia realice o utilice la presente invención. Las
diversas modificaciones a las realizaciones obviamente evidente
para los expertos en la técnica, y los principios genéricos
definidos en la presente memoria descriptiva se pueden aplicar a
otras realizaciones sin el uso de facultad inventiva. De este modo,
la presente invención no está destinada a limitarse a los
procedimientos y aparatos mostrados en la presente memoria sino a
conseguir un mayor alcance consecuente con las reivindicaciones
expuestas a continuación.
Claims (10)
-
\global\parskip0.960000\baselineskip
1. Un procedimiento para anular una señal de eco, que comprende los pasos de:- A)
- proporcionar una forma de onda de entrada a un procesador acústico,
- B)
- determinar si dicha forma de onda incluye información representativa de dicha señal de eco; y
- C)
- formar una forma de onda de salida atenuando una forma de onda residual con dicho procesador acústico si dicha forma de onda de entrada incluye información representativa de dicha señal de eco;
- en el cual dicha forma de onda residual es atenuada por un factor de atenuación que cambia gradualmente desde un valor de atenuación inicial a un valor de atenuación final durante dicho paso de atenuación;
caracterizado porque el paso C) comprende:calcular un umbral de atenuación como una función de una estimación de energía de la forma de onda de entrada sobre una serie predeterminada de muestras, un valor de ruido de fondo, y una ganancia de predicción para un filtro; comparar el umbral de atenuación con dicho factor de atenuación, y ajustar el factor de atenuación en respuesta. - 2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el cual dicho factor de atenuación se reduce linealmente a partir de dicho valor de atenuación inicial a dicho valor de atenuación final durante dicho paso de atenuación.
- 3. El procedimiento según la reivindicación 2, que comprende, además, el paso de:
- D)
- después de que dicha forma de onda residual es atenuada por dicho valor de atenuación final durante el paso de atenuación, el enmudecimiento de dicha forma de onda de salida.
- 4. El procedimiento según la reivindicación 3, en el cual dicho valor de atenuación inicial es igual a 0 db.
- 5. El procedimiento según la reivindicación 3, en el cual dicho factor de atenuación se reduce desde dicho valor inicial a dicho valor de atenuación final n incrementos escalonados iguales durante dicho paso de atenuación.
- 6. El procedimiento según la reivindicación 5, en el cual dicho factor de atenuación se reduce desde dicho valor de atenuación inicial a dicho valor de atenuación final a una velocidad de 1 db cada 5 ms durante dicho paso de atenuación.
- 7. El procedimiento según la reivindicación 5, en el cual el paso C) comprende, además, el paso de comparar dicho umbral de atenuación con dicho factor de atenuación, y en el cual dicho factor de atenuación se reduce mediante incrementos escalonados hasta que dicho factor de atenuación es inferior a dicho umbral de atenuación.
- 8. El procedimiento según la reivindicación 7, en el cual dicha forma de onda de entrada es representativa de una señal que ha sido modulada según la modulación CDMA de acceso múltiple de división de código.
- 9. El procedimiento según la reivindicación 8, en el cual dicho umbral de atenuación k_{up} se calcula según la siguiente ecuación.
100 en la que E representa una estimación de energía de dicha forma de onda sobre M muestras, bnS es un valor de escala de ruido de fondo para un generador de ruido aleatorio uniformemente distribuido, G_{pred} es la ganancia de predicción de un filtro de conformación LPC asociado a dicha modulación CDMA, y \alpha es una constante. - 10. Un sistema para anular una señal de eco que comprende:
- A)
- un procesador acústico (300) adaptado para recibir una forma de onda de entrada;
- B)
- un filtro adaptativo adaptado para determinar si dicha forma de onda de entrada incluye información representativa de dicha señal de eco; y
- C)
- dicho procesador acústico (300) que incluye un atenuador (30) variable adaptado para formar una forma de onda de salida atenuando una forma de onda residual si dicha forma de onda de entrada incluye información representativa de dicha señal de eco;
- en el cual dicho atenuador variable (330) atenúa dicha forma de onda residual por un factor de atenuación que cambia gradualmente desde un valor de atenuación inicial a un valor de atenuación final si dicha forma de onda incluye información representativa de dicha señal de eco.
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