WO2005011248A1 - Systeme de traitement numerique d’un signal acoustique ou electrique et poste telephonique equipe d’un tel systeme de traitement - Google Patents

Systeme de traitement numerique d’un signal acoustique ou electrique et poste telephonique equipe d’un tel systeme de traitement Download PDF

Info

Publication number
WO2005011248A1
WO2005011248A1 PCT/FR2004/001016 FR2004001016W WO2005011248A1 WO 2005011248 A1 WO2005011248 A1 WO 2005011248A1 FR 2004001016 W FR2004001016 W FR 2004001016W WO 2005011248 A1 WO2005011248 A1 WO 2005011248A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
echo
signal
gain control
automatic gain
transfer function
Prior art date
Application number
PCT/FR2004/001016
Other languages
English (en)
Inventor
Grégoire Le Tourneur
Patrick Chany
Original Assignee
France Telecom
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by France Telecom filed Critical France Telecom
Priority to US10/557,839 priority Critical patent/US20060204020A1/en
Priority to EP04742583A priority patent/EP1636978A1/fr
Publication of WO2005011248A1 publication Critical patent/WO2005011248A1/fr

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M9/00—Arrangements for interconnection not involving centralised switching
    • H04M9/08—Two-way loud-speaking telephone systems with means for conditioning the signal, e.g. for suppressing echoes for one or both directions of traffic
    • H04M9/082—Two-way loud-speaking telephone systems with means for conditioning the signal, e.g. for suppressing echoes for one or both directions of traffic using echo cancellers

Definitions

  • the invention relates to digital processing of signals and relates, in particular, to the cancellation of acoustic or electrical echo in sets telecommunications.
  • An interesting application of such a system concerns the cancellation of electric echo in a telecommunication terminal or in any type of telecommunication equipment confronted with this problem of electric echo.
  • Another particularly interesting application of such a system relates to echo cancellation in a telecommunications station offering hands-free operation.
  • the acoustic echo is a major obstacle to the proper functioning of the communication software of a subscriber's terminal equipment. This obstacle is encountered more and more in stations equipped with a so-called "hands-free" function.
  • the acoustic echo appears when the signal emitted by the loudspeaker, which corresponds to a signal spoken by a distant speaker, is picked up by the microphone. It then translates, for this remote user, by the restitution, at the level of the listener, of the signal with an offset with respect to the instant of emission. The reduction, or even the cancellation of the echo, is obtained by equipping the stations with echo canceller devices.
  • the hands-free mode of operation also poses a dynamic problem for the signals processed, the microphone level then varying over a very wide range. This strong variation in level is mainly due to the distance or proximity of the speaker to the microphone, as well as to the natural variety of speech power between individuals.
  • the sound recording system has a finite dynamic, linked to the presence of an analog-digital converter within the digital processing system fitted to the station. It is therefore necessary to adapt the dynamics of the acoustic signal acquisition chain to the envisaged application.
  • digital acoustic signal processing systems conventionally use an automatic gain control or AGC device to adapt the strong signal dynamics at the microphone level to the limited dynamics of the sound pickup system.
  • This device is intended to keep the level of the output signal constant over a predetermined range of use, thus enabling the conversion of the signal after intervention by the automatic gain control device with good accuracy for small levels and also for levels. forts whose amplitude has been reduced.
  • Such devices work relatively efficiently.
  • an automatic gain control device does not meet this criterion since it modifies the gain levels applied according to the energy of the input signal. It is however possible to couple an automatic gain control device with an echo canceller device when the transfer function of the automatic gain control device is well known. To do this, the function of reverse transfer of the automatic gain control device, after analog-digital conversion. However, even with full knowledge of the response of the automatic gain control device, coupling may be impossible when using a computing system using a fixed-point architecture to apply compensation to the signal after analog-to-digital conversion. Indeed, for example, when using a fixed point calculation system having a capacity of 16 bits, the output values of the calculation system are necessarily between -32768 and +32767.
  • the object of the invention is to overcome the drawbacks of the state of the art and to provide a digital processing system for an acoustic or electrical signal in which it is possible to operate jointly a automatic gain control device and an echo canceller, even when using a fixed-point calculation system.
  • a system for digital processing of an acoustic signal which is intended to be placed in a station equipped with a loudspeaker and a microphone between said loudspeaker and said microphone and which includes automatic gain control means associated with an echo canceller.
  • This digital processing system includes calculation means adapted to apply a transfer function of the automatic gain control means to the input of the echo canceller so that a signal from the microphone and a signal from reference are each handled by a function comprising the same term corresponding to the transfer function of the automatic gain control means. It therefore becomes possible to factorize the transfer function of the automatic gain control means so that, during the processing of the signal implemented by the system, this function no longer intervenes and is no longer taken into account by the echo canceller algorithm.
  • a system for digital processing of an electrical signal said system being intended to be placed in a station equipped with a loudspeaker and a microphone between said loudspeaker and said microphone and comprising automatic gain control means associated with an echo canceller device, characterized in that it includes calculation means adapted to apply a transfer function from the automatic gain control means to the input of the canceller device echo so that the signal from the microphone and the input signal from the echo canceller are each manipulated by a function comprising the same term corresponding to the transfer function of the automatic gain control means.
  • one or the other system further comprises multiplier means adapted to perform a multiplication operation between the reference signal and the transfer function of the automatic gain control means.
  • the acoustic or electric echo canceller includes a digital filter whose coefficients are calculated so as to minimize the error between the echo and an estimate of the echo.
  • FIG. 4 illustrates the structure of a digital electrical echo processing system according to the invention
  • FIG. 1 shows an example of a digital processing system for an acoustic signal according to the state of the art, provided with an automatic gain control device and an echo canceller, and for which the transfer function of the automatic gain control device is well known.
  • this system comprises a sound acquisition chain 10 and a sound reproduction chain 12 respectively comprising a microphone 14 associated with an analog to digital ADC converter and a speaker 16 associated with a digital converter analog DAC.
  • the sound acquisition chain 10 is further provided with an adjustable gain amplifier 18.
  • this comprises an automatic gain control module 20 driving the amplifier with adjustable gain 18 so as to adapt the dynamics of the input signal to that of the analog-to-digital converter by keeping the level of the output signal constant over the range of use of the system.
  • the CAG 20 module is associated with a multiplier
  • FIG. 2 also includes a sound acquisition chain 10 and a sound reproduction chain 12 comprising respectively a microphone 14 and a loudspeaker 16.
  • this system comprises an automatic gain control module 20 and an electric echo canceller 24 intended to compensate for the disparities in weakening of the lines.
  • the electric echo canceller is also based on the estimation of an impulse response between the signal transmitted on the line and the signal received from the latter.
  • FIG. 3 shows the general structure of a digital processing system for acoustic signals according to the invention which makes it possible to overcome the above-mentioned drawbacks.
  • this system designated by the general reference numeral 26, is intended to be placed within a telephone set, such as a mobile telephone set for example having a so-called “hands-free” function, between a microphone 27 and a loudspeaker 28. It is essentially intended to ensure processing of the voice signals picked up by the microphone 27 so as to cancel the echoes likely to appear when the microphone 27 picks up the voice signals coming from a speaker remote and reproduced by the speaker 28.
  • the system 26 is provided with an echo canceller 29 constituted by a digital filter essentially ensuring a calculation of the estimate of the echo from a corresponding reference signal Ref, in the application.
  • the system 26 is provided with automatic gain control means 30 ensuring, in a conventional manner, a processing of the signals picked up by the microphone 27 so as to adapt their dynamics to that of the analog to digital converter ADC which equips the chain. acquisition of which the microphone 27 is a part.
  • the automatic gain control means generally comprise a transfer function, the output curve of which as a function of the input has for example a parabola shape so as to roughly maintain constant the output level of the acquisition chain over the operating range of the microphone 27.
  • the automatic gain control means control an adjustable gain amplifier 34 to obtain such behavior.
  • a similar arrangement is used for canceling the electric echo.
  • the digital processing system also includes an echo canceller 29 constituted by a digital filter able to calculate the estimates of the electrical echo from a reference signal
  • the CAG transfer function of the automatic gain control means 30 is applied at the input of the echo canceller device 29 by means of a multiplier 36.
  • the CAG transfer function of the automatic gain control means 30 is applied at the input of the echo canceller device 29 by means of the multiplier 36 which is also applied the reference signal Ref.
  • the echo canceller 29 includes a digital filter whose coefficients are calculated so as to minimize the error between the echo and the estimate of the echo.
  • the coefficients are computed recurrently from previously calculated coefficients, from the error between the estimation of the echo and the echo, from the reference signal and from an adaptation step ⁇ , from the relation next :
  • Error (t) [Ref (t) x H (t)] x CAG (t) - [Ref (t) x CAG (t)] x H is (t)
  • CAG at the input of the echo canceller 29 makes it possible to obtain, in each of the equations defining the echo and the estimate of the echo, a CAG (t) term which can be factorized in the equation defining the error between the echo and estimated echo.
  • the solution for canceling the error from the above equation is to make the echo and the estimate of the echo equal.
  • This solution is therefore identical to that of a digital processing system in which no AGC function is introduced to the signal from the microphone.
  • FIGS. 3 to 8 an example of the result obtained by means of a digital signal processing system according to the invention.
  • Figures 5 and 6 show the evolution as a function of time t of a sinusoidal signal Simul. simulation of the automatic gain control device intended to simulate the variable gain at apply to a signal received by the microphone.
  • This Simul signal has an amplitude varying between 0.1 and 0.7 in 100 ms.
  • Figure 6 is an enlarged view of the curve shown in Figure 5.
  • the voice signal picked up by the microphone is shown in Figure 7. As seen in this figure, this signal consists only of echoes E.
  • FIG. 9 shows the evolution of the signal processed by means of another signal processing system in which an automatic gain control is applied only to the signal from the microphone, without any other compensation or according to the Figure 1, nor according to Figure 2. We see in this Figure 9 that the echoes E are still present, however attenuated.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Abstract

Ce système de traitement numérique d'un signal acoustique est destiné à être disposé dans un poste équipé d'un haut-parleur (28) et d'un microphone (27) entre ledit haut-parleur et ledit microphone. Il comprend des moyens de contrôle automatiques de gain (30) associés à un dispositif annulateur d'écho (29). Il comporte en outre des moyens de calcul (30, 36) adaptés pour appliquer une fonction de transfert des moyens de contrôle automatiques de gain à l'entrée du dispositif annulateur d'écho de manière que le signal provenant du microphone et le signal destiné au haut-parleur soient manipulés chacun par une fonction comprenant un même terme correspondant à la fonction de transfert des moyens de contrôle automatiques de gain.

Description

Système de traitement numérique d'un signal acoustique ou électrique et poste téléphonique équipé d'un tel système de traitement L' invention se rapporte au traitement numérique de signaux et concerne, en particulier, l' annulation d'écho acoustique ou électrique dans des postes de télécommunication. Une application intéressante d' un tel système concerne l' annulation d'écho électrique dans un terminal de télécommunication ou dans tout type d' équipement de télécommunication confronté à ce problème d' écho électrique. Une autre application particulièrement intéressante d' un tel système concerne l' annulation d' écho dans un poste de télécommunication offrant un fonctionnement mains-libres. En effet, l'écho acoustique est un obstacle maj eur au bon fonctionnement des logiciels de communication d' équipements terminaux d' un abonné. Cet obstacle se rencontre de manière accrue dans les postes équipés d' une fonction dite « mains libres ». Par exemple, dans le cas d' un poste téléphonique, l' écho acoustique apparaît lorsque le signal émis par le haut-parleur, qui correspond à un signal énoncé par un locuteur distant, est capté par le microphone. Il se traduit alors, pour cet utilisateur distant, par la restitution, au niveau de l' écouteur, du signal avec un décalage par rapport à l' instant d'émi ssion. La réduction, voire l ' annulation de l' écho, est obtenue en équipant les postes de dispositifs annulateurs d'échos. Le mode de fonctionnement en mains libres pose par ailleurs un problème de dynamique pour les signaux traités, le niveau du microphone variant alors dans une très large plage. Cette forte variation de niveau est due essentiellement à l' éloignement ou au rapprochement du locuteur par rapport au microphone, ainsi qu' à la naturelle variété de puissance de parole entre individus. Le système de prise de son a, quant à lui, une dynamique finie, liée à la présence d' un convertisseur analogique-numérique au sein du système de traitement numérique équipant le poste. Il est donc nécessaire d' adapter la dynamique de la chaîne d' acquisition du signal acoustique à l ' application envisagée. Ainsi, soit on privilégie les niveaux faibles, ce qui engendre un risque de saturation en entrée pour les niveaux forts, c'est-à-dire pour les voix fortes ou lorsque le locuteur est proche du microphone, soit on privilégie les niveaux forts de manière à éviter toute saturation, ce qui engendre l' apparition de bruit pour les faibles niveaux et donc une dégradation du signal pour de tels niveaux dus aux bruits de quantification liés à la présence du convertisseur. Pour pallier cet inconvénient, les systèmes de traitement numérique de signaux acoustiques utilisent classiquement un dispositif de contrôle automatique de gain ou CAG pour adapter la forte dynamique du signal au niveau du microphone à la dynamique limitée du système de prise son. Ce dispositif est destiné à maintenir constant le niveau du signal de sortie sur une plage d' utilisation prédéterminée pour permettre ainsi la conversion du signal après intervention du dispositif de contrôle automatique de gain avec une bonne préci sion pour les petits niveaux et également pour les niveaux forts dont l' amplitude a été réduite. De tels dispositifs fonctionnent de manière relativement efficace. Ils posent néanmoins des problèmes majeurs lorsqu' ils sont utilisés conjointement avec un annulateur d' écho acoustique. En effet, un annulateur d'écho est basé sur l' estimation d'une réponse impulsionnelle entre un haut-parleur et un microphone, à condition que celle-ci soit linéaire. Or, un dispositif de contrôle automatique de gain ne satisfait pas à ce critère puisqu' il modifie les niveaux de gain appliqués selon l' énergie du signal d'entrée. Il est toutefois possible de coupler un dispositif de contrôle automatique de gain à un dispositif annulateur d' écho lorsque la fonction de transfert du dispositif de contrôle automatique de gain est bien connue. Pour ce faire, on applique au signal la fonction de transfert inverse du dispositif de contrôle de gain automatique, après conversion analogique-numérique. Néanmoins, même en connaissant parfaitement la réponse du dispositif de contrôle de gain automatique, le couplage peut être impossible lorsque l' on utilise un système de calcul utilisant une architecture en virgule fixe pour appliquer une compensation au signal après conversion analogique-numérique. En effet, par exemple, lorsque l' on utilise un système de calcul en virgule fixe ayant une capacité de 16 bits, les valeurs de sortie du système de calcul sont nécessairement comprises entre -32768 et +32767. Si l' on utilise également un convertisseur de 16 bits, il n'est plus possible d' appliquer la fonction de transfert inverse du dispositif de contrôle de gain automatique sans saturer le signal et rendre ainsi le système global non linéaire. Le problème est similaire pour les systèmes de télécommunication intégrant une fonction d' annulation d' écho électrique et d' une fonction de CAG sur le ou les signaux reçus de la ou les lignes, afin de compenser les disparités d' affaibli ssement des lignes. En effet, les annulateurs d' écho électrique sont également basés sur l' estimation d' une réponse impulsionnelle entre le signal émis en ligne et le signal reçu de la ligne. Au vu de ce qui précède, le but de l'invention est de pallier les inconvénients de l'état de la technique et de fournir un système de traitement numérique d'un signal acoustique ou électrique dans lequel il est possible de faire fonctionner conjointement un dispositif de contrôle automatique de gain et un annulateur d'écho, même en utilisant un système de calcul en virgule fixe. Selon l'invention, il est donc proposé un système de traitement numérique d' un signal acoustique qui est destiné à être disposé dans un poste équipé d' un haut-parleur et d' un microphone entre ledit haut- parleur et ledit microphone et qui comprend des moyens de contrôle automatique de gain associés à un dispositif annulateur d'écho. Ce système de traitement numérique comporte des moyens de calcul adaptés pour appliquer une fonction de transfert des moyens de contrôle automatique de gain à l' entrée du dispositif annul ateur d' écho de manière qu' un signal provenant du microphone et qu' un signal de référence soient manipulés chacun par une fonction comprenant un même terme correspondant à la fonction de transfert des moyens de contrôle automatique de gain. Il devient dès lors possible de factoriser la fonction de transfert des moyens de contrôle automatique de gain de sorte que, lors du traitement du signal mis en oeuvre par le système, cette fonction n' intervient plus et n' est plus prise en compte par l' algorithme de l' annulateur d'écho. Selon l' invention, il est également proposé un système de traitement numérique d' un signal électrique, ledit sy stème étant destiné à être disposé dans un poste équipé d' un haut parleur et d' un microphone entre ledit haut parleur et ledit microphone et comprenant des moyens de contrôle automatique de gain associés à un dispositif annulateur d' écho, caractérisé en ce qu' il comporte des moyens de calcul adaptés pour appliquer une fonction de transfert des moyens de contrôle automatique de gain à l' entrée du dispositif annul ateur d'écho de manière que le signal provenant du microphone et le signal d' entrée du dispositif annulateur d' écho soient manipulés chac un par une fonction comprenant un même terme correspondant à la fonction de transfert des moyens de contrôle automatique de gain. Selon une autre caractéristique de l' invention, l' un ou l' autre système comporte en outre des moyens multiplicateurs adaptés pour réaliser une opération de multiplication entre le signal de référence et la fonction de transfert des moyens de contrôle automatique de gain. Dans un mode de réalisation, le dispositif annulateur d' écho acoustique ou électrique comprend un filtre numérique dont les coefficients sont calculés de manière à minimiser l ' erreur entre l'écho et une estimation de l'écho. Selon une autre caractéristique de l' invention, l' écho et l ' estimation de l' écho sont définis respectivement par les relations suivantes : Echo (t) = (Re/ (t)xH(t))CAG(t) et Estime(t) = (Réf (t)xCAG(t))Hest(t) dans lesquelles : - Réf désigne le signal de référence destiné au dispositif annulateur d'écho ; - H(t) désigne la fonction de transfert de l' écho entre le haut- parleur et le microphone ; et - Hesr(t) désigne la fonction de transfert de l'estimation de l' écho ou la fonction de transfert de l' écho entre le signal issu du microphone et le signal retourné par la ligne. A titre d' exemple, en ce qui concerne les moyens de contrôle automatique de gain, ceux-ci comportent généralement un étage à fonction de transfert représentée par une courbe de type parabolique. Selon l' invention, il est également proposé un poste téléphonique équipé de l' un des systèmes de traitement numérique tel que défini ci-dessus. D' autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre la réalisation d' un système de traitement numérique d' un signal acoustique selon l' état de la technique équipé d' un annulateur d' écho et de moyens de contrôle automatique de gain ; - la figure 2 illustre la réalisation d' un système de traitement de l'écho électrique selon l'état de la technique équipé d' un annulateur d' écho électrique et de moyens de contrôle automatique de gain ; la figure 3 illustre la structure d'un système de traitement numérique de l' écho acoustique conforme à l' invention ; et la figure 4 illustre la structure d' un système de traitement numérique de l' écho électrique conforme à l' invention ; - les figures 5 à 10 sont des courbes illustrant le fonctionnement du système de traitement numérique conforme à l' invention. Sur la figure 1 , on a représenté un exemple de système de traitement numérique d' un signal acoustique selon l ' état de la technique, pourvu d'un dispositif de contrôle automatique de gain et d' un annulateur d' écho, et pour lequel la fonction de transfert du dispositif de contrôle automatique de gain est bien connu. Comme on le voit sur cette figure, ce système comporte une chaîne d' acquisition de son 10 et une chaîne de restitution de son 12 comprenant respectivement un microphone 14 associé à un convertisseur analogique numérique CAN et un haut-parleur 16 associé à un convertisseur numérique analogique CNA. La chaîne d' acquisition de son 10 est en outre pourvue d' un amplificateur à gain réglable 18. En ce qui concerne le système de traitement numérique des signaux 18, celui-ci comporte un module de contrôle automatique de gain 20 pilotant l' amplificateur à gain réglable 18 de manière à adapter la dynamique du signal d'entrée à celle du convertisseur analogique numérique en maintenant constant le niveau du signal de sortie sur la plage d' utilisation du système. Par ailleurs, le module CAG 20 est associé à un multiplicateur
22 disposé dans la chaîne d' acquisition 10 de manière à appliquer la fonction de transfert inverse CAG" 1 du module de contrôle automatique de gain au signal issu du convertisseur analogique numérique. Ainsi, la fonction de transfert global de l' écho H vue par l' annulateur d' écho 24 est indépendante de la fonction de transfert du dispositif de contrôle automatique de gain CAG de sorte que le système devient linéaire pour l ' estimation de la réponse impulsionnelle. Comme indiqué précédemment, ce type de compensation nécessite de connaître précisément le comportement du dispositif de contrôle automatique de gain. En outre, il nécessite l' utilisation d' un système de calcul ayant une architecture en virgule flottante. Sur la figure 2, on a représenté un système de traitement d'écho électrique selon l' état de la technique. Sur cette figure, des éléments identiques à ceux de la figure 1 sont désignés par les mêmes références numériques. Comme précédemment, le système visible sur cette figure 2 comporte également une chaîne d' acquisition de son 10 et une chaîne de restitution de son 12 comprenant respectivement un microphone 14 et un haut parleur 16. Comme dans le système décrit en référence à la figure 1 , ce système comporte un module de contrôle automatique de gain 20 et un annulateur d' écho électrique 24 destinés à compenser les disparités d' affaiblissement des lignes. Comme dans l' exemple décrit en référence à la figure 1, l' annulateur d'écho électrique est également basé sur l' estimation d'une réponse impulsionnelle entre le signal émis sur la ligne et le signal reçu de cette dernière. On a représenté sur la figure 3 la structure générale d' un système de traitement numérique de signaux acoustiques conforme à l' invention permettant de pallier les inconvénients précités . Dans l'exemple de réalisation représenté, ce système, désigné par la référence numérique générale 26, est destiné à être disposé au sein d'un poste téléphonique, tel qu'un poste téléphonique par exemple mobile ayant une fonction dite « mains libres », entre un microphone 27 et un haut-parleur 28. Il est essentiellement destiné à assurer un traitement des signaux vocaux captés par le microphone 27 de manière à annuler les échos susceptibles d' apparaître lorsque le microphone 27 capte les signaux vocaux provenant d'un locuteur distant et restitués par le haut-parleur 28. A cet effet, le système 26 est pourvu d' un dispositif annulateur d'écho 29 constitué par un filtre numérique assurant essentiellement un calcul de l' estimation de l' écho à partir d' un signal de référence Réf correspondant, dans l' application envisagée, à un signal reçu, c'est-à-dire à un signal provenant du microphone d' un poste téléphonique distant. En outre, le système 26 est pourvu de moyens de contrôle automatiques de gain 30 assurant, de manière conventionnelle, un traitement des signaux captés par le microphone 27 de manière à adapter leur dynamique à celle du convertisseur analogique numérique CAN qui équipe la chaîne d' acquisition dont fait partie le microphone 27. A cet effet, les moyens de contrôle automatique de gain comportent généralement une fonction de transfert dont la courbe de sortie en fonction de l' entrée a par exemple une forme de parabole de manière à maintenir à peu près constant le niveau de sortie de la chaîne d' acquisition sur la plage de fonctionnement du microphone 27. Pour ce faire, les moyens de contrôle automatique de gain pilotent un amplificateur à gain réglable 34 pour obtenir un tel comportement. Un agencement similaire est utili sé pour l' annulati on de l' écho électrique. Comme on le voit sur la figure 4, pour le traitement numérique d' un signal électrique pour annuler l' écho électrique lié au problème d' affaiblissement sur la ligne de télécommunication, le système de traitement numérique comporte également un dispositif annulateur d' écho 29 constitué par un filtre numérique apte à calculer les estimations de l' écho électrique à partir d' un signal de référence
Réf correspondant à un signal véhiculé sur la ligne de télécommunication et des moyens de contrôle automatique de gain 30. Comme précédemment, la fonction de transfert CAG des moyens de contrôle automatique de gain 30 est appliquée en entrée du dispositif annulateur d' écho 29 au moyen d' un multiplicateur 36. En effet, dans l' un et l' autre mode de réalisation visibles sur les figures 3 et 4, dans le but d'éviter tout problème lié à l' utilisation conjointe du dispositif annulateur d' écho 29 et des moyens de contrôle automatique de gain 30, la fonction de transfert CAG des moyens de contrôle automatiques de gain 30 est appliquée en entrée du dispositif annulateur d' écho 29 au moyen du multiplicateur 36 auquel est également appliqué le signal de référence Réf. Ainsi, en désignant par H (t) la fonction de transfert globale de l'écho telle qu' elle est vue par le système de traitement 26 et par l'estimation Hest(t) de cette fonction de transfert, l 'écho Echo (t) et l' estimation de l' écho Estime(t) sont définis respectivement par les relations suivantes :
Echo (t) = (Réf (t)xH(t))CAG(t) et Estime(t) = (Réf (t)xCAG(t))Hest(t)
Ces équations sont identiques pour un système à annulation d'écho acoustique et pour un système d' annulation d' écho électrique. Le dispositif annulateur d'écho 29 comprend un filtre numérique dont les coefficients sont calculés de manière à minimiser l' erreur entre l' écho et l' estimation de l' écho. Les coefficients sont calculés de manière récurrente à partir de coefficients préalablement calculés, de l' erreur entre l' estimation de l' écho et l'écho, du signal de référence et d' un pas d' adaptation μ, à partir de la relation suivante :
Coefficient =(n+l ) = Coefficient (n)+μ x erreur x Réf
La minimisation de l' erreur quadratique moyenne entre l'écho et l' estimation de l' écho revient à minimiser la quantité suivante :
Erreur (t)= Echo (t) - Estime (t) Soit :
Erreur (t)=[Réf (t) x H(t)] x CAG(t) -[Réf(t) x CAG (t)] x Hest(t) Sous l'hypothèse de stationnarité du canal de transmission, le produit de convolution est associatif. La formule ci-dessus devient alors : Erreur (t) = Réf(t) x [H(t) -Hest(t)] x CAG(t) Comme on le conçoit, l' application de la fonction de transfert
CAG en entrée du dispositif annulateur d' écho 29 permet d' obtenir, dans chacune des équations définissant l' écho et l' estimation de l' écho, un terme CAG (t) factorisable dans l' équation définissant l'erreur entre l' écho et l' estimation de l'écho. La solution pour l' annulation de l' erreur à partir de l' équation ci-dessus consiste à rendre égaux l' écho et l' estimation de l' écho. Cette solution est donc identique à celle d' un système de traitement numérique dans lequel on n' introduit pas de fonction CAG au signal issu du microphone. On retrouve donc une solution identique à une solution dans laquelle on ne prévoit pas de contrôle automatique de gain. Grâce à l' invention, il est possible de conserver le signal issu du microphone en sortie du convertisseur analogique numérique avec un niveau proche du maximum, tout en restant non saturé, et d' appliquer le contrôle automatique de gain sur le signal de référence de l' annulateur d'écho et non plus sur le signal issu du convertisseur. On va maintenant décrire en référence aux figures 3 à 8 un exemple de résultat obtenu au moyen d' un système de traitement numérique de signaux conforme à l ' invention. Sur les figures 5 et 6, on a représenté l' évolution en fonction du temps t d' un signal sinusoïdal Simul. de simulation du dispositif de contrôle automatique de gain destiné à simuler le gain variable à appliquer à un signal reçu par le microphone. Ce signal Simul présente une amplitude variant entre 0, 1 et 0,7 en 100 ms. La figure 6 constitue une vue agrandie de la courbe représentée sur la figure 5. Le signal vocal capté par le microphone est représenté sur la figure 7. Comme on le voit sur cette figure, ce signal est constitué uniquement d' échos E. Sur la figure 8, on a représenté l' évolution du signal en sortie d'un système de traitement numérique ne comprenant qu'un dispositif annulateur d'écho et donc dépourvu de contrôle automati que de gain appliqué sur le signal issu du microphone. On voit sur cette figure qu' après annulation d' écho, en raison de l' absence de fonction non- linéaire dans le système de traitement, le signal traité est dépourvu d' écho. Cependant, pour les raisons exposées précédemment, aucun traitement destiné à adapter la dynamique du signal reçu à celle de la chaîne d' acquisition ne peut être appliqué. Sur la figure 9, on a représenté l'évolution du signal traité au moyen d'un autre système de traitement de signaux dans lequel un contrôle automatique de gain n' est appliqué qu' au signal issu du microphone, sans autre compensation ni selon la figure 1 , ni selon la figure 2. On voit sur cette figure 9 que les échos E sont toujours présents, cependant atténués. On a représenté sur la figure 10 le résultat d' un traitement conforme à l'invention, selon lequel la fonction de transfert des moyens de contrôle automatique de gain est appliquée, d' une part, au signal issu du micro et, d' autre part, au signal de référence. On constate alors que les échos ont pu être valablement supprimés.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système de traitement numérique d' un signal acoustique, ledit système étant destiné à être disposé dans un poste équipé d'un haut-parleur (28) et d'un microphone (27) entre ledit haut-parleur et ledit microphone et comprenant des moyens de contrôle automatique de gain (30) associés à un dispositif annulateur d' échos (29), caractérisé en ce qu' il comporte des moyens de calcul (30, 36) adaptés pour appliquer une fonction de transfert (CAG) des moyens de contrôle automatique de gain à l'entrée du dispositif annulateur d' écho (29) de manière que le signal provenant du microphone et le signal d' entrée du dispositif annulateur d' échos soient manipulés chacun par une fonction comprenant un même terme correspondant à la fonction de transfert des moyens de contrôle automatique de gain.
2. Système selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu' il comporte des moyens multiplicateurs adaptés pour réaliser une opération de multiplication entre un signal de référence (Réf) correspondant au signal d'entrée du dispositif annulateur d'échos (28) et la fonction de transfert des moyens de contrôle automatique de gain.
3. Système selon l' une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif annulateur d' échos (29) comprend un filtre numérique dont les coefficients sont calculés de manière à minimiser l' erreur entre l' écho et une estimation de l' écho.
4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que l' écho et l'estimation de l 'écho sont définis respectivement par les relations suivantes : Echo (t) = (i?e/(t)xH(t))CAG(t) et Estime(t) = (Réf (t)xCAG(t))Hest(t) dans lesquelles : Réf désigne le signal d' entrée du dispositif annulateur d'échos ; H(t) désigne la fonction de transfert de l'écho entre le haut- parleur et le microphone ; et Hest(t) désigne la fonction de transfert de l' estimation de l ' écho.
5. Système selon l' une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de contrôle automatique de gain (30) comportent un étage à fonction de transfert représentée par une courbe parabolique.
6. Système de traitement numérique d'un signal électrique, ledit système étant destiné à être disposé dans un poste équipé d' un haut-parleur (28) et d' un microphone (27) entre ledit microphone et ledit haut-parleur et comprenant des moyens de contrôle automatique de gain (30) associés à un dispositif annulateur d' écho (29), caractérisé en ce qu' il comporte des moyens de calcul (30, 36) adaptés pour appliquer une fonction de transfert (CHV) des moyens de contrôle automatique de gain à l' entrée du dispositif annulateur d'écho (29) de manière que le signal provenant d' une ligne de télécommunication auquel le poste est raccordé et le signal d' entrée du dispositif annulateur d'écho soient manipulés chacun par une fonction comprenant un même terme correspondant à la fonction de transfert des moyens de contrôle automatique de gain.
7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens multiplicateurs adaptés pour réaliser une opération de multiplication entre un signal de référence (Réf) correspondant au signal d' entrée du dispositif annulateur d' écho (28) et la fonction de transfert des moyens de contrôle automatique de gain.
8. Système selon l ' une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que le dispositif annulateur d'écho (29) comprend un filtre numérique dont les coefficients sont calculés de manière à minimiser l' erreur entre l' écho et une estimation de l' écho.
9. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que l' écho et l' estimation de l' écho sont définis respectivement par les relations suivantes : Echo(t) = (Re/(t)xH(t))CAG(t) et Estime(t) = (fle/(t)xCAG(t))Hest(t) dans lesquelles : Réf désigne le signal d' entrée du dispositif annulateur d'échos ; H(t) désigne la fonction de transfert de l' écho entre le signal reçu par le microphone et le signal reçu par la ligne de télécommunication ; et Hest(t) désigne la fonction de transfert de l' estimation de l 'écho.
10. Système selon l' une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que les moyens de contrôle automatique de gain (30) comportent un étage à fonction de transfert représenté par une courbe parabolique.
1 1. Poste téléphonique, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un système de traitement numérique selon l' une quelconque des revendications 1 à 10.
PCT/FR2004/001016 2003-06-24 2004-04-27 Systeme de traitement numerique d’un signal acoustique ou electrique et poste telephonique equipe d’un tel systeme de traitement WO2005011248A1 (fr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/557,839 US20060204020A1 (en) 2003-06-24 2004-04-27 System for the digital processing of an acoustic or electrical signal, and telephone set provided with such a processing system
EP04742583A EP1636978A1 (fr) 2003-06-24 2004-04-27 Systeme de traitement numerique d'un signal acoustique ou electrique et poste telephonique equipe d'un tel systeme de traitement

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0307635A FR2856869A1 (fr) 2003-06-24 2003-06-24 Systeme de traitement numerique d'un signal acoustique et poste telephonique equipe d'un tel systeme de traitement
FR03/07635 2003-06-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2005011248A1 true WO2005011248A1 (fr) 2005-02-03

Family

ID=33515370

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2004/001016 WO2005011248A1 (fr) 2003-06-24 2004-04-27 Systeme de traitement numerique d’un signal acoustique ou electrique et poste telephonique equipe d’un tel systeme de traitement

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20060204020A1 (fr)
EP (1) EP1636978A1 (fr)
FR (1) FR2856869A1 (fr)
WO (1) WO2005011248A1 (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8526408B2 (en) 2007-02-06 2013-09-03 Nokia Corporation Support of UICC-less calls

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009020291A (ja) * 2007-07-11 2009-01-29 Yamaha Corp 音声処理装置および通信端末装置
KR101726738B1 (ko) * 2010-12-01 2017-04-13 삼성전자주식회사 음성처리장치 및 그 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5353348A (en) * 1993-05-14 1994-10-04 Jrc International, Inc. Double echo cancelling system
US5657384A (en) * 1995-03-10 1997-08-12 Tandy Corporation Full duplex speakerphone
US6381224B1 (en) * 1999-03-31 2002-04-30 Motorola, Inc. Method and apparatus for controlling a full-duplex communication system
US20020076037A1 (en) * 2000-12-15 2002-06-20 Eiichi Nishimura Echo canceler with automatic gain control of echo cancellation signal

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4600815A (en) * 1982-07-30 1986-07-15 Communications Satellite Corporation Automatic gain control for echo cancellers and similar adaptive systems

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5353348A (en) * 1993-05-14 1994-10-04 Jrc International, Inc. Double echo cancelling system
US5657384A (en) * 1995-03-10 1997-08-12 Tandy Corporation Full duplex speakerphone
US6381224B1 (en) * 1999-03-31 2002-04-30 Motorola, Inc. Method and apparatus for controlling a full-duplex communication system
US20020076037A1 (en) * 2000-12-15 2002-06-20 Eiichi Nishimura Echo canceler with automatic gain control of echo cancellation signal

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HEITKAEMPER P ED - INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERS: "OPTIMIZATION OF AN ACOUSTIC ECHO CANCELLER COMBINED WITH ADAPTIVE GAIN CONTROL", PROCEEDINGS OF THE INTERNATIONAL CONFERENCE ON ACOUSTICS, SPEECH, AND SIGNAL PROCESSING (ICASSP). DETROIT, MAY 9 - 12, 1995. SPECIAL SESSIONS/ AUDIO AND ELECTROACOUSTICS/ UNDERWATER ACOUSTIC SIGNAL PROCESSING/ VERY LARGE SCALE INTEGRATION FOR SIGNAL, vol. VOL. 5 CONF. 20, 9 May 1995 (1995-05-09), pages 3047 - 3050, XP000534725, ISBN: 0-7803-2432-3 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8526408B2 (en) 2007-02-06 2013-09-03 Nokia Corporation Support of UICC-less calls

Also Published As

Publication number Publication date
US20060204020A1 (en) 2006-09-14
EP1636978A1 (fr) 2006-03-22
FR2856869A1 (fr) 2004-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2853455B2 (ja) エコーキャンセラ
EP1401183B1 (fr) Procédé et dispositif d'annulation d'echo
KR100338657B1 (ko) 비선형회로용반향소거기
KR100233077B1 (ko) 반향소거장치
EP0282393B1 (fr) Dispositif pour la réalisation de la fonction "mains-libres" dans un poste téléphonique, associant les fonctions de commutation de gain et d'annulation d'echo
WO2005125168A1 (fr) Appareil d'annulation d'echo, poste telephonique utilisant cet appareil et procede d'annulation d'echo
EP1438870A1 (fr) Methode et systeme d'elimination d'interference pour antenne multicapteur
HUT63279A (en) Echo-wiper and non-linear processor for said echo-wiper
EP2057834A1 (fr) Circuit de réduction de l'écho acoustique pour un dispositif "mains libres" utilisable avec un téléphone portable
EP1518394B1 (fr) Dispositifs de traitement d echo pour systemes de communicat ion de type monovoie ou multivoies
US20080170515A1 (en) Single transducer full duplex talking circuit
EP0174678B1 (fr) Annuleur d'écho utilisant la modulation delta
EP1278360A1 (fr) Adaptation du volume sonore d'un signal acoustique d'appel entrant en fonction d'un degré de confinement
EP1636978A1 (fr) Systeme de traitement numerique d'un signal acoustique ou electrique et poste telephonique equipe d'un tel systeme de traitement
JP2005533427A (ja) モデルミスマッチ補償をもつエコーキャンセラ
US6256384B1 (en) Method and apparatus for cancelling echo originating from a mobile terminal
FR2770359A1 (fr) Procedes et organes de compensation d'echo pour lignes telephoniques
JPH06188841A (ja) 適応差分パルス符号変調システム用受信器
FR2824982A1 (fr) Procede de controle adaptatif de systeme d'annulation d'echo multivoies et dispositif pour mettre en oeuvre le procede
FR2515453A1 (fr) Annuleur de brouillage
EP2084893B1 (fr) Circuit de réduction de l'écho acoustique pour un dispositif "mains libres" utilisable avec un téléphone portable
FR2748184A1 (fr) Procede et dispositif d'annulation d'echo
WO2001043413A1 (fr) Annuleur d'echo dans un systeme de communication au niveau d'un terminal
EP1014669A1 (fr) Système acoustique pour la réduction d'écho
US20060193464A1 (en) Method and apparatus for soft-response echo suppression

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2004742583

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 10557839

Country of ref document: US

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2004742583

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 10557839

Country of ref document: US