улучшенная система и способ реализации эхоподавителя

Формула изобретения

1. Способ подавления остаточного эхосигнала во входном сигнале акустического процессора в системе связи, использующей линейное кодирование с предсказанием, заключающийся в том, что

(A) подают входной сигнал в акустический процессор,

(Б) определяют, содержит ли данный входной сигнал информацию, представляющую собой упомянутый остаточный эхосигнал,

(B) ослабляют остаточный эхосигнал с помощью акустического процессора, если данный входной сигнал содержит информацию, представляющую собой остаточный эхосигнал, при этом при ослаблении остаточного эхосигнала

вычисляют пороговое значение ослабления как функцию оценки энергии входного сигнала по заданному количеству выборок, значения фонового шума и коэффициента передачи фильтра, реализующего линейное кодирование с предсказанием,

сравнивают данное пороговое значение ослабления с коэффициентом ослабления и

регулируют в ответ коэффициент ослабления,

причем коэффициент ослабления изменяют от начального значения ослабления до порогового значения ослабления.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что во время операции ослабления коэффициент ослабления уменьшают линейно от начального значения ослабления до порогового значения ослабления.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что дополнительно

(Г) приглушают выходной сигнал после ослабления указанного остаточного сигнала на конечную величину ослабления во время операции ослабления.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что упомянутое начальное значение ослабления равно 0 дБ.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что во время операции ослабления коэффициент ослабления уменьшают от начального значения ослабления до порогового значения ослабления посредством одинаковых пошаговых приращений.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что во время операции ослабления коэффициент ослабления уменьшают от начального значения ослабления до порогового значения ослабления со скоростью 1 дБ за каждые 5 мс.

7. Способ по п.5, отличающийся тем, что при операции (В) дополнительно вычисляют пороговое значение ослабления и сравнивают данное пороговое значение ослабления с коэффициентом ослабления, и при этом данный коэффициент ослабления уменьшают посредством упомянутых пошаговых приращений до тех пор, пока данный коэффициент ослабления не окажется меньше порогового значения ослабления.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что указанный входной сигнал представляет собой сигнал, модулированный в соответствии с модуляцией множественного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР).

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что упомянутое пороговое значение (k_up) ослабления вычисляют в соответствии со следующим уравнением:

k_up= ((M·2³²·bnS·G_pred)/(12·E)) ^0,5,

где Е представляет собой оценку энергии входного сигнала по М выборкам;

bnS - значение шкалы фонового шума, связанное с генератором равномерно распределенного случайного шума;

G_pred - коэффициент передачи фильтра, реализующего линейное кодирование с предсказанием (ЛКП) и связанного с модуляцией МДКР.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что эхосигнал представляет собой акустическое эхо, обусловленное связью микрофона и громкоговорителя, расположенного в местоположении, связанном с абонентом на дальнем конце.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что эхосигнал соответствует пульсирующим шумам, возникающим в канале передачи в местоположении, связанном с абонентом на дальнем конце.

12. Способ регулирования акустического сигнала от приглушенного состояния до неприглушенного состояния посредством изменения коэффициента ослабления, применяемого акустическим процессором к акустическому сигналу, заключающийся в том, что

(A) подают акустический сигнал в акустический процессор,

(Б) формируют выходной сигнал на выходе данного акустического процессора посредством регулирования коэффициента ослабления от значения, соответствующего приглушенному состоянию, до первого значения ослабления, связанного с неприглушенным состоянием,

(B) формируют выходной сигнал посредством постепенного изменения коэффициента ослабления от первого значения ослабления до второго значения ослабления после регулирования данного коэффициента ослабления до первого значения ослабления при операции (Б), причем при формировании выходного сигнала

вычисляют пороговое значение ослабления как функцию оценки энергии входного сигнала по заданному количеству выборок, значения фонового шума и коэффициента передачи фильтра, реализующего линейное кодирование с предсказанием,

сравнивают данное пороговое значение ослабления с коэффициентом ослабления и

регулируют в ответ коэффициент ослабления,

при этом входной сигнал ослабляют в меньшей степени, когда к указанному акустическому сигналу применяют второе значение ослабления, чем когда к указанному акустическому сигналу применяют первое значение ослабления.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что во время операции (В) коэффициент ослабления увеличивают от первого значения ослабления до второго значения ослабления посредством одинаковых пошаговых приращений.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что во время операции (В) коэффициент ослабления увеличивают от первого значения ослабления до второго значения ослабления со скоростью 1 дБ за каждые 5 мс.

15. Способ по п.13, отличающийся тем, что при операции (В) дополнительно сравнивают коэффициент ослабления с пороговым значением ослабления, и при этом при операции (В) данный коэффициент ослабления увеличивают посредством упомянутых пошаговых приращений до тех пор, пока данный коэффициент ослабления не окажется больше или равен указанному пороговому значению ослабления.

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что упомянутое пороговое значение ослабления равно 0 дБ.

17. Способ по п.12, отличающийся тем, что входной сигнал представляет собой сигнал, модулированный в соответствии с модуляцией множественного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР).

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что упомянутое второе значение (k _down) ослабления вычисляют в соответствии со следующим уравнением:

k_down=В((М·2³²·bnS·G _pred)/(12·Е))^0,5,

где Е представляет собой оценку энергии входного сигнала по М выборкам;

bnS - значение шкалы фонового шума, связанное с генератором равномерно распределенного случайного шума;

G_pred - коэффициент передачи фильтра, реализующего линейное кодирование с предсказанием (ЛКП) и связанного с модуляцией МДКР.

19. Способ по п.12, отличающийся тем, что упомянутый эхосигнал представляет собой акустическую метку, имеющую место в местоположении, связанном с абонентом на ближнем конце.

20. Система подавления остаточного эхосигнала во входном модулированном сигнале множественного доступа с кодовым разделением каналов, содержащая акустический процессор, предназначенный для приема входного сигнала, адаптивный фильтр, предназначенный для определения, содержит ли данный входной сигнал информацию, представляющую собой указанный остаточный эхосигнал, регулируемый аттенюатор в составе акустического процессора, предназначенный для ослабления остаточного эхосигнала, если данный входной сигнал содержит информацию, представляющую собой указанный остаточный эхосигнал, причем регулируемый аттенюатор ослабляет остаточный эхосигнал на коэффициент ослабления, который изменяется от начального значения ослабления до порогового значения ослабления, если данный входной сигнал содержит информацию, представляющую собой указанный остаточный эхосигнал, при этом акустический процессор ослабляет остаточный эхосигнал путем вычисления порогового значения ослабления как функции оценки энергии входного сигнала по заданному количеству выборок, значения фонового шума и коэффициента передачи фильтра, реализующего линейное кодирование с предсказанием, сравнения данного порогового значения ослабления с коэффициентом ослабления и регулирования в ответ коэффициента ослабления.

21. Система регулирования акустического сигнала от приглушенного состояния до неприглушенного состояния посредством изменения коэффициента ослабления, применяемого акустическим процессором к акустическому сигналу, содержащая акустический процессор, предназначенный для приема акустического сигнала, регулируемый аттенюатор в составе акустического процессора, предназначенный для формирования выходного сигнала сначала посредством регулирования коэффициента ослабления от значения, соответствующего приглушенному состоянию, до первого значения ослабления, связанного с неприглушенным состоянием, а после регулирования указанного коэффициента ослабления до первого значения ослабления для формирования выходного сигнала посредством постепенного изменения коэффициента ослабления от первого значения ослабления до второго значения ослабления, при этом акустический процессор вычисляет пороговое значение ослабления, сравнивает данное пороговое значение ослабления с коэффициентом ослабления и регулирует в ответ коэффициент ослабления, причем пороговое значение ослабления является функцией оценки энергии входного сигнала по заданному количеству выборок, значения фонового шума и коэффициента передачи фильтра, реализующего линейное кодирование с предсказанием, при этом входной сигнал ослабляется в меньшей степени, когда к указанному акустическому сигналу применено второе значение ослабления, чем когда к указанному акустическому сигналу применено первое значение ослабления.

22. Устройство для подавления остаточного эхосигнала во входном сигнале, содержащее

средство для подачи входного сигнала в акустический процессор,

средство для определения, содержит ли данный входной сигнал информацию, представляющую собой упомянутый остаточный эхосигнал,

средство для ослабления остаточного эхосигнала с помощью акустического процессора, если данный входной сигнал содержит информацию, представляющую собой остаточный эхосигнал, при этом ослабление остаточного эхосигнала включает в себя

вычисление порогового значения ослабления как функции оценки энергии входного сигнала по заданному количеству выборок, значения фонового шума и коэффициента передачи фильтра, реализующего линейное кодирование с предсказанием,

сравнение данного порогового значения ослабления с коэффициентом ослабления и

регулирование в ответ коэффициента ослабления, причем остаточный эхосигнал ослабляется на коэффициент ослабления, который изменяется от начального значения ослабления до порогового значения ослабления.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

В общем, настоящее изобретение относится к эхоподавителям. Более конкретно, настоящее изобретение относится к новым и улучшенным системе и способу уменьшения периодических прерываний речи, слышимых в полнодуплексных системах, в которых используются эхоподавители. Идеи настоящего изобретения применяются для акустических эхоподавителей, а также для эхоподавителей в сетях и других неакустических системах.

Уровень техники

Акустические эхоподавители (АЭП) используются в применениях телеконференцсвязи и телефонии с громкой связью с целью исключения акустической обратной связи между громкоговорителем и микрофоном. В системе сотовой телефонной связи, в которой оператор использует телефон с громкой связью, для обеспечения полнодуплексной связи в мобильной станции используются акустические эхоподавители. На Фиг.1 приведена блок-схема типичного акустического эхоподавителя.

Для пояснения понятий, оператор - это абонент на ближнем конце с входным речевым сигналом v(n), а субъект на другом конце соединения - это абонент на дальнем конце с входным цифровым речевым сигналом x(n). Речь абонента на дальнем конце распространяется через громкоговоритель 2 мобильного телефона. Если речь подхватывается микрофоном 10, то абонент на дальнем конце слышит раздражающее эхо его/ее собственного голоса. Выходные данные микрофона 10 r(n) представляет собой цифровой сигнал. Обычно функции, выполняемые микрофоном 10, могут выполняться микрофоном, который преобразует звуковой сигнал в аналоговый электрический сигнал, и аналого-цифровым преобразователем (АЦП). АЭП идентифицирует импульсный отклик между громкоговорителем 2 и микрофоном 10, с помощью адаптивного фильтра 14 формирует копию эха и в сумматоре 12 вычитает ее из выходных данных r(n) микрофона с целью подавления эха у(n) абонента на дальнем конце. В силу того, что в общем случае адаптивный фильтр не может удалить эхо полностью, для подавления любых проявлений остаточного эха обычно используется некая форма подавления эха посредством элемента 18 подавления остаточного эха (например, блока последующей нелинейной обработки).

На Фиг.1 эхосигнал у(n) абонента на дальнем конце изображен как выходные данные элемента оценки тракта 4 акустического эха, который является артефактом близкого расположения громкоговорителя 2 и микрофона 10. Элементы 6 и 8 суммирования суммируют эхосигнал у(n) абонента на дальнем конце с шумовым сигналом w(n) и речевым сигналом v(n) абонента на ближнем конце соответственно, что приведено на Фиг.1. Следует отметить, что данные элементы 6 и 8 суммирования и тракт 4 акустического эха являются артефактами оборудования мобильной станции и приводятся лишь для иллюстративных целей.

Адаптивный фильтр 14 использует речь х(n) на дальнем конце в качестве опорного сигнала. Если со стороны адаптивного фильтра 14 допускается адаптация при наличии v(n), то речь на ближнем конце суммируется с сигналом е(n) ошибки, который управляет адаптацией коэффициента отвода фильтра, искажая при этом оценку тракта 4 акустического эха. Таким образом, необходимо заблокировать адаптацию данного коэффициента, когда одновременно говорят оба абонента, причем данное состояние называется двойным разговором. Во время двойного разговора элемент 18 подавления остаточного эха также должен быть заблокирован с целью предотвращения искажения речи на ближнем конце. Детектор двойного разговора (не показан) обычно определяет наличие двойного разговора и выдает сигналы управления для блокирования адаптивного фильтра 14 и элемента 18 подавления остаточного эха при наличии двойного разговора.

Согласно Фиг.2, в системах подавления эха, известных из уровня техники, элемент 18 подавления остаточного эха подавляет любое остаточное эхо посредством приглушения (то есть непропускания (блокирования)) своих выходных данных всякий раз, когда адаптивный фильтр 14 обнаруживает эхо. Данный аспект элемента 18 приведен в части "А" Фиг.2. На верхней половине части "А" Фиг.2 изображено обнаружение состояния эха, обусловленного акустической обратной связью между громкоговорителем 2 и микрофоном 10, когда абонент на дальнем конце произносит слово "АЛЛО". На нижней половине части "А" Фиг.2 изображено, что как только в момент времени t₁ обнаруживается эхо, выходные данные элемента 18 полностью заглушаются. Далее, как только в момент времени t₂ эхо прекращается, элемент 18 перестает приглушать выходные данные.

Более того, в случаях, когда выходные данные элемента 18 подавления остаточного эха приглушены вследствие того, что адаптивный фильтр 14 обнаружил эхо, и детектор двойного разговора одновременно с этим обнаружил двойной разговор, элемент 18 подавления остаточного эха перестает глушить свои выходные данные в течение периода двойного разговора. Данный аспект элемента 18 приведен в части "Б" Фиг.2. На верхней половине части "Б" Фиг.2 изображено обнаружение состояния двойного разговора в момент времени t₄, когда выходные данные элемента 18 приглушаются вследствие обнаружения состояния эха между моментами времени t₃ и t₄. Состояние двойного разговора является результатом речи, произнесенной одновременно абонентами на ближнем и дальнем концах (то есть, абонент на ближнем конце говорит "ПРИВЕТ", в то время как абонент на дальнем конце говорит "АЛЛО"). На нижней половине части "Б" Фиг.2 изображено, что как только в момент времени t₄ обнаруживается двойной разговор, элемент 18 перестает глушить выходные данные. Далее, как только в момент времени t₅ состояние двойного разговора прекращается, выходные данные элемента 18 приглушаются вновь. Выходные данные элемента 18 остаются полностью заглушенными до тех пор, пока эхо, являющееся результатом произнесения абонентом на дальнем конце слова "АЛЛО", не исчезнет в момент времени t₆. Как только в момент времени t ₆ эхо исчезает, элемент 18 перестает приглушать выходные данные.

Часть "В" Фиг.2 подобным образом иллюстрирует пример, когда выходные данные элемента 18 остаются неприглушенными при обнаружении состояния двойного разговора между моментами времени t₇ и t₈. Далее, как только состояние двойного разговора прекращается в момент времени t₈ , выходные данные элемента 18 вновь приглушаются вследствие наличия состояния эха. Выходные данные элемента 18 остаются полностью заглушенными до тех пор, пока состояние эха не прекратится в момент времени t₉, тем самым обуславливая глушение слова "НОВОГО", произносимого абонентом на ближнем конце между моментами времени t₈ и t₉. Как только эхо исчезает в момент времени t₉, элемент 18 перестает приглушать выходные данные.

По-прежнему ссылаясь на известную из уровня техники систему по Фиг.1, в случае, когда во время определенных периодов времени эхо-компонента у(n) преобладает над речевым сигналом v(n) на ближнем конце, речь на ближнем конце приглушается посредством элемента 18. Результатом этого могут быть нежелательные периодические прерывания слышимого пользователем сигнала. Одной из задач настоящего изобретения является сглаживание этих периодических прерываний речи, которые могут быть нежелательными и раздражающими для пользователя.

Помимо того, что данные периодические прерывания речи раздражают пользователя, они нередко приводят к предоставлению вокодеру, используемому для кодирования речевого сигнала на ближнем конце, негладкой энергетической кривой. В применениях, в которых используются вокодеры с переменной скоростью, периодические разрывы в энергетической кривой могут привести к тому, что вокодер будет чаще, чем необходимо осуществлять передачу на полной скорости передачи данных, тем самым расходуя ограниченную пропускную способность системы.

Таким образом, дополнительной задачей настоящего изобретения является предоставление вокодеру более гладкой энергетической кривой, тем самым повышая его эффективность.

Описанные проблемы и недостатки распознаются и решаются посредством настоящего изобретения описанным ниже способом.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Первый аспект настоящего изобретения направлен на систему и способ подавления эхосигнала. Данный аспект настоящего изобретения можно использовать, например, для подавления скачкообразных переходов в слышимом сигнале, которые, в противном случае, возникают, когда эхо доминирует над речевым сигналом на ближнем конце, и состояние выходных данных блока последующей нелинейной обработки меняется от неприглушенного к приглушенному. В соответствии с данным аспектом настоящего изобретения входной сигнал подается в акустический процессор, и проводится определение, содержит ли данный сигнал информацию, представляющую собой эхосигнал. Если рассматриваемый входной сигнал содержит информацию, представляющую собой эхосигнал, то выходной сигнал формируется посредством ослабления остаточного сигнала акустическим процессором. Остаточный сигнал ослабляется на коэффициент ослабления, который при операции ослабления постепенно меняется от начального значения ослабления до конечного значения ослабления. Данный аспект настоящего изобретения можно также использовать, например, для подавления периодических прерываний в слышимом сигнале, которые, в противном случае возникают, когда эхо доминирует над речевым сигналом на ближнем конце, и состояние выходных данных блока последующей нелинейной обработки меняется от неприглушенного к приглушенному.

В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения, направленным на систему и способ регулирования состояния акустического сигнала от неприглушенного до приглушенного посредством изменения коэффициента ослабления, применяемого акустическим процессором к акустическому сигналу, данный аспект настоящего изобретения можно использовать, например, для подавления периодических прерываний в слышимом сигнале, которые в противном случае возникают, когда обнаружено окончание состояния эха и состояние выходных данных блока последующей нелинейной обработки меняется от неприглушенного к приглушенному. В соответствии с данным аспектом настоящего изобретения акустический сигнал подается в акустический процессор, и данный акустический процессор формирует выходной сигнал посредством регулирования коэффициента ослабления от значения, связанного с приглушенным состоянием, до первого значения ослабления, связанного с неприглушенным состоянием.

После регулирования коэффициента ослабления до первого значения ослабления выходной сигнал формируется посредством постепенного изменения коэффициента ослабления от первого значения ослабления до второго значения ослабления. Входной сигнал ослабляется в меньшей степени, когда к рассматриваемому акустическому сигналу применяется второе значение ослабления, чем когда к рассматриваемому акустическому сигналу применяется первое значение ослабления. Этот аспект настоящего изобретения также можно использовать, например, для подавления периодических прерываний в слышимом сигнале, которые в противном случае могут иметь место, если мобильный телефон функционирует в режиме усовершенствованной системы мобильной телефонной связи (УСМТС) и при этом присутствуют пульсирующие шумы.

ПЕРЕЧЕНЬ ФИГУР ЧЕРТЕЖЕЙ

Отличительные признаки, задачи и преимущества настоящего изобретения становятся более очевидны при подробном описании, приведенном ниже совместно с чертежами, на которых используется сквозная нумерация позиций.

На Фиг.1 приведена блок-схема эхоподавителя, известного из уровня техники.

На Фиг.2 приведена временная диаграмма, изображающая работу элемента подавления остаточного эха по Фиг.1, известного из уровня техники.

На Фиг.3 приведена блок-схема нового блока последующей нелинейной обработки, функционирующего в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.4 приведена блок-схема способа функционирования блока последующей нелинейной обработки по Фиг.3.

На Фиг.5 приведена временная диаграмма функционирования блока последующей нелинейной обработки по Фиг.3 в случаях, когда имеют место состояния эха и двойного разговора.

На Фиг.6 приведена временная диаграмма функционирования блока последующей нелинейной обработки по Фиг.3 в случае, когда у абонента на дальнем конце имеет место пульсирующий шум.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Перейдем далее к описанию Фиг.3. На Фиг.3 приведена блок-схема акустического процессора 300, функционирующего в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения. Акустический процессор 300 представляет собой блок последующей нелинейной обработки, принимающий в качестве входных данных, например, сигнал е(n) ошибки, описанный выше со ссылкой на Фиг.1. Акустический процессор 300 включает в себя переключатель 310, предназначенный для изменения состояния процессора между состоянием "выключено" и состоянием "вверх/вниз". Когда акустический процессор 300 функционирует в состоянии "выключено", входной сигнал е(n) подается на средство 320 глушения, предназначенное для полного блокирования входного сигнала, тем самым выдавая с выхода процессора 300 полностью заглушенный выходной сигнал. Когда акустический процессор 300 функционирует в состоянии "вверх/вниз", входной сигнал е(n) подается на регулируемый аттенюатор 330, который формирует выходной сигнал посредством частичного ослабления входного сигнала. Коэффициент (k) ослабления, применяемый к входному сигналу регулируемым аттенюатором 330, вычисляется и регулируется с использованием способа 400, показанного на Фиг.4. Регулируемый аттенюатор 330 характеризуется тремя состояниями: ВВЕРХ, ВНИЗ и ВЫКЛЮЧЕНО, что описывается более подробно ниже. Данные состояния используются на альтернативной основе в зависимости от того, увеличивает ли данный регулируемый аттенюатор коэффициент (k) ослабления, применяемый к входному сигналу е(n), уменьшает ли коэффициент (k) ослабления, применяемый к входному сигналу е(n), или находится в выключенном состоянии.

Перейдем теперь к описанию Фиг.4. На Фиг.4 показана блок-схема, иллюстрирующая способ 400 функционирования акустического процессора по Фиг.3. Способ 400 используется для управления переключателем 310 (тем самым, переключая состояния процессора между "выключено" и "вверх/вниз") и для изменения коэффициента (k) ослабления, применяемого регулируемым аттенюатором 330 к входному сигналу. Способ 400 можно реализовать в виде программы с использованием контроллера 340 из состава акустического процессора 300. Способ 400 особенно хорошо подходит для управления акустическим процессором, используемым для обработки сигналов, посылаемых между базовой станцией и мобильным телефоном с использованием модуляции множественного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР). Использование способов МДКР в системе связи с множественным доступом широко известно и описано, например, в Патенте США №4901307 на "СИСТЕМУ СВЯЗИ МНОЖЕСТВЕННОГО ДОСТУПА С РАСШИРЕННЫМ СПЕКТРОМ, ИСПОЛЬЗУЮЩУЮ СПУТНИКОВЫЕ ИЛИ НАЗЕМНЫЕ РЕТРАНСЛЯТОРЫ", переуступленном правопреемнику настоящего изобретения.

Согласно Фиг.4, при операции 402 система проводит тестирование на предмет определения, намеревается ли процессор 300 начать ослабление входного сигнала е(n). При операции 402 определяется, что ослабление входного сигнала е(n) должно начаться, например, когда адаптивный фильтр 14 сначала обнаружит состояние эха, когда у абонента на дальнем конце имеет место пульсирующий шум, или когда по окончании периода двойного разговора состояние эха остается. Если при операции 402 определено, что должно начаться ослабление входного сигнала, то обработка переходит к операции 404, при которой процессор 300 переводится в состояние "вверх/вниз" (то есть, переключатель 310 направляет входной сигнал на регулируемый аттенюатор 330), регулируемый аттенюатор переводится в состояние ВВЕРХ, а текущее значение коэффициента (k) ослабления, применяемого регулируемым аттенюатором 330 к входному сигналу, устанавливается равным 0 дБ. Далее при операции 406 текущее значение коэффициента (k) ослабления сравнивается с пороговым значением k_up , которое вычисляется в соответствии с нижеприведенным уравнением (I):

где Е представляет собой оценку энергии входного сигнала е(n) по М выборкам; bnS - значение шкалы фонового шума, связанное с генератором равномерно распределенного случайного шума, используемым для формирования w(n); G_pred - предсказанный коэффициент передачи фильтра, реализующего линейное кодирование с предсказанием (ЛКП) и связанного с модуляцией МДКР, используемой для передачи и приема речевого сигнала х(n) между базовой станцией и мобильной станцией. Предпочтительное значение константы устанавливается равным 1,0. В альтернативных вариантах осуществления, в которых желательно более быстрое увеличение ослабления е(n), предпочтительное значение константы устанавливается большим 1,0. Предпочтительно, чтобы значения G_pred и bnS вычислялись в соответствии с Патентом США №5646691 на "СИСТЕМУ ЗАМЕЩЕНИЯ ШУМОВ В ЭХОПОДАВИТЕЛЕ".

Если при операции 406 определено, что текущее значение коэффициента (k) ослабления не меньше порогового значения k_up, то обработка возвращается к операции 402. В случаях, когда на предыдущей итерации операции 402 было определено, что должно начаться ослабление входного сигнала е(n), то текущее состояние регулируемого аттенюатора 330 устанавливается равным ВВЕРХ, результатом тестирования при операции 402 будет значение НЕТ, и результатом тестирования при операции 408 (для определения, завершено ли ослабление входного сигнала) также будет значение НЕТ. В этих случаях обработка переходит далее к операции 410, при которой выполняется тестирование для определения, является ли ВВЕРХ текущим состоянием регулируемого аттенюатора. Если ВВЕРХ является текущим состоянием регулируемого аттенюатора, то затем при операции 412 текущее значение коэффициента (k) ослабления, применяемого к входному сигналу, увеличивается. В предпочтительном варианте осуществления коэффициент ослабления увеличивается на значение, равное -1,5 дБ за интервал в 5 мс; тем не менее, для специалистов в рассматриваемой области техники становится очевидным, что величина приращения k на каждой итерации операции 412 является предметом выбора при разработке и может быть как больше, так и меньше -1,5 дБ за шаг. Далее при операции 406 текущее значение коэффициента (k) ослабления сравнивается с пороговым значением k_up . Если при операции 406 определяется, что текущее значение коэффициента (k) ослабления не меньше порогового значения k_up, то вышеописанный цикл обработки будет продолжаться до тех пор, пока за счет повторяющегося увеличения значения k при операции 412 при операции 406 не будет определено, что текущее значение коэффициента (k) ослабления меньше порогового значения k _up.

Как только при операции 406 определено, что текущее значение коэффициента (k) ослабления меньше максимума из порогового значения k_up и гамма (например, гамма = 30 дБ), то при операциях 414 и 416 процессор 300 переводится из состояния "вверх/вниз" в состояние "выключено" (то есть, переключатель 310 перенаправляет входной сигнал от регулируемого аттенюатора 330 в средство 320 глушения), текущее значение коэффициента (k) ослабления повторно устанавливается равным 0, а регулируемый аттенюатор 330 переводится в состояние ВЫКЛЮЧЕНО.

Таким образом, в случаях, когда инициировано ослабление входного сигнала е(n), например, вследствие того, что сначала адаптивный фильтр 14 обнаруживает наличие состояния эха, что у абонента на дальнем конце имеют место пульсирующие шумы, или что по окончании периода двойного разговора состояние эха остается, ослабление постепенно увеличивается (пошагово по -1/5 дБ за интервал в 5 мс) до тех пор, пока текущее значение коэффициента ослабления не достигнет порогового значения k_up, и в этот момент входной сигнал оказывается полностью заглушенным. Пример данного аспекта настоящего изобретения проиллюстрирован на Фиг.5, на которой показано постепенное увеличение коэффициента (k) ослабления, начинающееся в момент времени t₁, в который начинается состояние эха. Постепенное увеличение коэффициента (k) ослабления продолжается от момента времени t₁ до момента времени t₂, когда значение коэффициента (k) ослабления достигает k_up . Сразу после t₂ регулируемый аттенюатор 330 выключается и входной сигнал полностью заглушается (то есть, блокируется). Посредством постепенного увеличения коэффициента (k) ослабления, предшествующего блокированию входного сигнала в момент времени t₂, с помощью настоящего изобретения удается достичь значительного снижения периодических прерываний слышимого сигнала, обычно слышимых пользователями систем с известными из уровня техники эхоподавителями. На Фиг.5 также изображено постепенное увеличение коэффициента (k) ослабления в случае, когда между моментами времени t₅ и t₆ начинается состояние эха.

На Фиг.5 также приведен пример функционирования настоящего изобретения в случае, когда по окончании периода двойного разговора состояние эха остается. В частности, в момент времени t₁₁ прекращается состояние двойного разговора, являющееся следствием произнесения фразы "ЭЙ!" (абонентом на дальнем конце) одновременно с началом фразы "ЧТО НОВОГО", произносимой абонентом на ближнем конце. Однако в то же самое время состояние эха остается вследствие, например, акустической связи между громкоговорителем 2 и микрофоном 10. Постепенное увеличение коэффициента (k) ослабления начинается в момент времени t₁₁, когда период двойного разговора оканчивается, а состояние эха остается. Постепенное увеличение коэффициента (k) ослабления продолжается с момента времени t₁₁ до момента времени t₁₂, когда значение коэффициента (k) ослабления достигает k_up . Сразу после t₁₂ регулируемый аттенюатор 330 выключается, и входной сигнал полностью заглушается (то есть, блокируется). В значительной степени благодаря постепенному увеличению ослабления, предшествующему блокированию входного сигнала в момент времени t₁₂, с помощью настоящего изобретения оказывается возможным передать через процессор 300 часть фразы "ЧТО НОВОГО" (от абонента на ближнем конце), остающуюся после прекращения периода двойного разговора, хотя и в частично ослабленном виде. Этот результат отличается от результата, достигаемого известным из уровня техники элементом 18 подавления остаточного эха по Фиг.2, который в идентичной ситуации полностью заблокировал бы входной сигнал, следующий за прекращением периода двойного разговора (прекращение периода двойного разговора происходит в момент времени t₈ no Фиг.2), тем самым препятствуя передаче абоненту на дальнем конце любой части фразы "ЧТО НОВОГО" (от абонента на ближнем конце), остающейся после прекращения периода двойного разговора. Более того, посредством постепенного увеличения коэффициента (k) ослабления, предшествующего блокированию входного сигнала в момент времени t₁₂, с помощью настоящего изобретения удается достичь значительного сокращения периодических прерываний слышимого сигнала, обычно слышимых пользователями систем с известными из уровня техники эхоподавителями.

Возвращаясь вновь к Фиг.4, при операции 408 система проводит тестирование для определения, намеревается ли процессор 300 прекратить приглушение входного сигнала е(n). При операции 408 определяется, что ослабление входного сигнала е(n) должно прекратиться, например, когда адаптивный фильтр 14 определяет, что ранее обнаруженное состояние эха больше не проявляется, когда исчезает ранее имевший место пульсирующий шум у абонента на дальнем конце, или когда начинается период двойного разговора при наличии эха. Если при операции 408 определено, что ослабление входного сигнала е(n) должно прекратиться, то обработка переходит к операции 418, при которой регулируемый аттенюатор переводится в состояние ВНИЗ. При операции 420 система проводит тестирование для определения, было ли ВВЕРХ предыдущим состоянием регулируемого аттенюатора 330. Если это подтверждается, то обработка переходит к операции 422, при которой процессор 300 переводится в состояние "вверх/вниз" (то есть, переключатель 310 направляет входной сигнал на регулируемый аттенюатор 330), а текущее значение коэффициента (k) ослабления, применяемого регулируемым аттенюатором 330 к входному сигналу, устанавливается равным k_down, где k_down вычисляется в соответствии с нижеприведенным уравнением (2):

где Е представляет собой оценку энергии входного сигнала по М выборкам; bnS - значение шкалы фонового шума, связанное с генератором равномерно распределенного случайного шума, используемым для формирования w(n); G_pred - предсказанный коэффициент передачи фильтра, реализующего линейное кодирование предсказанием (ЛКП) и связанного с модуляцией МДКР, используемой для передачи и приема речевого сигнала х(n) между базовой станцией и мобильной станцией. Предпочтительное значение константы В устанавливается равным 1,0. В альтернативных вариантах осуществления, в которых желательно более быстрое уменьшение ослабления е(n), предпочтительное значение В устанавливается большим 1,0.

Далее, обработка возвращается к операции 402. В случаях, когда на предыдущей итерации операции 408 было определено, что ослабление входного сигнала е(n) должно прекратиться, текущее состояние регулируемого аттенюатора устанавливается равным ВНИЗ, результатом тестирования при операции 402 будет значение НЕТ, и результатом тестирования при операции 408 также будет значение НЕТ. В этих случаях обработка далее переходит к операции 426, при которой выполняется тестирование для определения, является ли ВНИЗ текущим состоянием регулируемого аттенюатора. Если ВНИЗ является текущим состоянием регулируемого аттенюатора, то затем при операции 428 текущее значение коэффициента (k) ослабления, применяемого к входному сигналу, уменьшается. В предпочтительном варианте осуществления коэффициент ослабления уменьшается на значение, равное 1,5 дБ за интервал в 5 мс; тем не менее, для специалистов в рассматриваемой области техники становится очевидным, что величина уменьшения k на каждой итерации операции 428 является предметом выбора при разработке и может быть как больше, так и меньше 1,5 дБ за шаг. Далее, при операции 430 текущее значение коэффициента (k) ослабления сравнивается с 0 дБ. Если при операции 430 определяется, что текущее значение коэффициента (k) ослабления меньше 0 дБ, то вышеописанный цикл обработки будет продолжаться до тех пор, пока за счет повторяющегося уменьшения значения k при операции 428 при операции 430 не будет определено, что текущее значение коэффициента (k) ослабления больше или равно 0 дБ. Как только при операции 430 определяется, что текущее значение коэффициента (k) ослабления больше или равно 0 дБ, при операции 416 регулируемый аттенюатор 330 переводится в состояние ВЫКЛЮЧЕНО.

Таким образом, в случаях, когда ослабление входного сигнала е(n) прекращается, например, вследствие того, что адаптивный фильтр 14 определяет, что ранее обнаруженное состояние эха не проявляется; пульсирующий шум, имевший место ранее у абонента на дальнем конце, прекратился, или начинается период двойного разговора при наличии состояния эха, коэффициент ослабления изначально устанавливается равным k_down . После этого коэффициент ослабления постепенно уменьшается (пошагово по 1,0 дБ за интервал в 5 мс) до тех пор, пока текущее значение коэффициента ослабления не достигнет 0 дБ. Пример данного аспекта настоящего изобретения проиллюстрирован на Фиг.5, на которой показано установление коэффициента ослабления равным k_down в момент времени t₃, когда сначала прекращается состояние эха, а затем происходит постепенное уменьшение коэффициента (k) ослабления до момента времени t₄, в который коэффициент (k) ослабления достигает 0 дБ. Посредством постепенного уменьшения коэффициента (k) ослабления до достижения им 0 дБ в момент времени t₄ с помощью настоящего изобретения удается достичь значительного снижения периодических прерываний слышимого сигнала, обычно слышимых пользователями систем с известными из уровня техники эхоподавителями. На Фиг.5 также приведены примеры случаев, имеющих место между моментами времени t₉ и t₁₀ и между моментами времени t₁₃ и t₁₄, когда после прекращения состояния эха коэффициент (k) ослабления изначально устанавливается равным k_down, и затем происходит постепенное уменьшение коэффициента (k) ослабления до тех пор, пока он не достигнет 0 дБ.

На Фиг.5 также приведен пример функционирования настоящего изобретения в случае, когда начинается период двойного разговора при наличии состояния эха. В частности, состояние двойного разговора начинается в момент времени t ₇ вследствие произнесения абонентом на ближнем конце фразы "ПРИВЕТ" одновременно с.произнесением абонентом на дальнем конце фразы "АЛЛО". Тем не менее, состояние эха уже имеет место с момента, непосредственно предшествующего t₇, в результате произнесения абонентом на дальнем конце начала фразы "АЛЛО". Как только в момент времени t₇ начинается период двойного разговора, коэффициент (k) ослабления изначально устанавливается равным k_down , а затем происходит постепенное уменьшение коэффициента (k) ослабления до тех пор, пока в момент времени t₈ не завершится период двойного разговора при наличии эха. В момент времени t₈ период двойного разговора прекращается, но состояние эха остается. Обычно, в соответствии с вышеприведенным изложением, при наличии состояния эха по окончании периода двойного разговора происходит постепенное увеличение коэффициента (k) ослабления до тех пор, пока он не достигнет k_up. Однако, вследствие того, что в момент времени t₈ коэффициент (k) ослабления и так меньше k_up, то в момент времени t₈ входной сигнал просто заглушается.

Речевые сегменты, соответствующие началам и концам слов, обычно характеризуются малой энергией, но тем не менее являются важными для понимания. Мягкий переход между состояниями, описанными в настоящем изобретении, позволяет передавать речевые сегменты, которые, в противном случае, остались бы непроизнесенными, что делает речь более понятной, несмотря на то, что данные речевые сегменты ослаблены.

Обратимся теперь к описанию Фиг.6. На Фиг.6 показан пример функционирования настоящего изобретения при наличии пульсирующего шума у абонента на дальнем конце. Согласно Фиг.6, как только у абонента на дальнем конце появляется короткий фрагмент пульсирующего шума, имеет место состояние, аналогичное вышеописанному состоянию эха. Таким образом, в начале каждого сегмента пульсирующего шума происходит постепенное увеличение коэффициента (k) ослабления. Однако, в силу того, что каждый сегмент пульсирующего шума относительно короток, сегмент пульсирующего шума заканчивается до того, как система достигнет k_up. По окончании каждого сегмента пульсирующего шума начинается уменьшение коэффициента ослабления до достижения им 0 дБ. В отличие от уменьшения, которое обычно происходит в конце состояния эха, уменьшение, происходящее в конце сегмента пульсирующего шума, начинается не с k_down вследствие того, что благодаря краткости каждого сегмента пульсирующего шума коэффициент (k) ослабления обычно не достигает k_down за время увеличения, происходящего в течение сегмента пульсирующего шума. Постепенное увеличение и уменьшение коэффициента ослабления в течение сегментов пульсирующего шума отлично от функционирования известного из уровня техники элемента 18 подавления остаточного эха, который в идентичной ситуации полностью заблокировал бы входной сигнал в течение каждого сегмента пульсирующего шума. Посредством постепенного увеличения и уменьшения коэффициента ослабления в течение каждого сегмента пульсирующего шума (вместо полного блокирования входного сигнала в течение каждого подобного сегмента) с помощью настоящего изобретения удается достичь значительного снижения периодических прерываний слышимого сигнала, обычно слышимых пользователями систем с известными из уровня техники эхоподавителями.

Несмотря на то, что вышеописанные предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения были привязаны к мобильным телефонам, использующим модуляцию МДКР, для специалистов в рассматриваемой области техники становится очевидно, что настоящее изобретение можно использовать для реализации эхоподавителя в системе мобильного телефона, использующей альтернативные способы модуляции, такие как, например, системы модуляции множественного доступа с временным разделением каналов. Более того, для специалистов в рассматриваемой области техники станет очевидно, что настоящее изобретение можно использовать для улучшения подавления эха в акустических системах, отличных от систем мобильных телефонов, а идеи настоящего изобретения можно использовать и для неакустических эхоподавителей, подобных тем, что используются в сетевых применениях.

Приведенное выше описание предпочтительных вариантов осуществления предоставлено для того, чтобы любой специалист в данной области техники мог воспроизвести или использовать настоящее изобретение. Для специалистов в данной области техники различные модификации данных вариантов осуществления будут очевидны, а общие принципы, определенные в данной заявке, могут быть применены к другим вариантам осуществления без использования дополнительного изобретательства. Таким образом, предполагается, что настоящее изобретение не ограничивается одними лишь приведенными вариантами осуществления способов и устройств, а представляет собой самый широкий объем, соответствующий формуле изобретения.