專利名稱：回聲檢測(cè)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及信號(hào)相似性的檢測(cè)，特別是涉及電信系統(tǒng)中的回 聲檢測(cè)。
背景技術(shù)：
在一些應(yīng)用中，有必要檢測(cè)在所接收的可能由若干語音和噪聲分 量組成的信號(hào)中已知的語音信號(hào)的可能的修正版本的存在并且估計(jì) 所關(guān)心的分量的相對(duì)延遲。這樣的應(yīng)用的例子是回聲控制、網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)
數(shù)據(jù)收集以及多方會(huì)議橋(multi-party conference bridge)。
圖1說明了潛在的問題。已知的語音信號(hào)在延遲框10中被延遲， 并且在去往求和點(diǎn)的途中受到未知的轉(zhuǎn)換12的影響。已知的語音信 號(hào)可能或者可能不能到達(dá)求和點(diǎn)(開關(guān)16可能打開或者關(guān)閉)。在求和 點(diǎn)，該信號(hào)與其它的語音信號(hào)和噪聲混合。在返回到最初信號(hào)祐義送 的點(diǎn)的途中，來自求和點(diǎn)14的信號(hào)再次被未知的轉(zhuǎn)換18和延遲框20 改變。問題是檢測(cè)在所接收的信號(hào)中是否存在最初已知的語音信號(hào)的 可能的修正版本，并且如果存在，就估計(jì)該版本的信號(hào)相對(duì)于已知的 語音信號(hào)的相對(duì)延遲。這是由檢測(cè)和延遲估計(jì)框22執(zhí)行的。
人們對(duì)自己的聲音的聽覺延遲反射的現(xiàn)象被稱作回聲。在電話網(wǎng) 絡(luò)中，回聲的主要來源是在連接該網(wǎng)絡(luò)的四線制(4-wire)部分和二線制 用戶線的所謂的混合電路中的電反射。這種電回聲通常由安裝在電話 系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)回聲消除器來處理。網(wǎng)絡(luò)回聲消除器通常應(yīng)當(dāng)安裝在4妄 近回聲源的位置。例如，在將分組網(wǎng)絡(luò)(IP或ATM)接到PSTN網(wǎng)絡(luò)的 々某體網(wǎng)關(guān)或者將移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)接到PSTN網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心中需要網(wǎng)絡(luò)回聲消除器。類似的網(wǎng)絡(luò)回聲消除器應(yīng)當(dāng)安裝在國際交換中，并
且在一些情況下如果端到端的傳輸延遲超過25ms,類似的網(wǎng)絡(luò)回聲消 除器應(yīng)當(dāng)安裝在一個(gè)國家內(nèi)部的電話交換中，見文獻(xiàn)[l]。然而，在一 些情況下，在網(wǎng)絡(luò)的適當(dāng)位置，即，接近回聲源的電話交換中，可以 沒有回聲消除器。如果是這種情況，對(duì)該位置的長(zhǎng)距離呼叫以及來自 該位置的長(zhǎng)距離呼叫就會(huì)產(chǎn)生回聲問題。在另 一個(gè)國家中的國際運(yùn)營(yíng) 商可能想通過檢測(cè)具有遠(yuǎn)距離位置中產(chǎn)生的回聲的呼叫并且采取適 當(dāng)?shù)拇胧﹣硐摶芈?，以便為它自己的消費(fèi)者解決這個(gè)問題。為了 實(shí)現(xiàn)該目的，有必要檢測(cè)回聲并且估計(jì)該回聲的延遲。
另一個(gè)回聲源是在電話(終端)的擴(kuò)音器和麥克風(fēng)之間的聲學(xué)耦
合。這種類型的回聲可以從例如移動(dòng)終端或IP電話返回。理想地，終 端應(yīng)當(dāng)以這樣的方式處理它們自己的回聲沒有回聲3皮傳送回系統(tǒng)。 即使當(dāng)前使用的終端中的許多終端能夠適當(dāng)?shù)靥幚硭鼈冏约旱幕芈暎?也仍然存在不能適當(dāng)處理它們自己的回聲的模型。
聲學(xué)的回聲問題在網(wǎng)絡(luò)中不容易解決，見文獻(xiàn)[2]，因?yàn)榛芈暵窂?包括語音編碼器和解碼器。而且，在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的情況下，信號(hào)通過在 信號(hào)中引入了誤碼的無線電信道傳輸。這使得回聲路徑是非線性且不 固定的，并且在回聲路徑中引入了未知的延遲，因此普通的網(wǎng)絡(luò)回聲 消除器通常不能應(yīng)付從移動(dòng)終端返回的聲學(xué)的回聲。再有，為了應(yīng)付 回聲，首先需要檢測(cè)在呼叫中是否存在回聲，并且如果存在的話，就 估計(jì)該回聲的延遲。另 一個(gè)這種類型的檢測(cè)有用的應(yīng)用是網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)數(shù) 據(jù)收集。電信運(yùn)營(yíng)商可能希望收集與它的網(wǎng)絡(luò)中的電話呼叫的質(zhì)量有 關(guān)的各種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。所關(guān)心的一部分統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是從終端(例如，移動(dòng)電 話或IP電話)返回的回聲的存在以及與這些回聲相關(guān)聯(lián)的延遲。為了 完成這個(gè)任務(wù)，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)收集單元可能包括檢測(cè)和延遲估計(jì)框22,如 圖1所示。在這個(gè)例子中，檢測(cè)和估計(jì)結(jié)果將被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中供以 后使用，這與先前的例子中立即將所述結(jié)果用于回聲控制的情況相 反。存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可用于當(dāng)前聚集的網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。如果運(yùn)營(yíng)商接到消費(fèi)者關(guān)于通話質(zhì)量的抱怨，那么存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中的統(tǒng) 計(jì)數(shù)據(jù)還可用于問題解答。
再一種應(yīng)用是多方會(huì)議橋，見文獻(xiàn)[3]。在用于電信系統(tǒng)的多方橋
中，來自不同方的入局麥克風(fēng)信號(hào)被數(shù)字混合并且傳送到不同方的擴(kuò) 音器。作為例子，在基本的實(shí)施例中，來自所有方的入局信號(hào)可以被 混合并且傳送到所有方。由于某些原因，例如，為了降低所傳送信號(hào) 的背景噪聲級(jí)，多方橋的一些實(shí)現(xiàn)僅僅混合來自多方的固定子集的入 局信號(hào)。這個(gè)選擇通常基于信號(hào)電平和不同方的揚(yáng)聲器活動(dòng)來執(zhí)行， 其中，如果任何其它的方?jīng)]有揚(yáng)聲器活動(dòng)存在，則保留最近的活躍講
話者。對(duì)基本操作的進(jìn)一步修改是來自A方的麥克風(fēng)信號(hào)可以從信號(hào) 傳送回A方的信號(hào)的總和中排除。這樣做的原因是來自A方的麥克風(fēng) 信號(hào)已經(jīng)存在于講話者A的擴(kuò)音器內(nèi)(由于電話機(jī)中的側(cè)音)，以及如 果系統(tǒng)中存在明顯的傳輸延遲，那么麥克風(fēng)信號(hào)將作為不希望有的回 聲而^皮感知。
隨著各種移動(dòng)終端(例如，蜂窩電話)的使用的增加，在一個(gè)會(huì)議 呼叫中的兩個(gè)或兩個(gè)以上用戶可能處在相同的位置這樣的情形將變 得越來越常見。在這些情況下，來自用戶A的語音將同樣作為對(duì)用戶 B的麥克風(fēng)的輸入而存在。由于明顯的傳輸延遲，因此來自用戶B的 麥克風(fēng)的信號(hào)將不希望有的講話者回聲引入給用戶A。此外，來自用 戶A的麥克風(fēng)信號(hào)將傳送給用戶B的擴(kuò)音器。由于在講話者A和用 戶B之間的語音的直接路徑，以及由于在系統(tǒng)中的顯著的傳輸延遲， 這可能使用戶B感受到講話者A的受話回聲。類似地，如果來自用戶 A和B的兩個(gè)麥克風(fēng)信號(hào)都傳送到其它方，那么這個(gè)信號(hào)可能包含不 希望有的講話者A的受話回聲。因此，需要檢測(cè)至多方會(huì)議橋的兩個(gè) 入局線路之間的串音，并且控制基于該檢測(cè)到的串音來控制對(duì)相應(yīng)用 戶的傳送。
在本說明書中，產(chǎn)生于已知的信號(hào)的所接收的信號(hào)的分量將被稱 作回聲。
9檢測(cè)回聲信號(hào)有幾種方式。例如，人們可以使用跨越所關(guān)心的延 遲范圍的 一組短自適應(yīng)濾波器以及關(guān)聯(lián)的柱狀圖來確定回聲信號(hào)是 否存在并估計(jì)回聲信號(hào)的延遲。在文獻(xiàn)[l]中描述了這個(gè)解決方案。這 個(gè)解決方案的問題在于它的高計(jì)算成本。
另 一種已知的方法是使上行鏈路和下行鏈路信號(hào)功率對(duì)于所關(guān) 心的若干延遲相互關(guān)聯(lián)?？梢曰趯?duì)一段時(shí)間內(nèi)上行鏈路和下行鏈路 之間功率相關(guān)性觀測(cè)來檢測(cè)回聲。如果對(duì)于特定延遲的功率相關(guān)性已 存在足夠長(zhǎng)的一段時(shí)間，則檢測(cè)到回聲。如果對(duì)若干延遲檢測(cè)到回聲， 則其中功率相關(guān)性最大的延遲被選作延遲估計(jì)，見文獻(xiàn)[5]。這個(gè)解決
方案的問題是它的慢收斂(功率相關(guān)性必須存在足夠長(zhǎng)的時(shí)間以便檢 測(cè)回聲并估計(jì)回聲的延遲可靠性)。
上述的兩種方法的共同缺點(diǎn)是它們都不能在沒有首先解碼語音
信號(hào)的條件下直接應(yīng)用于編碼的語音。由于無碼型變換器操作(TrFO) 和無二次編解碼操作(TFO)在網(wǎng)絡(luò)中的引入，直接用于解碼的比特流 的能力變得越來越重要。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供簡(jiǎn)化的回聲檢測(cè)，特別是適合于解碼的 比特流的應(yīng)用的回聲檢測(cè)。
另一個(gè)目的是提供適合于表示兩個(gè)信號(hào)之間的相似性測(cè)量。 這些目的根據(jù)所附的權(quán)利要求來實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明基于基音(pitch)比較。簡(jiǎn)言之，本發(fā)明形成在第一信號(hào)的
基音估計(jì)和與第一信號(hào)存在預(yù)定延遲的第二信號(hào)的基音估計(jì)之間一 組距離測(cè)量值。從該組中選擇對(duì)應(yīng)于第 一和第二信號(hào)之間的最高相似 性的距離測(cè)量值。如果所選擇的距離測(cè)量值與相似性閾值具有一定的 關(guān)聯(lián)，則第二信號(hào)^^皮分類為包括來自第一信號(hào)的回聲。如果已經(jīng)發(fā)現(xiàn) 了回聲，則與所選擇的距離測(cè)量值相對(duì)應(yīng)的延遲可以用作回聲延遲估 計(jì)。
可以通過參考以下結(jié)合附圖進(jìn)行的描述來對(duì)本發(fā)明以及本發(fā)明
的其它目的和優(yōu)點(diǎn)作最好的理解，其中
圖1是說明通常的回聲產(chǎn)生和檢測(cè)的框圖2是根據(jù)本發(fā)明的相似性檢測(cè)裝置的實(shí)施例的框圖3是根據(jù)本發(fā)明的回聲檢測(cè)器的一實(shí)施例的框圖4是流程圖，說明根據(jù)本發(fā)明的回聲檢測(cè)方法的實(shí)施例；
圖5是根據(jù)本發(fā)明的相似性檢測(cè)裝置的另一個(gè)實(shí)施例的框圖6是根據(jù)本發(fā)明的回聲檢測(cè)器的另一個(gè)實(shí)施例的框圖；以及
圖7是根據(jù)本發(fā)明的回聲檢測(cè)器的再一個(gè)實(shí)施例的框圖。
具體實(shí)施例方式
在下述描述中，對(duì)執(zhí)行相同或相似功能的元件配以相同的參考名稱。
為了檢測(cè)回聲(回聲是信號(hào)的反射)，需要下行鏈路和上行鏈路信 號(hào)之間的相似性測(cè)量。由移動(dòng)手機(jī)產(chǎn)生的回聲的回聲路徑是非線形且 不固定的，這使得使用直接應(yīng)用于信號(hào)的波形的傳統(tǒng)相似性測(cè)量很困難。
在下述說明中，GSM AMR(自適應(yīng)多速率)語音編解碼器將作為范 例使用，但是可采用許多其它的語音編解碼器進(jìn)行相似的論述，特別 是那些基于CELP(碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè))的語音編解碼器。AMR編解碼器 對(duì)被分成4個(gè)5ms(40個(gè)樣本)的子幀的20ms(160個(gè)樣本)的幀起作用。 在AMR解碼的比特流中可用的參數(shù)是LSP(線譜對(duì))向量，分?jǐn)?shù)基音周 期遲滯(基音周期)，創(chuàng)新的代碼向量，以及基音和創(chuàng)新的增益[6]。根 據(jù)本發(fā)明，基音周期是用于回聲檢測(cè)的選擇的參數(shù)。相信語音信號(hào)的 基音周期或基頻具有比在AMR編碼器中用來表示語音的其它參數(shù)更 多的機(jī)會(huì)來通過未知的非線形系統(tǒng)而未^皮改變或只有很少的改變。該 結(jié)論的直覺原因是，非線形系統(tǒng)有可能產(chǎn)生諧波，但是不會(huì)改變通過該系統(tǒng)的正弦波的基頻。此外，在無線電通信系統(tǒng)中，基音周期通常 受信道編碼保護(hù)。
Tui(t)表示子幀t的上行鏈路(見圖l)基音周期，^(f-A)表示子幀卜A 的下行鏈路基音周期。由于測(cè)量誤差的影響和來自移動(dòng)方的真實(shí)信號(hào) 的影響，上行鏈路基音周期將被看作是隨機(jī)變量。
通過下式來表示上行鏈路和下行鏈路基音周期之間的差 w(f,A)=j; A) (i)
通過這些定義，現(xiàn)在有可能使用假設(shè)檢驗(yàn)。因此，建立以下假設(shè) H1:上行鏈路信號(hào)包含上行鏈路和下行鏈路基音周期的相似性表 示的回聲。
H0:回聲不存在，并且上行鏈路基音周期僅基于存在于移動(dòng)方的 信號(hào)來形成。
在假設(shè)的情況下，過程w("A)對(duì)駐留在移動(dòng)電話中的語音編解 碼器中的基音估計(jì)誤差以及來自真實(shí)移動(dòng)信號(hào)的影響進(jìn)行建才莫。仿真 顯示，估計(jì)誤差的分布可以由拉普拉斯分布來近似并且來自近端信號(hào) 的影響對(duì)分布函數(shù)給出均勻底部(uniform floor)。因此，假定在假設(shè) Hi的情況下，w(f，A)的分布函數(shù)由下式給出<formula>formula see original document page 12</formula>其中
"是設(shè)計(jì)參數(shù)(通常在0.1和0.3之間)，可以用于加權(quán)拉普拉斯和 均勻分量。
5是拉普拉斯分布的參數(shù)(通常在1和3之間)。 a， b是由在語音編解碼器中能夠表示基音周期的界限確定的變 量。在AMR編解碼器的12.2 kbit/s模式中，基音周期的范圍是從18 到143，并且在其它模式中的范圍是從20到143。這里給定在2.2kbit/s 模式中a:125， b=125,并且在其它模式中a=-123， b=123。"是對(duì)概率密度函數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化使得它整合成一個(gè)整體的常量(
這個(gè)常量通過對(duì)下式求解獲得
(3)
其中給定:
<formula>formula see original document page 13</formula>6—fl
^^式(2)可以以更方便的形式重寫來進(jìn)一步推導(dǎo)出
<formula>formula see original document page 13</formula>
(5)
otherwise
在假設(shè)Ho的情況下，w(")的分布假定在區(qū)間[a， b]內(nèi)是均勻的
<formula>formula see original document page 13</formula>
(6)
假定由隨機(jī)過程沖'A)在不同的時(shí)間情況下得到的值是統(tǒng)計(jì)上獨(dú)
立的。則N個(gè)這樣的密度的(對(duì)應(yīng)于N個(gè)子幀；通常N是100或更大 值)聯(lián)合概率密度是單獨(dú)密度的乘積<formula>formula see original document page 13</formula>
(7)
現(xiàn)在可以為上述的假設(shè)Ho和Hi設(shè)計(jì)似然比檢驗(yàn)，見文獻(xiàn)[7]。假 定兩個(gè)假設(shè)都具有相同的先驗(yàn)概率。則該片企驗(yàn)由下式給出<formula>formula see original document page 14</formula>
取對(duì)數(shù)并簡(jiǎn)化(8),得到下列檢驗(yàn)
<formula>formula see original document page 14</formula> (9)
注意到(9)式右側(cè)僅包括已知的常量。因此(9)式右側(cè)可以由閾值表
不
<formula>formula see original document page 14</formula> (10)
同樣，(9)式中的最小函數(shù)的第二自變量可以由極限常量表示:
<formula>formula see original document page 14</formula> (11)
因此，(9)式可以寫為(使用w(f'A)的定義):
<formula>formula see original document page 14</formula> (12)
距離D(A)表示具有延遲A的回聲的存在/不存在的測(cè)量值。D(A)超 過閾值TH越多，則具有延遲A的回聲(假設(shè)HJ的存在就會(huì)變得越肯
定。然而，應(yīng)當(dāng)注意到D(A)僅僅表示在特定的時(shí)間場(chǎng)合下回聲的存在/
不存在的測(cè)量值。對(duì)于任意時(shí)間場(chǎng)合，對(duì)應(yīng)于(12)的一般性表達(dá)式是
<formula>formula see original document page 14</formula> (13) 等式(13)現(xiàn)在也可以用作檢測(cè)具有延遲A的回聲的存在/不存在的 回聲延遲檢測(cè)器的基礎(chǔ)。該檢測(cè)器需要針對(duì)延遲A來計(jì)算上行鏈路和 下行鏈路基音周期之間的絕對(duì)距離，將絕對(duì)距離限定(飽和)為小于
LIM,對(duì)所有的N個(gè)時(shí)間場(chǎng)合的結(jié)果求和并且將求和結(jié)果與閾值TH進(jìn)行比較。這樣的檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)如圖2所示。該檢測(cè)器包括一減法器
24，它接收上行鏈路基音^W和延遲的下行鏈路基音^(卜A)。距離或 差信號(hào)w"A)^皮發(fā)送給連接到限幅器28與求和單元30的絕對(duì)值單元 26,其中最后的N個(gè)結(jié)果相加并且被N除。然后將總和發(fā)送給分類器 或比較器32，其中該總和與閾值TH作比較。如果超過閾值，則認(rèn)為 假設(shè)氏有效，即，對(duì)于延遲A，回聲已經(jīng)被檢測(cè)到，否則認(rèn)為假設(shè) Ho有效，即，不存在回聲。
圖2顯示了對(duì)具有延遲a的單個(gè)延遲信道的檢測(cè)。為了能夠檢測(cè)
具有未知延遲的回聲，并且估計(jì)該延遲，需要實(shí)現(xiàn)并行操作的若干延 遲信道，如圖3所示?；芈曆舆t對(duì)應(yīng)于具有最大關(guān)聯(lián)的距離測(cè)量值 D(f,A)的延遲A。在圖3中， 一組信號(hào)相似性檢測(cè)器34,可以具有圖2 中說明的結(jié)構(gòu)，對(duì) 一 組延遲A"/w，A"胸，…，A,確定距離測(cè)量值
"(a層),"("A娜w),。延遲取決于應(yīng)用(其中認(rèn)為存在回聲)。
對(duì)于在GSM系統(tǒng)中的移動(dòng)回聲檢測(cè)，a柳位于區(qū)間100-160ms且A^位 于區(qū)間300-360 ms。如果選擇的測(cè)量值超過閾值TH,則選擇器36選 擇對(duì)應(yīng)于最大距離測(cè)量值"(f，A)的延遲，并且分類器32輸出對(duì)應(yīng)的 延遲。如果選擇的測(cè)量值沒有超過閾值，則表明沒有回聲存在，則生 成"啞元(dummy)"值，例如0 。
在備選的實(shí)施例中，回聲檢測(cè)器可以實(shí)現(xiàn)為運(yùn)行總和，即，在時(shí) 間t,我們對(duì)各個(gè)所關(guān)心的延遲計(jì)算以下的距離測(cè)量值并且將其與0 作比較
<formula>formula see original document page 15</formula> (14)
其中TH和LIM與(13)式中常量相對(duì)應(yīng)，并且義是加權(quán)因子，用 來"忘記"對(duì)。0)的較舊的影響。例如，對(duì)于所述常量，適當(dāng)?shù)闹凳?TH=7(TH通常位于區(qū)間[4.7， 10.9])以及LIM=9(LIM通常位于區(qū)間 [7.1， 18.0])。加權(quán)因子A通常位于區(qū)間
。注意，由于在(14) 中引入了具有負(fù)號(hào)的絕對(duì)基音周期距離，因此大的距離測(cè)量值意味著在上行鏈路和下行鏈路信號(hào)之間存在著相似性，并且反之亦然，小的 距離測(cè)量值表明沒有發(fā)現(xiàn)相似性。如果距離測(cè)量值的任何一個(gè)都超過 了零級(jí)，則檢測(cè)到回聲。對(duì)應(yīng)于A的回聲延遲具有超過零的最大的關(guān)
聯(lián)距離測(cè)量值""A)。
圖4是流程圖，說明了根據(jù)本發(fā)明的回聲延遲檢測(cè)方法的一實(shí)施 例。在特定的時(shí)刻t，步驟Sl對(duì)于m和附-A的可能值來確定^(卜w) 和&(f-'"-A)。通常較舊的值存儲(chǔ)在緩沖存儲(chǔ)器中。步驟S2根據(jù)(13) 對(duì)于各個(gè)延遲A確定距離測(cè)量值D(W)。步驟S3選擇最大的。"A)。 步驟S4測(cè)試選擇的距離測(cè)量值是否超過閾值TH。如果超過，則步驟 S5輸出對(duì)應(yīng)于所選擇的距離測(cè)量值D("A)的延遲A 。否則，步驟S6 輸出表明"沒有回聲，，的值，例如值O。
應(yīng)當(dāng)注意，計(jì)算上行鏈路和下行鏈路基音周期之間的距離測(cè)量值 "(^)的特定的方式對(duì)于本發(fā)明并不是關(guān)鍵的。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例 是將估計(jì)誤差的分布建^^莫為高斯而不是拉普拉斯。在這種情況 下，如上文提出的相似的推導(dǎo)將導(dǎo)致與上述縮短的(truncated)絕對(duì)距離 測(cè)量值相反的二次距離測(cè)量值。
根據(jù)該實(shí)施例，對(duì)于不同的信號(hào)延遲A，使用N個(gè)子幀(例如， N46)的矩形窗來計(jì)算上行和下行鏈路信號(hào)基音周期之間的距離，如 下"。
尊厶)-4S(w-附)—w—"))2 > (15)
如果(D^'A)K:的最小值小于預(yù)定義的閾值THG(例如10)，則檢
測(cè)到回聲的存在并且可以根據(jù)對(duì)應(yīng)于最小值的延遲來發(fā)現(xiàn)信號(hào) 延遲。圖5和6說明了這個(gè)實(shí)施例。在圖5中，平方單元40對(duì)上行
鏈路基音&W和延遲的下行鏈路基音^々一A)之間的差求平方。這些 平方在求和單元42中相加，并且得到的總和"。("A)被傳送到分類器 或比較器44中，分類器或比較器44將總和與閾值ra。進(jìn)行比較(
16通常位于區(qū)間[8， 12]中)。如果超過閾值，則不存在回聲；否則就檢 測(cè)到回聲。
在圖6說明的實(shí)施例中， 一組信號(hào)相似性檢測(cè)器46,可以具有圖 5說明的結(jié)構(gòu)，對(duì)于一組預(yù)定的延遲A麗,A層"，…，^^確定距離測(cè)量 值A(chǔ)^,A娜),A^,A題+0,…,Dc"A鵬.)。選擇器48選擇最小的距離測(cè)量值
A(a)，并且如果所選擇的距離測(cè)量值沒有超過閾值^。，則分類器 44輸出相應(yīng)的延遲A(0。如果所選擇的距離測(cè)量值超過閾值，則表明 沒有回聲存在，就生成"啞元，，值，例如O。
在對(duì)應(yīng)于等式(14)的備選實(shí)施例中，高斯實(shí)施例可以按下式實(shí)現(xiàn):
本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施例是將估計(jì)誤差WG，A)的分布建^^莫為雷維 阿爾法-穩(wěn)定分布，見文獻(xiàn)[8]。適當(dāng)?shù)姆植嫉闹匾卣魇窃摲植紤?yīng)當(dāng) 相對(duì)于0對(duì)稱并且該分布應(yīng)當(dāng)具有相當(dāng)窄的最大值。
即使本發(fā)明在語音信號(hào)^皮編碼(TrFO或TFO用于傳輸)時(shí)尤其有 用，本發(fā)明也能處理非編碼的信號(hào)的情況，例如，在ITU-T G.711 A-law 或p-law的格式。在這種情況下，需要將已知的語音信號(hào)的基音估計(jì) 器和所接收的信號(hào)添加到檢測(cè)器。例如在文獻(xiàn)[6]中描述了適當(dāng)?shù)幕?估計(jì)器。圖7中示出了這種配置。在這個(gè)實(shí)施例中，基音估計(jì)器50 已經(jīng)^皮插入到圖3的已知的和接收的信號(hào)與回聲檢測(cè)器之間。
在上述的實(shí)施例中，選擇一個(gè)距離測(cè)量值并且將其與閾值比灃交。 然而，另一種可能是首先將各個(gè)距離測(cè)量值與閾值作比較，并且然后 從已經(jīng)通過閾值比較的一組測(cè)量值中選擇一個(gè)測(cè)量值(最大或最小，取 決于實(shí)施例)。
存在若干的實(shí)用性能夠被添加到上文導(dǎo)出的基本的檢測(cè)器結(jié)構(gòu)
中語音信號(hào)是不穩(wěn)定的，并且如果下行鏈路語音缺失或由于太安靜 而不能生成任何的回聲，則不必運(yùn)行回聲檢測(cè)器。在實(shí)際的實(shí)施例中，
例如，j叉當(dāng)下行鏈路信號(hào)功率超過40 dBmO時(shí)才可以更新距離測(cè)量值。 同樣，下行鏈路基音增益上可能存在閾值。例如對(duì)于AMR編解
碼器，閾值可以設(shè)定為10000。
檢測(cè)僅可以對(duì)"好的"上行鏈路幀執(zhí)行，即，SID(無聲插入描述
符)幀，并且可以排除破壞的幀。
為了允許快速檢測(cè)偽回聲突發(fā)(spurious echo burst)，距離測(cè)量值可
以在例如-200處飽和，即我們始終有。("A)^-200 。
眾所周知的事實(shí)是基音估計(jì)中最常見的誤差導(dǎo)致兩倍的實(shí)際基
音周期。這個(gè)特征可以用來增強(qiáng)回聲檢測(cè)器。在等式(14)的特定實(shí)現(xiàn) 中，可以考慮通過將檢測(cè)器增加到最初的^^測(cè)器來考慮這個(gè)因素，其 中下行鏈路基音周期與上行鏈路基音周期的一半相比較。例如，等式 (14)可以修正為
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其中"、TH2、 LIM2相應(yīng)于等式(14)中的A、 TH、 LIM,但是可 能具有不同的值。因此我們現(xiàn)在考慮與在移動(dòng)電話中的編碼器產(chǎn)生的 最有可能的基音估計(jì)誤差有關(guān)的信道，選擇比(14)中的TH， LIM小的 常量TH2， LIM2是合理的。例如，該常量的適當(dāng)值是TH2-4(TH2 通常位于區(qū)間[3,習(xí)中)以及LIM2 二《LIM2通常位于區(qū)間[5， 7]中)。 通常""給出相同的"存儲(chǔ)器長(zhǎng)度"，但是這并不是確實(shí)必要的。
在解釋性的實(shí)施例中，在時(shí)刻t僅使用通過(14)和(17)給出的更新中的 一個(gè)。這通過下文的偽碼來論證
<formula>formula see original document page 18</formula>
然后使用(14)來更新^("A) 否則，使用(17)來更新D("A)其它相似性的基音估計(jì)誤差，例如實(shí)際基音的一半，都可以類似 地#支處理。
信號(hào)相似性和回聲檢測(cè)器的不同框的功能性通?？梢酝ㄟ^一個(gè) 或若干微處理器或微/信號(hào)處理器的結(jié)合以及相應(yīng)的軟件來實(shí)現(xiàn)。雖然 本發(fā)明已經(jīng)參考回聲檢測(cè)作了描述，這意味著有關(guān)的信號(hào)之間的一定 的延遲，但是要理解，相同的原理事實(shí)上可以用來檢測(cè)兩個(gè)一般信號(hào) (相互具有或不具有延遲)之間的相似性。
此外，雖然參考語音信號(hào)描述了本發(fā)明，但是要理解，相同的原 理也適用于更多的具有諧波內(nèi)容的一般音頻信號(hào)，例如音樂。事實(shí)上 相同的原理適用于任何類型的能夠部分地由基音估計(jì)表征的信號(hào)。
所描述的發(fā)明具有若干優(yōu)點(diǎn)
它允許在若千語音和/或音頻信號(hào)和噪聲的混合中的已知語音或 音頻信號(hào)的延遲的和可能的失真的副本的快速檢測(cè)和延遲估計(jì)。例如 它允許移動(dòng)回聲的快iii企測(cè)和延遲估計(jì)。
它能夠應(yīng)對(duì)非線形回聲路徑。
它能夠?qū)幋a的語音起作用(僅要求基音周期的提取(extraction))。 本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解，可在不背離由所附的權(quán)利要求確定 的本發(fā)明的范圍的前提下，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改和改變。參考文獻(xiàn) ITU-T Recommendation G.131, Control of talker echo A. Eriksson et al., Mobile Crosstalk Control-Enhancing speech quality
in mobile systems, Ericsson Review 1998, No. 2. US Patent 6,771,779, Reducing acoustic crosstalk in multi-microphone conference system by inverting estimated crosstalk matrix for filtering [4] US Patent 6,256,384, Method and apparatus for cancelling echo originating from a mobile terminal. US Patent 6,466,666, Echo power estimation method for telephony system 3GPP TS 26.090 V6.0.0 (2004-12) 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and System Aspects; Mandatory Speech Codec speech processing functions; Adaptive Multi-Rate (AMR) speech codec; Transcoding functions (Release 6) L. Van Trees, Detection, Estimation, and Modulation Theory, Wiley & Sons, 1971, pp. 19-33. Wikipedia, http:〃answers.com/topic/l-vy-distribution.
權(quán)利要求
1.一種回聲檢測(cè)方法，包括以下步驟在第一信號(hào)的基音估計(jì)與相對(duì)于所述第一信號(hào)存在預(yù)定延遲的第二信號(hào)的基音估計(jì)之間形成一組距離測(cè)量值；從所述組中選擇與第一和第二信號(hào)之間的最高相似性相對(duì)應(yīng)的距離測(cè)量值；如果所選擇的距離測(cè)量值與預(yù)定相似性閾值具有預(yù)定的關(guān)系，則將所述第二信號(hào)分類為包括來自所述第一信號(hào)的回聲。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，包括以下步驟如果所述第二信號(hào) 已經(jīng)被分類為包括回聲，則指示對(duì)應(yīng)于所選擇的距離測(cè)量值的延遲。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，包括以下步驟通過假設(shè)檢驗(yàn) 形成距離測(cè)量值，其中假定所述第一信號(hào)的基音估計(jì)和所述第二信號(hào) 的基音估計(jì)之間的差異是當(dāng)回聲存在時(shí)在第一預(yù)定統(tǒng)計(jì)分布之后的 隨機(jī)過程以及當(dāng)回聲不存在時(shí)在笫二預(yù)定統(tǒng)計(jì)分布之后的隨機(jī)過程。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第一預(yù)定統(tǒng)計(jì)分布是結(jié)合 均勻底部的拉普拉斯分布。
5. 如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第一預(yù)定統(tǒng)計(jì)分布是高斯 分布。
6. 如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第一預(yù)定統(tǒng)計(jì)分布是雷維 阿爾法-穩(wěn)定分布。
7. 如前述權(quán)利要求3-7中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第二預(yù)定 統(tǒng)計(jì)分布是均勻分布。
8. 如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其中與時(shí)刻t和延遲A相 關(guān)聯(lián)的距離測(cè)量值^(f,A)與下式成比例其中，Tul是所述第 一信號(hào)的基音估計(jì)，Tdl是所述第二信號(hào)的基音估計(jì)，N是所述距離測(cè)量值中包括的各個(gè)基音估計(jì)的數(shù)量。
9. 如權(quán)利要求1 -4中任一項(xiàng)所述的方法，其中與時(shí)刻t和延遲A相 關(guān)聯(lián)的距離測(cè)量值"(f,A)與下式成比例D (f，A) "。 (f -1, A) - (1 - /l) (Iff + min (|r , ( ) - ; (f - A)j,麗)) 其中，Tul是所述笫 一信號(hào)的基音估計(jì)，Td!是所述第二信號(hào)的基音估計(jì)，LIM狄限， TH是預(yù)定常量， 2是預(yù)定加權(quán)因子。
10. 如權(quán)利要求1-3和5中任一項(xiàng)所述的方法，其中與時(shí)刻t和延 遲△相關(guān)聯(lián)的距離測(cè)量值& (f'a)與下式成比例其中，是所述第 一信號(hào)的基音估計(jì)， Td!是所述第二信號(hào)的基音估計(jì)，N是所述距離測(cè)量值中包括的各個(gè)基音估計(jì)的數(shù)量。
11. 如權(quán)利要求1-3和5中任一項(xiàng)所述的方法，其中與時(shí)刻t和延 遲△相關(guān)聯(lián)的距離測(cè)量值13。 " A)與下式成比例A (f, a)=叫(f -1,厶)+(i - " ((r , (0 - 2;, (f - a))2 - m。)其中，Tu!是所述第 一信號(hào)的基音估計(jì)， Td!是所述第二信號(hào)的基音估計(jì)， m。是預(yù)定常量，2是預(yù)定加權(quán)因子。
12. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，包括以下步驟從編 碼的比特流中獲得所述基音估計(jì)。
13. 如前述權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的方法，包括以下步驟 從未編碼的數(shù)據(jù)流中得到所述基音估計(jì)。
14. 一種確定第一信號(hào)和第二信號(hào)之間的相似性的方法，包括以 下步驟在所述第一信號(hào)的基音估計(jì)和所述第二信號(hào)的基音估計(jì)之間 形成距離測(cè)量值。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，包括以下步驟通過假設(shè)檢驗(yàn)來 形成所述距離測(cè)量值，其中假定所述第 一信號(hào)的基音估計(jì)和所述第二 信號(hào)的基音估計(jì)之間的差異是當(dāng)所述信號(hào)相似時(shí)在第一預(yù)定統(tǒng)計(jì)分 布之后的隨機(jī)過程以及當(dāng)所述信號(hào)不相似時(shí)在第二預(yù)定統(tǒng)計(jì)分布之 后的隨機(jī)過程。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第一預(yù)定統(tǒng)計(jì)分布是結(jié) 合均勻底部的拉普拉斯分布。
17. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第一預(yù)定統(tǒng)計(jì)分布是高 斯分布。
18. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第一預(yù)定統(tǒng)計(jì)分布是雷 維阿爾法-穩(wěn)定分布。
19. 如前述權(quán)利要求15-18中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第二 預(yù)定統(tǒng)計(jì)分布是均勻分布。
20. 如權(quán)利要求14-16中任一項(xiàng)所述的方法，其中與時(shí)刻t和延遲 A相關(guān)聯(lián)的距離測(cè)量值"(f,A)與下式成比例其中，Tul是所述第 一信號(hào)的基音估計(jì)， Td!是所述第二信號(hào)的基音估計(jì)，LIM是底限，N是所述距離測(cè)量值中包括的各個(gè)基音估計(jì)的數(shù)量。
21. 如權(quán)利要求14-16中任一項(xiàng)所述的方法，其中與時(shí)刻t和延遲 A相關(guān)聯(lián)的距離測(cè)量值D(W)與下式成比例D (f, A) = AD (f — 1,厶)一 (1 —義)(7h + min (|:T , (f) —(f —厶)|,是所述第 一信號(hào)的基音估計(jì)， Tdl是所述第二信號(hào)的基音估計(jì)，LIM是底限， TH是預(yù)定常量， 2是預(yù)定加權(quán)因子。
22. 如權(quán)利要求14、 15或17所述的方法，其中與時(shí)刻t和延遲A 相關(guān)聯(lián)的距離測(cè)量值"。(f'A)與下式成比例"g & a) - g (rw (f—加)—一附—a))2其中，是所述第 一信號(hào)的基音估計(jì)， Td!是所述笫二信號(hào)的基音估計(jì)， N是所述距離測(cè)量值中包括的各個(gè)基音估計(jì)的數(shù)量。
23. 如權(quán)利要求14、 15或17所述的方法，其中與時(shí)刻t和延遲A相關(guān)聯(lián)的距離測(cè)量值A(chǔ) " A)與下式成比例 A (f,厶)=ad。 (f -1， a)+(i - a) ((r , W - L(f 一 a))2 — ro。)其中，Tul是所述第 一信號(hào)的基音估計(jì)， Tdl是所述第二信號(hào)的基音估計(jì)，^。是預(yù)定常量，2是預(yù)定加權(quán)因子。
24. 如前述權(quán)利要求14-23中任一項(xiàng)所述的方法，包括以下步驟: 從編碼的數(shù)據(jù)流中獲得所述基音估計(jì)。
25. 如前述權(quán)利要求14-23中任一項(xiàng)所述的方法，包括以下步驟 從未編碼的數(shù)據(jù)流中得到所述基音估計(jì)。
26. —種回聲檢測(cè)器，包括部件(34， 46),用于在第一信號(hào)的基音估計(jì)和相對(duì)于所述第一信 號(hào)存在預(yù)定延遲的第二信號(hào)的基音估計(jì)之間形成一組距離測(cè)量值；選擇器(36, 48),用于從所述組中選擇對(duì)應(yīng)于所述第一和第二信 號(hào)之間的最高相似性的距離測(cè)量值；分類器(32， 44)，用于在所選擇的距離測(cè)量值與預(yù)定相似性閾值 (TH, THcj)具有預(yù)定關(guān)系的情況下，將所述第二信號(hào)分類為包括來自 所述笫一信號(hào)的回聲。
27. 如權(quán)利要求26所述的回聲檢測(cè)器，其中所述分類器(32， 44) 設(shè)置成在所述第二信號(hào)已經(jīng)^f皮分類為包括回聲的情況下，指示對(duì)應(yīng)于 所選擇的距離測(cè)量值的延遲。
28. 如權(quán)利要求26或27所述的回聲檢測(cè)器，其中所述用于形成 一組距離測(cè)量值的部件(34， 46)設(shè)置成使用假設(shè)檢驗(yàn)，其中假定所述 第一信號(hào)的基音估計(jì)和所迷第二信號(hào)的基音估計(jì)之間的差異是當(dāng)回 聲存在時(shí)在第 一預(yù)定統(tǒng)計(jì)分布之后的隨機(jī)過程以及當(dāng)回聲不存在時(shí) 在第二預(yù)定統(tǒng)計(jì)分布之后的隨機(jī)過程。
29. —種用于確定第一信號(hào)和第二信號(hào)之間的相似性的裝置，包 括部件(34， 46)，用于在所述第一信號(hào)的基音估計(jì)和所述第二信號(hào)的 基音估計(jì)之間形成距離測(cè)量值。
30. 如權(quán)利要求29所述的裝置，其中所述用于形成距離測(cè)量值的 部件(34， 46)設(shè)置成使用假設(shè)檢驗(yàn)，其中假定所述第一信號(hào)的基音估 計(jì)和所述第二信號(hào)的基音估計(jì)之間的差異是當(dāng)回聲存在時(shí)在第一預(yù) 定統(tǒng)計(jì)分布之后的隨機(jī)過程以及當(dāng)回聲不存在時(shí)在第二預(yù)定統(tǒng)計(jì)分 布之后的隨機(jī)過程。
全文摘要
一種回聲檢測(cè)器，包括部件(34)，用于在第一信號(hào)的基音估計(jì)和相對(duì)于所述第一信號(hào)存在預(yù)定延遲的第二信號(hào)的基音估計(jì)之間形成一組距離測(cè)量值。選擇器(36)從該組中選擇與第一和第二信號(hào)之間的最高相似性相對(duì)應(yīng)的距離測(cè)量值。分類器(32)在所選擇的距離測(cè)量值與相似性閾值(TH)具有預(yù)定關(guān)系的情況下，將第二信號(hào)分類為包括回聲。
文檔編號(hào)G10L21/02GK101322323SQ200680045699
公開日2008年12月10日 申請(qǐng)日期2006年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月5日
發(fā)明者A·埃里克森, T·特魯姆普 申請(qǐng)人:艾利森電話股份有限公司