回波抵消器的製作方法

2023-12-04 18:13:21

專利名稱：回波抵消器的製作方法
技術領域：
本發明涉及回波抵消器，例如，能夠應用於用於聲訊會議裝置和免提電話裝置 等裝置的回波抵消器。
背景技術：
以前，對於這種回波抵消器，例如有專利文獻1 專利文獻4所公開的那樣的技 術。
專利文獻1所公開的技術主要是用於交換機的回波抵消器，但是是如下的技 術在遠程存在具有回波發生源脈衝響應的混合(hybrid)時，根據測定用的特別信號輸 出及其響應信號推定到該遠程的延遲，即回波路徑的初始延遲，代替自適應濾波器的濾 波器係數而分配純延遲，在之後，分配擁有的剩餘的固定抽頭長度，由此，縮短實際的 回波抵消器的自適應濾波器的抽頭長度。
這是基於抽頭長度越大自適應濾波器的收斂時間則越長的公知的事實，專利文 獻1的技術，就是利用了在自適應濾波器的抽頭之中對回波路徑的初始延遲部分所分配 的抽頭實際上無助於回波的除去的事實。
專利文獻1日本特開平8-251079號公報
專利文獻2日本特開平8-79136號公報
專利文獻3日本特開平9-55687號公報
專利文獻4日本特開2006-157498號公報
但是，若直接在語音回波抵消器使用上述專利文獻1記載的技術，則存在如下 的問題因為語音回波的回波路徑的情況同線路回波的情況完全不同，自適應濾波器的 抽頭係數位置分配依然會過多或不足。因為在語音回波路徑中，不僅是初始延遲，初始 延遲以後的回波響應(散射時間響應)也大不相同(就是說，因為回波響應的尾部長度各 不相同)。
但是，這是自然的不可避免的現象。線路回波的回波路徑是為了滿足電話通信 線路的標準而被某種程度統一製造的混合電路的響應，而語音回波路徑是由揚聲器播放 的語音到由麥克風集音的語音路徑、即包含因存在近端講話人而引起的反射的房間的語 音反射的響應，因此，該響應千差萬別是很自然的。
但是，專利文獻1記載的技術，針對該問題，需要預先具有針對各種假設的回 波路徑的最大長度的濾波器長度。假設實際的語音回波路徑的初始延遲和散射響應都並 不那麼大的話，將剩餘的長大的抽頭全部從緊挨著其後開始進行分配，不能縮短不需要 的濾波器係數抽頭。因此，存在收斂時間變長的問題。
更壞的情況，在自適應濾波器驅動超過本來需要的抽頭數時，由於不必要的抽 頭成為產生回波推定誤差的原因，常常使回波除去性能劣化。
而且，存在如下的問題即使是作為誤差產生原因的濾波器處理、係數更新處 理，也完全與作為回波抵消器而本來需要的部分同樣地進行其計算處理，因此，產生在DSP中進行的運算處理、運算功率的浪費。
針對此根本性的問題，專利文獻2和專利文獻3中記載的技術，公開了如下的技 術縮短不只是對初始延遲而且還包括對回波路徑的散射響應部分所分配的自適應濾波 器的抽頭長度的技術。
專利文獻2中公開的技術是根據消除誤差的大小來判定自適應濾波器的收斂 程度，若判定為消除誤差小了，則將自適應濾波器的抽頭中大小小的濾波器係數復位。 由於自適應濾波器不使用復位係數部分，所以使抽頭數減小了。
另外，專利文獻3中記載的技術公開了 把自適應濾波器的抽頭係數分割成幾 個大塊，在通過初始動作推定出初始延遲之後，在使收斂繼續推進的同時以塊為單位來 判定抽頭係數的功率是否超過固定的閾值，將超過閾值的部分作為基本的ADF係數更新 對象區域來使用，其後，監視殘差信號的增減，同時，一般來說，試著刪除最末尾塊， 若回波除去性能(ERLE)劣化了則再次追加，通過反覆進行此操作來進行大致的抽頭最 優化。
但是，即使是這些技術也常常會發生不理想的情況。
在專利文獻2的技術中，簡單地把係數與固定閾值進行比較，削除較小值的系 數。結果，雖然抽頭數變小了，但是會間拔狀地消減抽頭，甚至會發生將根據輸入成分 碰巧具有較小的值的正確的抽頭係數也消除了的情況，使性能劣化。另外，存在如下的 問題因為，在殘差較小時自動地削除係數小的部分，所以在是語音信號等存在參照輸 入電平的變動的信號時，殘差信號小，只是參照輸入電平和與之相伴的回波小所引起的 自然的現象，所以，運行係數消減處理，需要的係數也甚至成為削除對象，漸漸地變成 不能充分消去回波。
在專利文獻3的技術中，存在如下的問題ADF的抽頭係數塊長度的確定方 法，需要對根據房間大小等進行最優設計熟練，難以實現與應用對象相應的靈活的決定/ 設計。而且，使抽頭係數成為以塊為單位後，反覆進行抽頭數增減的試驗，所以，作為 其結果，反覆發生回波除去性能的劣化，使通話質量劣化。
對於這些困難，專利文獻4公開的技術公開了如下的優異性能的回波抵消技 術根據自適應濾波器的係數的最大值計算初始延遲，針對初始延遲部分分配延遲來節 約與初始延遲相當的部分的自適應濾波器的抽頭長度，並且，把自適應濾波器進一步分 割成長度不同的多個塊，以各個塊計算係數的標準化功率乘積和值，根據塊內的標準化 功率是否是越是趨向與延遲後方相當的抽頭越是變小來判定自適應濾波器是否收斂，
設置固定的閾值，若
閾值>後半塊的功率/前半塊的功率，
則延長塊，若
閾值<後半塊的功率/前半塊的功率，
則縮短塊，由此，以預先決定的塊為單位增減抽頭係數，即使對於散射時間部 分的抽頭長度，也嘗試了節約。
但是，該專利文獻4的方法也存在下面的那樣的問題。例如，在近端講話人側 的噪聲多，回波和噪聲的功率的差較小時，針對抽頭係數的功率，差也沒有表現得那麼 大，所以，塊漸漸地被延長，而趨向最大長度。7
這樣，如果由於噪聲而不能除去回波，則希望儘可能使抽頭長度縮短來實現運 算處理的資源和運算功率的節約。
反之，即使在噪聲和回波的功率差較大時，若塊的轉換點與回波路徑的主要的 部分趕到了一起，則，如果縮短了 1個塊，抽頭就會突然不足，接著，為了對此進行補 償而再次延長抽頭長度，反覆進行更新係數的動作，因此，與專利文獻3同樣，存在反 復發生回波消去性能劣化的問題。發明內容
因此，本發明是鑑於上述課題而完成的，其目的在於，提供如下的回波抵消 器其監視回波抵消器的回波消去量和自適應濾波器係數的係數值的特性關係，計算實 際上有效地起到除去回波的作用的抽頭係數部分，只是選擇性地使該部分作為自適應濾 波器而發揮功能，使剩餘的部分停止動作，由此，使抽頭數減少而不會使回波消去性能 劣化。而且，不會伴隨回波除去性能的劣化而使運算規模/運算功率減小，並使抽頭長 度縮短而進行動作，因此，也能夠快速地應對狀態變化。
為了解決這樣的課題，本發明之1是回波抵消器，具備利用遠端輸入信號形成 模擬回波信號的自適應濾波器和使用模擬回波信號除去近端輸入信號中所包含的回波信 號的回波成分除去單元，其特徵在於，具備(1)回波消去量計算單元，基於輸入到回 波成分除去單元的近端輸入信號和從回波成分除去單元輸出的輸出信號，求出在整個規 定期間內的回波消去量的平均值，依次更新回波消去量的平均值，檢測自適應濾波器的 收斂狀態，求出自適應濾波器收斂狀態下的收斂時回波消去量；( 係數選擇單元，若 從回波消去量計算單元接收了自適應濾波器的收斂狀態的檢測信號，則求出自適應濾波 器保持的全部抽頭係數的功率總和與自適應濾波器的抽頭係數中的將抽頭分配設成外插 的抽頭係數的部分功率和的功率比，基於收斂時回波消去量和功率比，決定對回波成分 除去實際有效的有效抽頭數。自適應濾波器只更新係數選擇單元已決定的有效抽頭數。
本發明之2的回波抵消器，具備利用遠端輸入信號形成模擬回波信號的自適應 濾波器和使用模擬回波信號除去近端輸入信號中所包含的回波信號的回波成分除去單 元，其特徵在於，具備(1)語音檢測單元，檢測在接收路徑上是否輸入了語音信號； (2)回波/噪聲計算單元，基於語音檢測單元的語音檢測結果，根據近端輸入信號中所包 含的回波信號的大小和近端輸入信號中所包含的噪聲的大小，求出回波信號和噪聲的大 小比或差，進行該比或差與閾值的比較；( 有效判定單元，基於來自回波/噪聲計算單 元的比較結果，判定是否使該回波抵消器的動作有效；(4)省功率優先判定單元，在利 用回波損耗計算單元計算出的衰減量超過了閾值的情況下，或者由有效判定單元判定為 使該回波抵消器的動作停止的情況下，使該回波抵消器的動作停止，使近端輸入信號通 過。
根據本發明，監視回波抵消器的回波消去量和自適應濾波器係數的係數值的特 性關係，計算實際上有效地起到除去回波的作用的抽頭係數部分，只是選擇性地使該部 分作為自適應濾波器而發揮功能，停止剩餘部分的動作，由此，能夠使抽頭數減少而不 會使回波消去性能劣化。


圖1是表示第1實施方式的回波抵消器的構成的方框圖。
圖2是表示第1實施方式的自適應濾波器的構成的方框圖。
圖3是說明第1實施方式的回波消去量和抽頭係數功率之間的關係的說明圖。
圖4是說明第1實施方式的自適應濾波器11的抽頭係數和實際的POW_LOG(m) 的狀況的說明圖。
圖5是表示第2實施方式的回波抵消器的構成的方框圖。
圖6是表示第3實施方式的回波抵消器的構成的方框圖。
圖7是表示第3實施方式的初始延遲推定部的構成的方框圖。
圖8是表示第4實施方式的回波抵消器的構成的方框圖。
圖9是表示第4實施方式的初始延遲和回波狀態判定部的構成的方框圖。
符號的說明
100A 100D...回波抵消器、1...接收輸入端子、2...接收輸出端子、3...數字/模 擬變換器(D/A)、4...揚聲器、5...麥克風、6...模擬/數字變換器(A/D)、7...發送輸入端 子、8...發送輸出端子、9...抵消加法計算器、10、21...係數選擇部、11...自適應濾波器、 12...語音檢測器(VAD)、13、20...回波消去量計算器、30...初始延遲推定部、40...初始 延遲和回波狀態判定部、48...開關、49...省功率優先判定部、Ila...抽頭係數部、lib...乘 積和演算部、lie...保持寄存器、lid...係數更新部、31r...頻率變換部、32r、42r...頻率選 擇部、33r...功率計算部、31s、41...頻率變換部、32s、42...頻率選擇部、3 ...功率計算 部、34...時間差計算部、35...按頻率區別的時間差背離判定部、36...初始延遲量決定部、 43...回波損耗計算部、44...回波/噪聲比計算部、46...抵消有效判定部。
具體實施方式
(A)第1實施方式
以下，參照附圖詳細地說明本發明的回波抵消器的第1實施方式。
(A-I)第1實施方式的構成
圖1是表示第1實施方式的回波抵消器100A的構成的方框圖。在圖1中，左側 是沒有圖示的遠端講話人側，右側是沒有圖示的近端講話人側。
在圖1中，回波抵消器100A由接收輸入端子Rinl、接收輸出端子Rout2、數字 /模擬變換器(以後D/A)3、揚聲器4、麥克風5、模擬/數字變換器(以後A/D)6、發 送輸入端子S:hi7、發送輸出端子Sout8、抵消加法計算器9、係數選擇部10、自適應濾波 器(ADF: AdaptiveFilter) 11、語音檢測器 I2 (VAD Voice Activity Detector)、回波消去量 計算器(ACANC) 13構成。
接收輸入端子Rinl是輸入遠端講話人的語音信號被數位化後的遠端輸入信號 (也叫做遠端講話人信號)χ(η)的端子。接收輸出端子Rout2是將來自遠端講話人的遠端 輸入信號xCn)向D/A3輸出的端子。
數字/模擬變換器(D/A) 3把從接收輸出端子Rout2輸出的數位訊號變換成模擬 信號並提供給揚聲器4。
揚聲器4從D/A3接受語音信號並把語音向空間播放。9
麥克風5收集近端側的語音，並把語音信號向模擬/數字變換器6提供。
模擬/數字變換器6把來自麥克風5的語音信號從模擬信號變換成數位訊號並提 供給發送輸入端子Sin7。
發送輸入端子Sin7是輸入從模擬/數字變換器6輸出的近端輸入信號(也叫近 端講話人信號)的端子。該近端輸入信號是包含回波信號的信號。另外，發送輸出端子 SoutS是把來自抵消加法計算器9的輸出信號向遠端講話人側發送的輸出端子。
抵消加法計算器9是把從發送輸入端子Sin7輸入的近端輸入信號和來自自適應 濾波器11的模擬回波信號y』(η)進行加法運算，來除去近端輸入信號中包含的回波信號 y(n)的回波成分除去單元。另外，抵消加法計算器9把加法計算處理後的殘差信號e(n) 向自適應濾波器11、回波消去量計算器13和發送輸出端子SoutS輸出。
語音檢測器12判定從接收輸入端子Rinl輸入的遠端輸入信號χ (η)中是否存在 語音，在存在語音的情況下，把語音檢測結果(v_flg)提供給回波消去量計算器13。例 如，在檢測出語音的情況下，輸出v_flg=l。
回波消去量計算器13基於輸入到抵消加法計算器9的輸入信號的功率和從抵消 加法計算器9輸出的輸出信號的功率，計算回波消去量的平均值。另外，回波消去量計 算器13反映隨著收斂漸漸變大的回波消去量，來依次更新回波消去量的平均值，根據回 波消去量的平均值的變動量與上次的回波消去量的平均值的變動量相比變小了，判定自 適應濾波器11的係數的變化收斂了，把其語音檢測結果(svp_flg)和此時的回波消去量 (ACANC_UP(nT),也叫做收斂時回波消去量)提供給係數選擇部10。此外，在該實施 方式中，例如，在檢測出自適應濾波器11的收斂狀態的情況下，將SUV_flg = 1提供給系 數選擇部10。
自適應濾波器11輸入輸入信號χ (η)和來自抵消加法計算器9的輸出信號e (η)， 生成模擬回波信號y』 (η),並提供給抵消加法計算器9。另外，自適應濾波器11也把抽 頭係數向係數選擇部10輸出。
圖2是表示自適應濾波器11的內部構成的方框圖。在圖2中，自適應濾波器11 至少具有抽頭係數部11a、乘積和運算部lib、保持寄存器11c、係數更新部lid。
抽頭係數部Ila保存濾波器係數。抽頭係數部Ila保存N個係數值，作為1個 係數矢量處理。例如，在第1實施方式，設為N =IOM個，但是，不是特別限定於此。 另外，抽頭係數部Ila向係數選擇部10輸出抽頭係數。
乘積和運算部lib基於抽頭係數部Ila的係數矢量和保持寄存器Ilc中所保持的 數據矢量進行乘積和運算，計算模擬回波信號y(n)。乘積和運算部lib從係數選擇部10 輸入抽頭開始點st和抽頭結束點end，使用從該抽頭開始點st到抽頭結束點end為止的抽 頭係數進行乘積和運算。
保持寄存器Ilc保存來自接收輸入端子Rinl的遠端輸入信號χ (η)。保持寄存器 Ilc儲存N個過去的採樣，作為數據矢量處理。
係數更新部1 Id從抵消加法計算器9接受殘差信號e (η)，從保持寄存器1 Ic接受 信號Χ(η)矢量，使用規定的算法更新自適應濾波器11的濾波器係數，並把更新後的濾波 器係數提供給抽頭係數部11a。係數更新部Ild從係數選擇部10輸入抽頭開始點St和抽 頭結束點end，進行從該抽頭開始點st到抽頭結束點end為止的抽頭係數的更新。
係數選擇部10計算自適應濾波器11的抽頭係數部Ila的抽頭係數功率的總和， 和抽頭係數的部分功率和，計算抽頭係數功率的總和與抽頭係數的部分功率和的比值， 基於回波消去量計算器13計算出的回波消去量與上述比值，及用於使性能穩定的閾值 δ acanc,決定對回波除去有實際效果的自適應濾波器11的抽頭數(以下，也叫做有效抽 頭數)。
另外，係數選擇部10把抽頭開始點St和抽頭結束點end作為已決定的對回波除 去有實際效果的自適應濾波器11的抽頭數提供給自適應濾波器11的係數更新部Ild和乘 積和運算部lib。
據此，可以只是使對回波除去有實際效果的自適應濾波器11的抽頭數(有效抽 頭數)進行係數更新，並且，使用其用於模擬回波信號的產生，所以，能夠避免無用的 抽頭係數的更新處理，因為能夠使濾波器係數變短，從而能夠提高自適應濾波器11的跟 隨速度。並且，回波消去性能能夠保持收斂時的性能，所以，例如能夠實現通話時沒有 回波感的通話。
(A-2)第1實施方式的動作
接著，參照附圖，詳細說明第1實施方式的回波抵消器100A中的處理。
設來自未圖示的遠端講話人的語音信號作為被數位化後的信號而到來。接收語 音信號xCn)被輸入到語音檢測器12和自適應濾波器11、接收輸出端子Rcmt2。有關在 語音檢測器12和自適應濾波器11中的動作將在後面敘述。此外，η是採樣順序。
從接收輸出端子Rout2輸出的信號在D/A3中被變換成模擬信號後，在揚聲器4 中變成語音向空間播放。
另外，從揚聲器4播放出來的信號作為語音信號被提供給沒有圖示的近端的講 話人，但是一部分的語音向麥克風5回饋輸入。
向麥克風5輸入的信號y，在A/D6中被變換為數位訊號，成為回波信號y(n)， 被輸出到抵消加法計算器9和回波消去量計算器13。
作為自適應濾波器11的輸出的模擬回波y』(η)被輸出到抵消加法計算器9，與 回波信號y(n)相抵。
把抵消加法計算器9的輸出信號e(n)向回波消去量計算器13和發送輸出端子 SoutS輸出。另外，作為輸出信號的殘差信號e(n)也被輸出到自適應濾波器11，如後述 那樣用於自適應濾波器11的係數更新。
從發送輸出端子SoutS輸出的信號被發送給沒有圖示的遠端講話人，用於同遠端 講話人之間的對話。
(A-2-1)語音檢測器12中的處理
下面就各構成塊的動作進行詳細說明。首先，詳細說明輸入來自遠端講話人的 語音信號Χ (η)的語音檢測器12中的動作。
對於基於語音檢測器12的語音檢測方法，若能夠根據輸入信號xCn)檢測出語音 的有無，則能夠廣泛應用各種方法，在第1實施方式，示例了例如應用如下所示的語音 區間檢測方法的情況。
例如，語音檢測器12分別使用式(1)、式(2)各式計算|χ(η) I的短期平均 short (η),長期平均\_101^(11)，在下列的式(3)的條件成立時，判定為「存在語音」，在式(3)的條件不成立時，判定為「沒有語音」。
x_short (η)
= 5S 『 |x(n) I+(1.0-δ s) · x_short(k_l)... (1)
xjong (η)
= δ 1 . |x (η) |+(1.0-δ 1) · x_long (k_l)…O)
其中，0< δκ .0、O < δ 1^1.0(上述1是L的小寫字母)(語音檢測條件)
x_short (η) >x_long (η) +VAD12_m (dB)…(3)
在此，δ s、δ 1是決定平均跟隨速率的常數。若δ s、δ 1大，則敏感地反應 時間變動，然而也容易受到背景噪聲的影響，若小，則跟隨粗略的成分，對噪聲的影響 變得遲鈍。
在第1實施方式中，例如，令δ s為0.4、δ 1為0.002，令VAD12_m為6dB，但不限定於該值。另外，式(3)是以dB表現的，但若不是以dB表現的而是以通常書寫 表示，則如以下那樣。
x_short (η) >x_long (η) X VAD12_mlin... (3，)
在此，在這種情況下，例如，VAD12_mKn成為2.0。
另外，優選根據採樣頻率不同適當變更δ s、δ ，例如，當然可以不根據採樣 頻率變化，將S s設定成與上升20m s相當，將δ 1設定成與5秒相當等。
(Α-2-2)回波消去量計算器13中的處理
下面說明回波消去量計算器13中的回波消去量的計算方法和自適應濾波器11的 係數變化的收斂狀態的判定方法。
例如，回波消去量計算器13在從語音檢測器12接受了語音檢測信號(例如， v_flg=l)的輸出時，根據抵消加法計算器9的輸入輸出信號的功率計算回波消去量 ACANC。這是因為，在未產生回波時，即使計算回波消去量也沒有意義，所以只在檢測 出語音的期間計算回波消去量。
回波消去量計算器13輸入來自發送輸入端子Sin7的信號y(n)和來自抵消加法 計算器9的輸出信號e (η)，如式⑷所示那樣計算回波消去量的瞬時值ACANC_S (η)。
ACANC_S (η)
= 10LOG10{ (y2 (η)) / (e2 (η)) }... (4)
在第1實施方式中，如式(4)那樣使用信號的功率，但作為不同的方法也可以如 式(5)那樣使用信號的絕對值。
ACANC_S (η)
= 20LOG10{|y(n)|/|e(n)|)...(5)
在此，Il表示取絕對值。
其次，回波消去量計算器13如式(6)那樣計算回波消去量的平滑值ACANC_ L (η)。
ACANC_L (η)
= δ · ACANC_L (η-1) + (1- δ ) ACANC_S (η)... (6)
在此，在式(6)中，δ是表示平滑的平滑程度的常數，存在式(7)的關係。
O < δ < 1.0...(7)
在δ小時，跟隨瞬時值ACANC_S(n)的速率快，但是同時，在存在噪聲成分 時，也容易受到該噪聲的影響。另一方面，在δ大時，反映瞬時值ACANC_S(n)的粗 略的變化，也不容易受到噪聲成分的影響。在第1實施方式中，示例了令S = 0.998的 情況，但是不特別限定該值。
另外，根據式0)、式(5)可知，回波消去量的瞬時值ACANC_S(n)和平滑值 ACANC_L(n)隨著自適應濾波器11的自適應的推進並能夠發揮回波除去性能，而取大的值。
回波消去量計算器13使用計算出的平滑值ACANC_L(n)，在每個固定期間 nT,如式(8)、式(9)所示那樣計算回波消去量的平滑值ACANC_L(n)的值的上升值 ACANC_UP (nT)。
若ACANC_L (η) > ACANC_UP (nT)
則ACANCJJP (nT) = ACANC_L (η)... (8)
若ACANC_L (η) <ACANC_UP (nT)
則ACANCJJP (nT) = ACANC_UP ((η— 1) Τ)... (9)
就是說，ACANC_UP (nT)表示把最新的當前採樣值ACANC_L (η)與在上次nT 的時刻計算出的ACANC_UP(nT)比較，哪個大就取哪個值作為新的ACAN_UP(nT)繼續更新下去。
進而，回波消去量計算器13，在實施式(8)時，如式(10)那樣計算其上升的程 度diff_ACANC大到什麼程度。
diff_ACANC (nT)
= ACANCJJP (nT) _ACANC_UP ((η— 1) Τ)... (10)
另外，回波消去量計算器13判定式(11)是否成立。
diff_ACANC (nT)
<diff_ACANC((n-l)T)+5 2...(11)
在此，令δ2為2dB，但不限定於此。
而且，式(11)成立時，回波消去量計算器13判定為自適應濾波器11的係數變 化已收斂，作為其判定結果，將svp_flg= ^nACANCJJP(IiT)向係數選擇部10輸出。
(AH)自適應濾波器11中的處理
使用圖1和圖2說明自適應濾波器11中的處理。
首先，保持寄存器Ilc保存來自接收輸入端子Rinl的信號χ (η)。
這時，保持寄存器Ilc如下面那樣，把信號xCn)作為數據矢量來處理。就是 說，儲存了 N個數量的過去採樣。
χ(η)=[χ(η)、χ(η_1)、…、xCn-N+l)]' ...(12)
在此，η是採樣順序，N是自適應濾波器11的抽頭數(例如， 個，但不限定於此)，t表示矩陣的轉置。
另外，抽頭係數部Ila中保存了未圖示的濾波器係數(抽頭係數)，保持有N個 係數值。如後述那樣，由係數更新部Ild時刻更新係數的值。
例如，將抽頭係數部Ila的N個係數如式(13)所示那樣作為1個係數矢量處理。
H(n) =[h(0)、h(l)、…、h(N-l)]' ...(13)13
在此，N是自適應濾波器11的抽頭數。
乘積和運算部lib接受抽頭係數部Ila的係數矢量和保持寄存器Ilc的數據矢 量，如式(14)所示那樣計算y』(η)。該y』(η)是模擬回波的採樣數據。y』(η)具有 1個值，是標量值數據。
數學公式權利要求
1.一種回波抵消器，具備利用遠端輸入信號形成模擬回波信號的自適應濾波器和使 用上述模擬回波信號除去近端輸入信號中所包含的回波信號的回波成分除去單元，其特 徵在於，具備回波消去量計算單元，基於輸入到上述回波成分除去單元的上述近端輸入信號和 從上述回波成分除去單元輸出的輸出信號，求出在整個規定期間內的回波消去量的平均 值，依次更新上述回波消去量的平均值，檢測上述自適應濾波器的收斂狀態，求出上述 自適應濾波器收斂狀態下的收斂時回波消去量；係數選擇單元，若從上述回波消去量計算單元接受了上述自適應濾波器的收斂狀態 的檢測信號，則求出上述自適應濾波器保持的全部抽頭係數的功率總和與上述自適應濾 波器的抽頭係數中的將抽頭分配設成外插的抽頭係數的部分功率和的功率比，基於上述 收斂時回波消去量和上述功率比，決定對回波成分除去實際有效的有效抽頭數，其中，上述自適應濾波器只更新上述係數選擇單元已決定的上述有效抽頭數。
2.根據權利要求1所述的回波抵消器，其特徵在於，上述係數選擇單元求出的上述部分功率和是上述自適應濾波器的抽頭係數中的從上 述有效抽頭數開始的在時間上是後方部分的抽頭係數的功率和。
3.根據權利要求1或2所述的回波抵消器，其特徵在於，上述係數選擇單元基於上述收斂時回波消去量和上述功率比，利用以下的運算式求 出上述有效抽頭數。數學公式6
4.根據權利要求3所述的回波抵消器，其特徵在於，上述係數選擇單元通過把利用預先決定的方法得到的抽頭開始點和利用上述運算式 求出的抽頭數m作為上述自適應濾波器的抽頭結束點提供給上述自適應濾波器，來決定 上述有效抽頭數。
5.根據權利要求1 4的任意一項所述的回波抵消器，其特徵在於，具備檢測在接收路徑上是否輸入了語音信號的語音檢測單元，上述回波消去量計算單元，只在上述語音檢測單元檢測出語音的情況下，求出上述 回波消去量的平均值。
6.根據權利要求1 5的任意一項所述的回波抵消器，其特徵在於，上述回波消去量計算單元，在由上述係數選擇單元決定了有效抽頭數後，也繼續更 新上述回波消去量的平均值，若檢測出上述回波消去量的劣化，則對上述係數選擇單元 提供回波消去性能劣化信號，上述係數選擇單元，若收到上述回波消去性能劣化信號，則把上述自適應濾波器恢 復到初始狀態。
7.根據權利要求6所述的回波抵消器，其特徵在於，上述回波消去量計算單元，根據由於未抵消而從上述回波消去量的平均最大值中減 少了一定量時的回波消去量的值和保持了回波消去量的平均最大值時的回波消去量的值 之間的大小關係，檢測出上述回波消去量的劣化。
8.根據權利要求7所述的回波抵消器，其特徵在於，上述回波消去量計算單元，在上述回波消去量的短期最大值比從上述回波消去量的 長期最大值中減去規定值後的值還低的情況下，檢測出上述回波消去量的劣化。
9.根據權利要求6所述的回波抵消器，其特徵在於，係數選擇單元將作為抽頭開始點的0和作為抽頭結束點的上述自適應濾波器的全部 抽頭數對上述自適應濾波器輸出。
10.根據權利要求1 9的任意一項所述的回波抵消器，其特徵在於，還具備基於上述遠端輸入信號和上述近端輸入信號來推定回波路徑的初始延遲的初 始延遲推定單元。
11.根據權利要求10所述的回波抵消器，其特徵在於，上述初始延遲推定單元具有第1頻率變換部，把上述遠端輸入信號變換成頻率成分；第1頻率選擇部，選擇由上述第1頻率變換部變換後的頻率成分中的1個或多個的頻 率成分；第1功率計算部，求出上述第1頻率選擇部選擇的頻率成分的功率；第2頻率變換部，把上述回波信號變換成頻率成分；第2頻率選擇部，選擇由上述第2頻率變換部變換後的頻率成分中的1個或多個的頻 率成分；第2功率計算部，求出上述第2頻率選擇部選擇的頻率成分的功率；時間差計算部，求出上述第1功率計算部求出的上述遠端輸入信號的每個頻率的功 率的上升和上述第2功率計算部求出的上述回波信號的每個頻率的功率的上升之間的時 間差，基於上述時間差，求出回波路徑的初始延遲量，決定上述自適應濾波器的抽頭開 始點。
12.根據權利要求11所述的回波抵消器，其特徵在於，上述初始延遲推定單元還具有根據上述時間差計算部求出的每個頻率的上述時間 差求出回波路徑的初始延遲量的波動，並判定上述回波路徑的初始延遲量的波動是否在 規定範圍內的按頻率區別的時間差背離判定部，上述按頻率區別的時間差背離判定部，若判定為上述回波路徑的初始延遲量的波動 在規定範圍內，則把來自上述時間差計算部的上述每個頻率的上述時間差之中的最小的時間差作為回波路徑的初始延遲量，來決定上述自適應濾波器的抽頭開始點。
13.根據權利要求11所述的回波抵消器，其特徵在於，上述初始延遲推定單元還具有初始延遲量決定部，該初始延遲量決定部，按每個時 間保持多個來自上述時間差計算部的針對各頻率成分的回波路徑的初始延遲量推定值， 在多個推定值在預先決定的規定範圍內時，設定最終的回波路徑的初始延遲推定量，將 上述自適應濾波器的抽頭開始點決定為回波路徑的初始延遲。
14.根據權利要求12所述的回波抵消器，其特徵在於，上述初始延遲推定單元還具有初始延遲量決定部，該初始延遲量決定部，按每個時 間保持多個上述按頻率區別的時間差背離判定部輸出的回波路徑的初始延遲量推定值， 在多個推定值在預先決定的規定範圍內時，設定最終的回波路徑的初始延遲推定量，將 上述自適應濾波器的抽頭開始點決定為回波路徑的初始延遲。
15.根據權利要求5 14的任意一項所述的回波抵消器，其特徵在於，具備回波損耗計算單元，基於利用上述語音檢測單元檢測出語音的期間的上述遠端輸入信號的大小和上述近端輸入信號的大小，求出回波路徑中的語音的衰減量，並進行上述 衰減量和閾值的比較；回波/噪聲計算單元，基於上述語音檢測單元的語音檢測結果，根據上述近端輸入 信號中所包含的回波信號的大小和上述近端輸入信號中所包含的噪聲的大小，求出上述 回波信號和噪聲的大小比或差，進行該比或差與閾值的比較；有效判定單元，基於來自上述回波/噪聲計算單元的比較結果，判定是否使該回波 抵消器的動作有效；省功率優先判定單元，在利用上述回波損耗計算單元計算出的上述衰減量超過了閾 值的情況下，或者由上述有效判定單元判定為使該回波抵消器的動作停止的情況下，使 該回波抵消器的動作停止，使上述近端輸入信號通過。
16.根據權利要求15所述的回波抵消器，其特徵在於，上述回波/噪聲計算單元，對多個頻率成分進行上述近端輸入信號中所包含的回波 信號的功率和噪聲的功率的比或差與閾值之間的大小比較。
17.根據權利要求15或16所述的回波抵消器，其特徵在於，上述有效判定單元，接受上述有效判定單元的判定結果，在只有預先決定的個數以 下的多個頻率成分超過閾值時，停止回波抵消器的動作。
18.根據權利要求10 17的任意一項所述的回波抵消器，其特徵在於，上述初始推定單元，對於利用上述回波/噪聲計算單元計算出的比或差超過了閾值 的各頻率成分，按回波功率從大到小的頻率順序，把預先決定的個數的頻率成分選擇為 用於初始延遲的推定。
19.一種回波抵消器，具備利用遠端輸入信號形成模擬回波信號的自適應濾波器和使 用上述模擬回波信號除去近端輸入信號中所包含的回波信號的回波成分除去單元，其特 徵在於，具備語音檢測單元，檢測在接收路徑上是否輸入了語音信號；回波/噪聲計算單元，基於上述語音檢測單元的語音檢測結果，根據上述近端輸入 信號中所包含的回波信號的大小和上述近端輸入信號中所包含的噪聲的大小，求出上述回波信號和噪聲的大小的比或差，並進行該比或差與閾值的比較；有效判定單元，基於來自上述回波/噪聲計算單元的比較結果，判定是否使該回波 抵消器的動作有效；省功率優先判定單元，在利用上述回波損耗計算單元計算出的上述衰減量超過了閾 值的情況下，或者由上述有效判定單元判定為使該回波抵消器的動作停止的情況下，使 該回波抵消器的動作停止，使上述近端輸入信號通過。
20.根據權利要求19所述的回波抵消器，其特徵在於，上述回波/噪聲計算單元，對多個頻率成分進行上述近端輸入信號中所包含的回波 信號的功率和噪聲的功率的比或差與閾值之間的大小比較。
21.根據權利要求19或20所述的回波抵消器，其特徵在於，上述有效判定單元，接受上述有效判定單元的判定結果，在只有預先決定的個數以 下的多個頻率成分超過閾值時，停止回波抵消器的動作。
全文摘要
本發明提供一種回波抵消器，回波成分除去單元使用來自自適應濾波器的模擬回波信號除去回波信號，其特徵在於，基於回波成分除去單元的輸入信號和輸出信號求出在整個規定期間內的回波消去量的平均值，檢測自適應濾波器的收斂狀態，在自適應濾波器為收斂狀態時求出自適應濾波器保持的全部抽頭係數的功率總和與自適應濾波器的抽頭係數中的將抽頭分配設為外插的抽頭係數的部分功率和之間的功率比，基於收斂時回波消去量和功率比決定對回波成分除去有實際效果的有效抽頭數，自適應濾波器只更新係數選擇單元決定的有效抽頭數。計算實際對除去回波起有效作用的抽頭係數部分，只選擇性地使該部分作為自適應濾波器發揮機能，使抽頭數減少而不會使回波消去性能劣化。
文檔編號H04B3/23GK102025395SQ201010208890
公開日2011年4月20日 申請日期2010年6月18日 優先權日2009年9月9日
發明者高田真資 申請人:衝電氣工業株式會社