專(zhuān)利名稱：回波補(bǔ)償方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及帶有濾波器的回波補(bǔ)償方法和裝置，而濾波器的系數(shù)可依據(jù)回波信號(hào)進(jìn)行調(diào)整。
在具有較長(zhǎng)傳播時(shí)間的信號(hào)通信連接中，尤其是語(yǔ)言通信連接中應(yīng)用回波補(bǔ)償。其任務(wù)是補(bǔ)償由發(fā)射信號(hào)引起的稱為回波信號(hào)的干擾信號(hào)，這些干擾信號(hào)是由于傳播路徑的不完全去耦造成的，例如在可分枝電路內(nèi)，和在連接的雙線電路的變換器的反射點(diǎn)上形成的。
回波補(bǔ)償器借助于濾波裝置，從發(fā)射信號(hào)模擬出一個(gè)回波信號(hào)，用于抵消疊加于接收信號(hào)上的回波信號(hào)。
在對(duì)回波補(bǔ)償器有較高要求的情況下，使用其系數(shù)可調(diào)節(jié)的適配的數(shù)字濾波器，主要是橫向?yàn)V波器(FIR-濾波器)。例如這種回波補(bǔ)償器在“Kleinheubacher Berichten”26，1983 des fernmeldtechnischenZentralamtes in Darmstadt，427-435頁(yè)中有描述。
當(dāng)對(duì)講語(yǔ)言信號(hào)上同時(shí)疊加回波信號(hào)時(shí)，回波補(bǔ)償器應(yīng)當(dāng)一方面能迅速而準(zhǔn)確地對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，另一方面應(yīng)能保持這一調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性。同樣地疊加在回波信號(hào)上的強(qiáng)的環(huán)境噪聲也引起一些問(wèn)題。盡管如此，回波補(bǔ)償器也應(yīng)當(dāng)能調(diào)整。為了快速調(diào)整濾波系數(shù)必須快速即以較大步距變化，但是高精度分級(jí)濾波器平衡是為精確的并對(duì)噪音不靈敏的調(diào)整所必須的。
將回波信號(hào)的快速補(bǔ)償和對(duì)噪音不靈敏的調(diào)整組合在一起的問(wèn)題是通過(guò)回波補(bǔ)償方法和回波補(bǔ)償裝置予以解決的，在該補(bǔ)償方法中通過(guò)一個(gè)發(fā)射信號(hào)和一個(gè)誤差信號(hào)的相關(guān)性獲得決定一校正信號(hào)的濾波系數(shù)，為了消除干擾信號(hào)分量，該校正信號(hào)從接收信號(hào)中減去，在此方法中，以同一方式求得輔助系數(shù)，其值控制發(fā)射信號(hào)和誤差信號(hào)的乘積的大小，而輔助系數(shù)值連續(xù)地變小；該回波補(bǔ)償裝置具有從發(fā)射信號(hào)產(chǎn)生補(bǔ)償信號(hào)的濾波裝置和調(diào)整濾波系數(shù)的相關(guān)器以及減法器，為消除干擾的回波信號(hào)把獲得的補(bǔ)償信號(hào)傳輸給它，其中為相關(guān)器分別配置輔助相關(guān)器，如相關(guān)器一樣，發(fā)射信號(hào)和誤差信號(hào)傳輸給輔助相關(guān)器，由這些信號(hào)可求得其值逐步變小的輔助系數(shù)，相關(guān)器是這樣形成的，即由輸入信號(hào)組成的乘積在其數(shù)值方面由輔助相關(guān)器參予決定。
有益的進(jìn)一步發(fā)展在從屬權(quán)利要求內(nèi)給出。
控制調(diào)節(jié)特性的輔助系數(shù)的獲得和應(yīng)用證實(shí)是特別有益的。輔助系數(shù)如濾波系數(shù)一樣由同一信號(hào)求得，然而輔助系數(shù)不斷變小，所以按所發(fā)生的相互關(guān)系，它達(dá)到圍繞零值波動(dòng)的值。
將輔助系數(shù)每次減小其當(dāng)前量的一恒定分?jǐn)?shù)量是有利的。這一優(yōu)點(diǎn)使其能先迅速而后緩慢地減小。此外應(yīng)用在對(duì)講時(shí)中斷相關(guān)器的語(yǔ)音識(shí)別也是合適的。
輔助系數(shù)也能夠相應(yīng)于所希望的控制特性始終以一恒定值或者按照預(yù)定的算法規(guī)則減小。
本發(fā)明依靠一實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明。


圖1給出了回波補(bǔ)償器的原理圖；和圖2給出了時(shí)間圖。
在圖1內(nèi)描繪的回波補(bǔ)償器是為PCM(脈沖編碼調(diào)制)編碼的信號(hào)制作的。在第一用戶TE1和第2用戶TE2之間的電話通信連接有如此長(zhǎng)的傳輸時(shí)間，以至于由第1用戶TE1產(chǎn)生的發(fā)送信號(hào)s(t)根據(jù)發(fā)射信號(hào)行程和接收信號(hào)行程的不充分的去耦，經(jīng)過(guò)回波行程EW以回波信號(hào)ec(t)顯著產(chǎn)生干擾。長(zhǎng)的傳輸時(shí)間可因距離而造成，例如，衛(wèi)星通信或很長(zhǎng)的電纜，也可因信號(hào)編碼造成，如例如速率降低或誤差修正的編碼。干擾的回波信號(hào)主要在第二用戶TE2的分枝電路GA內(nèi)形成，信號(hào)s(t)作為模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)字-模擬變換器DAW傳輸給第二用戶。模擬的回波信號(hào)疊加在語(yǔ)言信號(hào)sp(t)上并以此變換為數(shù)字合成信號(hào)es(t)。
回波補(bǔ)償器顯示的是一個(gè)由寄存器T組成的延時(shí)回路，該延時(shí)回路與乘法器M和加法器SUM一起組成橫向?yàn)V波器。變換成線性信號(hào)值x0(t)，x1(t)，x2(t)，……xn(t)的發(fā)送信號(hào)s(t)傳輸給該濾波器。寄存器以發(fā)送的數(shù)據(jù)字的節(jié)拍或者取樣值的節(jié)拍工作。
因壓縮的PCM編碼數(shù)據(jù)被傳送，首先把這些數(shù)據(jù)再轉(zhuǎn)變?yōu)榫€性數(shù)據(jù)，是合適的，這在線性化裝置LIN1內(nèi)實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)的線性化裝置LIN2和對(duì)數(shù)化裝置LOG在另一個(gè)傳輸方向上應(yīng)用。
相關(guān)器K0到Kn串聯(lián)到已知的相對(duì)化裝置REL上，該相對(duì)化裝置把當(dāng)前的振幅值與前面的振幅值(平均值、有效值或峰值)聯(lián)系在一起。它在一定程度上實(shí)現(xiàn)導(dǎo)致相對(duì)化信號(hào)值x0*……x*n+1的歸一化。
為了考察工作原理首先假設(shè)不進(jìn)行對(duì)講?；夭ǔC正器藉助于橫向?yàn)V波器產(chǎn)生校正信號(hào)ke(t)，該校正信號(hào)盡可能精確模擬回波信號(hào)ec(t)，并由回波信號(hào)中減去。余下的誤差信號(hào)(殘余回波信號(hào))e(t)控制相關(guān)器，這些相關(guān)器分別由一個(gè)簡(jiǎn)單的乘法器X0，X1，……和由一個(gè)由一個(gè)存儲(chǔ)器ST與一個(gè)加法器AD組成的加法器電路構(gòu)成。
每一相關(guān)器求得一濾波系數(shù)C0，C1，……，發(fā)送信號(hào)s(t)-在橫向?yàn)V波器的寄存器內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和各種延時(shí)后-在相乘器M之一內(nèi)乘以濾波系數(shù)?？傆?jì)值的數(shù)量級(jí)匹配以及為此必要的濾波系數(shù)，往往還是必需的。這些濾波系數(shù)通過(guò)插入相關(guān)器和配置的乘法器M之間的電路以及通過(guò)二進(jìn)制移位進(jìn)行處理。由乘法器給出的信號(hào)部分在加法器SUM內(nèi)綜合成校正信號(hào)ke(t)。
輔助相關(guān)器KH0到KHn歸屬每一相關(guān)器，其乘法器XH0，XH1，……把同一輸入值輸送給諸如配置的相關(guān)器，然而儲(chǔ)存的輔助系數(shù)通常隨著時(shí)序脈沖TI(時(shí)間間隔例如4ms)的出現(xiàn)而減小。這個(gè)功能各通過(guò)除法器D和減法器SUB實(shí)現(xiàn)。因此在錯(cuò)誤的或/和未校正信號(hào)的情況下輔助系數(shù)向零方向改變。由輔助系數(shù)在數(shù)值形成器B內(nèi)形成輔助系數(shù)HC0，HC1，……，這些系數(shù)以下述方式控制附屬相關(guān)器K0，K1，……各自配置的乘法器X0，X1，……即在較小輔助系數(shù)HC0，HC1，……值的情況下相對(duì)發(fā)射信號(hào)x0(t)*……xn*(t)和誤差信號(hào)e(t)的乘積dC0，dC1，……附加地乘以一個(gè)較小的系數(shù)，而在較大的輔助系數(shù)值情況下相應(yīng)地乘以較大的系數(shù)。因此各個(gè)相關(guān)積dC0，dC1，……與輔助系數(shù)有很大關(guān)系。
還應(yīng)補(bǔ)充指出只應(yīng)用誤差信號(hào)的符號(hào)位和輔助系數(shù)的最高有效位就足夠了。應(yīng)用相對(duì)信號(hào)的三個(gè)最高有效位(這是線性信號(hào)三個(gè)最高有效改變位)也常常是夠用的。正如能夠應(yīng)用相對(duì)的發(fā)射信號(hào)x*(t)一樣，也能夠應(yīng)用補(bǔ)償聲音強(qiáng)度波動(dòng)的相對(duì)誤差信號(hào)(殘余回波信號(hào))e*(t)。
產(chǎn)生最小誤差信號(hào)e(t)是所有濾波系數(shù)通過(guò)調(diào)節(jié)過(guò)程要達(dá)到的調(diào)節(jié)目的。調(diào)節(jié)過(guò)程盡可能在沒(méi)有進(jìn)行對(duì)講時(shí)實(shí)現(xiàn)。
在對(duì)講時(shí)第2用戶的語(yǔ)言信號(hào)sp(t)疊加了不希望的回波信號(hào)ec(t)傳輸?shù)降?用戶TE1。在第2用戶的發(fā)射通道-輸入端的混合信號(hào)取代回波信號(hào)傳輸給減法器SUB。
調(diào)整過(guò)程由于對(duì)講而變得困難。如果能滿足對(duì)講方式的一定條件下，例如當(dāng)混合信號(hào)es(t)大于第1用戶的發(fā)射信號(hào)s(t)時(shí)，則語(yǔ)言識(shí)別SE就使調(diào)整過(guò)程中斷。
原理性電路圖與線路相應(yīng)地以下述方式簡(jiǎn)化即共同應(yīng)用相關(guān)器和輔助相關(guān)器的乘法器部分或作為運(yùn)算器部分實(shí)現(xiàn)。
圖2描繪了濾波器系數(shù)Cx(x＝0，1，2，……)之一及附屬的輔助系數(shù)Hcx隨時(shí)間變化的基本過(guò)程。出發(fā)點(diǎn)是在時(shí)間點(diǎn)To系數(shù)為零以及附有相關(guān)信號(hào)。
如果輔助系數(shù)值還很小，則開(kāi)始時(shí)濾波系數(shù)Kx仍然只是十分緩慢地上升。為了對(duì)比，函數(shù)CS示出了傳統(tǒng)補(bǔ)償器濾波系數(shù)的上升，這是未提供輔助系數(shù)。隨后如果輔助系數(shù)值由于發(fā)射信號(hào)和回波信號(hào)或誤差信號(hào)之間的相關(guān)性劇烈上升，而濾波系數(shù)的步距也相應(yīng)地越來(lái)越大，直到平衡過(guò)程接近結(jié)束輔助系數(shù)又重新變小為止，因?yàn)檎`差信號(hào)也將變小而周期性下降占優(yōu)勢(shì)。因而濾波系數(shù)的變化速度附加地下降，所以達(dá)到非常穩(wěn)定和精確的平衡。調(diào)節(jié)過(guò)程在時(shí)間點(diǎn)T1結(jié)束。余下的誤差信號(hào)是不相關(guān)的或是振幅格外小。因?yàn)檩o助系數(shù)現(xiàn)在又繼續(xù)變小，其值下降到在時(shí)間點(diǎn)T2變?yōu)榱銥橹埂?br> 在實(shí)施例中輔助系數(shù)減小是這樣實(shí)現(xiàn)的，即其實(shí)際值除以系數(shù)F(例如64)并且在減法器內(nèi)從實(shí)際值減去。根據(jù)所希望的濾波系數(shù)的分布，實(shí)際的值也能夠圍繞恒定值減小等。函數(shù)也能夠轉(zhuǎn)換或者受閾值限制在調(diào)整過(guò)程的一定階段。通過(guò)合適的設(shè)計(jì)在接近平衡過(guò)程結(jié)束時(shí)輔助系數(shù)的最大值的“轉(zhuǎn)換點(diǎn)”也能被確定。
如果輔助系數(shù)值HCx重新變得很小，則這會(huì)重新阻止濾波系數(shù)快速改變。
在這里，這種電路顯示出很大優(yōu)點(diǎn)。假若(例如)在時(shí)間點(diǎn)T3和T4之間的第2用戶的對(duì)講還未被識(shí)別時(shí)，則這將導(dǎo)致調(diào)整過(guò)程的中斷，的確輔助系數(shù)通過(guò)隨機(jī)的相關(guān)性能夠快速變化，但是它不能達(dá)到較大值，因?yàn)楦蓴_信號(hào)部分并不與發(fā)射信號(hào)s(t)相關(guān)，而且輔助系數(shù)的急劇上升先決條件是相關(guān)信號(hào)。但是小的輔助系數(shù)意味著緩慢的系數(shù)調(diào)整因此它只能產(chǎn)生濾波系數(shù)Cx(x＝0，1，2，……)的較小變化，其控制作用是極其穩(wěn)定的。
即使第2用戶TE2處于吵鬧的環(huán)境里沒(méi)有說(shuō)話，具有較小步距進(jìn)行的調(diào)整過(guò)程也是有益的，所以補(bǔ)償器能夠緩慢調(diào)節(jié)而隨機(jī)的相關(guān)性不致引起調(diào)整過(guò)程不穩(wěn)定。
在時(shí)間點(diǎn)T5，在傳輸距離上關(guān)系發(fā)生改變，實(shí)行新的調(diào)整過(guò)程，該調(diào)整過(guò)程在時(shí)間點(diǎn)T6結(jié)束。
圖2示出的描述濾波系數(shù)之一分布的函數(shù)顯然能夠適應(yīng)要求。電路可以這樣設(shè)計(jì)，使能夠更快達(dá)到終值。盡管如此在輔助系數(shù)變小后，進(jìn)行精確調(diào)整，因?yàn)闉V波系數(shù)的變化又重新變小。因此電路重新對(duì)干擾信號(hào)變得不靈敏。
在最佳條件下在通過(guò)已知的方法正確設(shè)計(jì)時(shí)，如本發(fā)明方法一樣實(shí)現(xiàn)大體上同樣快速的補(bǔ)償，但在有問(wèn)題的條件下，如受噪聲干擾對(duì)講條件下，本發(fā)明的方法基于更高的穩(wěn)定性而占有很大優(yōu)勢(shì)。
權(quán)利要求
1.回波補(bǔ)償方法，在該方法中通過(guò)一個(gè)發(fā)射信號(hào)s(t)和一個(gè)誤差信號(hào)e(t)的相關(guān)性獲得決定一校正信號(hào)ke(t)的濾波系數(shù)(C0，C1，……)，為了消除干擾信號(hào)分量e(t)，該校正信號(hào)從接收信號(hào)em(t)中減去，其特征為以同一方式求得輔助系數(shù)(HC0，HC1，……)，其值控制發(fā)射信號(hào)s(t)和誤差信號(hào)e(t)的乘積的大小，而輔助系數(shù)值(HC0，HC1，……)連續(xù)地變小。
2.回波補(bǔ)償方法，其特征為連續(xù)減去輔助系數(shù)(HC0，HC1，……)值的一恒定分?jǐn)?shù)量。
3.回波補(bǔ)償方法，其特征為連續(xù)地由輔助系數(shù)(HC0，HC1，……)值減去一恒定值。
4.回波補(bǔ)償方法，其特征為為了求得濾波系數(shù)(C0，C1，……)和輔助系數(shù)(HC0，HC1，……)只應(yīng)用誤差信號(hào)e(t)的符號(hào)位。
5.回波補(bǔ)償方法，其特征為為了求得濾波系數(shù)(C0，C1……)和輔助系數(shù)(HC0，HC1，……)應(yīng)用相對(duì)化的誤差信號(hào)e*(t)，該相對(duì)化的誤差信號(hào)至少在很大程度上補(bǔ)償誤差信號(hào)e(t)的各種振幅。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的回波補(bǔ)償法，其特征為為了求得濾波系數(shù)(C0，C1，……)和輔助系數(shù)(HC0，HC1，…)應(yīng)用一種相對(duì)化的發(fā)射信號(hào)(x0*(t)……x*n(t))，該相對(duì)/化的發(fā)射信號(hào)至少在很大程度上補(bǔ)償發(fā)射信號(hào)的各種振幅。
7.回波補(bǔ)償裝置，具有從發(fā)射信號(hào)s(t)產(chǎn)生補(bǔ)償信號(hào)ke(t)的濾波裝置(T，M，SUM)和調(diào)整濾波系數(shù)(C0，C1，C2，……)的相關(guān)器(K0，K1，K2…)以及減法器(SUB)，為消除干擾的回波信號(hào)es(t)把獲得的補(bǔ)償信號(hào)ke(t)傳輸給它，其特征為為相關(guān)器(K0，K1，K2……)分別配置輔助相關(guān)器(KH0，KH1，KH2，……)如相關(guān)器一樣，發(fā)射信號(hào)(s(t)或x0(t)，x1(t)，x2(t)，……xn(t))和誤差信號(hào)傳輸給輔助相關(guān)器，由這些信號(hào)可求得其值逐步變小的輔助系數(shù)(HC0，HC1，……)，相關(guān)器是這樣形成的，即由輸入信號(hào)組成的乘積在其數(shù)值方面由輔助相關(guān)器(KH0，KH1，KH2，……)參預(yù)決定。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的回波補(bǔ)償器，其特征為設(shè)置一信號(hào)變換器(LIN1)，它將PCM編碼的發(fā)送信號(hào)s(t)轉(zhuǎn)換為線性編碼發(fā)送信號(hào)x0(t)，x1(t)，x2(t)，……xn(t)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的回波補(bǔ)償裝置，其特征為在相關(guān)器(K0，K1，K2……)和輔助相關(guān)器(KH0，KH1，KH2，……)前串聯(lián)一相對(duì)化裝置(REL)，它至少在很大程度上均衡以音量波動(dòng)方式的各種發(fā)送信號(hào)s(t)的振幅。
10.回波補(bǔ)償裝置，其特征為輔助相關(guān)器(KH0，KH1，KH2，……)包含一除法器(D)，它使輔助系數(shù)(HC0，HC1，……)的存儲(chǔ)的數(shù)值除以＞1的因子，并且包含一減法器(SUB)，它串聯(lián)在相關(guān)器(KH0，KH1，KH2，……)的存儲(chǔ)器(ST)前面。
全文摘要
回波補(bǔ)償方法,在該方法中通過(guò)發(fā)射信號(hào)s(t)和誤差信號(hào)e(t)的相關(guān)性,獲得決定校正信號(hào)ke(t)的濾波系數(shù)(C0,C1,……),為了消除干擾信號(hào)分量e(t),將該校正信號(hào)從語(yǔ)言信號(hào)和回波信號(hào)ec(t)組成的混合信號(hào)es(t)中減去,并以同一方式求得輔助系數(shù)(HC0,HC1,……),其值控制發(fā)射信號(hào)s(t)和誤差信號(hào)e(t)的乘積,并如此決定了濾波系數(shù)(C0,C1,……)隨時(shí)間的分布。
文檔編號(hào)H04B3/23GK1179653SQ9711962
公開(kāi)日1998年4月22日 申請(qǐng)日期1997年9月26日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月26日
發(fā)明者D·V·普菲爾, E·瓦雷茲 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司