MXPA98002468A - Sistema de cancelacion de eco para aplicaciones de telefonia digital - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un sistema de cancelación de eco para sistemas de comunicación. El sistema incluye un filtro adaptable (34) que procesa la señal de habla reconstruida por un descodificador de habla (30) para generar una estimación del eco. La estimación del eco se substrae a partir de la señal que contiene eco que se propaga en el enlace de comunicación para remover o al menos reducir la corrupción por eco. Los coeficientes de derivación del filtro adaptable se establecen con base en la señal de error que es representativa en la diferencia entre la estimación el eco y el eco real y con base en un elemento de señal que es un componente de la señal de habla reconstruida. El elemento de señal se descorrelaciona altamente usando un filtro de descorrelación (38) para permitir que el filtro adaptable converja más rápido y manifieste una mejora de pérdida de retorno de eco mejorada.

Description

SISTEMA DE CANCELACIÓN DE ECO PARA APLICACIONES DE TELEFONÍA DIGITAL CAMPO PE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un método y a un sistema para inhibir el eco en una línea de comunicación. El sistema es particularmente útil para sistemas de comunicación que transportan señales de voz codificadas que consisten de parámetros del modelo de voz y de información de excitación. En una modalidad más preferida de la invención, la información de excitación se extrae de la señal de voz codificada, reconstruida y se usa para entrenar a un filtro adaptable para efectuar la inhibición del eco. La señal de excitación es rica en frecuencia y permite incrementar la velocidad de convergencia y la mejora de la pérdida de retorno del eco del filtro adaptable.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En una red telefónica típica, se proporciona un convertidor híbrido para conectar el enlace unidireccional de cuatro alambres de la Red Telefónica Conmutada, Pública (PSTN, por sus siglas en inglés) al circuito local de dos alambres. La función básica del convertidor híbrido es separar la señal transmitida que se origina en el circuito P1168/98MX local de la señal recibida en la sección de PSTN, y viceversa. Este proceso requiere que la energía de la señal recibida pase completamente en el circuito local. Sin embargo, debido a una desigualdad de impedancia en el convertidor híbrido, parte de la energía recibida se refleja de regreso al puerto de transmisión. Como resultado, una persona que habla escucha su propia voz retrasada que, por supuesto, es indeseable. A esta clase de eco generado por interacciones que ocurren en la red de comunicación se le llama eco eléctrico. Otro fenómeno que genera eco es desde una terminal telefónica de manos libres. La señal del habla generada desde el altavoz en la terminal se propagará en la forma de una onda acústica a través de un ambiente acústico y parte de ésta se capturará de regreso por el micrófono de la terminal. Esta señal de residuo se transmitirá de regreso a la persona que habla y creará el eco. A esta clase de eco se le refiere como eco acústico. Para evitar el problema del eco, se usan supresores en las redes de comunicación. Un supresor de eco típico es un conmutador que inspecciona las señales de voz que viajan en ambas direcciones. El supresor detecta que la persona está hablando y bloquea la señal que viaja en la dirección opuesta. En esencia, el supresor de eco transforma el enlace de comunicación en una ruta P1168/98MX unidireccional permitiendo que únicamente una persona hable al mismo tiempo. La desventaja de estos supresores de eco es que tienden a "quitar" las señales del habla cuando los subscriptores rápidamente, hacia un sentido y otro. Esto es debido a que el supresor no es capaz de conmutar la dirección de una manera rápida. Además, durante la doble plática, es decir, cuando los subscriptores hablan simultáneamente, el supresor de eco falla en controlar el eco. Una posibilidad para evitar los problemas de los supresores de eco es proporcionar un conjunto de circuitos que en lugar de bloquear las señales del habla en una dirección en el enlace de comunicación, cancelan el eco al usar un filtro adaptable. En esencia, el cancelador de eco sintetiza el eco que luego se substrae de la señal compuesta (señal del habla + señal del eco) . Si el cancelador del eco modela bien la ruta del eco verdadero, la señal resultante está substancialmente libre de cualquier corrupción de eco. Para hacer útil el concepto de cancelación de eco, las características distintivas de la señal de eco se deben medir y almacenar en el cancelador del eco para la operación. Una medida directa de antemano no es práctica debido, primero que todo, a que el eco es dependiente de las conexiones de los circuitos en el caso del eco P1168/98MX eléctrico y del ambiente acústico en el caso del eco acústico. Esto hace que la medición sea extremadamente difícil, si no es que imposible. Segundo, el eco puede variar debido a las conexiones de enlace dinámico o a un ambiente acústico inestable. Como se menciona anteriormente, una manera para superar esta dificultad es usar un filtro adaptable para identificar gradualmente las características del eco, a fin de realizar la cancelación. Aunque un cancelador de eco adaptable puede modelar la señal de eco sin que requiera un conocimiento previo de sus características, tiene un tiempo de aprendizaje finito para alcanzar una solución final. La velocidad de convergencia es una medida de cuan rápido alcanza un filtro adaptable un nivel de error aceptable. Como consecuencia, el eco se alcanzará al comienzo de una llamada debido a que en ese momento el filtro adaptable está empezando el proceso de aprendizaje y es muy probable que la magnitud de la señal de error no sea todavía óptima. Además, el usuario oirá un corto periodo del eco eléctrico cuando la llamada se esté conmutando a un nuevo enlace. En caso de eco acústico, las características del eco se cambian de tiempo en tiempo. La cancelación efectiva del eco en estas situaciones requiere una rápida velocidad de convergencia. La velocidad de convergencia de un filtro adaptable típico es tal que la cancelación efectiva del eco P11Ó8/98KX cubrirá unos pocos segundos, después de que se ha iniciado el proceso de aprendizaje. Por lo tanto, al comienzo de una llamada existe un periodo de tiempo durante el cual el subscriptor oirá al menos algo de eco. Este problema es particularmente molesto en aplicaciones de telefonía celular en donde los subscriptores se mueven de una celda de recepción a otra. A la entrada de una celda de recepción dada, el proceso de aprendizaje del cancelador de eco se debe repetir, lo que comprende un periodo corto, pero objetable, de la presencia del eco. El modelo de generación de un eco lineal es como sigue: ?=0 Donde Y (k) es la muestra de salida k-ésima de la señal de eco son los parámetros que caracterizan la ruta del eco ? (k) es el ruido aleatorio o error del modelo x (k) es la muestra de entrada k-ésima de la señal fuente N-l es el orden del modelo P1168/98MX Se puede efectuar la cancelación del eco al usar un filtro adaptable que estime Y (k) para la salida del filtro A (k) para anular la señal de voz que constituye el eco. La salida del filtro adaptable se expresa por la siguiente ecuación: ;=() El eco tiende hacia la nulidad cuando el error e (k) e(k) = Y(k) - (hrhjx(k-i) + ?(k) entre las dos cantidades se minimiza. Los coeficientes del filtro se ajustan para minimizar el error cuadrático promedio de salida (MSE) E[e2 (k) ] : E[e¿(k)] (h -h?x(k-i)r] + E[?¿(k)] Después de algún periodo de aprendizaje el filtro adaptable convergerá en: h =ht 0 =i=N-1 P1168/98MX A fin de llegar a la solución, se tiene que encontrar un procedimiento para guiar al filtro adaptable para alcanzar el error mínimo. A esto se le refiere como algoritmo adaptable. Existen dos algoritmos de adaptación bien conocidos. Los mínimos medios cuadráticos y los mínimos cuadrados recursivos. El anterior es popular por su simplicidad de implementación, mientras que el último tiene una velocidad de aprendizaje mucho más rápida. Estos algoritmos son bien conocidos en la técnica de telefonía digital y no hay necesidad de describirlos en detalle. El algoritmo de mínimos medios cuadráticos converge más rápido cuando la entrada es blanca. Por lo tanto, se puede mejorar la velocidad de convergencia al pre-blanquß** la entrada al cancelador de eco. Esto se logra al colocar un filtro de blanqueo antes del cancelador. Sin embargo, un filtro de blanqueo fijo puede mejorar la velocidad de convergencia solo en el sentido estadístico. Esto es, mejora la velocidad cuando la entrada iguala la función de correlación usada en el diseño del filtro. Una desigualdad, por otra parte, retrasará la velocidad de convergencia. Una estrategia mejor es hacer el filtro de blanqueo cambiable al usar un cierto algoritmo adaptable. Este filtro de blanqueo adaptable, sin embargo, es ineficaz, difícil y caro de implementar y por esta razón no representa una solución óptima. P1168/98MX OBJETIVOS Y SUMARIO DE LA INVENCIÓN En vista de los problemas anteriores encontrados en la técnica anterior conocida, es un objeto de la presente invención proporcionar un sistema cancelador de eco mejorado que sea capaz de la adaptación rápida a la ruta de eco particular durante una llamada dada. Otro objeto de la invención es un método mejorado para efectuar la cancelación de eco que permita reducir el error entre la estimación del eco y el eco verdadero, de manera más rápida en comparación a los métodos de la técnica anterior. Otro objeto de la invención es proporcionar un sistema de comunicación que use el cancelador de eco mencionado anteriormente. Un objeto adicional de la invención es proporcionar un método para reducir la velocidad de convergencia de un sistema cancelador de eco. Aún, otro objeto de la invención es proporcionar un nuevo sistema de filtración adaptable que tenga una alta velocidad de convergencia, particularmente bien adecuado para el uso en los sistemas de cancelación de eco. Se debe señalar que para los propósitos de esta especificación, la expresión "cancelador de eco" se debe interpretar en un sentido amplio para designar sistemas que eliminen substancialmente al eco o al menos reduzcan P1168/98MX parcialmente la magnitud del eco. De esta manera, el "cancelador de eco" no se propone para designar exclusivamente un sistema que elimine totalmente el eco. Como se incorpora y describe ampliamente en la presente, la invención proporciona un cancelador de eco para reducir una magnitud de un eco que ocurre en un eco de retorno de un sistema de comunicación, el cancelador de eco que incluye: - un primer medio para generar una estimación de eco, el primer medio que incluye una primera entrada para recibir una primera señal que es una precursora del eco en el canal de retorno en el sistema de comunicación y una segunda entrada para recibir una segunda señal relacionada a la segunda señal y que está más descorrelacionada que la primera señal; y - un segundo medio en relación operativa con el primer medio, el segundo medio que es sensible a la estimación de eco para acondicionar una señal que se propaga en el canal de retorno del sistema de comunicación para inhibir el eco en el mismo. El presente inventor ha hecho el descubrimiento inesperado que el cancelador de eco se puede hacer que converja de manera más rápida al utilizar en el proceso de adaptación un componente de la señal fuente (la señal de la cual se genera la estimación del eco) que está más P1168/98MX descorrelacionada de la señal fuente. Este elemento de señal adicional permite reducir el periodo de aprendizaje del cancelador de eco de una manera más significante. En una modalidad más preferida de la invención, el cancelador de eco incluye un filtro adaptable provisto con una unidad de descorrelación y la función es blanquear la entrada del habla reconstruida, generada por el descodificador de voz. Los datos descorrelacionados junto con la señal de error e (k) se usan para cambiar las características del filtro adaptable a fin de mantener la señal de error a un mínimo. El filtro de descorrelación emplea los mismos parámetros usados por el descodificador del habla de baja velocidad de transferencia, de modo que no se requiere procesamiento adicional para ajustar el filtro de descorrelación. Típicamente, la información extraída por el filtro de descorrelación se relaciona cercanamente a la señal de excitación contenida en cada cuadro de la señal del habla codificada. Una característica de la señal de excitación es que está altamente descorrelacionada. La naturaleza descorrelacionada de la señal de excitación permite que el filtro adaptable converja más rápido hacia el error mínimo en comparación a los sistemas de la técnica anterior cuando la entrada del filtro adaptable solo es una señal del habla correlacionada.

P1158/98MX Para los propósitos de la siguiente especificación, la expresión "descorrelacionada" y "correlacionada" se definirán con relación una a la otra. Una señal "descorrelacionada" designará una señal que se caracteriza por una distribución de energía más uniforme a través del intervalo de frecuencia de interés que una señal "correlacionada". De esta manera, para un intervalo de frecuencia dado dividido en un número predeterminado de bandas, el contenido de energía de la señal descorrelacionada se distribuirá típicamente de manera más uniforme en el intervalo de frecuencia y entre un gran número de bandas en el caso de una señal correlacionada. La naturaleza correlacionada de una señal dada también se puede expresar en función de la densidad espectral o la distribución de energía espectral que se define como la energía transportada por la señal dentro de algún intervalo de frecuencia. Una señal correlacionada exhibirá una señal espectral substancialmente menos uniforme sobre el mismo intervalo de frecuencia que una señal descorrelacionada. Como un ejemplo, una señal totalmente aleatoria o impredecible en el dominio tiempo produce una señal perfectamente descorrelacionada que tiene un espectro de frecuencia que es plano a través del intervalo de frecuencia de interés. Por otra parte, una forma de onda del habla exhibe un nivel mucho más alto de correlación.

PU68/98MX La definición anterior, en lo que constituye una señal correlacionada y una señal descorrelacionada, aplica a mediciones a largo plazo u observaciones, no ha ocurrencias a corto plazo. En realidad, una señal totalmente aleatoria puede parecer sobre un corto periodo de tiempo altamente correlacionada (la energía se concentra en una banda de frecuencia estrecha) mientras que sobre un periodo a largo plazo la señal está descorrelacionada debido a que la carga de energía "camina" a través del intervalo de frecuencia completo de interés. En contraste, en una señal correlacionada mucha de la energía se encontrará que ocurre sistemáticamente en una banda de frecuencia estrecha dentro del intervalo de frecuencia. Por ejemplo, en condiciones de codificación del habla, "a largo plazo" podrían referirse a un periodo de tiempo en el orden de 20-40 milisegundos. En una modalidad preferida de la invención resumida anteriormente, el filtro de descorrelación se actualiza al mismo tiempo como el descodificador de voz, que típicamente ocurre en cada cuadro de la señal del habla codificada. El procedimiento de actualización del filtro de descorrelación consiste simplemente de la copia del coeficiente del descodificador de voz. En una modalidad más preferida, el cancelador de eco usa un nuevo algoritmo tipo mínimos medios cuadráticos P1168/98MX para actualizar los parámetros del filtro adaptable a fin de mantener baja la señal de error. Este algoritmo usa las tres siguientes entradas: A) La señal de error e (k) ; B) Una señal de estimación de energía que es el promedio de movimiento exponencial de la salida del filtro de descorrelación; C) Un número de sub-parámetros establecidos con base en- la salida de la señal descorrelacionada. El algoritmo adaptable procesa aquellas señales para calcular un conjunto de coeficientes que se comunican al filtro adaptable del cancelador de eco. Como se incorpora y describe ampliamente en la presente, la invención proporciona además un sistema de comunicación que incluye: - un descodificador de voz para recibir con datos de coeficientes y la información de excitación para reconstruir una señal del habla; - un canal de retorno en el cual es susceptible que ocurra un eco; - un cancelador de eco para reducir una magnitud del eco en el canal de retorno, el cancelador de eco que comprende: a) un primer medio para generar una estimación del eco en el canal de retorno, P1168/98MX que incluye; I) Una primera entrada en relación operativa con el descodificador de voz para recibir la señal del habla reconstruid ; II) Una segunda entrada para recibir un componente de la señal del habla reconstruida, el componente que está más descorrelacionado que la señal del habla reconstruida; III) Una tercera señal para recibir una señal de error que es representativa de una divergencia dentro de la estimación del eco, un eco real que se propaga en el canal de retorno; IV) Un medio para procesar las señales en la primera, segunda y tercera entradas y para producir una señal de estimación de eco; b) un segundo medio en relación operativa cuando el primer medio, el segundo medio que es sensible a la estimación del eco para acondicionar una señal que se propaga en el canal de retorno para inhibir el eco en el mismo; PUÓ8/98MX c) un medio detector de divergencia para calcular la señal de error entre la estimación del eco y un eco real que se propaga en el canal de retorno en el sistema de comunicación, el detector de divergencia que está asociado operativamente con la tercera entrada para suministrar a ésta la señal de error. Como se incorpora y describe ampliamente en la presente, la invención también proporciona una combinación que incluye: - un descodificador de voz para generar una señal del habla reconstruida; - generar una estimación de un eco de la señal de habla reconstruida, que comprende: - un filtro adaptable en relación operativa con el descodificador de voz para acondicionar la señal del habla reconstruida y a su vez generar la estimación de un eco, el filtro adaptable que tiene una función de transferencia determinada por una pluralidad de coeficientes: - un medio de procesamiento que incluye: a) una primera entrada para recibir una señal derivable de la señal del habla P1168/98MX reconstruida y que está más descorrelacionada que la señal del habla reconstruida; b) una segunda entrada para recibir una señal de error indicativa de una diferencia entre la estimación de un eco y una salida deseada, en donde el medio de procesamiento determina al menos parcialmente a partir de la señal de la primera entrada y la señal de error y la pluralidad de coeficientes. Como se incorpora y describe ampliamente en la presente, la invención proporciona un método para incrementar una velocidad de convergencia de un cancelador de eco que reduce la magnitud de un eco que ocurre en un canal de retorno de un sistema de comunicación, el cancelador de eco que incluye: - un primer medio para generar una estimación del eco, el primer medio que incluye una entrada para recibir la primera señal que es una precursora del eco en el canal de retorno del sistema de comunicación; - un segundo medio de relación operativa con el primer medio, el segundo medio que es sensible a la estimación del eco para acondicionar una señal F11Ó8/98 X que se propaga en el canal de retorno en el sistema de comunicación para inhibir el eco del mismo, el método que comprende los pasos de: - proporcionar al primer medio una segunda señal derivable de la primera señal, la segunda señal que está más descorrelacionada que la primera señal, la primera y segunda señales que influencian al primer medio en la generación de la estimación del eco, la presencia de la segunda señal que permite que el cancelador de eco converja a una velocidad más alta. Como se incorpora y describe ampliamente en la presente, la invención también proporciona un método para reducir una magnitud de un eco que ocurre en un canal de retorno en un sistema de comunicación, el método que incluye los pasos de: a) generar una estimación del eco, que comprende los pasos de: - proporcionar una primera señal que es una precursora del eco del canal de retorno del sistema de comunicación; - procesar la primera señal para obtener de la misma una segunda señal que está más descorrelacionada que la primera señal; P1168/98MX - proporcionar una señal de error que es representativa que una divergencia entre la estimación del eco y un eco real que se propaga en el canal de retorno del sistema de comunicación; - procesar la primera, segunda y tercera señales para producir la estimación del eco; b) sustraer a partir de una señal que se propaga a través del canal de retorno la estimación del eco. Como se incorpora y describe ampliamente en la presente, la invención también proporciona un sistema de filtración adaptable que tiene una alta velocidad de convergencia, el sistema de filtración adaptable que comprende: - una etapa de filtración que incluye un número predeterminado de coeficientes de derivación que determinan la función de transferencia del filtro, la etapa de filtración que incluye una entrada para recibir una primera señal que se va a condicionar por la etapa de filtración; - una etapa de procesamiento para computar los coeficientes de liberación, la etapa de procesamiento que incluye: - una entrada para recibir una segunda señal que es un componente de la primera señal, la segunda señal que P11Ó8/98MX es un componente de la primera señal, la segunda señal que está más descorrelacionada que la primera señal; y - una entrada para recibir una señal de error representativa de una diferencia entre una salida real de la etapa de filtración y una salida deseada, con lo cual la etapa de procesamiento determina al menos parcialmente con base en la segunda señal y la señal de error los coeficientes de derivación.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS O FIGURAS La Figura 1 es un diagrama de bloques del enlace comunicación que utiliza híbrido entre una sección de cuatro alambres y una sección de dos alambres del enlace; La Figura 2 es un diagrama de una forma de onda del habla, típicamente; La Figura 3 es un diagrama de bloques de un circuito de codificador de voz; La Figura 4 es un diagrama de bloques de un descodificador de voz para la regeneración del habla; La Figura 5 es un diagrama de bloques de un circuito cancelador del eco que muestra la relación con el descodificador de voz representado en la Figura 4 ; La Figura 6 es un diagrama de bloques para regenerar la excitación de la señal del habla descodificada para el uso en el filtro adaptable del cancelador de eco; P1168/98MX La Figura 7 es un diagrama de bloques más detallado del circuito cancelador de eco; La Figura 8 es diagrama de bloques que ilustra la función de transferencia del algoritmo que opera el filtro adaptable del cancelador de eco representado en la Figura 7; La Figura 9 es un diagrama de bloques que ilustra la función de transferencia del bloque estimador de energía mostrado en el diagrama en la Figura 7 ; y La Figura 10 es un diagrama de bloques que ilustra la función de transferencia del bloque que genera los coeficientes Pj (k) mostrados en la Figura 7.

DESCRIPCIÓN DE UNA MODALIDAD PREFERIDA La presente invención proporciona un sistema cancelador de eco mejorado que es particularmente bien adecuado para el uso en redes de comunicación donde es susceptible que ocurra un eco, ya sea debido a las interacciones eléctricas dentro del enlace de comunicación (eco eléctrico) o como resultado de una retroalimentación acústica que toma lugar en un extremo del enlace de comunicación (eco acústico) . Por simplicidad, el ejemplo de la invención descrito posteriormente se hará con referencia a una red de teléfono celular donde el eco ocurre como resultado de una desigualdad de impedancia. Se P1168/98MX debe entender, sin embargo, que el alcance de la invención no se debe limitar a este ambiente de red de comunicación específica ni al tipo particular del eco encontrado (eco eléctrico) . Una red de comunicación, inalámbrica, se representa por el diagrama de bloques en la Figura 1. La red incluye un teléfono inalámbrico 10 que puede intercambiar señales de habla codificadas con base en tierra 20. La estación incluye un canal de transmisión 22 y un canal de recepción 24 conectados a un híbrido 26 que constituye una interfaz entre la sección de los canales de recepción/transmisión de cuatro alambres y el circuito local de dos alambres. Durante una llamada típica, la forma de onda del habla del tipo mostrado en la gráfica en la Figura 2, se digitaliza y los bytes consecutivos se agrupan en cuadros sucesivos que se codifican y se transmiten individualmente al puerto de recepción 24. Para el propósito de la asignación de ejemplo, se considera un cuadro individual de la forma de onda del habla digitalizada. Los datos digitalizados se procesan por un codificador de voz mostrado en la Figura 3 que se localiza en el teléfono 10, el cual extrae las características de percepción significante del habla a partir de la forma de onda en el tiempo. En esencia, el codificador de voz 28 analiza la P1168/98MX forma de onda para producir un modelo con variación en el tiempo de la excitación del trato vocal y la función de transferencia. Sin embargo, durante un cuadro dado, se asume que el tracto vocal representa un proceso lineal invariable en el tiempo. De esta manera, para cada cuadro de la forma de onda del habla, el codificador de voz 28 genera una señal de excitación, un conjunto de coeficientes predictores que caracterizan la función de transferencia del modelo. La señal de excitación en el conjunto de coeficientes predictores se modulan y se transmiten hacia el canal de recepción 24. Se repite el mismo proceso para cada cuadro de la forma de onda del habla. En el canal de recepción 24, la señal codificada se desmodula y la forma de onda del habla digitalizada se reconstruye al usar el descodificador 30 cuya función de transferencia se muestra en la Figura 4. En esencia, el descodificador 30 genera la muestra del habla corriente por una combinación lineal de muestras del habla previas y la excitación. El post-procesamiento, ilustrado por el bloque 31, luego se aplica para mejorar la calidad del habla. La señal de salida x(k) del descodificador 30 que es la forma de onda digitalizada, reconstruida, se expresa con la siguiente ecuación: P1168/98MX N-l ) = S cjxfk-i) + n(k) ?=0 Donde x (k) es la muestra de salida k-ésima n (k) es la señal de excitación; ? , c?, ... CM son los coeficientes predictores para el cuadro dado; M es el orden del modelo. Típicamente, M tiene un valor de 10. Se debe entender que n (k) no es exactamente la misma como la señal de excitación recibida por el descodificador de voz que reconstruye la forma del habla. La diferencia es debida principalmente a la presencia de la etapa de post-procesamiento 31 que elimina algunos componentes de la señal del habla reconstruida. Para distinguir estas dos cantidades n (k) se referirá en la siguiente descripción como la excitación reconstruida. En teoría, toda la energía de la señal del habla reconstruida x (k) se debe transmitir completamente al circuito local a través del híbrido. Sin embargo, el híbrido reflejará alguna fracción de la energía de la señal entrante debido a problemas de desigualdad de impedancia. Como resultado, la señal reflejada se regresa a la fuente como un eco a través del puerto transmisor. Los efectos subjetivos del eco al oído humano dependen principalmente P1168/98MX del retraso secundario (eco con respecto a la señal original) . Cuando el retraso excede aproximadamente 40 milisegundos, las señales de eco llegan a ser claramente perceptibles y molestan durante la conversación. Este umbral se excede en la mayoría de los sistemas de telecomunicaciones que necesitan el uso de un cancelador de eco. El cancelador de eco 32 mejorado, construido de acuerdo con la presente invención se representa en la Figura 5. El cancelador de eco 32 se conecta al descodificador del habla 30 y recibe la señal del habla reconstruida - (k) . Basándose en esta entrada, el cancelador de eco 32 sintetiza una señal de eco que se adiciona con la señal compuesta Z (k) que está constituida por al señal del habla que se origina del circuito local y el eco. En la situación donde el suscriptor en el circuito local no está hablando, entonces Z (k) es solo la señal de eco. Si el cancelador de eco modela la ruta de eco verdadera con exactitud, la señal resultante está libre de eco. El cancelador de eco incluye un filtro adaptable que altera la señal de entrada x(k) para ponerla tan cerca como sea posible al eco. Un circuito de retroalimentación 36 se proporciona permitiendo que el filtro 34 altere su función de transferencia y converja para anular o al menos P1168/98MX reducir la señal de error e (k) . Un nuevo aspecto de la presente invención reside en la provisión de un filtro de descorrelación 38 que suministra una entrad rica en frecuencia al filtro adaptable 34 que permite que el filtro converja más rápido. El filtro de descorrelación 28 usa los coeficientes predictores a partir del descodificador del habla 30 para procesar la señal del habla x (k) para extraer de la misma la información de excitación n (k) . La señal de excitación n (k) está mucho más descorrelacionada de la señal del habla reconstruida y esto permite que el filtro adaptable 34 alcance una condición de error pequeña de madera mucho más rápida. El diagrama de bloques de descorrelación 38 se muestra en la Figura 6. Se señalará que el filtro de descorrelación se estable como lo inverso al descodificador del habla. La salida del filtro de descorrelación, se expresa por la siguiente ecuación: Donde Ci, C2,... C son los coeficientes predictores para el cuadro dado. Los coeficientes predictores se actualizan al mismo tiempo como aquellos del descodificador del habla.

Pl-c3/98MX Puesto que el descodificador del habla 30 está constante dentro de un cuadro, el filtro de descorrelación 38 necesita ser modificado solo después de cada cuadro y luego se mantiene sin cambio. El procedimiento de actualización del filtro de descorrelación 38 se efectúa simplemente al copiar los coeficientes predictores a partir del descodificador del habla 30 por cualquier medio conveniente. Típicamente, el orden del filtro de descodificación 38 será 10 (el orden del filtro o valor M) que es típico de muchos codificadores del habla comercialmente disponibles. La Figura 7 es un diagrama de bloques más detallado del cancelador de eco 32. Además del bloque del filtro de descorrelación 38 y el filtro adaptable 34 mostrados en la Figura 5, el diagrama más completo de la Figura 7 también indica que el cancelador del eco incluye dos bloques de función adicionales, específicamente un generador de coeficientes 40 y un estimador de energía 42 que procesan individualmente la señal de excitación preconstruida n(k) para suministrar parámetros adicionales a un nuevo algoritmo adaptable que calcula los coeficientes del filtro adaptado. Se señala que por el propósito de simplicidad, el filtro adaptable 34 se ha mostrado en la Figura 7 como dos lotes separados específicamente en el P11Ó8/98MX algoritmo adaptable 44 y el núcleo del filtro 46 que efectúa el procesamiento de la señal real. En la modalidad más preferida de la presente invención, se ha implementado el siguiente algoritmo modificado de mínimos medios cuadráticos: h0(k+l)=h0(k)+µ ^r Vo(k) h¡(k^l)=h¡(k)+µ^-p¡(k) hN(k+l)=h(N.,)(k)+µ ^ pN-,(k) s k) Donde h± es el coeficiente i-ésimo del núcleo de filtro 46; & (k) es la señal de error; p± (k) es un coeficiente i-ésimo (ver posteriormente) ; µ es una constante positiva; y 2 s n(k) es la estimación de energía de la señal de excitación reconstruida n(k) . El diagrama de bloques del circuito para calcular los coeficientes del núcleo de filtro 46 se muestra en la Figura 8. El error e (k) se divide por la estimación de P1168/98MX energía y se multiplica por el coeficiente P± (k) . Los valores N resultantes se gradúan por una constante positiva µ y se adiciona a los coeficientes para la adaptación. Una vez que los parámetros se han establecido se transfieren al núcleo de filtro 46. En forma preferente, la constante positiva µ puede ser menos de 1/3 N y en forma más preferente se debe ajustar a un valor en el intervalo de 1/4 N a 1/5 N. La estimación de energía es el promedio del movimiento exponencial de n 2 (k) . Se puede establecer al usar la siguiente ecuación. La función de transferencia se ilustra gráficamente por el diagrama de bloques en la Figura 9.

Finalmente, los coeficientes p± (k) se generan a partir de la señal de excitación como sigue: p0(k)=n(k) Pi(k)=p(i.l)(k-1)-C1(k)n(k) l=i=M Donde: C± es el coeficiente i-ésimo transferido a partir P1168/98MX del descodificador de voz; N-l es el orden del cancelador de eco; M es el orden del descodificador de voz. El diagrama de bloques para generar los coeficientes se muestra en la figura 10. Típicamente, N, tiene un valor en el intervalo de 300 a 2000. En la modalidad más preferida de la invención N tiene un valor de 384. La descripción anterior de la invención no se debe interpretar de ninguna manera limitante puesto que son posibles variaciones y refinaciones de la modalidad preferida, sin que se aparte del espíritu de la invención. El alcance de la invención se define en las reivindicaciones anexas y sus equivalentes.

P1168/98MX

Claims (18)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes REIVINDICACIONES. 1. Un cancelador de eco adaptable para reducir una magnitud de eco que ocurre en un canal de retorno en un sistema de comunicación, el sistema de comunicación que incluye un canal delantero a través del cual se propaga una primera señal que es una precursora del eco en el canal de retorno en el sistema de comunicación, la primera señal que es una señal del habla preconstruida, el cancelador de eco que incluye: - un primer medio para generar una estimación del eco, el primer medio que incluye: a) una primera entrada para recibir una primera señal que es una precursora del eco en el canal de retorno del sistema de comunicación; b) una segunda entrada para recibir un conjunto de primeros coeficientes de un descodificador de voz capaz de generar la primera señal c) un primer medio de procesamiento para procesar el primer conjunto de coeficientes
1. P1168/98MX y la primer señal para generar una señal de excitación que está más descorrelacionada que la primera señal; d) un segundo medio de procesamiento para procesar el primer conjunto de coeficientes y la señal de excitación para generar el segundo conjunto de coeficientes; e) un filtro adaptable que recibe el segundo conjunto de coeficientes para procesar la primera señal de acuerdo con una función de transferencia determinada al menos en parte por el segundo conjunto de coeficientes para generar la estimación del eco; - un segundo medio en relación operativa con el primer medio, el segundo medio que es sensible a la estimación de eco para acondicionar una señal que se propaga en el canal de retorno del sistema de comunicación para inhibir el eco en el mismo. 2. Un cancelador de eco según la reivindicación 1, que incluye un medio detector de divergencia para acoplar una señal de error entre la estimación del eco y un eco real se propaga en el canal de retorno el sistema de comunicación. El segundo medio de procesamiento que incluye una entrada para recibirla señal de error. 3. Un cancelador de eco según la reivindicación
2. PUÓ8/98MX 2, en donde el segundo medio de procesamiento calcula una inclinación de la energía de la señal de excitación utiliza la estimación de la energía en la computación del segundo conjunto de coeficientes. 4. Un cancelador de eco según la reivindicación 3 , en donde el segundo medio incluye un substractor que substrae la estimación del eco a partir de una señal que se propaga en el canal de retorno. 5. Un cancelador de eco según la reivindicación 4 , en donde el segundo conjunto de coeficientes se computan por las siguientes ecuaciones: h0(k+l)=ho(k)+µ ^r Po(k) fk+lJ-HM+µ p,(k) donde h es el coeficiente i-ésimo del segundo conjunto de coeficientes que incluyen N coeficientes; e (k) es la señal de error; Pi (k) es un coeficiente i-ésimo, un tercer conjunto de coeficientes que se correlacionan al primer conjunto de coeficientes;
3. P1168/98MX µ es una constante en positivo; y rn (k) es una estimación de la energía la señal de excitación. 6. Un cancelador de eco según la reivindicación 5, en donde el valor: se computa al usar la siguiente ecuación:
4. Donde n(k) es la señal de excitación. 7. Un cancelador de eco según la reivindicación 6, en donde los coeficientes p± (k) se computan como sigue: p0(k)=n(k)
5. Pi(k p(i-i)(k-l) M+l=i=N-1
6. Donde: C± es el coeficiente i-ésimo del primer conjunto de coeficiente; M es el número de coeficientes del primer conjunto de coeficientes.
7. P1168/98MX
8. 8. El cancelador de eco según la reivindicación 7, en donde µ tiene un valor en el intervalo de 1/4 a 185 N.
9. 9. Un cancelador de eco según la reivindicación 8 en donde N tiene un valor en el intervalo de 300 a 2000.
10. 10. Un método para reducir la magnitud de un eco que ocurre en un canal de retorno en un sistema de comunicación, el sistema de comunicación que incluye un canal delantero a través del cual se propaga la primera señal que es una precursora en el eco en el canal de retorno en el sistema de comunicación, la primera señal que es una señal del habla reconstruida, el método que comprende los pasos de: - proporcionar un primer conjunto de coeficientes de un descodificador de voz capaz de generar la primer señal; - procesar el primer conjunto de coeficientes y la primera señal para generar una señal de excitación que está más descorrelacionada que la primera señal; - procesar el primer conjunto de coeficientes y una señal de excitación para generar un segundo conjunto de coeficientes; - suministrar el segundo conjunto de coeficientes a un filtro adaptable que tiene P1168/98MX una función de transferencia determinada al menos en parte por el segundo conjunto de coeficientes; - procesar la primera señal por el filtro adaptable para generar la estimación del eco; - utilizar la estimación del eco para inhibir el eco gue se propaga en el canal de retorno del sistema de comunicaciones.
11. 11. El método según la reivindicación 10, que comprenden el paso de calcular una señal de error entre la estimación del eco y un eco real que se propaga en el canal de retorno en el sistema de comunicación, y utilizar la señal de error para generar el segundo conjunto de coeficientes.
12. 12. Un método según la reivindicación 11, que comprende el paso de computar una estimación de energía de la señal de excitación y utilizar la estimación de energía en la computación del segundo conjunto de coeficientes.
13. 13. Un método según la reivindicación 12, que comprende el paso de substraer la estimación del eco a partir de una señal que se propaga en el canal de retorno.
14. 14. Un método según la reivindicación 11, que comprende el paso de computar un segundo conjunto de coeficientes por las siguientes ecuaciones: P1168/98MX h0(k+l)=ho(k)+µ ^Po(k) donde .h¿ esa el coeficiente i-ésimo del segundo conjunto de coeficientes que incluye N coeficiente; e (k) es la señal de error; p (k) es el coeficiente i-ésimo de un tercer conjunto de coeficientes que se correlacionan al primer conjunto de coeficientes; µ es una constante positiva; s n (k) es una estimación de energía de la señal de excitación.
15. 15. Un método según la reivindicación 13, en donde el valor se computa al usar las siguiente ecuación: P11Ó8/98MX k-D+jjitfk) Donde n(k) es la señal de excitación.
16. 16. Un método según la reivindicación 14, en donde los coeficientes Pi(k) se computan como sigue: Po( )=n(k) p,(k) =p0.]J(k-l)-C,(k)n(k) l=i=M pi(k)=p0.l)(k-l) M+l=?=N-1 Donde: C± es el coeficiente i-ésimo del primer conjunto de los coeficientes; M es el número de coeficientes en el primer conjunto de coeficientes.
17. 17. Un método cancelador de eco según la reivindicación 15, en donde µ tiene un valor en el intervalo de 1/4 a 1/5 N.
18. 18. Un método según la reivindicación 16, en donde N tiene un valor en el intervalo de 300 a 2000. PUÓ8/98MX