DE69427770T2

DE69427770T2 - Verfahren zur bestimmung der echolage in einem echokompensator

Info

Publication number: DE69427770T2
Application number: DE69427770T
Authority: DE
Inventors: Jorma Maekinen; Antti Vaehaetalo
Original assignee: Nokia Networks Oy
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1993-12-23
Filing date: 1994-12-21
Publication date: 2002-05-23
Anticipated expiration: 2014-12-22
Also published as: FI935834A0; AU1274895A; DE69427770D1; AU680981B2; FI935834A; EP0736235B1; JP2006191650A; JPH09507120A; EP0736235A1; WO1995017784A1; ATE203360T1; US5737410A; CN1139501A; CN1068742C; HK1011472A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Adaptation an einen Echoort bei einem Echokompensator mit einem Ausgangsanschluss, einem Eingangsanschluss, einer die reine Verzögerungskomponente in der Echostrecke zwischen dem Echoort und dem Ausgangsanschluss des Echokompensators kompensierenden einstellbaren Verzögerungseinheit, einem digitalen Filter, das aus einem zu der Echostrecke ausgehenden Signal eine Schätzung für den Echoort berechnet, die kürzer ist als die maximal zulässige Dauer der Echostrecke.

Hintergrund der Erfindung

Bei Ende-zu-Ende Verbindungen in einem Datenübertragungssystem wie beispielsweise einem Telefonnetzwerk treten häufig lange Ausbreitungsverzögerungen auf. Folglich wird beispielsweise in dem Fall normaler Sprache ein Echo wahrnehmbar, wenn das Signal von dem entfernten. Ende der Verbindung zu dem Sprecher zurück reflektiert wird.
Zwei Hauptfaktoren tragen zu der Erzeugung des Echos bei: ein akustisches Echo zwischen dem Ohrhörer und dem Mikrofon eines Telefongerätes, und ein in den Übertragungssystemen für die Sende- und Empfangs- Richtungen der Verbindung erzeugtes elektrisches Echo.
An Endgerätvermittlungen oder in entfernten Teilnehmerstufen eines festen Netzwerks angeordnete Hybridschaltungen (Zwei-Draht- bis Vier-Draht-Transformatoren) sind die wesentlichen Quellen des elektrischen Echos. Teilnehmerleitungen in einem festen Netzwerk sind herkömmlicherweise Zwei-Draht-Leitungen aus Gründen der Wirtschaftlichkeit. Leitungen zwischen Vermittlungen andererseits sind Vier- Draht-Leitungen.
Die CCITT Empfehlung G.131 spezifiziert Echotoleranzgraphen bzw. Echotoleranzverläufe, die das Verhältnis zwischen dem Echopegel und der Verzögerung berücksichtigen. In der Praxis stellte sich heraus, dass alle Verbindungen, die eine unidirektionale Verzögerung von mehr als 20 ms haben, einen Echo-Kompensationsmechanismus erfordern, um den Pegel des Echos zu verringern. Das Blockschaltbild gemäß Fig. 1 stellt ein Echokompensation erforderndes Übertragungssystem dar. In Fig. 1 bewirkt ein Hybrid B, dass die Sprache des Sprechers A als ein Echo zurückgesendet wird, welches durch einen Echokompensator B kompensiert bzw. aufgehoben wird. Entsprechend bewirkt ein Hybrid A, dass die Sprache des Sprechers B als ein Echo zurückgesendet wird, welches durch einen Echokompensator A aufgehoben wird.
Ein Echokompensator ist eine Signalverarbeitungsvorrichtung, beispielsweise eine Sprachsignale verarbeitende Vorrichtung, die zum Verringern eines Echos durch Subtrahieren einer Echoabschätzung von dem bei der Verbindung vorliegenden Echo (Signal) eingesetzt wird. Der Echokompensator kann entweder digital oder analog sein. Heutzutage werden Echokompensatorvorrichtungen mit digitaler Signalverarbeitung implementiert, was die Modellierung von Echostrecken mit sehr langen Ausbreitungsverzögerungen ermöglicht. Da die Echostrecke im Prinzip in jeder Anrufsituation unterschiedlich ist, ist es notwendig, bei dem Echokompensator ein Verfahren einzusetzen, welches sich stets an eine neue Echostrecke zu Beginn des Anrufs anpasst. Digitale Signalverarbeitung bietet ein adaptives Filter als eine Lösung für dieses Problem an. Wenn ein Signal vorliegt oder der Signalpegel ausreichend ist, wird eine Anpassung bzw. Adaptation initiiert, bei der die Filterkoeffizienten auf der Grundlage der Korrelation des Sprachsignals und des zurückkehrenden Echosignals aktualisiert werden.
Fig. 2 zeigt eine Lösung dieser Art zur Verwirklichung des Echokompensators B gemäß Fig. 1. Ein von Sprecher A empfangenes Sprachsignal RIN wird als solches zum Hybrid B gesendet; das Signal SIN von dem Hybrid enthält ein Echo der Sprache von Sprecher A. Ein adaptives Filter 20 berechnet eine Schätzung für dieses Echo; die Schätzung wird in einem Summierer 21 zu dem von dem Hybrid B empfangenen Signal SIN bei umgekehrter Phasenlage addiert, so dass das verbleibende Signal LRET lediglich das Sprachsignal von Sprecher B umfasst. Weiterhin enthält der Echokompensator B einen Dämpfer 22, mit dem das verbleibende Echo gedämpft wird. Das heißt, dass das Signal LRET gedämpft wird, wenn es eine ausreichende Gewissheit gibt, dass das Signal SIN von dem Hybrid B lediglich das Echo der Sprache von Sprecher A und keine Sprache von Sprecher B aufweist.
Bei Echokompensatoren müssen adaptive Filter 20 im Prinzip eine die Verzögerung in der gesamten Echostrecke abdeckende Länge haben. Es ist zu beachten, dass eine beträchtliche Verzögerung zwischen dem Echokompensator B und dem Hybrid B existieren kann; eine derartige Verzögerung ist durch die Verzögerungsblöcke 23 und 24 in Fig. 2 dargestellt. Somit ist die Verzögerung (De) über die Echostrecke
De = Dt + Dr
wobei
Dt = Verzögerung von Echokompensator B zu Hybrid B,
Dr = Verzögerung von Hybrid B zu Echokompensator B.
Somit ist die Impulsantwort in der gesamten Echostrecke
D = De + Dhybrid
wobei
Dhybrid = Impulsantwort von Hybrid B.
Fig. 3 stellt eine Impulsantwort in einer Echostrecke dar, wobei die reine Verzögerungskomponente De und der Echoort Dhybrid gezeigt sind. Wie Vorhergehend erwähnt, muss es einem adaptiven Filter möglich sein, das Echo in dem Verzögerungsbereich der gesamten Echostrecke zu verarbeiten. Dies hat Filter mit langen Zeitintervallen zur Folge, was erneut eine große Anzahl von Filterkoeffizienten mit sich bringt, die berechnet und auf einer regelmäßigen Basis aktualisiert werden müssen. Dies erfordert viel Berechnungskapazität und führt zu langsamerer Filteradaptation und einem weniger genauen Filter. Die seitens der Filter erforderliche Speicherkapazität und Rechenkapazität ist annähernd direkt proportional zu der Länge der Filter. Insbesondere das Berechnen der Kreuzkorrelation des zu der Echostrecke ausgehenden Signals und des von dieser zurückkehrenden eingehenden Signals erfordert eine hohe Rechenkapazität. Beim Berechnen einer direkten Kreuzkorrelation wird ein von der Echostrecke zurückkehrender Abtastwert während jedes Abtastintervalls mit M Abtastwerten verglichen, die zu der Echostrecke ausgehen, und M Kreuzkorrelationsschätzungen werden aktualisiert. Eine maximale Verzögerung von M = 512 Abtastwerten über die Echostrecke erfordert eine große Anzahl von durchzuführenden Berechnungen.
Zum Lösen dieses Problems offenbart die europäische Patentschrift 0 199 879 ein Echokompensationsverfahren, bei dem der Echoort zu Beginn des Anrufs bestimmt wird. Dies wird durch Einsetzen eines Trainingssignals implementiert. Das digitale Filter des Echokompensators nähert lediglich diesen besonderen Echoort an, und folglich kann ein kürzeres Filter eingesetzt werden.
Ebenfalls offenbart die europäische Patentschrift 0 375 015 einen Echokompensator, bei dem die Anzapfungskoeffizienten eines kurzen Transversalfilters berechnet werden, um lediglich die signifikante Echokomponente ohne die reine Verzögerungskomponente anzunähern. Die Verzögerung über die Echostrecke wird zu Beginn des Anrufs bestimmt, jedoch ist in der Anmeldung kein Verfahren zum Durchführen dieser Funktion offenbart.
Bei dem US Patent 4 823 382 werden lediglich Anzapfungskoeffizienten eines digitalen Filters an signifikanten Echoorten berechnet; an anderen Orten werden die Anzapfungskoeffizienten auf Null gesetzt.
Die Veröffentlichte Britische Anmeldung 2 135 558 offenbart einen Echokompensator, der eine einstellbare Verzögerung enthält, die in Reihe zu einem kurzen Filter geschaltet ist und eine konstante Verzögerung in der Echostrecke kompensiert. Die Aufgabe besteht darin, den Verzögerungsort in der Echostrecke derart zu finden, dass ein Minimum an Rechenkapazität erforderlich ist. Die während der Kreuzkorrelation erforderliche Spitzenlast wurde verringert durch Tiefpassfilterung und durch Dezimieren der eingehenden und ausgehenden Signale auf der Echostrecke, die der Berechnung der Kreuzkorrelation zugeführt werden. Anders ausgedrückt, setzt dieser Ansatz gemäß dem Stand der Technik Unterabtastung ein. Wenn das Dezimierungsverhältnis DS = 8 ist, wird die obige maximale Verzögerung in der Echostrecke durch Berechnen der linearen Korrelation zu M = 512/8 = 64 ermittelt. Die erforderliche Anzahl von Berechnungen verringert sich im gleichen Verhältnis. Dieses Verfahren gemäß dem Stand der Technik beschäftigt sich jedoch nur mit dem niedrigsten 500 Hz Frequenzband des anfänglichen Echosignals.
Ebenfalls ist gemäß der europäischen Patentanmeldung 0 221 221 eine einstellbare Verzögerung oberstromig eines kurzen Echokompensators angeschlossen. Beim bestimmen der Verzögerung über die Echostrecke wurde die Anzahl von bei der Kreuzkorrelation erforderlichen Berechnungen verringert, indem die der Berechnung der Kreuzkorrelation zugeführten Signale derart dezimiert wurden, dass das Abtastintervall 2 Millisekunden anstatt 125 Mikrosekunden beträgt. Anstatt lediglich einer Unterabtastung werden die Leistungen der anfänglichen Signale für ein Zeitintervall von 2 Millisekunden der Berechnung der Kreuzkorrelation zugeführt. Wie auf Seite 4, Zeilen 49 bis 50 dieser Anmeldung ausgeführt, verringert die Dezimierung die Genauigkeit der Verzögerungsschätzung. Zudem beeinträchtigt die Verwendung der Leistung anstatt des anfänglichen Signals die Leistungsfähigkeit des Algorithmus, insbesondere wenn das Echosignal mit Sprache am nahen Ende bzw. senderseitiger Sprache oder Hintergrundstörsignalen gemischt ist.
Bei Datenmodems wird der Ort der Verzögerung in der Echostrecke durch Verwendung von Trainingssignalen bestimmt. Diese bekannte Lösung fand jedoch keine Anwendung bei Echokompensatoren anderer Geräte als Datenmodems, da es schwierig ist, den Ort der Verzögerung aus einem Sprachsignal zu bestimmen. Der Ort der Verzögerung muss zu Beginn des Anrufs schnell und zuverlässig aus dem reinen Sprachsignal bestimmt werden.

Offenbarung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Einstellung des adaptiven Filters eines Echokompensators an einen Ort des Echos durch Verwendung eines reinen Sprachsignals zu ermöglichen. Das Verfahren gemäß der Erfindung arbeitet auch mit anderen Signalen wie beispielsweise Störsignalen oder Signalisierungstönen.
Das adaptive Filter wird an den Echoort durch das Verfahren angepasst, welches in dem Oberbegriff offenbart ist, welches erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, dass das Verfahren die Schritte aufweist,
a) Abgreifen von N Abtastwerten des zu der Echostrecke ausgehenden Sprachsignals und Speichern derselben in einem Speicher,
b) Abgreifen von N Abtastwerten eines von der Echostrecke eingehenden Signals und Speichern derselben in einem Speicher,
c) Berechnen der Korrelation zwischen den gespeicherten N Abtastwerten des ausgehenden Signals und den gespeicherten N Abtastwerten des eingehenden Signals,
d) Abgreifen eines neuen Abtastwerts des von der Echostrecke eingehenden Signal und Löschen des ältesten Abtastwerts aus dem Speicher, wobei N der neuesten Abtastwerte des eingehenden Signals gespeichert sind,
e) M-maliges Wiederholen der Schritte c) und d), was zumindest der kombinierten Länge des längsten zulässigen Zeitintervalls der Verzögerung und des tatsächlichen Echoorts entspricht,
f) Bestimmen des Zentrums des Echos auf der Grundlage der berechneten Korrelationen,
g) Bestimmen, auf der Grundlage der berechneten Korrelationswerte, ob der Verzögerungsort mit ausreichender Gewißheit gefunden wurde, und falls nicht, Zurückkehren nach Schritt a),
h) Einstellen der Verzögerung der Verzögerungseinrichtung auf derartige Weise, daß das digitale Filter zu dem Zentrum des so bestimmten Echos zentriert ist.
Bei der vorliegenden Erfindung wird die zur Berechnung der Kreuzkorrelation erforderliche Spitzenlast ohne irgendeine durchsatzverringernde Dezimierung verringert, indem die Berechnung über ein längeres Zeitintervall verteilt wird, wodurch es ermöglicht wird, dass die Rechenlast während jedes Abtastintervalls vergleichsweise klein bleibt. N Abtastwerte des zu der Echostrecke ausgehenden Sprachsignals werden im Speicher in einem ersten Vektor gespeichert und N Abtastwert des eingehenden Sprachsignals von der Echostrecke in einem zweiten Vektor. Danach wird die Korrelation zwischen den von dem eingehenden und ausgehenden Signal abgegriffenen Abtastwert berechnet. Der Inhalt des ersten Vektors bleibt die gesamte Zeit konstant, jedoch wird der zweite Vektor aktualisiert, so dass N zuletzt zurückgekehrte Abtastwerte in jedem Fall im Speicher gespeichert sind. Anders ausgedrückt, wenn ein neuer Abtastwert des eingehenden Signals erhalten wird, wird der Abtastwert gespeichert und der älteste Abtastwert wird gelöscht, und somit sind in jedem Fall die N letzen bzw. jüngsten Abtastwerte des eingehenden Signals im Speicher. Nach dem Speichern eines neuen Abtastwerts wird die Berechnung der Korrelation wiederholt, bis die Berechnung M mal ausgeführt wurde. Dies führt zu einem Satz von Korrelationswerten, von dem der Ort, an dem die Korrelation am höchsten ist, unter der Annahme bestimmt wird, dass das Zentrum des Echos an diesem Punkt angeordnet ist. Das Zentrum des Echos wird durch Berechnen der Summe der Quadrate einiger weniger aufeinanderfolgender (beispielsweise 8) Korrelationsergebnisse in einen Summenvektor berechnet, aus dem die höchste Summe einiger weniger (beispielsweise 8) Elemente gesucht wird. Danach werden die Korrelationsergebnisse, die die höchste Summe bildeten, in dem Summenvektor auf null gesetzt, und die Summen jeweiliger Quadrate einiger weniger Korrelationsergebnisse werden weiter berechnet. Da die Korrelationsergebnisse, die anfänglich die höchste Summe ergaben, auf null gesetzt wurden, wird die neue maximale Summe an einer unterschiedlichen Stelle bzw. einem unterschiedlichen Ort als die erste sein. Von dem Zentrum des Echos wird angenommen, dass es an dem Ort der Korrelationsergebnisse ist, die zuerst die höchste Summe ergaben, wenn die erste Summe ausreichend höher als die zweite Summe ist. Wenn das Verhältnis zwischen der ersten und zweiten Summe nicht ausreichend hoch ist, wird die Korrelation der ausgehenden und eingehenden Signale fortgesetzt. Wenn das adaptive Filter des Echokompensators in dem Echobereich zentriert wurde, in dem die Verzögerung in der Verzögerungseinheit auf den bestimmten Wert eingestellt wurde, geht die Prozedur zum Berechnen der Koeffizienten für das adaptive Filter über, um das Filter an das Echosignal anzupassen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Nachfolgend wird die Erfindung ausführlicher anhand der dargestellten Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines Echo- Kompensation einsetzenden Datenübertragungssystems,
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines bekannten Echokompensators,
Fig. 3 die Impulsantwort der Echostrecke,
Fig. 4 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Echokompensators, und
Fig. 5A und 5B Flussdiagramme des erfindungsgemäßen Verzögerungs-Ort-Verfahrens.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung

Fig. 4 ist ein Blockschaltbild eines Echokompensators gemäß der Erfindung. Die Funktion eines Echokompensators gemäß Fig. 4 wird nachfolgend in einem Fall beschrieben, in dem er als Echokompensator B, in Fig. 1 gezeigt, dient. Folglich empfängt der Echokompensator gemäß Fig. 4 ein Sprachsignal von Sprecher A an Anschluss RIN und sendet es als solches zu der Echostrecke und zu Hybrid B, der an dem entfernten Ende vom Sprecher A aus gesehen ist. Ein Sprachsignal und ein Teil des Sprachsignals von Sprecher A, reflektiert von Hybrid B, das heißt, ein Echosignal, werden von Sprecher B am Anschluss SIN des Echokompensators B empfangen. Das am Anschluss RTN empfangene Sprachsignal von Sprecher A wird über eine einstellbare Verzögerung 43 zu einem adaptiven Filter 40 geleitet, welches daraus eine Echoschätzung ableitet. Diese Echoschätzung wird mit dem an Anschluss SIN empfangenen Signal in umgekehrter Phase durch Summierer 41 summiert. Somit heben sich die Echoschätzung und das tatsächliche Echosignal zumindest teilweise gegeneinander auf, und der Pegel des Echos in dem Ausgangssignal LRET des Summierers 41 wird verringert. Das Signal LRET wird über einen Dämpfer 42 zum Ausgangsanschluss SOUT geführt, von dem das Signal zu Sprecher A gesendet wird. Somit wird Sprecher A die Sprache von Sprecher B hören, jedoch nicht das störende Echo vom entfernten Ende seiner eigenen Sprache. Das adaptive Filter 40 kann ein adaptives digitales Filter beruhend auf einem vorgeschriebenen Algorithmus sein. Die Echostrecke variiert von einer Verbindung und Sprachsituation zu einer anderen. Wenn das Sprachsignal am Anschluss RIN des Echokompensators ankommt, muss der Echokompensator daher sich selbst in einer vergleichsweise kurzen Zeit an die neue Echostrecke anpassen, indem ein Modell der Echostrecke (Übertragungsfunktion von Filter 40) bestimmt wird, welches eingesetzt werden wird, um eine Echoschätzung zu erzeugen. Die Koeffizienten des Filters 40 werden auf der Grundlage der Korrelation zwischen dem zu der Echostrecke ausgehenden Sprachsignal und dem von der Echostrecke an Anschluss SIN zurückkehrenden Echosignal aktualisiert; die Korrelation wird im Filter 40 berechnet. Wie in Verbindung mit Fig. 3 dargestellt, kann die Echostrecke allgemein durch die Impulsantwort wiedergegeben sein, die typischerweise aus der reinen Verzögerung De und einem Echosignal besteht. Die Summe dieser Komponenten ist die gesamte Impulsantwort der Echostrecke. Beispielsweise kann gemäß GSM Empfehlung 3.50 die maximale Verzögerung Werte von bis zu 60 ms haben, jedoch beträgt die maximal erlaubte Spreizung des Signals, das heißt, die Impulsantwort des Hybrid, 16 ms. Bei der Erfindung wird die Länge des adaptiven Filters 40 ausgewählt, um den Bereich abzudecken, in dem ein Echo angetroffen wird. Dies ermöglicht es, ein 16 ms Filter mit 128 Koeffizienten zu verwenden (die heutigen Telefonsysteme setzen eine Abtastfrequenz von 8000 Hz ein, und somit beträgt die Anzahl von Koeffizienten 16 ms*8000 Hz = 128), wohingegen die Modellierung der gesamten Echostrecke ein 60 ms Filter mit 480 Koeffizienten erfordern würde. Wenn eine einstellbare Verzögerung oberstromig bzw. in Signalflussrichtung vor dem adaptiven Filter eingesetzt wird, wird ein Verzögerungswert für die Verzögerungseinheit 43 zu Beginn des Anrufs berechnet, der es dem adaptiven Filter 40 ermöglicht, um den Ort des durch den Hybrid produzierten Echos zentriert zu sein. Diesem folgt die Adaptation des adaptiven Filters 40 an das Echosignal, das heißt die Berechnung der Filterkoeffizienten.
Zu diesem Zeitpunkt hebt das adaptive Filter 40 das Echo in einem Fenster auf, welches eine Länge zumindest gleich der Länge des Echobereichs Dhybrid haben sollte.
Zur Bestimmung der Verzögerungskomponente der Echostrecke enthält der Echokompensator B Abtasteinrichtungen 45 und 46 zur Abtastung von Signalen RIN und SIN und eine Berechnungseinheit 44, die die Korrelationen zwischen Signalen RIN und SIN unter Verwendung der abgegriffenen Abtastwerte berechnet und diese im Speicher 47 speichert. Danach analysiert die Berechnungseinheit 44 die berechneten Korrelationen und bestimmt den Echoort auf deren Grundlage.
Nachfolgend wird die Verzögerungssuchprozedur und die Einstellung des adaptiven Filters 40 auf den Echoort beschrieben. Der Verzögerungs-Ort wird zu Beginn des Anrufs bestimmt, nachdem die Sprache gestartet hat, indem ein Sprachsignal verwendet wird (das Verfahren der Erfindung arbeitet auch mit anderen Signalen, aus Gründen der Klarheit sei jedoch angenommen, dass das Signal ein Sprachsignal ist), das heißt Signale RIN und SIN.
Eine Suchprozedur gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun mit Bezug auf das Flussdiagramm gemäß den Fig. 5A und 5B beschrieben.
Bei Schritt 51 wird von einer Telefonvermittlung eine Information bezüglich des Beginns eines Anrufs erhalten, woraufhin als Ergebnis darauf die bei der Verzögerungssuchprozedur eingesetzten Variablen initialisiert werden, beispielsweise ein Vektor CORR und Pegelzähler Pegel_RIN werden auf Null gesetzt und die Verzögerungssuche initiiert.
Zuerst greift bei Schritt 52 die Abtastschaltung 45 Abtastwerte des Signals RIN ab, wobei N (N beträgt beispielsweise 128) letzte bzw. jüngste Abtastwerte zu jedem Zeitpunkt im Speicher gespeichert sind. Ähnlich greift die Abtastschaltung 46 Abtastwerte von Signal SIN ab, wobei N letzte bzw. jüngste SIN Abtastwerte zu jedem Zeitpunkt im Speicher gespeichert sind. Die Berechnungsschaltung 44 berechnet den Pegel des Signals RIN auf der Grundlage der abgegriffenen RIN Abtastwerte gemäß der Gleichung für Pegel_RIN (1) in Schritt S3.
Pegel_RIN = Verstärkung*Pegel_RIN + (1-Verstärkung)* RIN(i) (1)
wobei
Verstärkung eine Konstante ist, beispielsweise 0,992,
RIN(i) = der Absolutwert von RIN(i),
RIN(i) der zuletzt gespeicherte Wert von Signal RIN ist.
Bei Schritt 54 wird der berechnete Pegel von Signal RIN mit einem vorbestimmten Schwellenwert verglichen, beispielsweise -35 dBm0 (die Einheit dBm0 ist in CCITT Empfehlung G.711 spezifiziert). Wenn Pegel_RIN den Schwellenwert nicht überschreitet, wird angenommen, dass das Signal noch keine Sprache umfasst, und somit kehrt die Prozedur zu Schritt 52 zurück. Wenn Pegel_RIN den voreingestellten Schwellenwert überschreitet, kann angenommen werden, dass das Signal RIN Sprache umfasst, und folglich schreitet die Prozedur zu Schritt 55 voran. Bei Schritt 58 berechnet die Berechnungsschaltung 54 den Pegel von SIN, was unter Verwendung von Formel (2) durchgeführt werden kann.
Pegel_SIN = SIN(i)*RIN(i) (2)
In Schritt 57 berechnet die Berechnungsschaltung 44 die Korrelation C zwischen den im Speicher gespeicherten RIN und SIN Abtastwerten gemäß Gleichung (3).
C = SIN(i)*RIN(i) (3)
In Schritt 59 wird die anhand Gleichung (3) berechnete Korrelation mit den Pegeln von Signal RIN und Signal SIN gemäß Gleichung (4) dividiert, was eine skalierte Korrelation C' ergibt.
C' = C/(Pegel_RIN*Pegel_SIN) (4)
Weiterhin wird in Schritt 59 das anhand von Gleichung (4) erhaltene Korrelationsergebnis C' in Vektor CORR gemäß Gleichung (5) gespeichert.
CORR(n) = a*CORR(n) + (1-a)*C' (5)
wobei a eine Konstante ist, beispielsweise 0,875.
Bei Schritt 60 wird überprüft, ob Schritte 57, 58 und 59 für den Verzögerungsbereich der gesamten Echostrecke wiederholt wurden, das heißt M mal. M kann beispielsweise 512 sein unter der Annahme, dass die mögliche Verzögerung De und die Antwortlänge von Hybrid B zusammen ein Maximum von 64 ms haben können, was bei einer Frequenz von 8 kHz 512 Abtastwerten entspricht. Wenn weniger als M Abtastzeitpunkte in der Korrelation enthalten sind, wird bei Schritt 61 ein neuer Abtastwert von Signal SIN abgegriffen und die Suchprozedur kehrt zu 57 zurück. Diese Schleife wird wiederholt, bis Schritt 60 erfasst, dass Korrelationen M mal berechnet wurden, woraufhin die Prozedur zu Schritt B in Fig. 5B fortschreitet.
Fig. 5B stellt den Schritt des Analysierens des durch die Suchprozedur bereit gestellten Ergebnisses dar. Da ein Sprachsignal sequentiell ist, insbesondere bei stimmhaften Geräuschen, wird es an mehreren Punkten in der Sprache unmöglich sein, die Verzögerung zu lokalisieren. Aus diesem Grund ist es wichtig, dass die Sprachanalyse bestimmt, wann der Verzögerungs-Ort mit Gewissheit gefunden wurde und wann weitere Korrelationsberechnungen erforderlich sind, um ein korrektes Ergebnis zu erhalten.
Wenn die Korrelation zwischen den Signalen SIN und RIN berechnet wurde und im Vektor CORR gemäß Fig. 5A gespeichert wurde, enthält dieser Vektor somit M Elemente, in denen das Korrelationsergebnis C' gemäß Gleichung (5) gespeichert ist, und die Analyse der Ergebnisse wird begonnen. Zuerst wird bei Schritt 62 ein Vektor CORR_SUM gemäß Gleichung (6) berechnet, bei dem jedes Element die Summe der Quadrate von X Elementen des Vektors CORR ist. Gleichung (6) wird mit ganzzahligen Vielfachen von i in dem Bereich von 1 bis M/X wiederholt. Vorzugsweise sind M und X derart ausgewählt, dass M/X eine ganze Zahl ist.
CORR_SUM(i) = CORR(n)*CORR(n) (6)
wobei X eine Konstante ist, beispielsweise 8.
Danach wird in Schritt 63 ein Fenster Win_MAX1 aus Vektor CORP_SUM gesucht, in dem gemäß Gleichung (7) die Summe von Y aufeinander folgenden Elementen des Vektors CORR_SUM die höchste ist.
Win_Max1 = MAX( CORR_SUM(i)) (7)
wobei Y eine Konstante ist, beispielsweise 8.
MAX() ist eine Funktion, die die Variable n bestimmt, so dass die Summe den höchstmöglichen Wert haben wird.
Sobald das Fenster Win_Max1 bestimmt wurde, werden die Elemente des Vektors CORR_SUM in diesem Fenster bei Schritt 64 auf Null eingestellt. Danach wird in Schritt 65 ein zweites Fenster Win_Max2 berechnet, in dem gemäß Gleichung (8) die Summe von Y aufeinander folgenden Elementen von Vektor CORR_SUM die höchste ist.
Win_Max2 = MAX( CORR_SUM(i)) (8)
Dieses zweite Fenster Win_Max2 wird einen unterschiedlichen Ort als das erste Fenster Win_Max1 haben, da die Elemente des Vektors CORR_SUM im Fenster Win_Max1 auf Null eingestellt wurden. Bei Schritt 66 werden die Werte der Fenster Win_Max1 und Win_Max2 verglichen. Wenn der Wert von Fenster Win_Max1 ausreichend höher als der Wert von Fenster Win_Max2 ist, beispielsweise um einen Koeffizienten K, wird entschieden, dass die gesuchte Verzögerung mit ausreichender Gewissheit gefunden wurde. Somit definiert der Koeffizient K, wie unmittelbar die bestimmte Verzögerung akzeptiert werden wird, und beispielsweise kann die ganze Zahl 2 als Koeffizient K eingesetzt werden. In der Praxis enthält Fenster Win_Max1 im Vektor CORR_SUM das Zentrum der Impulsantwort von Hybrid B, das heißt den tatsächlichen Verzögerungsbereich. Da das Quadrat von X aufeinander folgenden Werten von Vektor CORR im Vektor CORR_SUM berechnet wurde, beträgt das Zentrum der Verzögerung im Vektor CORR X-mal den Abstand vom Beginn des Vektors. Auf dieser Grundlage kann die Verzögerungseinheit in Schritt 67 mit einem Verzögerungswert versehen werden, der die Einstellung bzw. Ausrichtung des Zentrums der Hybridantwort auf das Zentrum des adaptiven Filters gemäß Formel (9) ermöglicht.
v = X*l - a/2 (9)
wobei
v = Wert der in der Verzögerungseinheit eingestellten Verzögerung,
a = Länge des adaptiven Filters (beispielsweise 128)
l = Zentrum von Win_Max1, bestimmt in Vektor CORR_Sum, ist.
Wenn ein Wert kleiner Null als das Ergebnis der Verzögerung v in Formel (9) erhalten wird, wird v auf Null gesetzt. Wenn die Berechnungsschaltung 44 somit die Verzögerung v bestimmt hat, stellt die Berechnungseinheit 44 die Verzögerung der einstellbaren Verzögerungseinheit 43 in Schritt 68 auf den Wert v ein, und somit wird das Zentrum des Fensters des adaptiven Filters 40 mit einer Länge von N Abtastwerten an dem Zentrum des zuvor berechneten Win_Max1 sein. Bei einem primären Ausführungsbeispiel der Erfindung kann während des Anrufs ein gleitendes Fenster bei dem adaptiven Filter 40 verwendet werden (anders ausgedrückt, die Verzögerung der Verzögerungseinheit 43 kann geringfügig verändert werden), wofür es nicht notwendig ist, die Verzögerung De mit absoluter Genauigkeit in diesem Stadium zu bestimmen. Sobald das adaptive Filter anhand der obigen Prozedur auf das Zentrum des Echo-Bereichs ausgerichtet bzw. eingestellt wurde, beginnt in Schritt 69 eine normale Berechnung der Filterkoeffizienten, um das Filter an die Echostrecke anzupassen. Wenn in Schritt 66 der Wert des Fensters Win_Max1 nicht ausreichend höher als der Wert des Fensters Win_Max2 ist, schreitet die Prozedur zu Schritt 52 gemäß Fig. 5A voran, was bedeutet, dass mit der Korrelation C der Signale SIN und RIN fortgefahren wird. Es ist zu beachten, dass die zuvor berechneten Korrelationen im Vektor CORR gespeichert bleiben. Anders ausgedrückt, sind alle vorhergehenden Korrelationsberechnungen enthalten, wenn die Prozedur zu Block 57 schreitet.
Da die Verzögerungssuche normalerweise von der Erfassung von Sprache im Signal RIN an etwa 100 bis 300 ms benötigt, wird während der Verzögerungssuche eine Dämpfung im Dämpfer 42 eingesetzt, sobald der Pegel des Signals RIN Pegel_RIN den vorbestimmten Schwellenwert, beispielsweise -35 dBm0 überschreitet. Die Dämpfung des Dämpfers 42 kann beispielsweise 18 dB sein. Die mögliche Einschaltzeit des Dämpfers 42 ist auf beispielsweise 400 ms begrenzt, was eine fehlerhafte Funktion des Dämpfers verhindert, wenn die Verzögerung nicht schnell genug bestimmt wird. Nach der Verzögerungssuche wird die Adaptation des adaptiven Filters 40 an das Echosignal etwa 100 ms benötigen, abhängig von dem Sprachpegel und der Interferenz; ebenfalls während dieser Zeit wird eine extra Dämpfung eingesetzt. Dann kann beispielsweise die Dämpfung eingeschaltet werden, wenn Pegel_RIN > 2*Pegel_SIN ist. Auch in diesem Fall ist die mögliche Einschaltzeit des Dämpfers 42 beispielsweise auf 1,25 s begrenzt.
Die Zeichnung und die darauf bezogene Beschreibung dienen lediglich zum Darstellen der vorliegenden Erfindung. Zahlreiche Modifikationen und Variationen der Erfindung werden für Fachmänner offensichtlich sein, ohne jedoch von dem in den beigefügten Patentansprüchen definierten Schutzbereich abzuweichen.

Claims

1. Verfahren zur Adaptation an einen Echoort bei einem Echokompensator mit einem Ausgangsanschluß, einem Eingangsanschluß, einer die reine Verzögerungskomponente in einer Echostrecke zwischen dem Echoort und dem Ausgangsanschluß des Echokompensators kompensierenden einstellbaren Verzögerungseinheit, einem digitalen Filter, das aus einem zu der Echostrecke ausgehenden Signal eine Schätzung für den Echoort berechnet, die kürzer ist als die maximal zulässige Dauer der Echostrecke,

dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die Schritte aufweist

a) Abgreifen von N Abtastwerten des zu der Echostrecke ausgehenden Sprachsignals und Speichern derselben in einem Speicher,

b) Abgreifen von N Abtastwerten eines von der Echostrecke eingehenden Signals und Speichern derselben in einem Speicher,

c) Bestimmen der Korrelation zwischen den gespeicherten N Abtastwerten des ausgehenden Signals und den gespeicherten N Abtastwerten des eingehenden Signals durch Berechnen eines Skalarprodukts daraus,

d) Abgreifen eines neuen Abtastwerts des von der Echostrecke eingehenden Signal und Löschen des ältesten Abtastwerts aus dem Speicher, wobei N der neuesten Abtastwerte des eingehenden Signals gespeichert sind,

e) M-maliges Wiederholen der Schritte c) und d), was zumindest der kombinierten Länge des längsten zulässigen Zeitintervalls der Verzögerung und des tatsächlichen Echoorts entspricht,

f) Bestimmen des Zentrums des Echos auf der Grundlage der berechneten Korrelationen,

g) Bestimmen, auf der Grundlage der berechneten Korrelationswerte, ob der Verzögerungsort mit ausreichender Gewißheit gefunden wurde, und falls nicht, Zurückkehren nach Schritt a),

h) Einstellen der Verzögerung der Verzögerungseinrichtung auf derartige Weise, daß das Zentrum des digitalen Filters zu dem Zentrum des so bestimmten Echos ausgerichtet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bestimmen des Zentrums des Echos die Schritte umfaßt

Berechnen der Summe der Quadrate von X aufeinanderfolgenden Korrelationsergebnissen,

Finden der höchsten Summe von Y aufeinanderfolgenden Werten unter den Quadratsummen,

Einstellen der Quadratsummen auf Null, die die höchste Summe bildeten,

Erneutes Finden der höchsten Summe von Y aufeinanderfolgenden Werten unter den Quadratsummen,

Vergleichen der ersten bestimmten und der letzten bestimmten höchsten Summe,

wenn das Verhältnis der ersten bestimmten und der letzten bestimmten höchsten Summe höher als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, Ausrichten des Zentrums des Echos auf den Ort der Korrelationsergebnisse, die die erste bestimmte Summe bilden,

wenn das Verhältnis der ersten bestimmten und der letzten bestimmten Summe niedriger als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, Fortfahren mit der Berechnung neuer Korrelationsergebnisse.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß N gleich 128 ist und daß M gleich 512 ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß X gleich 8 ist und daß Y gleich 8 ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegel des ausgehenden Signals gemessen wird, und daß mit dem Abtasten begonnen wird, wenn der Pegel des ausgehenden Signals einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegel des eingehenden Signals gemessen wird und der Pegel des ausgehenden Signals gedämpft wird, wenn der Pegel des eingehenden Signals während der Suche des Echoorts einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Suche des Echoorts begonnen wird, wenn Informationen bezüglich des Beginns eines Anrufs von einer Telefonvermittlung erhalten werden.