DE69635500T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung eines nahen Sprachsignals - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung eines nahen Sprachsignals Download PDF

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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04MTELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M9/00Arrangements for interconnection not involving centralised switching
    • H04M9/08Two-way loud-speaking telephone systems with means for conditioning the signal, e.g. for suppressing echoes for one or both directions of traffic
    • H04M9/082Two-way loud-speaking telephone systems with means for conditioning the signal, e.g. for suppressing echoes for one or both directions of traffic using echo cancellers

Description

  • TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die Telekommunikationssignalverarbeitung und insbesondere auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zum Erfassen eines Signals an einem Sendeort, z. B. eines Nahsprachsignals.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Ein Schallechokompensierer ist eine der am meisten erwünschten Fähigkeiten in einer Freisprechtelephonumgebung. Der Schallechokompensierer verhindert, dass ein Sprecher während eines Telephongesprächs seine eigene Stimme hört. Das Sprachsignal eines entfernten Sprechers läuft über einen Kommunikationskanal, einen Lautsprecher, die Umgebungsluft, ein Mikrofon und über den Kommunikationskanal zurück zu dem entfernten Sprecher. In dieser Situation kann der entfernte Sprecher seine eigene Stimme hören, die mit einer gewissen Verzögerung zurückkommt, was während Telephongesprächen eine Ablenkung verursacht. Der Schallechokompensierer kompensiert das Fernsprachsignal, bevor das Telephonsystem das Signal zu dem entfernten Sprecher aussendet. Somit hat der Schallechokompensierer das Ziel, die Fernsprache zu kompensieren, so dass die Fernsprache nicht zu dem entfernten Sprecher zurückläuft. Dagegen sollte der Schallechokompensierer nicht die Sprache des nahen Sprechers kompensieren oder stören, wenn sie vorhanden ist. Die Nahspracheerfassungs-Logikschaltung ist eine der entscheidendsten Komponenten des Schallechokompensierers. Herkömmliche Schallechokompensierer verwenden Nahsprache-Erfassungsschaltungen, die in Umgebungen mit niedrigem Signal/Rausch-Verhältnis wie etwa Fahrzeugtelephonanwendungen während des Fahrzeugbetriebs nicht gut arbeiten. Somit ist es erwünscht, einen Schallechokompensierer mit Nahspracheerfassung zu haben, der in Umgebungen mit niedrigem Signal/Rausch-Verhältnis gut funktioniert.
  • US 4 998 241 A offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines Echokompensierers, der eine Adaptation eines adaptiven Filters enthält. Das Verfahren beruht auf der Anfangserfassung von Fernsprache mit Hilfe eines ersten Schwellenwerts. Falls erfasst wird, dass der Fernteilnehmer spricht, steuert ein zweiter Schwellenwert, der als eine Funktion eines Durchschnitts eines Schallechokompensierer-Ausgangssignals berechnet wird, die Adaptationsrate des Filters.
  • EP 0 501 451 A2 offenbart ein Verfahren zum Erfassen von Gegensprechen durch Vergleichen des empfangenen Fernsignals mit dem Mikrofonsignal. Zur Vermeidung einer Falscherfassung werden beide Signale hochpassgefiltert.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Aus dem Vorstehenden ist klar, dass ein Bedarf an einem Schallechokompensierer mit Nahspracheerfassung entstanden ist, der in Umgebungen mit niedrigem Signal/Rausch-Verhältnis arbeitet. Außerdem ist ein Bedarf an einem Schallechokompensierer mit Nahspracheerfassung entstanden, der unabhängig von der umliegenden Rauschumgebung arbeitet.
  • In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen eines Nahsprachsignals geschaffen, die die Nachteile und Probleme im Zusammenhang mit herkömmlichen Schallechokompensierer-Vorrichtungen im Wesentlichen beseitigen oder verringern.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Erfassen eines Nahsprachsignals geschaffen, das das Bestimmen einer durchschnittlichen Leistung eines Schallechokompensierer-Ausgangssignals über eine ausgewählte Abtastperiode in Folge eines empfangene Eingangssignals von einem Mikrofon und eines Ausgangssignals von einem adaptiven Filter enthält. Das Ausgangssignal von dem adaptiven Filter wird durch ein Fernsprachsignal, das gefiltert wird, sowie durch das empfangene Eingangssignal erzeugt. Es werden ein Durchschnitt des gefilterten Fernsprachsignals und ein Durchschnitt des gefilterten empfangenen Eingangssignals über die ausgewählte Abtastperiode bestimmt. Durch Bilden eines Verhältnisses des durchschnittlichen empfangenen Eingangssignals und des durchschnittlichen gefilterten Fernsprachsignals wird eine Schallechopfad-Verstärkung/ein Schallechopfad-Verlust bestimmt. Es wird ein langfristiger Leistungsdurchschnitt für das Schallechokompensierer-Ausgangssignal bestimmt und mit der durchschnittlichen Leistung des Schallechokompensierer-Ausgangssignals verglichen. Es wird ein langfristiger Durchschnitt der Schallechopfad-Verstärkung/des Schallechopfad-Verlusts bestimmt und mit der Schallechopfad-Verstärkung/dem Schallechopfad-Verlust verglichen, um ein Vorhandensein des Nahsprachsignals zu erfassen.
  • Die vorliegende Erfindung schafft verschiedene technische Vorteile gegenüber herkömmlichen Schallecho-Kompensationsvorrichtungen. Zum Beispiel liegt ein technischer Vorteil bei der Erfassung des Nahsprachsignals unabhängig von der Betriebsumgebung. Ein weiterer technischer Vorteil ist die Abgrenzung von Nahsprache vom Umgebungsrauschen. Weitere technische Vorteile sind für den Fachmann auf dem Gebiet aus den folgenden Figuren, Beschreibungen und Ansprüchen leicht sichtbar.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile wird nun auf die folgende Beschreibung Bezug genommen, die in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung zu nehmen ist, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Teile repräsentieren und in der:
  • 1 einen Blockschaltplan eines Schallechokompensierers mit einer Nahsprache-Erfassungsschaltung veranschaulicht;
  • 2 einen Blockschaltplan einer Zweifachstruktur für ein adaptives Filter in dem Schallechokompensierer veranschaulicht;
  • 3 einen Blockschaltplan der Verfahrensschritte zum Erfassen eines Nahsprachsignals veranschaulicht; und
  • 4 eine graphische Darstellung veranschaulicht, die die Erfassung von Nahsprache zeigt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • 1 ist ein Blockschaltplan eines Schallechokompensierers 10. Der Schallechokompensierer 10 enthält eine adaptive Filterschaltung 12 und eine Nahsprache-Erfassungsschaltung 14. Die adaptive Filterschaltung 12 enthält ein adaptives Filter 16 und eine Summierschaltung 18. Das adaptive Filter 16 empfängt ein Fernsprachsignal s(t) 20 und erzeugt in Reaktion auf ein Naherfassungssignal 24 von der Naherfassungsschaltung 14 ein Antwortsignal y(t) 22. Die adaptive Filterschaltung 12 erzeugt ein Schallechokompensierer-Ausgangssignal e(t) 26, indem sie das Antwortsignal y(t) 22 mit einem von einer Mikrofonschaltung 30 empfangenen Eingangssignal x(t) 28 kombiniert. Das Schallechokompensierer-Ausgangssignal e(t) 26 wird zu dem entfernten Sprecher zurückgesendet. Die adaptive Filterschaltung 12 kompensiert die Fernsprache in dem Eingangssignal x(t) 28, um zu verhindern, dass der entfernte Sprecher seine eigene Stimme hört. Die Beziehungen von x(t), y(t), s(t) und e(t) sind durch die folgenden Gleichungen gezeigt:
    Figure 00040001
    wobei
  • h(k)
    die Echopfad-Impulsantwort,
    s(t – k)
    das Fernsprachsignal und
    n(t)
    die Rauschkomponente ist.
    Figure 00040002
    wobei b(k) die Koeffizienten des adaptiven Filters 16 repräsentiert und eine Schätzung der Echopfad-Impulsantwort ist. e(t) = x(t) – y(t). 3
  • Die Naherfassungsschaltung 14 enthält ein Hochpassfilter 32, das das Fernsprachsignal s(t) 20 filtert Das gefilterte Fernsprachsignal s(t) 20 wird daraufhin in einer Fernabtastschaltung 34 verarbeitet, die einen Durchschnitt des gefilterten Fernsprachsignals s(t) 20 bestimmt. Ähnlich enthält die Nahsprache-Erfassungsschaltung 14 ein Filter 36, das das von der Mikrofonschaltung 30 empfangene Eingangssignal x(t) 28 filtert. Das gefilterte Eingangssignal x(t) 28 wird daraufhin durch eine Eingangsabtastschaltung 38 verarbeitet, die einen Durchschnitt des gefilterten Eingangssignals x(t) 28 bestimmt. Die für die Fernabtastschaltung 34 verwendete Abtastperiode ist die gleiche wie die für die Eingangsabtastschaltung 36 verwendete Abtastperiode. Nachdem die Filterung und Durchschnittsbildung ausgeführt worden ist, werden das Fernsprachsignal s(t) 20 und das Eingangssignal x(t) 28 in einer Teilerschaltung 40 kombiniert, die ein Schallechopfad-Verstärkungs/Verlust-Signal γ(t) 42 erzeugt. Ein Nahdetektor 44 empfängt das Schallechopfad-Verstärkungs/Verlust-Signal γ(t) 42 und über eine Langfrist-Echopfad-Durchschnittsbildungsschaltung 48 ein Signal ργ 46 des langfristigen Durchschnitts des Schallechopfad-Verstärkungs/Verlust-Signals γ(t) 42.
  • Außerdem empfängt die Nahsprache-Erfassungsschaltung 14 an einer Leistungsabtastschaltung 50, die ein Signal e(t) 51 der durchschnittlichen Leistung des Schallechokompensierer-Ausgangssignals e(t) 26 bestimmt, das Schallechokompensierer-Ausgangssignal e(t) 26. Die Leistungsabtastschaltung 50 besitzt die gleiche Abtastperiode wie die anderen Abtastschaltungen in der Naherfassungsschaltung 14. Der Nahdetektor 44 empfängt das Signal e(t) 51 der durchschnittlichen Leistung und über eine Langfrist-Echokompensierer-Durchschnittsbildungsschaltung 52 ein Signal ρe 53 des langfristigen Leistungsdurchschnitts des Schallechokomρensierer-Ausgangssignals e(t) 26. Der Nahdetektor 44 erfasst in Reaktion auf das Schallechopfad-Verstärkungs/Verlust-Signal γ(t) 42, auf das Signal ργ 46 des langfristigen Durchschnitts, auf das Signal e(t) 51 der durchschnittlichen Leistung und auf das Signal ρe 53 des langfristigen Leistungsdurchschnitts das Vorhandensein von Nahsprache, um ein Naherfassungssignal 24 zu erzeugen, um das adaptive Filter 16 der adaptiven Filterschaltung 12 anzusteuern.
  • Im Betrieb sendet ein entfernter Sprecher ein Fernsprachsignal s(t) 20, das ein naher Sprecher 60 über einen Lautsprecher 62 hört. Das Eingangssignal x(t) 28 ist eine Kombination aus Fernsprache, Rauschen und Nahsprache, die durch die Mikrofonschaltung 30 aufgenommen wird. Die Rauschcharakteristik des Eingangssignals x(t) 28 besitzt erhebliche Niederfrequenzkomponenten. In Kraftfahrzeuganwendungen sind die Rauschkomponenten unter 1,5 kHz während Autobahn-Fahrbedingungen etwa 20 dB stärker als jene über 1,5 kHz. Somit wird das Eingangssignal x(t) 28 über ein Hochpassfilter 36 eingespeist, das jenen Anteil des Eingangssignals x(t) 28, der unter 1,5 kHz ist, beseitigt, um viel von der Rauschkomponente zu beseitigen. Das Fernsprachsignal s(t) 20 geht durch das Hochpassfilter 32, um Komponenten unter 1,5 kHz zu beseitigen, damit es konsistent mit der Filterung des Eingangssignals x(t) 28 ist. Wenn die Niederfrequenzkomponenten herausgefiltert worden sind, wird durch die Fernabtastschaltung 34 bzw. durch die Eingangsabtastschaltung 38 der Durchschnitt des Fernsprachsignals s(t) 20 und des Eingangssignals x(t) 28 über eine ausgewählte Abtastperiode gebildet. Die folgenden Gleichungen zeigen die Anforderung für die Durchschnittsbildung s(t) des Fernsprachsignals 20 und des Eingangssignals x(t) 28.
    Figure 00060001
    Figure 00060002
    wobei
  • α
    eine ausgewählten Konstante,
    M
    die Abtastperiode,
    HPF
    eine Hochpassfilteroperation
    P
    eine p-Norm-Funktion,
    x(t – m)
    ein Wert der vorangegangenen Abtastperiode und
    s(t – m)
    ein Wert der vorangegangenen Abtastperiode sind.
  • Nach der Durchschnittsbildung erzeugt die Teilerschaltung 40 ein Schallechopfad-Verstärkungs/Verlust-Signal γ(t) 42, das das Verhältnis des durchschnittlichen gefilterten Eingangssignals x(t) 28 zu dem durchschnittlichen gefilterten Fernsprachsignal s(t) 20 ist. Die Langfrist-Echopfad-Durchschnittsbildungsschaltung 48 erzeugt ein Signal ργ 46 des langfristigen Durchschnitts des Schallechopfad-Verstärkungs/Verlust-Signals γ(t) 42. Das Signal ργ 46 des langfristigen Durchschnitts wird jedes Mal aktualisiert, wenn, wie durch den Nahdetektor 44 erfasst wird, keine Nahsprache vorhanden ist. Der Nahdetektor 44 vergleicht das Schallechopfad-Verstärkungs/Verlust-Signal 42 mit dem Signal ργ 46 des langfristigen Durchschnitts, um das Vorhandensein von Nahsprache zu bestimmen. Die folgenden Gleichungen repräsentieren das Schallechopfad-Verstärkungs/Verlust-Signal γ(t) 42, das Signal ργ 46 des langfristigen Durchschnitts und ihren Vergleich für die Nahspracheerfassung.
    Figure 00070001
    ργ = (1 – μ)ργ + μγ(t) falls keine Nahsprache, = ργ sonst, 7wobei μ « 1 ist. γ(t) > k2ργ 8repräsentiert die erste Bedingung, wobei k2 eine Konstante größer als 1 ist.
  • Außerdem kann die Nahspracheerfassung dadurch erreicht werden, dass ein Leistungsvergleich des Schallechokompensierer-Ausgangssignals e(t) 26 ausgeführt wird. Die Leistungsabtastschaltung 50 empfängt ein Schallechokompensierer-Ausgangssignal e(t) 26 und erzeugt ein Durchschnittsleistungssignal e(t) 51 des Schallechokompensierer-Ausgangssignals e(t) 26. Die Langfrist-Echokom pensierer-Durchschnittsbildungsschaltung 52 erzeugt ein Signal ρe 53 des langfristigen Leistungsdurchschnitts des Signals e(t) 51 der durchschnittlichen Leistung. Das Signal ρe 53 des langfristigen Leistungsdurchschnitts wird jedes Mal aktualisiert, wenn, wie durch den Nahdetektor 44 erfasst wird, keine Nahsprache vorhanden ist. Der Nahdetektor 44 vergleicht das Signal e(t) 51 der durchschnittlichen Leistung mit dem Signal ρe 53 des langfristigen Leistungsdurchschnitts, um das Vorhandensein von Nahsprache zu bestimmen. Die folgenden Gleichungen repräsentieren das Signal e(t) 51 der durchschnittlichen Leistung, das Signal ρe 53 des langfristigen Leistungsdurchschnitts und ihren Vergleich für die Nahspracheerfassung.
    Figure 00080001
    wobei
  • α
    eine Konstante,
    M
    die Abtastperiode,
    P
    die p-Norm-Funktion und
    e(t – M)
    der Wert der vorangegangenen Abtastperiode ist.
    ρe = (1 – μ)ρe + μe(t) falls keine Nahsprache, = ρe sonst, 10wobei μ « 1 ist. e(t) > k1ρe 11repräsentiert die zweite Bedingung, wobei k1 eine Konstante größer als 1 ist.
  • Obgleich durch diesen einfachen Leistungsvergleich das Vorhandensein von Nahsprache erfasst werden kann, prüft der Nahdetektor 44, um zu sehen, ob zwei Bedingungen erfüllt sind, die das Vorhandensein von Nahsprache angeben. Die erste Bedingung, die erfüllt sein muss, ist, dass das Schallechopfad-Verstärkungs/Verlust-Signal γ(t) 42 größer als ein ausgewähltes Vielfaches des Signals ργ 46 des langfristigen Durchschnitts sein muss. Die zweite Bedingung, die erfüllt sein muss, ist, dass das Signal e(t) 51 der durchschnittlichen Leistung größer als ein ausgewähltes Vielfaches des Signals ρe 53 des langfristigen Leistungsdurchschnitts sein muss. Wenn diese zwei Bedingungen erfüllt sind, erzeugt der Nahdetektor 44 ein Hinweissignal 24, das einen Hinweis auf das Vorhandensein von Nahsprache erzeugt.
  • Obgleich das adaptive Filter 16 als eine Einpfadstruktur eines adaptiven Filters gezeigt worden ist, kann ebenfalls eine Zweipfadstruktur verwendet werden, die zwei Filter verwendet. 2 zeigt eine Zweipfadstruktur für das adaptive Filter 16. Die Zweipfadstruktur des adaptiven Filters 16 enthält zwei Filter, ein Hintergrundfilter 70 und ein Vordergrundfilter 72. Für die Zweipfadstruktur ist das Vordergrundfilter 72 ein adaptives Filter, das seine Vordergrundkoeffizienten 71 einmal in einer Rahmenperiode in das Hintergrundfilter 70 lädt, falls die Leistungsschätzung Ef(t) des Vordergrundsignals kleiner als die Leistungsschätzung Eb(t) des Hintergrundsignals ist. Das Hintergrundfilter ist ein adaptives Filter, das seine Hintergrundkoeffizienten 73 in das Vordergrundfilter 72 lädt, falls die Leistungsschätzung Eb(t) des Hintergrundsignals kleiner als die Leistungsschätzung Ef(t) des Vordergrundsignals ist. Außerdem werden bei Erfassung von Nahsprache die Hintergrundkoeffizienten 73 des Hintergrundfilters 70 in das Vordergrundfilter 72 geladen. Die folgenden Gleichungen zeigen die Leistungsabschätzungen für das Vordergrund- und für das Hintergrundfilter eines adaptiven Filters mit Zweifachstruktur.
    Figure 00090001
    Figure 00100001
    wobei
  • α
    eine Konstante,
    Ef(t – m)
    ein Wert der vorangegangenen Abtastperiode,
    Eb(t – m)
    ein Wert der vorangegangenen Abtastperiode,
    M
    die Abtastperiode,
    P
    die p-Norm-Funktion,
    ef(t – k)
    das Vordergrundschall-Ausgangssignal und
    eb(t – k)
    das Hintergrundschall-Ausgabesignal ist.
    Falls Ef(t) < ζEb(t) ist, 14werden die geladenen Vordergrundkoeffizienten in das Hintergrundfilter geladen, falls Eb(t) < ζEf(t) ist, 15werden die zurück geladenen Hintergrundkoeffizienten in das Vordergrundfilter geladen, wobei ζ eine Konstante ist.
  • Während der Erfassung von Nahsprache ändert sich die Leistung des Nahsprachsignals schnell. Die Leistung der Rauschkomponente ändert sich im Vergleich zu der Nahsprachsignalkomponente nicht schnell. Somit führt die Rauschbedingung zu keinem plötzlichen Übergang der Leistungsschwankung, wie sie das Nahsprachsignal zeigt. Da die plötzlichen Übergänge des Nahsprachsignals ebenfalls zu viele Entscheidungswechsel an der Nahsprache verursachen, können instabile Ausgaben des Schallechokompensierers 10 auftreten. Somit ermöglicht die Nahsprache-Erfassungsschaltung 14 eine Nachwirkperiode von mehreren Rahmen, wenn die Nahsprache erfasst wird, um zu viele Entscheidungswechsel zwi schen der Nahsprachebedingung und der Bedingung keiner Nahsprache zu verringern.
  • Die bei der Nahspracheerfassung implementierte Nachwirkperiode ist in einem Betriebsablaufplan für den Schallechokompensierer 10 in 3 gezeigt. Der Betriebsablauf beginnt in einem Anfangsblock 80, in dem der Schallechokompensierer 10 initialisiert wird. Die Initialisierung des Schallechokompensierers 10 enthält das Einstellen eines Nachwirk-Zählwerts auf null und das Installieren von Standardwerten für Parameter, die von dem Schallechokompensierer 10 verwendet werden. Der Verfahrensablauf fährt entlang zweier Pfade fort, die den zwei Bedingungen entsprechen, die bei der Bestimmung des Vorhandenseins von Nahsprache verwendet werden. Entlang des ersten Pfads, der die erste Bedingung repräsentiert, empfängt der Schallechokompensierer 10, wie durch den Block 82 gezeigt ist, am Hochpassfilter 32 das Fernsprachsignal s(t) 28 und außerdem am Hochpassfilter 36 das Eingangssignal x(t) 28. Nachdem die Filterung abgeschlossen ist, geht der Verfahrensablauf zum Leistungsberechnungs- und Verhältnisblock 84 über, wo durch die Fernabtastschaltung 34 bzw. durch die Eingangsabtastschaltung 38 der Durchschnitt des Fernsprachsignals s(t) 20 und des Eingangssignals x(t) 28 gebildet wird. Nachdem die Durchschnitte x(t) und s(t) für jedes Signal erhalten worden sind, erzeugt die Teilerschaltung 40 ein Schallechopfad-Verstärkungs/Verlust-Signal γ(t) 42, das an den Vergleichsblock 86 des Betriebsablaufplans gesendet wird. Der Verfahrensablauf geht zum Block 88 über, wo das Schallechopfad-Verstärkungs/Verlust-Signal γ(t) 42 einer Bestimmung des langfristigen Durchschnitts unterworfen wird. Im Vergleichsblock 86 wird das Schallechopfad-Verstärkungs/Verlust-Signal γ(t) 42 mit dem langfristigen Durchschnitt ργ verglichen, um die erste Bedingung abzufragen, die auf das Vorhandensein von Nahsprache hinweist.
  • Entlang des zweiten Pfads, der die zweite Bedingung reρräsentiert, empfängt der adaptive Filterblock 90 in der adaptiven Filterschaltung 12 das Fernsprachsignal s(t) 20 und das Eingangssignal x(t) 18. Die adaptive Filterschaltung 12 erzeugt das Schallechokompensations-Ausgangssignal e(t) 26. Der Verfahrensablauf wird mit dem Leistungsberechnungsblock 92 fortgesetzt, wo für ein Schallechokompensations-Ausgangssignal e(t) 26 eine durchschnittliche Leistung e(t) bestimmt wird. Die resultierende durchschnittliche Leistung e(t) wird zur Weiterverarbeitung an den Vergleichsblock 86 gesendet. Der Verfahrensablauf wird mit dem Block 94 für den langfristigen Durchschnitt fortgesetzt, wo die durchschnittliche Leistung e(t) zu einem langfristigen Leistungsdurchschnitt ρe des Schallechokompensierer-Ausgangssignals e(t) 26 verarbeitet wird. Der Vergleichsblock 86 vergleicht die Durchschnittsleistung e(t) des Schallechokompensierer-Ausgangssignals e(t) 26 mit ihrem langfristigen Leistungsdurchschnitt ρe, um die zweite Bedingung abzufragen, die auf das Vorhandensein von Nahsprache hinweist.
  • Der Verfahrensablauf geht zum Entscheidungsblock 96 über, wo eine Bestimmung vorgenommen wird, ob sowohl die erste als auch die zweite Bedingung erfüllt ist. Falls beide Bedingungen erfüllt sind, geht der Verfahrensablauf zum Entscheidungsblock 98 über, um den Status des Nachwirk-Zählwerts zu bestimmen. Falls der Nachwirk-Zählwert auf dem Wert null ist, wie es bei der Anfangserfassung von Nahsprache der Fall ist, geht der Verfahrensablauf zum Block 100 über, wo der Nachwirk-Zählwert auf einen ausgewählten Intervallwert eingestellt wird. Für einen Schallechokompensierer 10 mit einer Zweipfadstruktur für das adaptive Filter 16 werden die Koeffizienten des Hintergrundfilters 70 in das Vordergrundfilter 72 zurück geladen. Daraufhin geht der Verfahrensablauf wieder zum Beginn der Nahsprache-Erfassungsoperation über.
  • Falls die erste und die zweite Bedingung im Entscheidungsblock 96 nicht mehr erfüllt sind, geht der Verfahrensablauf zum Entscheidungsblock 102 über, wo eine Prüfung vorgenommen wird, um zu bestimmen, ob der Nachwirk-Zählwert größer als null ist. Falls der Nachwirk-Zählwert größer als null wird, geht der Verfahrensablauf zum Block 104 über, wo der Nachwirk-Zählwert um einen Wert eins dekrementiert wird. Daraufhin wird der Verfahrensablauf mit dem Beginn der Nahsprache-Erfassungsoperation fortgesetzt. Falls der Nachwirk-Zählwert im Entscheidungsblock 102 gleich null ist, kehrt der Verfahrensablauf für Einfilter strukturen des adaptiven Filters 16 zum Beginn der Nahsprache-Erfassungsoperation zurück.
  • Für eine Zweipfadstruktur im adaptiven Filter 16 wird der Verfahrensablauf mit dem Entscheidungsblock 106 fortgesetzt, wo eine Prüfung vorgenommen wird, um zu sehen, ob die Leistung Ef(t) aus dem Vordergrundfilter 72 kleiner als die Leistung Eb(t) aus dem Hintergrundfilter 70 ist. Falls die Vordergrundleistung Ef(t) kleiner als die Hintergrundleistung Eb(t) ist, geht der Verfahrensablauf zum Block 108 über, wo die Koeffizienten des Vordergrundgrundfilters 72 in das Hintergrundfilter 70 geladen werden. Nach dem Laden kehrt der Verfahrensablauf zum Beginn der Nahsprache-Erfassungsoperation zurück. Falls die Vordergrundleistung Ef(t) nicht kleiner als die Hintergrundleistung Eb(t) ist, geht der Verfahrensablauf zum Entscheidungsblock 110 über, wo eine Prüfung vorgenommen wird, um zu sehen, ob die Hintergrundleistung Eb(t) kleiner als die Vordergrundleistung Ef(t) ist. Falls ein solcher Fall vorliegt, geht der Verfahrensablauf zum Block 112 über, wo die Koeffizienten des Hintergrundfilters 70 in das Vordergrundfilter 72 geladen werden. Nach dem Rückladen kehrt der Verfahrensablauf zum Beginn der Nahsprache-Erfassungsoperation zurück. Falls die Hintergrundleistung Eb(t) in dieser Phase nicht kleiner als die Vordergrundleistung Ef(t) ist, kehrt der Verfahrensablauf zum Beginn der Nahsprache-Erfassungsoperation zurück, ohne dass irgendein Laden oder Rückladen zu oder von dem Vordergrundfilter 72 und zu oder von dem Hintergrundfilter 70 ausgeführt wird.
  • 4 zeigt ein Beispiel der Effektivität der Nahspracheerfassung. Die graphische Darstellung aus 4 veranschaulicht eine Sprachdatei, die in einem Kraftfahrzeug während der Autobahnfahrt gesammelt wurde. Die Nahspracheerfassung ist durch schraffierte Balken gezeigt. In den Gleichungen sind die folgenden Werte für die Parameter verwendet worden: M = 128 P = 1 γ = 2–7 μ = 2–10 k1 = k2 = 1,25 ζ = 1,14.
  • Die Gleichungen für ρe und ργ wurden geändert, um langfristige Durchschnitte zu vermeiden, die zu groß für die nachfolgende Nahspracheerfassung sein können. Die Gleichungen für ρe und ργ sind wie folgt, wobei sie zeigen, wann und ob eine Aktualisierung ausgeführt werden muss: ρe = ρe falls Nahsprache = (1 – μ)ρe + μe(t) falls e(t) > ρe = (1 – 4μ)ρe + 4μe(t) falls e(t) > ρe. 16 ργ = ργ falls Nahsprache = (1 – μ)ργ + μγ(t) falls γ(t) > ργ = (1 – 4μ)ργ + 4μγ(t) falls γ(t) < ργ. 17
  • Die Nahspracheerfassung findet in verrauschten Bedingungen mit niedrigen Signal/Rausch-Verhältnissen statt.
  • Zusammengefasst enthält ein Schallechokompensierer eine Nahsprache-Erfassungsschaltung, die das Vorhandensein von Nahsprache unabhängig von der Betriebsumgebung des Schallechokompensierers bestimmt. Die Nahsprache-Erfassungsschaltung vergleicht als eine erste Bedingung ein Schallechopfad-Verstärkungs/Verlust-Signal mit seinem langfristigen Durchschnitt und vergleicht außerdem als eine zweite Bedingung die durchschnittliche Leistung eines Schallechokompensierer-Ausgangssignals mit seinem langfristigen Durchschnitt. Zur optimalen Nahspracheerfassung müssen beide Bedingungen erfüllt sein. Beide Bedingungen sind erfüllt, wenn in der ersten Bedingung das Schallechopfad-Verstär kungs/Verlust-Signal größer als sein langfristiger Durchschnitt ist und wenn in der zweiten Bedingung die durchschnittliche Leistung des Schallechokompensierer-Ausgangssignals größer als sein langfristiger Durchschnitt ist. Die Naherfassungsschaltung implementiert eine Nachwirkzählung, um instabile Ausgaben des Schallechokompensierers, die durch häufige plötzliche Übergänge zwischen der Erfassung von Nahsprache und keiner Nahsprache verursacht werden, zu verhindern.
  • Somit sind in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung offensichtlich ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen eines Nahsprachsignals geschaffen worden, die die oben dargelegten Vorteile erfüllen. Obgleich ausführlich die bevorzugte Ausführungsform beschrieben worden ist, können daran selbstverständlich verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Abwandlungen vorgenommen werden. Zum Beispiel können verschiedene Parameter und verschiedene Vergleiche des Fernsprachsignals, des Eingangssignals und des Schallechokompensierer-Ausgangssignals vorgenommen werden, während weiter eine Erfassung von Nahsprache sichergestellt ist. Weitere Beispiele kann der Fachmann auf dem Gebiet leicht ermitteln, ohne von dem wie durch die folgenden Ansprüche definierten Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims (20)

  1. Verfahren zum Erfassen von Nahsprache (60) für die Verwendung in einem Schallechokompensierer (10), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bestimmen einer durchschnittlichen Leistung (51) eines Schallechokompensierer-Ausgangssignals (26) über eine ausgewählte Abtastperiode, wobei das Schallechokompensierer-Ausgangssignal (26) eine Folge eines empfangenen Eingangssignals (28) von einem Mikrophon (30) und eines Ausgangssignals (22) von einem adaptiven Filter (16) des Schallechokompensierers (10) ist; Filtern eines Fernsprachsignals (20), wobei das Fernsprachsignal das Ausgangssignal (22) des adaptiven Filters erzeugt; Filtern des empfangenen Eingangssignals (28); Bestimmen eines Durchschnitts ( (t)) des gefilterten Fernsprachsignals über die ausgewählte Abtastperiode; Bestimmen eines Durchschnitts ( (t)) des gefilterten empfangenen Eingangssignals über die ausgewählte Abtastperiode; Bestimmen der Schallechopfad-Verstärkung/des Schallechopfad-Verlusts (42), wobei die Schallechopfad-Verstärkung/der Schallechopfad-Verlust (42) ein Verhältnis des durchschnittlichen gefilterten empfangenen Eingangssignals (x(t)) und des durchschnittlichen gefilterten Fernsprachsignals (s(t)) ist; Bestimmen eines langfristigen Leistungsdurchschnitts (53) des Schallechokompensierer-Ausgangssignals (26); Bestimmen eines langfristigen Durchschnitts (46) der Schallechopfad-Verstärkung/des Schallechopfad-Verlusts (42); Vergleichen der Schallechopfad-Verstärkung/des Schallechopfad-Verlusts (42) mit dem langfristigen Durchschnitt der Schallechopfad-Verstärkung/des Schallechopfad-Verlusts (42); und Vergleichen der durchschnittlichen Leistung (51) des Schallechokompensierer-Ausgangssignals (26) mit dem langfristigen Leistungsdurchschnitt (53) des Schallechokompensierer-Ausgangssignals (26), um das Vorhandensein eines Nahsprachsignals (60) zu erfassen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Vorhandensein von Nahsprache erfolgt, wenn die durchschnittliche Leistung (51) des Schallechokompensierer-Ausgangssignals (26) und die Schallechopfad-Verstärkung/der Schallechopfad-Verlust (42) größer als ausgewählte Vielfache des langfristigen Leistungsdurchschnitts (53) des Schallechokompensierer-Ausgangssignals (26) bzw. des langfristigen Durchschnitts (46) der Schallechopfad-Verstärkung/des Schallechopfad-Verlusts (42) sind.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner die folgenden Schritte umfasst: Bestimmen einer Vordergrund-Leistungsausgangsschätzung (Ef(t)) eines Vordergrundfilters des adaptiven Filters (16); Bestimmen einer Hintergrund-Leistungsausgangsschätzung (Eb(t)) eines Hintergrundfilters des adaptiven Filters (16); Vergleichen der Vordergrund-Leistungsausgangsschätzung (Ef(t)) mit der Hintergrund-Leistungsausgangsschätzung (Eb(t)), um geeignete Koeffizienten für das Vordergrundfilter (70) und das Hintergrundfilter (72) des adaptiven Filters (16) zu bestimmen.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, das ferner den folgenden Schritt umfasst: Laden von Koeffizienten des Vordergrundfilters (72) in das Hintergrundfilter (70), wenn die Vordergrund-Leistungsausgangsschätzung (Ef(t)) größer als ein Vielfaches der Hintergrund-Leistungsausgangsschätzung (Eb(t)) ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, das ferner den folgenden Schritt umfasst: Laden von Koeffizienten des Hintergrundfilters (70) in das Vordergrundfilter (72), wenn die Hintergrund-Leistungsausgangsschätzung (Eb(t)) größer als ein Vielfaches der Vordergrund-Leistungsausgangsschätzung (Ef(t)) ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 3, das ferner die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines Nachwirk-Zählwertes, wenn das Vorhandensein des Nahsprachsignals (60) erfasst wird; Laden von Koeffizienten des Vordergrundfilters (72) in das Hintergrundfilter (70) in Reaktion auf die Bereitstellung des Nachwirk-Zählwertes.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner den folgenden Schritt umfasst: Bereitstellen eines Nachwirk-Zählwertes, wenn das Vorhandensein des Nahsprachsignals (60) erfasst wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, das ferner den folgenden Schritt umfasst: Aktualisieren von Koeffizienten für das adaptive Filter (16) in Reaktion auf die Bereitstellung des Nachwirk-Zählwertes.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, das ferner den folgenden Schritt umfasst: Dekrementieren des Nachwirk-Zählwertes bei Fehlen des Nahsprachsignals (60).
  10. Verfahren nach Anspruch 9, das ferner den folgenden Schritt umfasst: Aktualisieren des langfristigen Leistungsdurchschnitts (53) des Schallechokompensierer-Ausgangssignals (26) und des langfristigen Durchschnitts (46) der Schallechopfad-Verstärkung/des Schallechopfad-Verlusts (42), wenn der Nachwirk-Zählwert den Wert null erreicht hat.
  11. Verfahren zum Erfassen von Nahsprache nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Verfahren zum Erfassen von Nahsprache in einem Telekommunikationssystem verwendet wird.
  12. Verfahren zum Erfassen von Nahsprache nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Verfahren zum Erfassen von Nahsprache in einem Telephon verwendet wird.
  13. Vorrichtung (14) zum Erfassen von Nahsprache, die in einem Schallechokompensierer (10) verwendet wird, mit: einem ersten Hochpassfilter (32), das so betreibbar ist, dass es ein Fernsprachsignal (20) empfängt, wobei das erste Hochpassfilter (32) so betreibbar ist, dass es Niederfrequenzkomponenten des Fernsprachsignals (20) entfernt; einer Fernabtastschaltung (34), die so betreibbar ist, dass sie ein Durchschnittssignal (s(t)) des Fernsprachsignals (20) über eine ausgewählte Abtastperiode erzeugt; einem zweiten Hochpassfilter (36), das so betreibbar ist, dass es ein Eingangssignal (28) empfängt, wobei das Eingangssignal (28) eine Fernsprachkomponente, eine Nahsprachkomponente und eine Rauschkomponente enthält, wobei das zweite Hochpassfilter (36) so betreibbar ist, dass es die Niederfrequenzkomponenten des Eingangssignals (28) entfernt; einer Eingangsabtastschaltung (38), die so betreibbar ist, dass sie ein Durchschnittssignal (x(t)) des Eingangssignals (28) über die ausgewählte Abtastperiode erzeugt; einer Teilerschaltung (40), die so betreibbar ist, dass sie ein Schallechopfad-Verstärkungs/Verlust-Signal (42) erzeugt, wobei das Schallechopfad- Verstärkungs/Verlust-Signal (42) ein Verhältnis des Durchschnittssignals des Eingangssignals (28) zu dem Durchschnittssignal des Fernsprachsignals (20) ist; einer Langfrist-Echopfad-Durchschnittsbildungsschaltung (48), die so betreibbar ist, dass sie ein langfristiges Durchschnittssignal (46) des Schallechopfad-Verstärkungs/Verlust-Signals (42) erzeugt; einem Nahdetektor (44), der so betreibbar ist, dass er eine erste Bedingung für das Vorhandensein von Nahsprache (60) bestimmt, wenn das Schallechopfad-Verstärkungs/Verlust-Signal (42) größer als das langfristige Durchschnittssignal (46) ist; einer Leistungsabstastschaltung (50), die so betreibbar ist, dass sie ein Schallechokompensierer-Ausgangssignal (26) empfängt, und so betreibbar ist, dass sie ein Durchschnittssignal (51) des Schallechokompensierer-Ausgangssignals (26) über die ausgewählte Abtastperiode erzeugt; einer Langfrist-Echokompensierer-Durchschnittsbildungsschaltung (52), die so betreibbar ist, dass sie ein langfristiges Leistungsdurchschnittssignal (53) in Reaktion auf das Durchschnittssignal des Schallechokompensierer-Ausgangssignals (26) erzeugt, wobei der Nahdetektor (40) so betreibbar ist, dass er eine zweite Bedingung für das Vorhandensein von Nahsprache (60) bestimmt, wenn das Durchschnittssignal (51) des Schallechokompensierer-Ausgangssignals (26) größer als das langfristige Leistungsdurchschnittssignal (53) ist.
  14. Vorrichtung für die Erfassung von Nahsprache nach Anspruch 13, bei der der Nahdetektor (44) so betreibbar ist, dass er ein Hinweissignal (24) erzeugt, wenn die erste und die zweite Bedingung erfüllt sind.
  15. Vorrichtung für die Erfassung von Nahsprache nach Anspruch 13, bei der das langfristige Durchschnittssignal (46) und das langfristige Leistungsdurchschnittssignal (53) bei einem Hinweis darauf, dass keine Nahsprache (60) erfasst worden ist, aktualisiert werden.
  16. Vorrichtung für die Erfassung von Nahsprache nach Anspruch 13, bei der der Nahdetektor (44) einen Nachwirk-Zähler enthält, wobei der Nachwirk-Zähler einen Nachwirk-Zählwert besitzt, der auf einen ausgewählten Wert gesetzt wird, wenn Nahsprache (60) erstmals auftritt, wobei der Nachwirk-Zählwert verhindert, dass der Nahdetektor (44) plötzliche Übergänge im Vorhandensein von Nahsprache (60) verarbeitet.
  17. Vorrichtung für die Erfassung von Nahsprache nach Anspruch 16, bei der der Nachwirk-Zählwert auf den ausgewählten Wert zurückgesetzt wird, wenn Nahsprache (60) auftritt, nachdem der Nachwirk-Zählwert den Wert null erreicht hat.
  18. Vorrichtung für die Erfassung von Nahsprache nach Anspruch 16, bei der das langfristige Durchschnittssignal (46) und das langfristige Leistungsdurchschnittssignal (53) nicht aktualisiert werden, wenn Nahsprache (60) vorhanden ist oder wenn der Nachwirk-Zählwert einen Wert größer als null hat.
  19. Vorrichtung für die Erfassung von Nahsprache nach einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei die Vorrichtung (14) für die Erfassung von Nahsprache in einem Telekommunikationssystem enthalten ist.
  20. Vorrichtung für die Erfassung von Nahsprache nach einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei die Vorrichtung (14) für die Erfassung von Nahsprache in einem Telephon enthalten ist.
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