TW401662B - Echo canceller and echo canceling method - Google Patents

Description

經濟部中央標準局8工消费合-社印製 401662 A6 B6 ' 五、發明説明（i ) 本發明乃關於一傳输系统，其包括第一站與第二站由一 發射波道連接，每一發射站含一發射機及一接收機，至少 第一站含一回音消除器裝置，其含一可轉接滅波器κ發射 機發射之數據為基礎而產生回音之複製品於接收機之輸入 信號中，該裝置尚含一相減器電路Μ供應接收機輸入信號 與回音複製品間之差，可轉接·滅波器之安排係用Κ決定回 音複製品，其決定方式為Μ發射之數據之加權因數Μ計算 加權總和，發射數據均時間Τ之倍數予Μ延遲。 此種回音消除器裝置之已知名並在電話發送及資料傳送 上有極重要之應用。此等回音非常普遍，因為在近端話筒 及遠端話筒間之二線/四線轉換不匹配的緣故。在電話傳 送範圍，距離越遠，回音越大，干擾也越強。在數位電話 糸統中距離之效應更為增加，因而由某些時間必須將語言 信號分組而造成更多延遲。 為了調整加權因數，有時必須使用符號方法。此一方法 曾揭示於1989年由巴黎MASSON發布之由M.BELLANGER所撰 ，題目為：”ANALYSE DES SIGNAUX ET FILTRAGE NUMERIQUE ADAPTIF" —文之第六段。7中。此方法利用非 靜止信號如語言信號，但該方法仍有其缺點。 該方法以自加或減一固定量而改正因數。此值可能甚低 ，故因數之收歛至其最大適宜值很慢，或者此值甚高，故 有不穩定之危險。 本發明建議在初段限定之裝置，其可利用同一方法而大 部分消除裝置之缺點。 -3- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁)

A6 B6 五、發明説明（2 ) 因此’該一裝置之特徵為該回音消除器装置包括一計算 電路以決定至少一個加權因數之新值，決定係根據加權因 數之原始值及與加權因數成比例之改正項目，及決定Μ加 權因數加權之延遲數據之值間的相互關係及输入信號與每 個回音複製品間之差。 最好選擇d = 2_»，其中1„為一整數。 因此，Μ此一值相乘可由一簡單轉變完成，並可使此程 序之賁現迅速完成。 Μ下伴Μ附圖之敘述將Μ不具限制意味之舉例為之，並 可使本發明之如何實施得到較佳了解。其中 圖1代表本發明之基本電路圖， 圖2代表為本發明之消除回音裝置中使用之電路圖， 圖3為本發明一裝置之结構圖；及 圖4至6代表圖3中裝置之作業流程圆。 經濟部中央標準局Μ工消f合作社印製 {請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) 圖1中，回音消除裝置Ml代表。在所述之例證之範圍 内，此消音器插人一 DECT裝置之固定部分5中，該裝置由 ETSI限定為無線電話糸统（比較ETS300 175-8)。參改號6 代表郵局轉換中心，代號8為二線輸出線。DECT裝置之固 定部分5 Μ混合變壓器10與轉換中心6連接，該變壓器將 輸出波道Α與返回波道R分開。每一波道分別含一類比一 數位轉換器12及一數位一類比轉換器14;此等轉換器與線 性數位抽樣工作，意即轉換器將其代表之類比強度編碼’ 俾每一回音消除器裝置1與線性數位抽樣工作。編碼轉換 器1 6插入输出波道A ，將線性碼變成不同碼’該碼更適於 -4- 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS)曱4規格（210X297公釐） 401662 經濟部中央標準局R工消費合作社印製 A6 __________B6 五、發明説明（3 ) 由裝置5之一無線電部分is所處理。轉換器20在返回波道 R中實施相反作業。 DECT裝置尚包括一個機動部分3〇，次訂戶32與其連接。 二具架空線34及36分別配與機動及固定部分，使其能構成 在二部分間資訊交換之無線電璉路。 回音消除器裝置1 Μ回音合成器50K圖解方式代表，該 合成器含有一調整控制5 2及一相減電路54，該相減器在 ” ί ”瞬間自轉換器12供應之信號中減去一合成回音信號 r'(i) °信號r'(i)之目的係在消除由混合變壓器1〇引起之 回音rU)。此回音之惱人效應由固定及機動部分所引起之 延遲所放大。合成器調整後可Μ在電路54之输出上儘量消 除信號r ( ί )。 圖2顯示回音淌除裝置1及回音合成器50之工作電路圖 。後者由一連串之延遲裝置70L..70H所組成，該延遲元 件每一均有一 Τ值之延遲，該Τ值與轉換器12產生之抽樣 之定時相對應。許多相乘器電路80〇，8(Κ，... 80Ν分別 Me。，Cl...CN分別用在電路7〇ι之输入之抽樣及各在其 他電路...70n處之輸出之不同抽樣相乘。有一運算電路 85用Μ決定因數c。，Cl，...CN以響應相減器54之輸出信 號。轉換器12及20之输出信號亦被使用來調整此等因數。 相加電路90將所有由不同相乘器80。，生之结 果相加而成合成回音。 根據本發明，為了決定不同因數Co，Cl...CN ，算術電 路85M下列方式操作·· (請先間讀背面之注奇華頰存磺寫本頁) -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） 82. 9. 6,000 401662 .經濟部中央標準局Μ工消赀合泎社印31 A6 B6 五、發明説明（4 ) 相加電路90產生合成回音 γ' = Σ x(i-k).Ck(i) (1) 係數Ck U )為：

Ck(i+l)=Clc(i)(l+cl.Sign[x(i-k).u(i)]) (2) 在此公式中： 記號函數[...]根據變元之符號採取” +1 ”或"-1” u(i)=y(i)+r (i)-r ' (i) (3) d = 2_«，其中ra為整數。 圖3顧示本發明裝置之建造圖。此裝置設在一微處理器 總體100之四周，由一實際之微理器，一含不同之中間數 據之讀/寫記憶體及一含工作程式之僅讀記憶體形成。此 總體可能由TMS320型形成信號處理器。在圖3中，不同之 存取孔與記存器101、102、及103連接Μ供裝置1之操作 ，故均詳示於圖中，此等記存器事實上均併入於同一外殼 中。記存器101用Κ接收由轉換器12所產生之抽樣，記存 器102用Κ接收由轉換器20產生之抽樣，記存器103用Μ 保留轉換器16產生之抽樣。代號150為一時鐘產生器產生 抽樣速率：1/Τ之信號。時鐘與一中止输入160連接俾每一 抽樣均可予Μ中止。 圖4為本發明一裝置之作業流程圖之一部分。Κ0段為程 式開始。Κ1段為原始階段，不同參數各接收其原始值。為 了使其餘程式可Κ實施，必須由時鐘150產生中止信號並 在Κ2段發生。Κ5段指示中止計數器” CPint”之內容之增量 ，其後，在K6段中，值X (0)被讁出，該值x (〇)保存在記存 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準丨CN’S)甲4規格（210x297公笼） (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁)

經濟部中央標準局Μ工消费合作社印製 401662 A6 , _B6 五、發明説明（5 ) 器102中。在K7段，強度x(4)之值與位準值NIVX測試。吾 人應發琨抽樣x(〇),x(l),x(2)，x(3)不致受程序之其餘部 分影響。此四個抽樣與回音出現之延遲相對應。此程序以 檢驗信號X (4)之位準開始。檢查其信號X (4)之波幅在絕對 值中是杏超過位準NIVX某一 FAC0因數。同時亦檢査此位準 NIVX是否超過-42 dBmO。此二情況顯示在K7段中。如條件 未滿足，變數Xc(〇)指定為〇值，如條件已滿足，分支Y被 採納，其為K7段之測試，值x(4)在K10段中被檢驗。如值 x(4)超過0 ，分支Y被採納，值+1則指定偽值ΚΟ)。如 此值為負，則值-1指定偽K11段中之變數(0)。因此， 符號功能之評判已經開始。自K8.K11，及K12段，持續到 K1 5段*其中，合成回音r ’（ i )依照公式（1)予Μ評判。 Κ17段代表變數RIN之讀數，此變數包含在記存器101中 ，俾在Κ20段中可能評判量ROUT，ROUT代表回音已抑制之 信號。在K20段中之公式與公式（3)加Μ比較。之後* Μ 此方式計箕之ROUT值納人記存器103內。此示於Κ22段中 。此後，在K24段中*由記存器101,102,103, NIX,NIRI,NIRD之内容所限定之與信號位準有關之不同變 數均予更新。K26段係不同條件之檢驗：檢驗其是否旗 GC0P等於0 ，信號ROUT之絕對值是否高於-60 dBmO，此值 是否高於NIVX-42 dB，及”m”是否有一值SLOW或FAST。如 此等條件未實施，進行到圖5之！(30段。 ... K30段為值m之測試。如值m有二個功能：第一個功能 為包含收歛參數SLOW式FAST之值，第二個功能為（in採用值 -7-

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^^401662 A6 B6 五、發明説明（6 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -1)指示算術之開放。如值等於-1，則為發散，進行到 K32段，該處值Ck設定為0 。之後在K34段中，值”m”採 用值FAST，故公式（2)之收歛較快。如K26段中之條件已 實現，則進行到圖5之K40段。K40段指示為值ROUT之測 示。如值為正，分支Y則採納並進行至K42段，因數“之 值由符號值” + ”予以修改，即+2-». (K)。如值為負，則 *裝 -r 進行到K 44段，在該處值Ck段止成為負值- 2-».xdK)。該 處可Μ觀察到等於最小有效位元（LSB)之低值已被加上； 此為保證係數發展。在Κ34, Κ42及Κ44段中之一作業完成 時，進行到Κ50段。Κ50段為不同抽樣χ (Κ)之轉換作業， 其中Κ由0變至Ν + 4及有關符號xc(K)之轉換，其中Κ由0變 至N 。之後進行到K52段，在該處計算中止之數目。如此 數目不等於32，分支N被採納並進行至K55段，其指示中 止程式之終了。如此值確等於32，分支Y採納後進行K60 段。隨後之作業在每一 32開始之中止後即行實施。K60段 在” cpint”等於0時恢復計算中止數目。其餘之程序見圖 6所示者。 經濟部中央標準局Μ工消赍合作社印31 圖6之K70段為不同位準NIVX,NIVRI,NIVRO.之更新。 K72段重新開始不同值ΝΙΧ,ΝΙΙΠ及NIRO用Μ更斩Μ前位準 。最後，進行到Κ80段。此Κ80段指示名測試，該等測試 顯示算術之逐漸發散。第一 NIVR0與位準-40 dBinO測試， 此位準測試後K發現其是否在位準NIVIU時高於因數 F AC 1 ◦如此等條件滿足，則有發散之趨向。採納分支γ ， 並進行到K82段。此處一發散計數器”cpdi v”被均匀增量 ~ 8 ** 本紙張尺度it用中襲綠♦ (GNS)甲4規i ί 210 X 297公[ " ' 401662 A6 B6 五、發明説明（7 ) (諳先閡讀背面之注意事項再填寫本頁} 。在K84段中，此計數器之内容與一值” ms”比較，ms等於 不同微秒之時間。如此等内容超過值” m s ”，則為發散。此 發散計數器被設定為0 ，” m”設定為-1 Μ指出為發散，此 值在次一中止呼叫時使用。如在Κ80段中之條件未實現採 納分支Ν ，進行到Κ88 ，該處之發散計數器”cPdiv”設定 為0 。1(90段之測試係關於偵出收歛算術之開始。此由 -裝 K90段代表，其中檢査NIVR0是否在位準NIVRI時高於因 數FAC2。該處並檢査位準NIVR0是否高於-42dBmO ，同時 亦檢査因數”m”是否等於FAST。如K90段之條件均已實現 ，” m”在K92段中採納值SLOW。如K90段之條件未實現， 進行到K100段。K100段在K92段之指派已完成時進行。如 訂戶在接收機3 2發話（此乃串話情形），不待言，回音消除 器可被訂戶之信號使之無效。此一情況因此可Μ偵出（見 Κ100段）。如Κ100測試有一良好结果，進行到Κ102段，該 處之旗GC0P設定為值1 。如此測試不能產生滿意结果，進 行到Κ104段，該處證實二個條件；第一：m有與值SLOW，第 二：NIVR0是否超過值NIVRI —個因數FAC4?如果是，旗 GC0P在K106段中採取值1 。為果不是，旗GC0P於K108段採 敢值0 。因此，程式在K110段終止。 因數1^(：0』&(：1,?402』色03及^4〔4之選擇使與下列各值 對應： 經濟部中央標準局Μ工消费合作社印製

FAC0 ： 0 dB

FAC1 : 土 1 dB FAC2： - 12dB -9 - 尺度適用中國國家標準(CNS)甲4規格（210 χ 297公釐) 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A6 __ ___B6 五、發明説明（8 )

FAC3 ： + 6 dB FAC4： - 9 dB -10- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210x297公釐） (誇先閲讀背面之注意事項再填窝本頁)

Claims (1)

1. 經濟部中央標率局員工消費合作社印裂 第82110641號專利申請案 g 中文申請專利範圍修正本(89年3月）gj 々、申請專利範圍 1. 一種在一傳輸系統中之回音消除器，該傳輸系統包括 第一站與第二站以一傳輸波道連接，每—站包括一發 射機及一接收機，至少第一站包含一回音消除器^ 置，其包括一適應性濾波器，以發射機發射之資料x(i) 為基礎，用以產生一個在該接收機的輸入信號中出現 之回音r(i)之複製物ri(i)，該回音器包含—相減器電 路，以將輸入信號與回音複製品r，（i)間之差供應至接收 機’而適應性濾波器安排用來以時間期間T的倍數所延 遲之發射資料x(i)之加權總和之計算以決定回音複製物 r1⑴’該發射之資料x(i)以加權因數Ck⑴予以加權，其 特徵為該回音消除器中含一計算電路，藉由下列公式 決定r’（i): r’(i)=|>(i-k).ck(i) k-0 且該等係數ck(i)係由 ck(i+l)=ck(i) · (1+d · sign[x(i-k) · u(i)] 所給定， 其中d表示一比例值且記號函數Sign[ ·.]根據變元之符 號採用「+ 1」或「-1」。 2. 如申請專利範圍第1項之回音消除器，其中該比例值(1 等於2_m，其中m為一整數。 3 ·如申請專利範圍第1或2項之回音消除器，其中該回音 消除器裝置係由一彳§號處理.器形成，該處理器包含多 暫存器與該回音消除器裝置之存取埠連接，並具有一 -1 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ' -- (請先閎讀背面之注意事項再魂窝本頁}

   經濟部中央標率局員工消費合作社印裂 第82110641號專利申請案 g 中文申請專利範圍修正本(89年3月）gj 々、申請專利範圍 1. 一種在一傳輸系統中之回音消除器，該傳輸系統包括 第一站與第二站以一傳輸波道連接，每—站包括一發 射機及一接收機，至少第一站包含一回音消除器^ 置，其包括一適應性濾波器，以發射機發射之資料x(i) 為基礎，用以產生一個在該接收機的輸入信號中出現 之回音r(i)之複製物ri(i)，該回音器包含—相減器電 路，以將輸入信號與回音複製品r，（i)間之差供應至接收 機’而適應性濾波器安排用來以時間期間T的倍數所延 遲之發射資料x(i)之加權總和之計算以決定回音複製物 r1⑴’該發射之資料x(i)以加權因數Ck⑴予以加權，其 特徵為該回音消除器中含一計算電路，藉由下列公式 決定r’（i): r’(i)=|>(i-k).ck(i) k-0 且該等係數ck(i)係由 ck(i+l)=ck(i) · (1+d · sign[x(i-k) · u(i)] 所給定， 其中d表示一比例值且記號函數Sign[ ·.]根據變元之符 號採用「+ 1」或「-1」。 2. 如申請專利範圍第1項之回音消除器，其中該比例值(1 等於2_m，其中m為一整數。 3 ·如申請專利範圍第1或2項之回音消除器，其中該回音 消除器裝置係由一彳§號處理.器形成，該處理器包含多 暫存器與該回音消除器裝置之存取埠連接，並具有一 -1 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ' -- (請先閎讀背面之注意事項再魂窝本頁}

   A8 B8 C8 D8 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 申請專利範圍 輸入以接收與一中斷時脈連結之中止信號，用以特別 觸發該等操作。 4·如申請專利範圍第2項之回音消除器，其中爪值可採一 開始值及-操作值，其特徵為提供多 分析收歛，當偵出收歛時提供m值作為操作值，當偵出 發散時’提供m值作為開始值。 5.如申請專利範圍第…項之回音消除器，其中其包含 分析裝置，以分析在不同存取蜂之可用信號的不时 號 < 各種位準以修改該等操作之參數。 6 ·如申請專利範圍第5項之回音消除器，纟中其包含一偵 測裝置以偵查辛話，該偵測裝置與該位準分析‘置合 作俾在在該存取棒之信號有一干擾位準時停止加權因 數之產生。 7 ·如申請專利範圍第3項之回音消除器，其中位準之分析 係為某些中斷而作。 8. -種在-電信站中之回音消除器，該電信站包括—發 射機及-接收機，該站進-步包含—回音消除器裝 置，其包含一適應性濾波器，以發射機發射之資料χ(〇 為基準，用以產生在該接收機之輸入信號中出現之回 音r(〇 (複製品r，（i)，並包含一相減器電路，以將輸入 信號與回音複製品r|(i)間之差供應至接收機，該適應性 濾波器係安排供以計算已延遲數個時間τ之發射資料 x(i)之加權總和之方式而決定回音複製物以丨），該發射 -2 - 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS > A4規格（210X297公羞） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) t — ------IT --φ--^-------- 經濟部中央標率局員工消費合作社印製 mm 1 ______m 六、申請專利範圍 資料Χ(1)以加權因數ck(i)加權，其特徵為藉由下列公式 決定r’（i): r'⑴=[x(i-k).ck(i) k=0 且該等係數ck(i)係由 Ck(i+l)=ck(i) · (l+d · sign[x(i-k) · u(i)] 所給定， 其中d表示一比例值且記號函數sign[ ·]根據變元之符 號採用「+ 1」或「_1」。 9. 如申請專利範圍第8項之回音消除器，其中該比例值d 等於2-m ’其中m為一整數。 10. /種回音消除器裝置，包括一適應性濾波器，供以發 射之數據為準產生在輸入信號中出現之回音複製品， 含一相減電路以產生輸入信號及回音複製品間之差， 該可轉接滤波器安排用來以多個時間T所延遲之發射 資料之加權總和之計算以決定回音複製品，該發射之 資料以加權因數予以加權，其特徵為回音消除器裝置 中含一計算電路以加權因數之原始值為基礎決定至少 一個加權因數之新值，及一校正項， ^ 邊杈正項與加權 因數及以此加權因數加權之延遲數據值之間之相互關 係及輸入信號及回音複製品之間之差成比例。 11. -種用於-傳輸系統的回音消除法，該傳輸系統包含 第一站與第二站以一傳輸波道連接，每—站包括一發 射機及一接收機，至少第一站包含一回音消除器裝 私紙張尺度制t晒家料（ ---^-----—J-----訂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -3 - 本氏張尺度適用十1111家標準（CNS )八4祕（21GX297公楚） 401662 申請專利範圍 置’其包括-適應性滤波器’以發射機發射之資料x⑴ 為基礎，用以產生—個在該接收機的輸入信號中出現 之回音r(0之複製物r，（i)，該方法包含下列步驟： 減去輸入信號和回音複製物ri(i)之差，用以送至接收 機’藉由計算由時間期間τ所延遲的發射資料X⑴之加 權總和而決定該回音複製物r’⑴，該發射資料χ⑴根據 下列公式冗加權因數Ck⑴予以加權： \J r’⑴=Ex(i_k).ck(i) k=〇 其特徵為其進一步包含下列步驟： 根據下列公式修改係數： Ck(i+l)~ck(i) · (i+d . sign[x(i-k) · u(i)] 、中d表示比例值且圯號函數Sign[···]根據變元的符 號採用「+ 1」或「_1」。 12. 如中請專利範園第"項之回音消除法，其中該比例似 等於2_m ’其中m為一整數。 13. 如中請專利範圍第U或12項之回音消除法，其中該回 ，消除器裝置係由一信號處理器形成，該處理器包含 多暫存器與該回音消除器裝置之存取埠連接，並具^ —輸入以接收與一中斷時脈連結之中止信號，用以特 別觸發該等操作。 14·如申請專利範圍第12項之回音消除法，其中m值可採 —開始值及一操作值，其特徵為提供多個分析裝置， 乂分析收歛，當偵出收歛時提供m值作為操作值，當偵 出發散時，提供m值作為開始值。 -4- (請先閲讀背面之法意事項再填寫本頁) --------------IT------Θ--.------.__