— with amended claims Date of publication of the amended claims: 22 December 2005 F Foorr ttwwoo--lleetttteerr ccooddeess aanndd ootthheerr aabbbbrreevviiaattiioonnss,, rreefer to the "Guid-(88) Date of publication of the internatio mnaall sseeaarrcchh rreeppoorrtt:: aanneeee NNootteess oonn CCooddeess aanndd AAbbbbrreevviiaattiioonnss"" aappppeeaairing at the begin- 24 November 2005 ning ofeach regular issue ofthe PCT Gazette.
MÉTODO Y APARATO PARA CONTROL ADAPTATIVO DE ECO Y RUIDO
1. Campo de la invención La presente descripción está dirigida a un método y aparato para un control adaptativo de eco y ruido. Más particularmente, la presente descripción se dirige a un método y un aparato para reconfigurar la supresión del ruido y la cancelación del eco con base en condiciones de ruido.
2. Antecedentes de la Invención Actualmente, los dispositivos de comunicación se utilizan en una variedad de ambientes que tienen una variedad de niveles de ruido. Por ejemplo, un teléfono móvil puede utilizarse en una oficina, en un parque de diversiones, en un evento deportivo, en una fiesta, en un auto o en cualquier otra parte. Como otro ejemplo, un teléfono tradicional pude utilizarse en una oficina, en un sitio de construcción, en el hogar o en cualquier otra parte. Desafortunadamente, estos ambientes diferentes con diferentes niveles de ruidos causan un problema en cuanto a que los niveles de ruido diferente pueden hacer difícil la comunicación. De ese modo, la supresión de ruido puede utilizarse con dispositivos de comunicación para mejorar la comunicación. Esto crea un problema adicional al determinar la cantidad apropiada de supresión de ruido para una calidad de comunicación óptima. Existe otro problema debido a que muchos dispositivos de comunicación pueden tener teléfonos altoparlantes o pueden utilizar altavoces o juegos de accesorios para un auto para proporciona una operación de manos libres. Esto provoca el problema de eco acústico el cual puede provocar que un usuario escuche un eco de lo que se comunicó en del dispositivo de comunicación. Este eco es causado por el micrófono de un dispositivo de comunicación que recoge la salida de audio mediante un altavoz que de ese modo provoca que el dispositivo de comunicación vuelva a enviar un audio originalmente enviado mediante un originador que regresa al originador. Este eco pude ser muy molesto para la comunicación de voz basada en la magnitud del eco y el retraso de tiempo para cuando el eco es escuchado por el originador. Para superar el problema de eco, puede utilizarse un cancelador de eco adaptable. Desafortunadamente, el desempeño de la cancelación del eco es afectado severamente por el ruido ambiental de extremo próximo y la presencia de una conversación cercana al extremo, tal como un lenguaje confuso. El desempeño puede ser inferior a lo óptimo cuando se utiliza en un ambiente ruidoso, e incluso puede ser no efectivo cuando se utiliza en un ambiente ruidoso junto con un lenguaje confuso.
Además, el uso de la supresión del ruido junto con la cancelación de eco puede provocar problemas adicionales. Esos problemas son causados debido a que la señal que resulte de la supresión del ruido puede dar por resultado una cancelación de eco menos eficiente. Además, la cancelación del eco en un ambiente ruidoso puede ser ineficiente cuando se lleva acabo previo a la supresión del ruido . De ese modo, existe una necesidad de un método y un aparato para un control adaptativo de eco y ruido.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las modalidades de la presente invención se describirán con referencia a las siguientes Figuras en las cuales los números similares designan elementos similares y en donde : la Figura 1 es un diagrama en bloque ejemplar de un dispositivo de comunicación de acuerdo con una modalidad; la Figura 2 es un diagrama en bloque ejemplar de un sistema de control adaptativo de eco y ruido de acuerdo con una modalidad relacionada; la Figura 3 es un diagrama en bloque ejemplar de un cancelador de eco de acuerdo con una modalidad relacionada;
la Figura 4 es un diagrama en bloque ejemplar de un supresor de ruido de acuerdo con una modalidad relacionada; la Figura 5 es un diagrama de flujo ejemplar que ilustra la operación del sistema de control adaptativo de eco y ruido de acuerdo con una modalidad; la Figura 6 es un diagrama en bloque ejemplar de un parámetro de ruido elevado del sistema de control adaptativo de eco y ruido de acuerdo con una modalidad; la Figura 7 es un diagrama en bloque ejemplar de un parámetro de ruido bajo del sistema de control adaptativo de eco y ruido de acuerdo con una modalidad.
DESCRIPCIÓN DETRALLADA DE LA INVENCIÓN La descripción proporciona un método y un aparato para un control adaptativo de eco y ruido. De acuerdo con una modalidad, la presente descripción proporciona un dispositivo electrónico. El dispositivo electrónico puede incluir una entrada de audio configurada para recibir una señal recibida, una salida de audio configurada para dar salida a una señal de salida, un transceptor configurado para trasmitir una señal trasmitida, y un sistema de control adaptativo de eco y ruido acoplado a la entrada de audio, a la salida de audio y al transceptor. El sistema de control adaptativo de eco y ruido puede incluir un cancelador de eco y un supresor de ruido. El sistema de control adaptativo de eco y ruido puede configurarse para adaptablemente determinar el orden de la cancelación del eco y la supresión de ruido con base en una cantidad de ruido en la señal recibida para generar una señal deseada. El sistema de control adaptativo de eco y ruido puede también configurarse para enviar la señal deseada al transceptor. El cancelador de eco puede incluir un filtro adaptativo de mínimos cuadrados (LMS) y un detector de lenguaje confuso y un punto de sustracción o cancelación. El supresor de ruido puede incluir un convertidor de dominio de frecuencia un estimador de ruido y un control de supresión, un punto de supresión de ruido de canal múltiple y un convertidor de dominio de tiempo. El sistema de control adaptativo de eco y ruido puede además configurarse para adaptativamente determinar el orden de supresión de ruido y la cancelación de eco al comparar el ruido de fondo con al menos un umbral, llevando acabo la cancelación del eco antes de la supresión de ruido en la señal si el ruido del fondo está por debajo de al menos un umbral, y llevando acabo la supresión de ruido previo a la cancelación del eco en la señal, si el ruido el fondo está por encima de al menos un umbral . El sistema de control adaptativo de eco y ruido puede adicionalmente configurarse para adaptativamente determinar el orden de supresión del ruido y la cancelación del eco al llevar a cabo una cancelación de eco previo a la supresión de ruido en la señal si el ruido de fondo está por debaj o de un primer umbral de al menos un umbral y llevar a cabo la supresión de ruido previo a la cancelación de eco en la señal si el ruido de fondo está por encima de un segundo umbral de al menos un umbral . El segundo umbral puede determinarse en un umbral de ruido cuando los beneficios de la supresión del ruido ambiental sobrepasa los detrimentos del efecto no lineal de la supresión de ruido en la cancelación del eco. El primer umbral puede determinarse con base en un umbral de ruido cuando los beneficios de un efecto no lineal de la supresión de ruido en la cancelación del eco sobrepasa los detrimentos de la supresión de ruido del ruido ambiental . El segundo umbral puede ser mayor que el primer umbral, por ejemplo, para crear una zona de histéresis para evitar la oscilación de la conmutación. El sistema de control adaptativo de eco y ruido también puede configurarse para establecer un indicador para indicar una orden de corriente de la cancelación de eco y la supresión de ruido. La cantidad de ruido puede basarse en un nivel de ruido estimado y alisado cuando no existe una entrada deseada ni un eco acústico recibido en la entrada de audio del dispositivo electrónico. La Figura 1 es un diagrama en bloque ejemplar de un dispositivo 100 de comunicación de acuerdo con otra modalidad. El dispositivo 100 de comunicación puede ser un dispositivo de comunicación móvil tal como un teléfono celular, o puede ser también un teléfono, una computadora personal, un asistente digital personal, o cualquier otro dispositivo que sea capaz de enviar y recibir señales de comunicación. El dispositivo 100 de comunicación puede incluir una salida 130 de audio, una entrada 140 de audio, y un sistema 110 de control adaptativo de eco y ruido, y un controlador 120. El dispositivo 100 de comunicación puede también incluir un codificador 150 de voz y un transceptor 160. El transceptor 160 puede incluir un transmisor y/o un receptor. La entrada 140 de audio puede incluir un micrófono, un teléfono altoparlante unido, unos auriculares, un juego de accesorios para un auto, o cualquier otro dispositivo de entrada de audio. La salida 130 de audio puede incluir, un altavoz, un transductor, un teléfono alta voz anexo, unos auriculares, un juego de accesorios para un auto, o cualquier otro dispositivo de salida de audio. Todos o partes de los componentes pueden residir dentro del controlador 120. Además, todos o parte de los componentes pueden implementarse como un hardware o un software.
Cuando está en operación, la salida 130 de audio puede generar una señal acústica de salida. La entrada 140 de audío puede recibir una señal acústica de entrada tal como una conversación. La señal acústica de entrada puede incluir un componente de señal deseado, un componente de señal de ruido, y un componente de señal de eco. El controlador 120 puede controlar las operaciones del dispositivo 100 de comunicación. Por ejemplo, el controlador 120 puede enviar una señal de comando al sistema 110 de control adaptativo de eco y ruido para posibilitar, deshabilítar y controlar la operación del sistema 110 de control adaptativo de eco y ruido. El codificador 150 de voz puede utilizarse para comprimir y descomprimir una corriente de audio para reducir el ancho de banda y/o la velocidad de datos de una señal transmitida. El codificador 150 de voz no es necesario para la operación del dispositivo 100 de comunicación dependiendo del tipo de dispositivo de comunicación que sé este utilizando. El transceptor 160 puede transmitir y recibir señales a través de una red tal como una red inalámbrica, una red de línea terrestre, una red de área extensa o cualquier otra red de comunicación. Por ejemplo, el transceptor 160 puede aplicarse a teléfonos inalámbricos o cableados. El transceptor 160 puede utilizarse para voz sobre un IP, para un teléfono con base inalámbrica, para un teléfono inalámbrico, para un teléfono con un altavoz anexo, o para cualquier otro dispositivo de comunicación. De acuerdo con una modalidad, el sistema 110 de control adaptativo de eco y ruido puede adaptativamente retirar o reducir el eco y el ruido en una señal. Por ejemplo, el sistema 110 de control adaptativo de eco y ruido puede adaptativamente retirar o reducir el eco y el ruido en la señal acústica recibida mediante la entrada 140 de audio. El sistema 110 de control adaptativo de eco y ruido puede operar en señales basadas en trama, señales intermitentes, o cualquier otro tipo de señal. De acuerdo con una modalidad relacionada, el sistema 110 de control adaptativo de eco y ruido puede recibir una señal de en una entrada 140 para el dispositivo 100 de comunicación, determinar el ruido de fondo en la señal, y adaptativamente determinar el orden de supresión de ruido y cancelación de eco con base en el ruido de fondo en la señal. El sistema 110 de control adaptativo de eco y ruido puede adaptativamente determinar el orden de supresión de ruido y la cancelación de eco al comparar el ruido de fondo con al menos un umbral, llevar a cabo la cancelación de eco antes de la supresión de ruido en la señal si el ruido de fondo está por debajo de al menos un umbral, y llevar a cabo la supresión de ruido antes de la cancelación del eco en la señal si el ruido de fondo está por encima de al menos un umbral . El ruido de fondo puede basarse en un nivel de ruido estimado y alisado cuando no hay una entrada deseada de eco recibido en la entrada 140 del dispositivo 100 de comunicación. El sistema 110 de control adaptativo de eco y ruido también puede adaptativamente determinar el orden de supresión de ruido y la cancelación del eco al llevar a cabo una cancelación de eco previa a la supresión de ruido en la señal si el ruido de fondo está por debajo de un primer umbral de al menos un umbral y llevar a cabo la supresión de ruido previo a la cancelación de eco en la señal sí el ruido de fondo está por encima de un segundo umbral de al menos un umbral . El segundo umbral puede determinarse con base en un umbral de ruido cuando los beneficios de suprimir el ruido ambiental sobrepasa los detrimentos del efecto no lineal de la supresión de ruido en la cancelación de eco. El primer umbral puede determinarse con base en un umbral de ruido cuando los detrimentos del efecto no lineal de la supresión de ruido en la cancelación de eco sobrepasa los beneficios de suprimir el ruido ambiental. El segundo umbral puede ser mayor que el primer umbral, por ejemplo, para crear una zona de histéresis para evitar la oscilación de la conmutación. El sistema 110 de control adaptativo de eco y ruido también puede establecer un indicador para indicar un orden actual de cancelación de eco y supresión de ruido.
De acuerdo con otra modalidad, el sistema 110 de control adaptativo de eco y ruido puede recibir una señal acústica en una entrada 140 para el dispositivo de comunicación móvil, la señal acústica puede incluir un componente de conversación, un componente de eco y un componente de ruido, obtener el componente de ruido en la señal acústica, comparar el componente de ruido con al menos un umbral, configurar el orden de la cancelación de eco y supresión de ruido para llevar a cabo una cancelación de eco previo a la supresión de ruido en la señal acústica si el componente de ruido está por debajo de al menos un umbral para obtener una señal deseada, configurar el orden de la cancelación de eco y supresión de ruido para llevar a cabo una supresión de ruido antes de la cancelación del eco en la señal acústica sí el componente de ruido está por encima de al menos un umbral para obtener una señal deseada, y transmitir la señal deseada. El sistema 110 de control adaptativo de eco y ruido puede también establecer un indicador para indicar un orden actual de cancelación de eco y supresión de ruido. La Figura 2 es un diagrama en bloque ejemplar del sistema 110 de control adaptativo de eco y ruido de acuerdo con una modalidad relacionada. El sistema 110 de control adaptativo de eco y ruido puede incluir un controlador 210 de sistema de control adaptativo de eco y ruido, un cancelador 220 de eco, y un supresor 230 de ruido. Cuando está en operación, el controlador 210 del sistema de control adaptativo de eco y ruido puede controlar las operaciones del sistema 110 de control adaptativo de eco y ruido. Por ejemplo, el controlador 210 del sistema de control adaptativo de eco y ruido puede controlar el enrutamiento de las señales hacia el cancelador 220 de eco y el supresor 230 de ruido para adaptativamente modificar el orden de cancelación de eco y supresión de ruido. El cancelador 220 de eco puede adaptativamente retirar y/o reducir el eco acústico en la señal recibida mediante la entrada 140 de audio. El supresor 230 de ruido puede adaptativamente retirar y/o reducir el ruido de fondo en la señal recibida mediante la entrada 140 de audio. El controlador 210 del sistema de control adaptativo de eco y ruido puede entonces tomar el eco resultante cancelado y la señal deseada de ruido suprimido y enviarla al transceptor 160 para su transmisión. La Figura 3 es un diagrama en bloque ejemplar de un cancelador 220 de eco de acuerdo con una modalidad relacionada. El cancelador 220 de eco puede incluir un control de adaptación de mínimos cuadrados (LMS) y un detector 310 de conversación confusa, un filtro 320 adaptativo, y un punto 330 de cancelación. Cuando está en operación, en control de adaptación (LMS) y el detector 310 de conversación confusa puede controlar el filtro 320 adaptativo con base en una señal 340 de entrada, una señal de residuo de eco y basarse en una señal recibida desde el transceptor 160 en la entrada 350. Esta señal residual de eco puede basarse en una energía de señal de la entrada 340 y la energía de señal de la señal de eco cancelada después del punto 330 de cancelación. El punto 330 de cancelación puede sustraer la salida del filtro 320 adaptativo de la señal en la entrada 340 para obtener la señal de eco cancelada. La Figura 4 es un diagrama en bloque ejemplar de un supresor 230 de ruido de acuerdo con una modalidad relacionada. El supresor 230 de ruido puede incluir un convertidor 410 de dominio de frecuencia, un estimado de ruido de canal y un bloque 420 de control de supresión adaptativo, un punto 430 de supresión de ruido de canal múltiple y un convertidor 440 de dominio de tiempo. Cuando está en operación, el supresor 230 de ruido puede recibir una señal que incluye una porción de señal deseada y una porción de señal no deseada. Por ejemplo, la señal puede incluir una conversación y ruido. El convertidor 410 de dominio de frecuencia puede convertir la señal de entrada del dominio de tiempo en un dominio de frecuencia, por ejemplo, utilizando una transformación de Fourier rápida (FFT) . El estimado del ruido del canal y el bloque 420 de control de supresión pueden incluir una detección de actividad de voz (VAD) . Se genera un estimado de ruido con base en la señal de entrada y se controla el punto 430 de supresión de ruido de canal múltiple para adaptativa y selectivamente suprimir el ruido ambiental en los diferentes canales de recuencias. El convertidor 440 de dominio de tiempo puede convertir la señal de ruido suprimida del dominio de frecuencia en un dominio de tiempo para generar la señal de salida. Se debe entender que el estimado de ruido y la supresión pueden llevarse acabo en el dominio de tiempo para retirar o reducir la porción de señal no deseada. La Figura 5 es un diagrama de flujo 500 ejemplar que ilustra la operación del sistema 110 adaptativo del control de eco y ruido de acuerdo con otra modalidad. En la etapa 505, comienza el diagrama de flujo. En la etapa 510, el sistema 110 de control adaptativo de eco y ruido inicia el cancelador 220 de eco, supresor 230 de ruido y el orden inicial del cancelador de eco y el procesamiento de supresión de ruido. Por ejemplo, el sistema 110 de control adaptativo de eco y ruido puede establecer un indicador, tal como una bandera, para indicar un orden actual de supresión de ruido y cancelación de eco. De acuerdo con una modalidad, el orden se establece originalmente para un orden de ruido bajo en donde la cancelación de eco se lleva acabo antes de la supresión de ruido. Este orden puede ser útil en un ambiente de ruido bajo debido a que la supresión de ruido puede ser un proceso no lineal que puede provocar un efecto perjudicial en la cancelación del eco. Sin embargo, en un ambiente de ruido alto, los beneficio de la supresión del ruido sobrepasan el efecto perjudicial. De este modo, el orden puede invertirse para un ambiente de ruido alto. En la etapa 515, el sistema 110 adaptativo del control de eco y ruido puede obtener un nivel de ruido total actual determinado mediante el supresor 230 de ruido, por ejemplo, mediante la suma de la energía de la señal de ruido de todos o algunos de los canales de frecuencia. Además, alisado de la energía de ruido total TN puede llevarse a cabo con base en un filtrado de paso bajo de nivel de ruido para una operación más alisada. En la etapa 520, el sistema 110 de control adaptativo de eco y ruido puede determinar un orden actual de supresión de ruido y de cancelación de eco. Por ejemplo, el orden puede determinarse con base en el indicador establecido en la etapa 510. Si el sistema 110 de control adaptativo de eco y ruido determina que el orden es un orden de ruido bajo, en la etapa 525, el sistema 110 de control adaptativo de eco y ruido determina si la energía de ruido total es mayor a o igual a un umbral de ruido alto TA T0. Si no, el sistema 110 de control adaptativo de eco y ruido mantiene la condición de ruido bajo actual y continua el proceso en la etapa 515. Si es así, en la etapa 530, el sistema 110 de control adaptativo de eco y ruido conmuta para un parámetro de ruido alto. Por ejemplo, el sistema 110 de control adaptativo de eco y ruido puede conmutar a un parámetro de ruido alto al suprimir al primero el ruido una señal entrante, luego la cancelación de eco para la señal de ruido suprimido como se ilustra en la Figura 6. En la etapa 535, el sistema 110 de control adaptativo de eco y ruido puede establecer un indicador o bandera para indicar el parámetro de ruido alto y regresa a la etapa 515. Si es así, en la etapa 520, el sistema 110 de control adaptativo de eco y ruido determina que el orden actual es un orden de ruido alto, en la etapa 540, el sistema 110 de control adaptativo de eco y ruido determina si la engría del ruido total es menor que o igual a un umbral de ruido bajo TBAJO- El umbral de ruido bajo puede ser igual a o menor que el umbral de ruido alto. Por ejemplo, el umbral de ruido bajo y el umbral de ruido alto pueden ser igual para facilitar la determinación. Alternadamente, un umbral de ruido bajo y el umbral de ruido alto pueden ser diferentes para una mejor estabilidad del sistema. Tanto el umbral de ruido bajo como el umbral de ruido alto pueden determinarse con base en la experimentación para determinar sus valores óptimos. Si la energía de ruido total no es menor que o igual al umbral de ruido bajo, el sistema 110 de control adaptativo de eco y ruido mantiene la condición de ruido alto actual y continua el proceso en la etapa 515. Si es así, en la etapa 540, la energía de ruido total es menor que o igual al umbral de ruido bajo, en la etapa 545, el sistema 110 de control adaptativo de eco y ruido conmuta para un parámetro de ruido bajo. Por ejemplo, sistema 110 de control adaptativo de eco y ruido puede conmutar para un parámetro de ruido bajo mediante una primera cancelación de eco en una señal entrante, luego la supresión de ruido de la señal de eco cancelada se ilustra en la Figura 7. En la etapa 550, el sistema 110 de control adaptativo de eco y ruido puede establecer un indicador o bandera para indicar el parámetro de ruido bajo y puede regresar a la etapa 515. El método de esta invención preferentemente se implementa en un procesador programable. Sin embargo, el controlador 120, el sistema 110 de control adaptativo de eco y ruido, y/o cualesquier otros componentes del dispositivo 100 de comunicación también pueden implementarse en una computadora de propósito general o de propósito especial, un microprocesador programado o micro controlador programado y en elementos de circuito integrados periféricos, un circuito integrado ASIC u otro, un circuito electrónico de hardware o lógico, tal como un circuito de elemento discreto un dispositivo lógico programable tal como un PLD, PLA, FPGA, o PAL, o similares. En general, cualquier dispositivo en el cual resida una maquina de estado finito capaz de implementar los diagramas de flujo mostrados en las Figuras puede utilizarse para implementar las funciones del procesador de esta invención. Aunque esta invención se ha descrito con modalidad especifica de la misma, es evidente que serán aparentes para quienes son expertos en la técnica muchas alternativas, modificaciones y variaciones. Por ejemplo, pueden intercambiarse, agregarse o sustituirse diversos componentes de las modalidades en las otras modalidades. También, todos los elementos de cada Figura no son necesarios para la operación de las modalidades descritas. Por ejemplo, alguien con experiencia ordinaria en la técnica de las modalidades descritas estaría en posibilidad de hacer y utilizar la invención al simplemente emplear los elementos de las reivindicaciones independientes. Por consiguiente, las modalidades preferidas de la invención que se establecen en la presente pretenden ser ilustrativas, no limitantes. Pueden hacerse diversos cambios sin apartarse del espíritu y el alcance de la invención.