專(zhuān)利名稱(chēng)：回波消除法和實(shí)施這樣一個(gè)過(guò)程的回波消除器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及回波消除的領(lǐng)域。它特別是，但不是唯一地，涉及用于諸免提電話(huà)裝置的諸聲學(xué)回波消除器。
一個(gè)回波消除器，它的一個(gè)基本圖示如

圖1所示，一方面處理一個(gè)來(lái)自一個(gè)遠(yuǎn)距離裝置并加到一個(gè)本地系統(tǒng)1的一個(gè)輸入端的接收信號(hào)x(n)，另一方面處理一個(gè)從系統(tǒng)1發(fā)射出來(lái)的觀(guān)察信號(hào)z(n)，以便產(chǎn)生另一個(gè)信號(hào)e(n)，這個(gè)信號(hào)通過(guò)一個(gè)通信信道回到那個(gè)遠(yuǎn)距離裝置。假設(shè)信號(hào)x(n)和z(n)都是數(shù)字信號(hào)，作為一個(gè)例子對(duì)于電話(huà)頻帶中的語(yǔ)音在8kHz取樣，或在寬頻帶中在16kHz取樣。
圖1所示的回波消除器是為了一個(gè)免提電話(huà)裝置設(shè)計(jì)的。這樣本地系統(tǒng)1包括一個(gè)數(shù)字/模擬變換器2，接收信號(hào)x(n)就加到它上面，一個(gè)揚(yáng)聲器3，它從變換器2接收被放大的模擬輸出，一個(gè)話(huà)筒4，它接收本地語(yǔ)音P以及環(huán)境噪聲B和接收信號(hào)的回波分量EC，它是由于揚(yáng)聲器3和話(huà)筒4之間的聲學(xué)耦合產(chǎn)生的，和一個(gè)模擬/數(shù)字變換器6，它通過(guò)數(shù)字化來(lái)自話(huà)筒4的被放大的輸出信號(hào)產(chǎn)生觀(guān)察信號(hào)z(n)。
回波消除器包括一個(gè)數(shù)字濾波器7，它從接收信號(hào)x(n)給出一個(gè)回波預(yù)報(bào)信號(hào)y(n)。這個(gè)濾波器，它在參照?qǐng)D1考慮的情形中有有限的脈沖響應(yīng)(FIR)，仿造系統(tǒng)1中的諸回波路徑的響應(yīng)。誤差信號(hào)e(n)由一個(gè)減法器8給出，這個(gè)減法器從觀(guān)察信號(hào)z(n)減去回波預(yù)報(bào)信號(hào)y(n)。
為了包括諸回波路徑的可變性，回波消除器常常是自適應(yīng)的，這就是說(shuō)濾波器7的諸系數(shù)由一個(gè)實(shí)施一個(gè)適當(dāng)?shù)淖赃m應(yīng)算法的自適應(yīng)控制模塊9動(dòng)態(tài)地調(diào)整。一般地，諸系數(shù)的自適應(yīng)是作為輸入信號(hào)x(n)和誤差信號(hào)e(n)的函數(shù)來(lái)實(shí)施的。已經(jīng)知道了許多可能的自適應(yīng)算法，特別是梯度算法的不同的諸變體。
經(jīng)常地，自適應(yīng)回波消除器和一個(gè)聲音活動(dòng)性檢測(cè)器及一個(gè)通話(huà)重疊檢測(cè)器相結(jié)合，這兩個(gè)檢測(cè)器在圖1中沒(méi)有畫(huà)出。當(dāng)接收信號(hào)x(n)不包括任何聲音活動(dòng)性，并當(dāng)諸去相關(guān)的聲音活動(dòng)性在信號(hào)x(n)和z(n)中存在時(shí)，這些檢測(cè)器用來(lái)使濾波器7的諸系數(shù)的自適應(yīng)成為不可能。這樣，在這兩個(gè)特殊的情形中，信號(hào)z(n)不代表能被自適應(yīng)控制模塊9利用的諸回波路徑的一個(gè)優(yōu)良的觀(guān)察。眾所周知，對(duì)于一個(gè)回波消除器的設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，通話(huà)重疊檢測(cè)器是許多困難的來(lái)源。特別是，當(dāng)環(huán)境噪聲B相當(dāng)大時(shí)這些檢測(cè)器常常被干擾。此外，在諸通話(huà)重疊情形之間進(jìn)行鑒別常常是很迷惑人的，并且在這種鑒別基礎(chǔ)上接通/斷開(kāi)自適應(yīng)控制損害了算法的良好的收斂性。
有各種可能的方法來(lái)實(shí)施接收信號(hào)x(n)的濾波，它們又和各種自適應(yīng)算法相容。在圖1的常規(guī)情形，用一個(gè)FIR濾波器7來(lái)完成接收信號(hào)和諸回波路徑的估計(jì)的脈沖響應(yīng)之間的卷積，在長(zhǎng)度上有N個(gè)樣品。
圖2所示的實(shí)施例中，濾波是在頻域中進(jìn)行的。這種實(shí)施很好地適合于諸回波路徑的諸長(zhǎng)脈沖響應(yīng)以及由諸語(yǔ)音信號(hào)顯示的高度相關(guān)性。這些卷積被接收信號(hào)和脈沖響應(yīng)的諸傅氏變換之間的項(xiàng)對(duì)項(xiàng)的諸乘積代替，并根據(jù)一個(gè)快速卷積技術(shù)OLS(重疊和存儲(chǔ))或OLA(重疊一相加)被計(jì)算出來(lái)(請(qǐng)見(jiàn)J.J.Shynk“頻域和多速率自適應(yīng)濾波”，IEEE SP Magazine，1992年1月，15-37頁(yè))。用有N個(gè)系數(shù)的一個(gè)FIR濾波器計(jì)算諸卷積，OLS或OLA技術(shù)對(duì)于諸信號(hào)的2N個(gè)樣品的相繼的諸塊很有效，它們顯示了大小為N的諸重疊。
自適應(yīng)控制裝置可如此設(shè)計(jì)以便根據(jù)一個(gè)非限制的算法計(jì)算梯度，如D.Mansour等人在“非約束頻域自適應(yīng)濾波器”，IEEE Tran.onAcoustics，Speech and Signal Processing，Vol.30，No.5，1982年10月，726-734頁(yè)中描述的那樣。這正是圖2所示的例子中的情形。也可以用一個(gè)約束的梯度算法(例如可見(jiàn)E.R.Ferrara的“諸LMS自適應(yīng)濾波器的快速實(shí)施”，IEEE Tran.on Acoustics，Speech and Signal Processing，Vol.28，No.4，1980年8月，474-475頁(yè))，于是自適應(yīng)控制裝置包括投影裝置，為了考慮這樣一個(gè)事實(shí)，即2N個(gè)濾波系數(shù)事實(shí)上僅代表脈沖響應(yīng)的N項(xiàng)。
為了減少塊處理中固有的延遲和改善性能，在頻域中的濾波能夠用一個(gè)脈沖響應(yīng)的分區(qū)加以實(shí)施(請(qǐng)見(jiàn)J.S.Soo等人的“多延遲塊的頻域自適應(yīng)濾波器”，IEEE Tran. on Acoustics，Speech and SignalProcessing，Vol.38，No.2，1990年2月，373-376頁(yè))。另一種可能性是采用一個(gè)重疊技術(shù)就象由O.Ait Amrane等人的“低延遲頻域LMS算法”，IEEEProc.ICASSP92，Vol.4，1992年3月，9-12頁(yè)中描述的那樣。
在另一方面，在頻域的諸回波消除器有很好地適用于為減少在誤差信號(hào)中的噪聲的諸處理工作的優(yōu)點(diǎn)(請(qǐng)見(jiàn)J.Boudy等人的“一個(gè)為了諸有害環(huán)境應(yīng)用的全球最佳化頻域聲學(xué)回波消除器”，Proc.of the InternationalWorkshop on Acoustic Echo and Noise Control，Roros，挪威，1995年6月，95-98頁(yè)；或者國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)書(shū)WO96/23384)。
在圖2的回波消除器中，諸串聯(lián)/并聯(lián)變換器11，12分別接收信號(hào)x(n)和z(n)，將它們改變成S個(gè)樣品的諸非重疊相繼的區(qū)段的形式，S是一個(gè)小于或等于脈沖響應(yīng)的長(zhǎng)度N的整數(shù)?；夭A(yù)報(bào)信號(hào)y(n)也以S個(gè)樣品的相應(yīng)的諸區(qū)段的形式產(chǎn)生。于是減法器8并行地執(zhí)行e(n)＝z(n)-y(n)的運(yùn)算，以便以S個(gè)樣品的諸區(qū)段的形式產(chǎn)生誤差信號(hào)，接著用一個(gè)串聯(lián)/并聯(lián)變換器13將這些信號(hào)變回到序列的形式。
由于采用了卷積技術(shù)，它是所說(shuō)的情形中的一個(gè)OLS技術(shù)，信號(hào)x(n)和e(n)的傅氏變換是在長(zhǎng)度為2N的諸樣品的諸塊上，用完成一個(gè)常規(guī)的快速傅氏變換(FFT)算法的單元16和17實(shí)施的。接收信號(hào)x(n)的諸相繼的塊由一個(gè)單元18構(gòu)造以便顯示2N-S個(gè)樣品的諸重疊。這些塊由一個(gè)指標(biāo)k計(jì)數(shù)。當(dāng)接收信號(hào)x(n)的S個(gè)樣品的一個(gè)區(qū)段時(shí)，單元18通過(guò)刪除塊k-1的最老的S個(gè)樣品建立起塊k，而同時(shí)位移保留的2N-S個(gè)樣品并引入S個(gè)新樣品。誤差信號(hào)e(n)的相繼的諸塊由一個(gè)單元19從減法器8給出的諸區(qū)段構(gòu)造，所以長(zhǎng)度為2N的每一個(gè)塊從N個(gè)零樣品開(kāi)始，并且兩個(gè)相繼的塊的最后的N個(gè)樣品顯示N-S個(gè)樣品的諸重疊。將通過(guò)變換接收信號(hào)x(n)和誤差信號(hào)e(n)的諸塊k得到的諸傅氏分量分別表示為Xk(f)和Ek(f)(1≤f≤2N)。對(duì)于一個(gè)8kHz的取樣頻率，為了在頻域中濾波，諸區(qū)段和諸塊的典型大小是S＝32和2N＝256。
將由單元16，17產(chǎn)生的諸傅氏分量供給自適應(yīng)控制裝置9，它在圖2所示的例子中，由2N個(gè)獨(dú)立的模塊9.f組成(1≤f≤2N)，每個(gè)都接收相應(yīng)的分量Xk(f)和Ek(f)，并且分別地產(chǎn)生2N個(gè)復(fù)數(shù)系數(shù)，用于頻域中的濾波。濾波器7由2N個(gè)復(fù)數(shù)乘法器7.f組成，每個(gè)都接收一個(gè)傅氏分量Xk(f)和由自適應(yīng)控制模塊9.f給出的相應(yīng)的系數(shù)，并給出一個(gè)傅氏分量Yk(f)。實(shí)踐中，給定傅氏變換的諸對(duì)稱(chēng)特性，僅用N+1個(gè)乘法器，可以得到2N個(gè)分量Yk(f)。一個(gè)單元21對(duì)2N個(gè)分量Yk(f)的塊實(shí)施一個(gè)逆快速傅氏變換(IFFT)。一個(gè)單元22在單元21給出的2N個(gè)樣品的諸塊的基礎(chǔ)上一個(gè)區(qū)段一個(gè)區(qū)段地建立起回波預(yù)報(bào)信號(hào)y(n)。單元22提取從單元21接收的每塊的最后N個(gè)樣品，并且當(dāng)S＜N時(shí)，也執(zhí)行為了重建被濾波的信號(hào)y(n)的諸相繼區(qū)段所需的諸重疊—相加。
如眾所周知的，快速傅氏變換可被快速哈特萊變換代替，這種哈特萊變換變換導(dǎo)致直接和諸傅氏分量有關(guān)的諸頻譜分量(請(qǐng)見(jiàn)T.W.Wong等人的“用哈特萊變換和重疊一存儲(chǔ)法的自適應(yīng)濾波”，IEEE trans.on SignalProcessing，Vol39，No.7，1991年7月，1708-1711頁(yè))。
圖3表示采用分波段分解的一個(gè)自適應(yīng)回波消除器的另一個(gè)可能的實(shí)施例。作為一個(gè)例子，我們考慮觀(guān)察四個(gè)分波段的情形。我們用x(i)(n’)，y(i)(n’)，z(i)(n’)和e(i)(n’)標(biāo)記和信號(hào)x(n)，y(n)，z(n)和e(n)的分波段i(1)(1 ≤i≤4)相關(guān)的諸分量。
通過(guò)兩個(gè)分解級(jí)和分解信號(hào)x(n)和z(n)得到信號(hào)x(i)(n’)和z(i)(n’)，第一級(jí)包括一個(gè)模塊D，D’，它有圖4所示的那種類(lèi)型的一個(gè)輸入和兩個(gè)輸出，第二級(jí)包括同一類(lèi)型的兩個(gè)模塊D，D’，它們的諸輸入分別和第一級(jí)的模塊的兩個(gè)輸出相連接。每個(gè)模塊D或D’包括一個(gè)低通濾波器23和一個(gè)高通濾波器24，這兩者都接收來(lái)自這個(gè)模塊和兩個(gè)電路26的輸入信號(hào)，這兩個(gè)電路從濾波器23和24用一個(gè)因子2對(duì)諸輸出信號(hào)進(jìn)行子取樣，以便產(chǎn)生來(lái)自模塊D，D’的兩個(gè)輸出信號(hào)。
分波段回波消除器包括一個(gè)對(duì)于每個(gè)分波段的自適應(yīng)濾波器7，它在時(shí)域?qū)邮招盘?hào)的相應(yīng)分量x(i)(n’)濾波，以便產(chǎn)生回波預(yù)報(bào)信號(hào)的分量y(i)(n’)，用一個(gè)減法器8將這個(gè)分量y(i)(n’)從觀(guān)察信號(hào)的分量z(i)(n’)減去。對(duì)于每一個(gè)分波段，一個(gè)模塊9控制濾波器7的自適應(yīng)。
在兩個(gè)級(jí)中用于復(fù)合的裝置由諸減法器8給出的四個(gè)分量e(i)(n’)構(gòu)造了誤差信號(hào)e(n)。第一級(jí)包括兩個(gè)模塊R，它們有圖5所示那種類(lèi)型的兩個(gè)輸入和一個(gè)輸出，第二級(jí)包括同一類(lèi)型的單個(gè)模塊R，它的兩個(gè)輸入連接到第一級(jí)的兩個(gè)模塊的諸輸出。每個(gè)模塊R包括為了從這個(gè)模塊用因子2過(guò)取樣兩個(gè)輸入信號(hào)的兩個(gè)電路27，一個(gè)低通濾波器28和一個(gè)高通濾波器29，它們分別接收由電路27產(chǎn)生的兩個(gè)被過(guò)取樣信號(hào)，和一個(gè)加法器31，它將來(lái)自?xún)蓚€(gè)濾波器28，29的的諸輸出信號(hào)加在一起，以便產(chǎn)生來(lái)自模塊R的輸出信號(hào)。
用于分解和復(fù)合的濾波器23，24，28，29的各種常規(guī)型式是已知的，它們一般地可能有有限或無(wú)限的脈沖響應(yīng)，例如，諸共軛正交濾波器(CQF)，諸正交鏡像濾波器(QMF)或其它的諸子波分解濾波器(WDF)。然而，一個(gè)余弦調(diào)制的濾波器組類(lèi)型的直接分解結(jié)構(gòu)可用來(lái)代替多級(jí)結(jié)構(gòu)(請(qǐng)見(jiàn)H.S.Malvar的“擴(kuò)展的搭接的諸變換諸特性，諸應(yīng)用和諸快速算法”，IEEE trans.on Signal Processing，Vol.40，No.11，1992年11月，2703-2714頁(yè)，或P.P.Vaidyanathand的“諸多速率數(shù)字濾波器，諸濾波器組，諸多相網(wǎng)絡(luò)和諸應(yīng)用一篇指導(dǎo)性論文”，Proc.of the IEEE，Vol.78，No.1，1990年1月，56-93頁(yè))。
由分波段回波消除器的諸模塊9實(shí)施的諸自適應(yīng)算法可以有和那些通常用來(lái)適應(yīng)全波段時(shí)間濾波的算法相同的類(lèi)型。然而，存在特別適合于分波段結(jié)構(gòu)的諸算法，如有QR分解的快速遞歸最小二乘法(RLS)(請(qǐng)參見(jiàn)F.Capman等人的“用一個(gè)快速-QR-RLS算法和諸多速率方案的聲學(xué)回波消除”，IEEE ICASSP95，Detroit，1995；或國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)書(shū)WO96/21313)。也可以使用諸收斂性參量和/或諸自適應(yīng)算法，它們從一個(gè)分波段到另一個(gè)分波段是不同的。特別是，在和諸最低頻率相關(guān)的諸分波段中可以用一個(gè)比在諸較高分波段中較有效的算法(如快速Q(mào)R-RLS)，在那里可以用一種在利用諸計(jì)算資源方面要求較少的算法(如一個(gè)NLMS)。
在某些回波消除器中，回波預(yù)報(bào)濾波的諸系數(shù)當(dāng)工作時(shí)是凍結(jié)的。這些系數(shù)能夠被固定；于是它們被永遠(yuǎn)地確定，以便考慮，例如，揚(yáng)聲器3和話(huà)筒4的諸響應(yīng)，揚(yáng)聲器3和話(huà)筒4之間的直接耦合，以及如果揚(yáng)聲器3和話(huà)筒4總是保持在同樣的諸位置時(shí)可能的非直接的諸耦合。諸系數(shù)也可由或者當(dāng)接通回波消除器或者周期地通過(guò)在一個(gè)信號(hào)上引起一個(gè)自適應(yīng)算法的收斂的學(xué)習(xí)來(lái)確定，這個(gè)信號(hào)疊加在接收信號(hào)上或被用來(lái)代替這個(gè)接收信號(hào)并有類(lèi)似于白噪聲的諸去相關(guān)特性。
我們也已知這樣一些回波消除器，其中有數(shù)個(gè)回波預(yù)報(bào)濾波器，向通信信道傳輸?shù)男盘?hào)是通過(guò)根據(jù)預(yù)先定義的諸判據(jù)，如誤差信號(hào)能量的最小化，選擇諸濾波器中的一個(gè)，不然就通過(guò)組合來(lái)自數(shù)個(gè)回波預(yù)報(bào)濾波器的諸輸出得到的(請(qǐng)參見(jiàn)W.Armbrusterd的“有兩個(gè)濾波器結(jié)構(gòu)的寬頻帶聲學(xué)回波消除器”，Signal Processing VITheories andApplications，1992，1611-1614頁(yè)，或J.S.Soo等人的“一個(gè)多級(jí)規(guī)模(MSS)的頻域自適應(yīng)濾波器”，IEEE Trans.on Signal Processing，Vol.39，No.1，1991年1月，115-121頁(yè))。這個(gè)回波消除器，例如，能夠包括一個(gè)或多個(gè)自適應(yīng)濾波器，它們用不同的諸收斂參量或者根據(jù)不同的諸自適應(yīng)算法，和/或一個(gè)或多個(gè)有諸固定系數(shù)的濾波器，和/或一個(gè)或多個(gè)其諸系數(shù)是由學(xué)習(xí)確定的濾波器工作。
本發(fā)明的一個(gè)主要目的是改善收斂性和/或來(lái)自一個(gè)回波消除器，特別是來(lái)自一個(gè)涉及一個(gè)頻譜分辨率的回波消除器(在頻域中或用分波段濾波)的輸出信號(hào)的質(zhì)量。
這樣，本發(fā)明提出一種回波消除法，其中一個(gè)接收信號(hào)輸入到一個(gè)回波發(fā)生器系統(tǒng)，從所說(shuō)的系統(tǒng)收集一個(gè)觀(guān)察信號(hào)，將接收信號(hào)濾波以便產(chǎn)生至少一個(gè)回波預(yù)報(bào)信號(hào)以預(yù)報(bào)觀(guān)察信號(hào)中的接收信號(hào)的回波，和從觀(guān)察信號(hào)減去一個(gè)回波預(yù)報(bào)信號(hào)以便產(chǎn)生一個(gè)誤差信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明，觀(guān)察信號(hào)分解成M個(gè)和頻譜的不同頻率有關(guān)的頻譜分量，M表示一個(gè)大于1的整數(shù)，求得一個(gè)回波預(yù)報(bào)信號(hào)的M個(gè)相應(yīng)的頻譜分量，從觀(guān)察信號(hào)和回波預(yù)報(bào)信號(hào)的諸頻譜分量計(jì)算M個(gè)量，所說(shuō)的M個(gè)量中的每一個(gè)都有一個(gè)漸進(jìn)變化的值，它代表觀(guān)察信號(hào)的M個(gè)頻譜分量中的一個(gè)分別和回波預(yù)報(bào)信號(hào)的相應(yīng)的頻譜分量之間的一個(gè)相似度，并且作為所說(shuō)的M個(gè)被計(jì)算的量的函數(shù)實(shí)施至少誤差信號(hào)的一個(gè)頻譜成形。
M個(gè)量提供關(guān)于在觀(guān)察信號(hào)中存在諸干涉(環(huán)境噪聲或本地語(yǔ)音)的信息，這種信息是頻率選擇的并有漸進(jìn)的變化，這樣就保證了信息的豐富性和精確性，它們都很大于在整個(gè)頻帶上基本上是二進(jìn)制確定類(lèi)型的常規(guī)的諸通話(huà)重疊檢測(cè)器。
當(dāng)接收信號(hào)的濾波作為接收信號(hào)和誤差信號(hào)的函數(shù)被自適應(yīng)時(shí)，誤差信號(hào)的頻譜成形可用來(lái)產(chǎn)生一個(gè)用于接收信號(hào)濾波自適應(yīng)的被濾波的誤差信號(hào)。因此成形在于，優(yōu)選地以一種非線(xiàn)性的方式，衰減誤差信號(hào)的諸頻譜分量，對(duì)此計(jì)算的量表明觀(guān)察信號(hào)和回波預(yù)報(bào)信號(hào)的相應(yīng)的諸頻譜分量之間的一個(gè)相當(dāng)弱的相似度。
誤差信號(hào)的頻譜成形也可用來(lái)產(chǎn)生一個(gè)濾波后的誤差信號(hào)，回波消除器將它傳輸?shù)酵ㄐ判诺馈Ｔ谶@種情形中，濾波后，優(yōu)選地以一種非線(xiàn)性的方式，傾向于衰減誤差信號(hào)的諸頻譜分量，對(duì)此計(jì)算的量表明信號(hào)y(n)和z(n)的相應(yīng)的諸頻譜分量之間的一個(gè)相當(dāng)大的相似度。
和諸通話(huà)重疊檢測(cè)器領(lǐng)域中的習(xí)慣的實(shí)踐相反，將回波預(yù)報(bào)信號(hào)的諸頻譜分量而不是接收信號(hào)的和觀(guān)察信號(hào)的相應(yīng)的諸頻譜分量比較，以便定量這些分量之間的相似度。這樣，通過(guò)實(shí)施對(duì)接收信號(hào)的濾波已經(jīng)考慮了諸回波路徑的暫時(shí)的諸特點(diǎn)。
注意如果回波消除器有數(shù)個(gè)回波預(yù)報(bào)濾波器，可以想象回波預(yù)報(bào)信號(hào)，在其基礎(chǔ)上計(jì)算出代表諸相似度的M個(gè)量的回波預(yù)報(bào)信號(hào)不和從觀(guān)察信號(hào)減去以便產(chǎn)生受頻譜成形(濾波和/或?yàn)V波后)影響的誤差信號(hào)的回波預(yù)報(bào)信號(hào)相同。特別是可能為一個(gè)有諸固定系數(shù)的濾波器作好了準(zhǔn)備，這個(gè)濾波器專(zhuān)門(mén)用來(lái)產(chǎn)生用于計(jì)算M個(gè)相似量的回波預(yù)報(bào)信號(hào)。
當(dāng)觀(guān)察信號(hào)和回波預(yù)報(bào)信號(hào)的M個(gè)頻譜分量是這些信號(hào)的諸傅氏分量時(shí)，代表觀(guān)察信號(hào)和回波預(yù)報(bào)信號(hào)的兩個(gè)相應(yīng)的傅氏分量之間的相似度的量是一個(gè)作為這些傅氏分量之間的相干性的函數(shù)的值是有利的。在有頻域中濾波的一個(gè)回波消除器中采用這個(gè)安排將是有利的，因?yàn)楦凳献儞Q和哈特萊變換的諸計(jì)算在任何情況下對(duì)于這個(gè)情形都是需要的。這些安排也能用于在時(shí)域中濾波的情形。
已經(jīng)建議在諸通話(huà)重疊檢測(cè)器中應(yīng)用相干函數(shù)(請(qǐng)參見(jiàn)T.Gansler等人的“一個(gè)基于相干性的通話(huà)重疊檢測(cè)器”，Proc.of the internationalConference on Signal Processing Applications andTechnology，Boston，1995年10月，332-336頁(yè))。除了不同的應(yīng)用方面外，可能注意到這些作者計(jì)算了觀(guān)察信號(hào)和接收信號(hào)之間的相干性，所以不校正聲學(xué)信道，并且連同諸被計(jì)算的相干性作出的諸決定有二進(jìn)制性質(zhì)。
另一方面，可以用一個(gè)在觀(guān)察信號(hào)和回波預(yù)報(bào)信號(hào)的相應(yīng)的諸傅氏分量之間在復(fù)數(shù)平面上形成的角度的絕對(duì)值的遞減函數(shù)代替相干函數(shù)。這個(gè)遞減函數(shù)特別地可以是角度在±π/2范圍內(nèi)的余弦函數(shù)或余弦平方函數(shù)?？梢灾赋鲞@個(gè)余弦函數(shù)直接和相干函數(shù)有關(guān)。這個(gè)公式化的優(yōu)點(diǎn)是余弦函數(shù)或其平方能夠簡(jiǎn)單地計(jì)算出來(lái)而不需要一個(gè)存儲(chǔ)器，為了計(jì)算用來(lái)得到相干函數(shù)的諸值的諸平均值就需要一個(gè)存儲(chǔ)器。所以測(cè)量更迅速地反映出諸信號(hào)中的諸種變化。
在一個(gè)分波段回波消除器的情形中，通過(guò)分解成觀(guān)察信號(hào)的M個(gè)分波段得到觀(guān)察信號(hào)的M個(gè)頻譜分量，對(duì)接收信號(hào)實(shí)施同樣的分波段分解以便產(chǎn)生接收信號(hào)的M個(gè)相應(yīng)的頻譜分量，回波預(yù)報(bào)信號(hào)以它的M個(gè)頻譜分量的形式產(chǎn)生，這M個(gè)頻譜分量分別由M個(gè)自適應(yīng)濾波器給出，接收信號(hào)的M個(gè)頻譜分量分別地加到這M個(gè)自適應(yīng)濾波器，誤差信號(hào)以M個(gè)頻譜分量的形式產(chǎn)生，M個(gè)頻譜分量的每一個(gè)都是通過(guò)從觀(guān)察信號(hào)的一個(gè)相應(yīng)的頻譜分量減去回波預(yù)報(bào)信號(hào)的一個(gè)頻譜分量得到的。在這種情形，代表觀(guān)察信號(hào)和回波預(yù)報(bào)信號(hào)的兩個(gè)相應(yīng)的頻譜分量之間的相似度的量是一個(gè)作為這些頻譜分量之間的歸一化的互相關(guān)性的函數(shù)的值是最好的。
本發(fā)明的其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將出現(xiàn)在下面的諸非限制實(shí)施例的描述中，并請(qǐng)參照附圖，其中圖1，以前已經(jīng)解說(shuō)過(guò)，是一個(gè)在時(shí)域中全頻帶濾波的自適應(yīng)回波消除器的一個(gè)基本圖；圖2，以前已經(jīng)解說(shuō)過(guò)，是一個(gè)在頻域中濾波的自適應(yīng)回波消除器的一個(gè)基本圖；圖3，以前已經(jīng)解說(shuō)過(guò)，是一個(gè)有分波段濾波的自適應(yīng)回波消除器的一個(gè)基本圖；圖4和5，以前已經(jīng)解說(shuō)過(guò)，是圖3的回波消除器的分解和復(fù)合裝置的簡(jiǎn)圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)自適應(yīng)回波消除器的一個(gè)基本圖；圖7是圖6的回波消除器的一個(gè)相干性計(jì)算單元的一個(gè)簡(jiǎn)圖；圖8是在根據(jù)圖6的一個(gè)回波消除器中用來(lái)對(duì)誤差信號(hào)濾波的裝置的一個(gè)簡(jiǎn)圖；圖9和圖10是說(shuō)明能夠用來(lái)實(shí)施本發(fā)明的諸非線(xiàn)性函數(shù)的諸可能的形式的圖；圖11和圖12是圖8的濾波裝置的變化的諸實(shí)施例的圖；和圖13是允許在一個(gè)有分波段濾波的自適應(yīng)回波消除器中實(shí)施本發(fā)明的裝置的一個(gè)簡(jiǎn)圖。
圖6需要參照?qǐng)D1的回波消除器的基本圖，在圖6中附加三個(gè)用來(lái)實(shí)施本發(fā)明的模塊32，33和34。模塊32計(jì)算M個(gè)量，它們以某個(gè)頻譜分辨率表征觀(guān)察信號(hào)z(n)和回波預(yù)報(bào)信號(hào)y(n)之間的相似度。模塊33是一個(gè)濾波器，它在這些M個(gè)量的基礎(chǔ)上，實(shí)施誤差信號(hào)e(n)的一個(gè)頻譜成形，并向自適應(yīng)控制模塊9提供這樣成形的信號(hào)e1(n)。模塊34是一個(gè)后濾波器(post-filter)，它在M個(gè)量的基礎(chǔ)上實(shí)施誤差信號(hào)e(n)的另一個(gè)頻譜成形，以便將這樣濾波后的信號(hào)e2(n)傳輸給連接到回波消除器的通信信道。
雖然圖6的圖已經(jīng)在根據(jù)圖1的回波消除依賴(lài)于在時(shí)域中的全頻帶濾波的情形中建立起來(lái)，我們懂得附加三個(gè)模塊，如32，33和34，一般地使在任何形式的回波消除器中實(shí)施本發(fā)明成為可能。
在圖6的情形中，由模塊32計(jì)算的M個(gè)量是觀(guān)察信號(hào)z(n)的諸傅氏分量和回波預(yù)報(bào)信號(hào)y(n)的相應(yīng)的諸傅氏分量之間的一個(gè)相干函數(shù)的諸值。于是模塊32能夠有圖7中所示的結(jié)構(gòu)。
在圖7的模塊32中，串聯(lián)/并聯(lián)變換器36和37分別接收信號(hào)z(n)和Y(n)，并將它們改變成M個(gè)樣品的諸相繼的塊的形式。這些塊一般地可能重疊或不重疊。信號(hào)y(n)和z(n)的傅氏變換是通過(guò)實(shí)施一個(gè)常規(guī)的FFT算法的單元38和39在長(zhǎng)度為M的諸樣品的這些塊上實(shí)施的。我們用Zp(m)和Yp(m)標(biāo)記由單元38和39給出的諸第m個(gè)傅氏分量，它們和觀(guān)察信號(hào)z(n)及回波預(yù)報(bào)信號(hào)y(n)的排序?yàn)镻的塊有關(guān)(1≤m≤M)。
對(duì)于每個(gè)頻率指標(biāo)m，將傅氏分量Zp(m)和Yp(m)提供給一個(gè)相關(guān)的單元41.m，它計(jì)算相干函數(shù)msccp(m)的相應(yīng)值。這些單元41.m都有同樣的結(jié)構(gòu)。在考慮的例子中，采用的相干函數(shù)是相干性的諸模平方(“數(shù)值平方一相干性”)，它表示為mscp(m)=|γpYZ(m)|2γpYY(m)·γpZZ(m)----(1)]]>其中g(shù)pYY(m)和gpZZ(m)表示信號(hào)y(n)和z(n)的頻譜功率密度，是在對(duì)于第m個(gè)頻率的塊P的時(shí)刻估算的，gpYY(m)表示這兩個(gè)信號(hào)的交叉頻譜密度，是在對(duì)于第m個(gè)頻率的塊P的時(shí)刻估算的。這些頻譜功率密度能夠簡(jiǎn)單地用模41.m在一個(gè)忘卻因子λ，0＜＜λ＜1，的幫助下如下計(jì)算出來(lái)γpYY(m)=λ·γp-1YY(m)+(1-λ)·|Yp(m)|2----(2)]]>γpZZ(m)=λ·γp-1ZZ(m)+(1-λ)·|Zp(m)|2----(3)]]>γpYZ(m)=λ·γp-1YZ(m)+(1-λ)·Yp(m)[Zp(m)]*----(4)]]>其中|·|2表示模的平方，(·)*表示一個(gè)復(fù)數(shù)的共軛。
對(duì)于每一個(gè)頻譜分量指數(shù)m，量mscp(m)顯示一個(gè)漸進(jìn)的變化，作為傅氏分量Zp(m)和Yp(m)之間的相似度的函數(shù)在0和1之間遞增。這個(gè)量用M個(gè)樣品的每一個(gè)新塊加以修正。
圖8表示處理誤差信號(hào)e(n)的濾波器33和后濾波器34的一個(gè)簡(jiǎn)圖。這里，這些處理的操作是在頻域中進(jìn)行的，濾波器33和34共用產(chǎn)生誤差信號(hào)e(n)的諸傅氏分量Ep(m)的諸電路。這些電路包括一個(gè)串聯(lián)/并聯(lián)變換器53，它以和圖7的變換器36，37相同的方式產(chǎn)生誤差信號(hào)e(n)的M個(gè)樣品的諸塊，和一個(gè)FFT計(jì)算單元54。
濾波器33包括M個(gè)電路56.m(1≤m≤M)，每一個(gè)電路都對(duì)相干函數(shù)的各自的一個(gè)值mscp(m)計(jì)算一個(gè)遞增的非線(xiàn)性函數(shù)FNL1所取的值。非線(xiàn)性函數(shù)FNL1有，例如，圖9所示的形式，它由0＜a1＜b1和0＜T1＜1這樣三個(gè)參量a1，b1和T1定義函數(shù)FNL1(x)對(duì)于0≤x≤a1等于T1，當(dāng)x從a1增加到b1時(shí)，它從T1增加到1，并且對(duì)于b1≤x≤1它等于1。參量組T1，a1和b1對(duì)于M個(gè)傅氏分量的每一個(gè)能夠是相同的，或者從一個(gè)傅氏分量到另一個(gè)傅氏分量能夠是不同的。用作這些參量的諸數(shù)值能夠?qū)嶒?yàn)地或者通過(guò)作為特殊的應(yīng)用和裝配有回波消除器的終端特征的函數(shù)進(jìn)行模擬來(lái)確定。由一個(gè)電路56.m產(chǎn)生的每個(gè)值FNL1(mscp(m))提供給各自的一個(gè)乘法器57.m，這個(gè)乘法器也接收誤差信號(hào)的相應(yīng)的傅氏分量Ep(m)。由M個(gè)乘法器57.m給出的諸值E1p(m)提供給一個(gè)IFFT計(jì)算單元58，單元58以有M個(gè)樣品的一個(gè)塊的形式得到它們的逆傅氏變換。一個(gè)并聯(lián)/串聯(lián)變換器59在單元58給出的諸塊的基礎(chǔ)上形成被濾波的誤差信號(hào)e1(n)。
這個(gè)信號(hào)e1(n)被自適應(yīng)控制模塊9以和圖1的常規(guī)情形中的信號(hào)e(n)相同的方式利用。能夠根據(jù)任何適當(dāng)?shù)乃惴▽?shí)施濾波器7的自適應(yīng)。
后濾波器34包括M個(gè)電路61.m(1≤m≤M)，每一個(gè)電路都對(duì)相干函數(shù)的各自的一個(gè)值mscp(m)計(jì)算一個(gè)遞減的非線(xiàn)性函數(shù)FNL2所取的值。非線(xiàn)性函數(shù)FNL2有，例如，圖10所示的形式，它由0＜a2＜b2＜1和0＜T2＜1這樣三個(gè)參量a2，b2和T2定義函數(shù)FNL2(x)對(duì)于0≤x≤a2等于1，當(dāng)x從a2增加到b2時(shí)，它從1減少到T2，并且對(duì)于b2≤x≤1它等于T2。參量組T2，a2和b2對(duì)于M個(gè)傅氏分量的每一個(gè)能夠是相同的，或者從一個(gè)傅氏分量到另一個(gè)傅氏分量能夠是不同的。用作這些參量的諸值能夠?qū)嶒?yàn)地或者通過(guò)模擬確定。由一個(gè)電路61.m產(chǎn)生的每個(gè)值FNL2(mscp(m))提供給各自的一個(gè)乘法器62.m，這一個(gè)乘法器也接收誤差信號(hào)的相應(yīng)的傅氏分量Ep(m)。由M個(gè)乘法器62.m給出的諸值E2p(m)提供給一個(gè)IFFT計(jì)算單元63上，單元63以有M個(gè)樣品的一個(gè)塊的形式得到它們的逆傅氏變換。一個(gè)并聯(lián)/串聯(lián)變換器64在單元63給出的諸塊的基礎(chǔ)上形成濾波后的誤差信號(hào)e2(n)。
當(dāng)在一個(gè)回波消除器工作的框架內(nèi)通過(guò)在頻域中的濾波提供如32，33和34那樣的諸模塊(圖6)時(shí)，應(yīng)該注意用于諸相干計(jì)算的頻譜分辨率能夠等于或小于用于仿造諸回波的濾波器的頻譜分辨率。換句話(huà)說(shuō)，根據(jù)圖2的注意事項(xiàng)，可以有M＝2N或M＜2N。另一方面，諸相干計(jì)算的修正速率，它對(duì)應(yīng)于圖7中M個(gè)樣品的諸塊P的更新速率，能夠不同于圖2中2N個(gè)樣品的諸塊k的更新速率。
此外，為了誤差信號(hào)的濾波可以將諸信號(hào)的頻譜細(xì)分成Q個(gè)分波段(Q＞1)然后平均對(duì)于屬于一個(gè)給定分波段的諸頻率分量的相干函數(shù)的諸值，正是這樣得到的平均值被饋送到非線(xiàn)性函數(shù)FNL1和FNL2。于是對(duì)于一個(gè)給定的頻帶，一個(gè)非線(xiàn)性函數(shù)的值用來(lái)加權(quán)屬于這個(gè)分波段的誤差信號(hào)的諸傅氏分量中的每一個(gè)。
圖11和圖12表示根據(jù)圖2工作在頻域中的一個(gè)回波消除器的情形中，對(duì)于誤差信號(hào)的濾波器和后濾波器的這種諸實(shí)施方案，相干函數(shù)mscp(m)(1≤m≤M，并且M≤2N)的諸值由一個(gè)模塊32得到，和圖7所示一致。假設(shè)第q個(gè)分波段(1≤q≤Q)復(fù)蓋信號(hào)z(n)和y(n)的Mq個(gè)傅氏分量，對(duì)于這些信號(hào)模塊32已經(jīng)計(jì)算了相干函數(shù)的諸值，并且復(fù)蓋由FFT單元17計(jì)算的誤差函數(shù)的Nq個(gè)傅氏分量。分成Q個(gè)分波段的細(xì)分，例如根據(jù)如用在心理聲學(xué)領(lǐng)域中的一個(gè)Bark標(biāo)度，可以是均勻的(M1＝M2＝......＝MQ和N1＝N2＝......＝NQ)或不均勻的。
圖11所示的誤差信號(hào)的濾波器包括Q個(gè)積分電路66.q(1≤q≤Q)，它們的每一個(gè)都計(jì)算和分波段Q相關(guān)的相干函數(shù)的Mq個(gè)值的算術(shù)平均值，和Q個(gè)電路67.q，它們對(duì)由諸積分電路66.q給出的諸平均值計(jì)算遞增非線(xiàn)性函數(shù)FNL1所取的諸值，這些值對(duì)每個(gè)分波段可以是相同的或不同的。濾波器進(jìn)一步包括2N個(gè)乘法器68.f(1≤f≤2N)，每個(gè)都接收誤差信號(hào)的各自的一個(gè)傅氏分量Ek(f)以及由電路67.q給出的值，這里q表示屬于誤差信號(hào)的傅氏分量f的分波段。在圖11的情形中，被濾波的誤差信號(hào)e1(n)沒(méi)有明顯地在時(shí)域中產(chǎn)生，而是以它的2N個(gè)傅氏分量E1k(f)的形式產(chǎn)生，這些傅氏分量是分別由乘法器68.f給出的誤差信號(hào)的被加權(quán)的諸傅氏分量。這些分量E1k(f)作為被濾波的誤差信號(hào)提供給2N個(gè)自適應(yīng)控制模塊9.f它們有和圖2所示的相同的類(lèi)型。
Q個(gè)積分電路66.q也形成圖12所示的誤差信號(hào)的后濾波器的一部分，它也包括Q個(gè)電路69.q，Q個(gè)電路69.q對(duì)由諸積分電路66.q給出的諸平均值，計(jì)算遞減的非線(xiàn)性函數(shù)FNL2所取的諸值，這些值對(duì)于每個(gè)分波段可以是相同的或不同的。后濾波器進(jìn)一步包括2N個(gè)乘法器71.f(1≤f≤2N)，每個(gè)乘法器都接收誤差信號(hào)的各自的一個(gè)傅氏分量Ek(f)以及由電路69.q給出的值，這里q表示屬于誤差信號(hào)的傅氏分量f的分波段。將分別由諸乘法器68.f給出的加權(quán)的傅氏分量E2k(f)提供給產(chǎn)生2N個(gè)樣品的諸塊的一個(gè)IFFT計(jì)算單元72。從這些塊，一個(gè)和圖2的單元22相似的單元73一個(gè)區(qū)段一個(gè)區(qū)段地構(gòu)造濾波后的誤差信e2(n)，一個(gè)并聯(lián)/串聯(lián)變換器74將這個(gè)誤差信號(hào)變回到序列的形式。
如前面已經(jīng)指出的，本發(fā)明的另一個(gè)有利的可供選擇的方案在于用角度p(m)的一個(gè)遞減函數(shù)代替分量Zp(m)和Yp(m)之間的相干性函數(shù)，角度p(m)是在復(fù)數(shù)平面中，在復(fù)數(shù)Zp(m)和Yp(m)之間形成的，在圖7所示的情形中，復(fù)數(shù)Zp(m)和Yp(m)是由FFT單元38和39產(chǎn)生的。換句話(huà)說(shuō)，角度p(m)是復(fù)數(shù)Zp(m)/Yp(m)的幅角。如果a和a′分別表示Zp(m)和Yp(m)的實(shí)部，b和b表示它們的虛部，那么cosφp(m)=aa′+bb′(a2+b2)(a′2+b′2)]]>
角度p(m)的這個(gè)余弦，它在-π/2和+π/2之間(因?yàn)橐粋€(gè)π的相移意味著諸干涉的存在，假如在信號(hào)y(n)中已由濾波器7實(shí)施了聲學(xué)信道的補(bǔ)償)，是分量Zp(m)和Yp(m)之間相似度的另一個(gè)歸一化的度量，它的優(yōu)點(diǎn)是容易一塊一塊地被計(jì)算出來(lái)而不需存儲(chǔ)為了進(jìn)行諸平均(根據(jù)關(guān)系式(2)到(4))的許多的量。實(shí)踐中，可以計(jì)算cosp(m)的平方αp(m)以便避免平方根的計(jì)算，在非線(xiàn)性函數(shù)FNL1和FNL2的定義中可能考慮平方根的計(jì)算。
在這個(gè)可供選擇的另一個(gè)方案中，如此設(shè)計(jì)圖7的諸單元41.m，使得如果aa′+bb′≤0，則給出ap(m)＝0，在其它情形，則給出ap(m)＝(aa′+bb′)2/[(a2+b2)(a′2+b′2)]。這些量ap(m)′可以一種類(lèi)似于mscp(m)的方式用如在圖9到12中圖解地表示出來(lái)的那些諸濾波器和諸后濾波器處理。
在一個(gè)分波段回波消除器的情形中，根據(jù)本發(fā)明所需的頻譜分辨率不是從一個(gè)傅氏變換導(dǎo)出的，而是從分解成M個(gè)分波段的一個(gè)分解導(dǎo)出的。于是用來(lái)以一種漸進(jìn)的方式定量信號(hào)z(n)和y(n)之間的相似度的M個(gè)量能夠等于由諸頻譜分量z(i)(n’)和y(i)(n’)之間的歸一化互相干的一個(gè)函數(shù)所取的諸值，如r(i)=E[y(i)(n′)·z(i)(n′)]2E[y(i)2(n′)]·E[z(i)2(n′)]----(5)]]>其中E[·]表示數(shù)學(xué)期望。關(guān)系式(5)的諸數(shù)學(xué)期望可以通過(guò)在一個(gè)分析窗上的精確平均計(jì)算出來(lái)，在這種情形，用每一個(gè)新窗修正r(i)，或者以一種類(lèi)似于關(guān)系式(2)到(4)的方式用一個(gè)忘卻因子計(jì)算出來(lái)，在這種情形，可用每一個(gè)子取樣時(shí)間修正r(i)。根據(jù)信號(hào)z(i)(n’)和y(i)(n’)之間的相似度，r(i)的值從0到1漸進(jìn)地增加。
于是一個(gè)分波段i的每個(gè)處理路徑都可用圖13所示的裝置予以補(bǔ)充，這包括一個(gè)單元76，它對(duì)分別由分解裝置D和與分波段i有關(guān)的濾波器7提供的分量z(i)(n’)和y(i)(n’)，計(jì)算歸一化互相干函數(shù)的值r(i)；一個(gè)電路77，它對(duì)r(i)的值計(jì)算一個(gè)遞增的非線(xiàn)性函數(shù)FNL1所取的值，這個(gè)函數(shù)可能有和圖9所示的相同的類(lèi)型并且可能從一個(gè)分波段到另一個(gè)分波段是不同的；一個(gè)乘法器78，它用由電路77提供的值給由減法器8給出的誤差信號(hào)的頻譜分量e(i)(n’)加權(quán)，并且它將加權(quán)的分量e1(i)(n’)供給和分波段i有關(guān)的自適應(yīng)控制模塊9；一個(gè)電路79，它對(duì)r(i)的值計(jì)算一個(gè)遞減的非線(xiàn)性函數(shù)FNL2所取的值，這個(gè)函數(shù)可能有和圖10所示的相同的類(lèi)型并且可能從一個(gè)分波段到另一個(gè)分波段是不的；和一個(gè)乘法器81，它用由電路79提供的值給由減法器8給出的誤差信號(hào)的頻譜分量e(i)(n’)加權(quán)，并且它將加權(quán)的分量e2(i)(n’)供給復(fù)合裝置的適當(dāng)?shù)哪KR。
和不同的分波段有關(guān)的M個(gè)電路77和M個(gè)乘法器78以一種類(lèi)似于圖6的濾波器33的方式構(gòu)造濾波器，這個(gè)濾波器對(duì)接收信號(hào)x(n)的濾波的自適應(yīng)，作為M個(gè)量r(i)的函數(shù)，實(shí)施誤差信號(hào)的頻譜成形。
M個(gè)電路79，M個(gè)乘法器81和復(fù)合模塊R，以一種類(lèi)似于圖6的后濾波器34的方式構(gòu)造后濾波器，這個(gè)后濾波器對(duì)來(lái)自回波消除器的輸出信號(hào)的產(chǎn)生，作為M個(gè)量r(i)的函數(shù)，實(shí)施誤差信號(hào)的頻譜成形。
為了計(jì)算關(guān)系式(5)的諸數(shù)學(xué)期望，單元76可包括三個(gè)平均電路82，83和84它們分別接收來(lái)自一個(gè)乘法器86和來(lái)自?xún)蓚€(gè)平方電路87及88的
，y2(i)(n’)和z2(i)(n’)的相繼的諸值。用一個(gè)接收來(lái)自一個(gè)平方電路91的分子和來(lái)自一個(gè)乘法器92的分母的除法器89計(jì)算關(guān)系式(5)的商。
在上述的描述和所附的諸圖中，已在諸模塊，諸單元或個(gè)體化的諸電路的硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上提出了本發(fā)明的諸實(shí)施例，以便使說(shuō)明盡可能地清楚。熟練的技術(shù)人員將了解本發(fā)明也能以不同的方式，特別是通過(guò)如諸回波消除器技術(shù)中常見(jiàn)的那樣，給一個(gè)適當(dāng)?shù)臄?shù)字信號(hào)處理器編程來(lái)實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一個(gè)回波消除法，其中，將一個(gè)接收信號(hào)(x(n))輸入到一個(gè)回波發(fā)生器系統(tǒng)(1)，從所說(shuō)的系統(tǒng)收集一個(gè)觀(guān)察信號(hào)(z(n))，將接收信號(hào)濾波以便產(chǎn)生至少一個(gè)回波預(yù)報(bào)信號(hào)(y(n))，為了預(yù)報(bào)在觀(guān)察信號(hào)中接收信號(hào)的一個(gè)回波，和從觀(guān)察信號(hào)減去一個(gè)回波預(yù)報(bào)信號(hào)以便產(chǎn)生一個(gè)誤差信號(hào)(e(n))，這個(gè)方法的特征在于將觀(guān)察信號(hào)(z(n))分解成M個(gè)和頻譜的諸不同頻率相關(guān)的頻譜分量(zp(m)；z(i)(n’))，M表示一個(gè)大于1的整數(shù)，得到一個(gè)回波預(yù)報(bào)信號(hào)(y(n))的M個(gè)相應(yīng)的頻譜分量(Yp(m)；y(i)(n’))，從觀(guān)察信號(hào)和回波預(yù)報(bào)信號(hào)的諸頻譜分量計(jì)算M個(gè)量(mscp(m)；ap(m)；r(i))，所說(shuō)的M個(gè)量的每一個(gè)都有一個(gè)漸進(jìn)變化的值，它代表觀(guān)察信號(hào)的M個(gè)頻譜分量中的一個(gè)分別和相應(yīng)的回波預(yù)報(bào)信號(hào)的頻譜分量之間的一個(gè)相似度，作為所說(shuō)的M個(gè)計(jì)算得到的量的函數(shù)至少實(shí)施一個(gè)誤差信號(hào)(e(n))的一個(gè)頻譜成形。
2.一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，使接收信號(hào)的濾波作為接收信號(hào)和一個(gè)誤差信號(hào)的函數(shù)自適應(yīng)，并且實(shí)施誤差信號(hào)(e(n))的一個(gè)頻譜成形，產(chǎn)生一個(gè)被濾波的誤差信號(hào)(e(n))，它是實(shí)施的接收信號(hào)(x(n))的濾波的自適應(yīng)的函數(shù)。
3.一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中，實(shí)施一個(gè)誤差信號(hào)(e(n))的一個(gè)頻譜成形，產(chǎn)生一個(gè)濾波后的誤差信號(hào)(e2(n))，將它傳輸?shù)揭粋€(gè)通信信道。
4.一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1到3的任何一個(gè)的方法，在那里，觀(guān)察信號(hào)(z(n))和回波預(yù)報(bào)信號(hào)(y(n))的M個(gè)頻譜分量(Zp(m)，Yp(m))是所說(shuō)諸信號(hào)的諸傅氏分量，并且代表觀(guān)察信號(hào)和回波預(yù)報(bào)信號(hào)的兩個(gè)相應(yīng)的傅氏分量(Zp(m)，Yp(m))之間的相似度的量(mscp(m)等于一個(gè)所說(shuō)的兩個(gè)傅氏分量之間的一個(gè)相干函數(shù)的一個(gè)值。
5.一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1到3的任何一個(gè)的方法，在那里觀(guān)察信號(hào)(z(n))和回波預(yù)報(bào)信號(hào)(y(n))的M個(gè)頻譜分量(Zp(m)，Yp(m))是所說(shuō)諸信號(hào)的諸傅氏分量，并且代表觀(guān)察信號(hào)和回波預(yù)報(bào)信號(hào)的兩個(gè)相應(yīng)的傅氏分量(Zp(m)，Yp(m))之間的相似度的量(αp(m))等于一個(gè)在復(fù)數(shù)平面上在所說(shuō)的兩個(gè)傅氏分量之間形成的角度(p(m))的絕對(duì)值的一個(gè)遞減函數(shù)的一個(gè)值。
6.一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求4或5的方法，在那里，得到誤差信號(hào)(e(n))的M個(gè)傅氏分量(Ep(m))，它們分別對(duì)應(yīng)于觀(guān)察信號(hào)(z(n))和回波預(yù)報(bào)信號(hào)(y(n))的M個(gè)傅氏分量(Zp(m)，Yp(m))，并且在那里，誤差信號(hào)(e(n))的每一個(gè)頻譜成形包括它的M個(gè)傅氏分量(Ep(m))中的每一個(gè)的一個(gè)加權(quán)，這個(gè)加權(quán)是通過(guò)和代表觀(guān)察信號(hào)和回波預(yù)報(bào)信號(hào)的相應(yīng)的傅氏分量(Zp(m)，Yp(m))之間的相似度的M個(gè)量(mscp(m)；αp(m))的每一個(gè)的值有一個(gè)非線(xiàn)性依賴(lài)關(guān)系的一個(gè)量來(lái)實(shí)施的。
7.一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求4或5的方法，其中，得到至少等于誤差信號(hào)(e(n))的諸傅氏分量(EK(f))的M的一個(gè)數(shù)2N，在那里，諸信號(hào)的諸傅氏分量分布在數(shù)個(gè)以前確定的分波段中，并且對(duì)于每個(gè)分波段，計(jì)算代表和觀(guān)察信號(hào)和回波預(yù)報(bào)信號(hào)的所說(shuō)的分波段有關(guān)的諸傅氏分量之間的相似度的M個(gè)量(mscp(m)；αp(m))的一個(gè)平均值，和在那里誤差信號(hào)(e(n))的每一個(gè)頻譜成形包括它的2N個(gè)傅氏分量(EK(f))中的每一個(gè)的一個(gè)加權(quán)，這個(gè)加權(quán)是通過(guò)和對(duì)屬于誤差信號(hào)的所說(shuō)的傅氏分量的分波段計(jì)算得到的平均值有一個(gè)非線(xiàn)性依賴(lài)關(guān)系的一個(gè)量來(lái)實(shí)施的。
8.一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求2和權(quán)利要求6和7中任何一個(gè)的方法，其中，對(duì)于誤差信號(hào)(e1(n))的產(chǎn)生，用一個(gè)遞增的非線(xiàn)性函數(shù)(FNL1)定義所說(shuō)的非線(xiàn)性依賴(lài)關(guān)系。
9.一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中，通過(guò)將一個(gè)逆傅氏變換加到誤差信號(hào)的加權(quán)的諸傅氏分量(E1p(m))產(chǎn)生被濾波的誤差信號(hào)(e1(n))。
10.一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中，實(shí)施接收信號(hào)(x(n))的一個(gè)傅氏變換，以便得到一個(gè)數(shù)2N，它至少等于諸傅氏分量(XK(f))的M，和以2N個(gè)傅氏分量(YK(f))形式產(chǎn)生一個(gè)回波預(yù)報(bào)信號(hào)(y(n))，這些傅氏分量是通過(guò)用各自的自適應(yīng)復(fù)數(shù)系數(shù)給接收信號(hào)的傅氏分量(XK(f))加權(quán)得到的，所說(shuō)的諸系數(shù)中的每一個(gè)都和所用的誤差信號(hào)的一個(gè)加權(quán)的傅氏分量(E1K(f))，以及接收信號(hào)的相應(yīng)的傅氏分量(XK(f))有關(guān)，為了自適應(yīng)所說(shuō)的系數(shù)值。
11.一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求3和權(quán)利要求6和7中任何一個(gè)的方法，其中，對(duì)于濾波后的誤差信號(hào)(e2(n))的產(chǎn)生，用一個(gè)遞減的非線(xiàn)性函數(shù)定義所說(shuō)的非線(xiàn)性依賴(lài)關(guān)系，通過(guò)將一個(gè)逆傅氏變換加到誤差信號(hào)的加權(quán)的諸傅氏分量(E2p(m)；E2K(f))得到濾波后的誤差信號(hào)(e2(n))。
12.一根據(jù)權(quán)利要求1至3的任何一個(gè)的方法，其中，通過(guò)觀(guān)察信號(hào)(z(n))的一個(gè)分波段的分解得到觀(guān)察信號(hào)的M個(gè)頻譜分量(z(i)(n’))，其中，在接收信號(hào)(x(n))上實(shí)施同樣的分波段的分解，以便產(chǎn)生接收信號(hào)的M個(gè)相應(yīng)的頻譜分量(x(i)(n’))，在那里，回波預(yù)報(bào)信號(hào)(y(n))以它的M個(gè)頻譜分量(y(i)(n’))的形式產(chǎn)生，這些分量是分別由M個(gè)自適應(yīng)的濾波器給出的，接收信號(hào)的M個(gè)頻譜分量(x(i)(n’))分別地加到這些濾波器上，其中，誤差信號(hào)(e1(n))以M個(gè)相應(yīng)的頻譜分量(e(i)(n’))的形式產(chǎn)生，這些分量中的每一個(gè)都通過(guò)從觀(guān)察信號(hào)的一個(gè)相應(yīng)的頻譜分量(z(i)(n’))減去回波預(yù)報(bào)信號(hào)的一個(gè)頻譜分量(y(i)(n’))得到，和在那里，代表觀(guān)察信號(hào)和回波預(yù)報(bào)信號(hào)的兩個(gè)相應(yīng)的頻譜分量(zi(n’)，y(i)(n’))之間的相似度的量(r(i))等于一個(gè)在所說(shuō)的兩個(gè)頻譜分量之間的一個(gè)歸一化的互相關(guān)的函數(shù)的一個(gè)值。
13.一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中，誤差信號(hào)(e(n))的每一個(gè)頻譜成形包括它的M個(gè)頻譜分量(e(i)(n’))中的每一個(gè)的一個(gè)加權(quán)，這個(gè)加權(quán)是用一個(gè)以一種非線(xiàn)性的方式依賴(lài)于在觀(guān)察信號(hào)和回波預(yù)報(bào)信號(hào)的相應(yīng)的諸頻譜分量(zi)(n’)，y(i)(n’))之間的互相關(guān)函數(shù)的值(r(i))的量來(lái)實(shí)施的。
14.一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求2和13的方法，其中，對(duì)于被濾波的誤差信號(hào)(e1(n))的產(chǎn)生，用于加權(quán)誤差信號(hào)的每一個(gè)頻譜分量(e(i)(n’))的量是互相關(guān)函數(shù)的值(r(i)))的一個(gè)遞增的非線(xiàn)性函數(shù)(FNL1)，和在那里，加入接收信號(hào)的一個(gè)頻譜分量(x(i)(n’))的每一個(gè)濾波器(7)作為所說(shuō)的分量(x(i)(n’))和誤差信號(hào)的相應(yīng)的加權(quán)的頻譜分量(e(i)(n’))的一個(gè)函數(shù)被自適應(yīng)。
15.一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求3和13的方法，其中，對(duì)于濾波后的誤差信號(hào)(e2(n))的產(chǎn)生，用于加權(quán)誤差信號(hào)的每一個(gè)頻譜分量(e(i)(n’))的量是互相關(guān)函數(shù)的值(r(i))的一個(gè)遞減的非線(xiàn)性函數(shù)(FNL2)，和在那里，濾波后的誤差信號(hào)(e2(n))通過(guò)誤差信號(hào)的加權(quán)的諸頻譜分量(e2(i)(n’))的一個(gè)復(fù)合及雙重分波段分解得到。
16.一個(gè)自適應(yīng)回波消除器，其中，將一個(gè)接收信號(hào)(x(n))輸入到一個(gè)回波發(fā)生器系統(tǒng)(1)，從所說(shuō)的系統(tǒng)得到一個(gè)觀(guān)察信號(hào)(z(n))，它包括濾波裝置(7)，它通過(guò)濾波接收信號(hào)，產(chǎn)生至少一個(gè)回波預(yù)報(bào)信號(hào)(y(n))，為了預(yù)報(bào)在觀(guān)察信號(hào)中接收信號(hào)的一個(gè)回波，和減法器裝置(8)，它通過(guò)從觀(guān)察信號(hào)減去一個(gè)回波預(yù)報(bào)信號(hào)，產(chǎn)生一個(gè)誤差信號(hào)(e(n))，這個(gè)自適應(yīng)回波消除器的特征在于它進(jìn)一步包括裝置(38；D)，它將觀(guān)察信號(hào)(z(n))分解成M個(gè)和頻譜的諸不同頻率相關(guān)的頻譜分量(Zp(m)；z(i)(n’))，M表示一個(gè)大于1的整數(shù)；裝置(41.m；76)，它從觀(guān)察信號(hào)的M個(gè)頻譜分量和一個(gè)回波預(yù)報(bào)信號(hào)(y(n))的M個(gè)相應(yīng)的頻譜分量(Yp(m)；y(i)(n’))，計(jì)算M個(gè)量(mscp(m)；αp(m)；r(i)，所說(shuō)的M個(gè)量的每一個(gè)都有一個(gè)漸進(jìn)變化的值，它代表觀(guān)察信號(hào)的M個(gè)頻譜分量中的一個(gè)分別和相應(yīng)的回波預(yù)報(bào)信號(hào)的頻譜分量之間的一個(gè)相似度；以及裝置(33，34，77，78，79，81，R)，它們用來(lái)頻譜成形作為所說(shuō)的M個(gè)被計(jì)算量的函數(shù)的誤差信號(hào)(e(n))。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的自適應(yīng)回波消除器，它進(jìn)一步包括自適應(yīng)裝置(9)，它用濾波裝置(7)，動(dòng)態(tài)地調(diào)整諸濾波參量作為接收信號(hào)和誤差信號(hào)的一個(gè)函數(shù)，其中頻譜成形裝置包括一個(gè)濾波器(33；77，78)，將誤差信號(hào)(e(n))饋入其中，并將來(lái)自它的輸出信號(hào)(e1(n))提供給自適應(yīng)裝置(9)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17的自適應(yīng)回波消除器，其中，頻譜成形裝置包括一個(gè)后濾波器(34；79，81，R)，將誤差信號(hào)(e(n))饋入其中，并且來(lái)自它的輸出給出來(lái)自回波消除器的輸出信號(hào)(e2(n))。
19.根據(jù)權(quán)利要求16到18中的任何一個(gè)的自適應(yīng)回波消除器，其特征在于安排用來(lái)濾波接收信號(hào)(x(n))的裝置(7)以便實(shí)施在頻域中的一個(gè)濾波。
20.根據(jù)權(quán)利要求16到18中的任何一個(gè)的自適應(yīng)回波消除器，其特征在于安排用來(lái)濾波接收信號(hào)(x(n))的裝置(7)以便實(shí)施在M個(gè)分波段中的一個(gè)濾波，諸信號(hào)的M個(gè)頻譜分量分別和M個(gè)分波段相關(guān)。
全文摘要
回波消除法和實(shí)施這樣一個(gè)過(guò)程的回波消除器將一個(gè)接收信號(hào)(x(n))輸入到一個(gè)回波發(fā)生器系統(tǒng)(1)。從這個(gè)系統(tǒng)收集一個(gè)觀(guān)察信號(hào)(z(n))。濾波接收信號(hào),產(chǎn)生一個(gè)回波預(yù)報(bào)信號(hào)(y(n))。從觀(guān)察信號(hào)減去回波預(yù)報(bào)信號(hào),產(chǎn)生一個(gè)誤差信號(hào)(e(n))。將觀(guān)察信號(hào)(z(n))分解成M個(gè)和頻譜的諸不同頻率相關(guān)的頻譜分量。得到回波預(yù)報(bào)信號(hào)(y(n))的M個(gè)相應(yīng)的頻譜分量。
文檔編號(hào)H04M9/08GK1193226SQ98104328
公開(kāi)日1998年9月16日 申請(qǐng)日期1998年1月20日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月21日
發(fā)明者弗蘭科斯·卡佩曼, 杰羅姆·布德 申請(qǐng)人:馬特瑞通訊法國(guó)公司