Система и способ предотвращения ложной сходимости в присутствии тональных сигналов при подавлении эхо-сигналов во временной области

 

Заявленная система и способ обнаружения сходимости в эхоподавителе позволяют предотвратить возникновение ложной сходимости в результате приема только тональных сигналов во входном сигнале. В эхоподавителе используется адаптивный фильтр для оценки эхо-сигнала, созданного неизвестным эхо-каналом. Оценка эхо-сигнала вычитается из обратного сигнала для исключения эхо-сигнала, созданного неизвестным эхо-каналом. Достигаемый технический результат определяется из названия. Чтобы предотвратить ложную сходимость эхоподавителя к сигналу, который содержит только тональные сигналы, предусмотрены система и способ для обнаружения присутствия тональных сигналов в отсутствие других частот. Значения на отводах адаптивного фильтра фильтруются для получения отфильтрованного сигнала. Величина энергии в отфильтрованном сигнале сравнивается с величиной энергии в неотфильтрованных значениях на отводах фильтра, чтобы определить наличие только тональных сигналов. В присутствии только тональных сигналов эхоподавителю не разрешается уменьшать размер шага адаптации адаптивного фильтра. 7 с. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится, в основном, к эхоподавителям, а более конкретно - к системе и способу предотвращения ложной сходимости из-за наличия тонального сигнала при подавлении эхо-сигналов во временной области.

В обычных наземных телефонных системах абонентная аппаратура обычно подключается к центральной телефонной станции с помощью двухпроводной линии (часто называемой абонентским шлейфом). Однако в случае аппаратуры, отделенной от центральной телефонной станции расстояниями свыше 35 миль (56,327 км), оба направления передачи разделены на два физически раздельных провода, то есть используется четырехпроводная линия. Таким образом, когда одна из сторон, осуществляющая вызов, находится на большом расстоянии от центральной телефонной станции (например, когда абонент осуществляет или получает вызов на большом расстоянии), центральная телефонная станция должна соединить двухпроводную линию с четырехпроводной линией. Устройство, используемое для осуществления такого соединения, называется дифференциальной системой. Таким образом, типовую телефонную схему для больших расстояний можно описать как двухпроводную в абонентской линии до локальной дифференциальной системы на центральной телефонной станции, четырехпроводную в сети дальней связи до удаленной дифференциальной системы на удаленной центральной станции и двухпроводную от удаленной дифференциальной системы до удаленного абонента.

Следствием использования дифференциальных систем для подсоединения четырехпроводных линий к двухпроводным линиям является рассогласование импедансов. В результате рассогласования импедансов в дифференциальной системе речь говорящего на одном конце может отражаться дифференциальной системой на другом конце (удаленной дифференциальной системой). Это отражение обуславливает прослушивание говорящим абонентом эхо-сигнала своего собственного голоса. На относительно коротких расстояниях, где эхо-сигнал во времени совпадает с реальной речью, оно незаметно. Однако на более протяженных расстояниях время ожидания между реальной речью и принимаемым эхо-сигналом больше, что приводит к заметному эхо-сигналу. Чтобы минимизировать нежелательные эффекты появления таких эхо-сигналов, использовали эхоподавители в различных формах.

Одна из форм эхоподавителя описана в патенте США N 5307405 на "Сетевой эхоподавитель" от 26 апреля 1994 г., переуступленном обладателю прав на данное изобретение. В патенте описана система, в которой идентифицируется импульсная характеристика неизвестного эхо-канала и формируется копия реального эхо-сигнала с помощью способов адаптивной фильтрации. Копия эхо-сигнала вычитается из сигнала, прослушиваемого говорящим абонентом на дальнем конце, чтобы подавить реальный эхо-сигнал.

В частности, адаптивный фильтр на центральной телефонной станции создает опорный сигнал из сигнала, полученного от говорящего на дальнем конце. Адаптивный фильтр использует опорный сигнал для получения копии эхо-сигнала, которая, по существу, является оценкой эхо-сигнала. Эту оценку вычитают из обратного сигнала, который прослушивается на дальнем конце, подавляя таким образом эхо-сигнал говорящего абонента, полученный из этого сигнала. Вычитание дает в результате сигнал остаточной погрешности, который используется адаптивным фильтром для обновления сигналов на его отводах в соответствии с некоторым алгоритмом адаптации, например методом наименьших средних квадратов (НСК). В сущности, адаптивный фильтр определяет частотную характеристику неизвестного канала путем наблюдения отклика на частоты, посланные в сигнале с дальнего конца. Иными словами, адаптивный фильтр использует речь на дальнем конце в качестве эталона и адаптирует свои отводы для точного отфильтровывания эхо-сигнала.

Для управления работой эхоподавителя и для определения моментов обновления настройки адаптивного фильтра используется конечный автомат. Как правило, размер шага адаптации фильтра изначально задают большой, чтобы облегчить быструю сходимость фильтра (то есть, чтобы фильтр быстро адаптировался к каналу). Затем, после достижения состояния сходимости фильтра размер шага адаптации уменьшают для поддержания состояния сходимости фильтра к каналу.

Настоящее изобретение относится к системе и способу исключения ложной сходимости в устройствах эхоподавления. В эхоподавителе во временной области используется адаптивный фильтр для оценки эхо-сигнала. После этого оценка эхо-сигнала вычитается из обратного сигнала, так что говорящий абонент на дальнем конце не слышит свое собственное эхо. Конечный автомат в эхоподавителе регулирует размер шага адаптации адаптивного фильтра в соответствии с алгоритмом адаптации. После того, как адаптивный фильтр определяет частотную характеристику эхо-канала, конечный автомат уменьшает размер шага адаптации для обеспечения сходимости эхоподавителя.

В случае обычных эхоподавителей наличие некоторых сигналов, например двухтоновых мультичастотных (ДТМЧ) тональных сигналов, в канале эхо-сигнала может привести к ложной сходимости. В частности, когда присутствуют только тональные сигналы, адаптированный фильтр быстро изучает реакцию канала на частоты тональных сигналов и обеспечивает быструю сходимость для подавления этих тональных сигналов. Однако частоты тональных сигналов никогда не присутствуют отдельно от всего диапазона частот, которые может передавать канал. Человеческая речь и другие аудиосигналы содержат значительно более широкий диапазон частот. Поэтому, если эхоподавитель обеспечивает сходимость к каналу и размер шага адаптации фильтра уменьшается, когда присутствуют только тональные сигналы, эхоподавитель может оказаться неспособным немедленно подавлять эхо-сигналы на частотах, отличающихся от частот тональных сигналов, когда такие новые частоты появляются в канале, потому что малый размер шага адаптации приводит к медленному отклику адаптивного фильтра на новые частоты.

Чтобы обнаружить и предотвратить ложную сходимость, предусмотрена схема сравнения. Поскольку значения на отводах адаптивного фильтра (также называемые коэффициентами фильтра) содержат оценку текущего состояния неизвестного эхо-канала, отводы содержат информацию о частотах, которые присутствовали в канале. Схему сравнения можно использовать для анализа спектрального состава значений на отводах фильтра для определения того, только ли тональные сигналы присутствовали в процессе сходимости или присутствовала также и другая аудиоинформация, например речевые сигналы. Если присутствуют только тональные сигналы, схема сравнения запрещает эхоподавителю сокращать размер шага адаптации, так что размер шага остается большим. При таком большом размере шага адаптации, когда в канале эхо-сигнала появляется аудиоинформация, например речь, эхоподавитель может быстро осуществить сходимость для компенсации эхо-сигнала, прежде чем он будет услышан говорящим на дальнем конце.

Дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения, а также структура и работа различных вариантов осуществления настоящего изобретения более подробно описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи.

Настоящее изобретение описано со ссылками на прилагаемые чертежи. На чертежах одинаковые цифровые позиции обозначают идентичные или функционально аналогичные элементы. Кроме того, крайняя слева цифра цифровой позиции обозначает чертеж, на котором эта цифровая позиция впервые появляется.

Фиг. 1 изображает телефонную систему дальней связи.

Фиг. 2 изображает сотовую систему телефонной связи.

Фиг. 3 изображает подавитель эхо-сигналов во временной области.

Фиг. 4 изображает устройство сравнения значений на отводах фильтра.

Фиг. 5 представляет блок-схему последовательности операций при работе устройства сравнения значений на отводах фильтра.

Настоящее изобретение относится к усовершенствованному эхоподавителю, имеющему схему сравнения для обнаружения и предотвращения ложной сходимости, обусловленной наличием передаваемых тональных сигналов. В соответствии с изобретением подавитель эхо-сигналов во временной области включает в себя схему сравнения, которая анализирует накопленную оценку частотной характеристики канала для определения того, только ли тональные сигналы присутствовали в канале.

Если присутствовали только тональные сигналы, эхоподавителю запрещается сокращать размер шага адаптации, чтобы предотвратить ложную сходимость.

Перед подробным описанием изобретения полезно описать возможные условия, в которых можно реализовать изобретение. Поскольку изобретение посвящено усовершенствованным способам подавления эхо-сигналов, оно, в частности, может быть использовано в системе дальней телефонной связи, как показано на фиг. 1.

Согласно фиг. 1 система дальней связи содержит два телефонных аппарата 104, каждый из которых подключен к соответствующей дифференциальной системе 122 на соответствующей центральной телефонной станции 120. Это соединение осуществляется посредством двухпроводной линии, называемой абонентской линией 162. Для связи через сеть дальней связи от одной центральной телефонной станции 120 до другой соединение осуществляют посредством сети дальней связи, которая является четырехпроводным сегментом 164.

Изобретение может также использоваться в сотовой системе телефонной связи, как показано на фиг. 2. Сотовая система телефонной связи содержит сотовый телефон 204 и базовую станцию 208. Базовая станция 208 реализует сопряжение сотового телефона 204 с центральной телефонной станцией 120 для осуществления соединения по вызову между телефонным аппаратом 104 и сотовым телефоном 204.

Обе эти системы предусматривают наличие дифференциальной станции 122, которая осуществляет сопряжение локальной двухпроводной абонентской линии 162 с четырехпроводным сегментом 164. Как описано выше, следствием рассогласования импедансов на дифференциальной станции 122 может являться возникновение эхо-сигнала. Ввиду задержки, связанной с передачей информации из конца в конец в этих системах, результирующие эхо-сигналы могут оказывать нежелательное воздействие. Следовательно, такие системы идеально подходят для получения выгод от усовершенствованного эхоподавителя.

Настоящее изобретение для удобства описано терминами этих возможных областей применения. Это не означает, однако, что изобретение ограничивается только применением в этих системах. Фактически, из нижеследующего описания для специалиста в данной области техники ясно, как реализовать изобретение в других системах.

На фиг. 3 показана блок-схема, иллюстрирующая простой подавитель 300 эхо-сигналов во временной области. Подавитель 300 эхо-сигналов во временной области содержит адаптивный фильтр 304, конечный автомат 308 и суммирующий элемент 312. На фиг. 3 также изображен неизвестный эхо-канал 360, который представляет собой источник нежелательного эхо-сигнала, вводимого дифференциальной системой 122.

От удаленного пользователя, находящегося на другом конце четырехпроводного сегмента 164, принимается входной сигнал 322. Входной сигнал 322 может быть, например, речевым сигналом от пользователя, говорящего по сотовому телефону 204 или телефонному аппарату 104 на дальнем конце. Входной сигнал 322 также может быть информацией с модема или другой аудиоинформацией, полученной с дальнего конца четырехпроводного сегмента 164.

Во внешней среде, где существует рассогласование импедансов, входной сигнал 322 проходит через неизвестный эхо-канал 360 с получением эхо-сигнала 362. Именно эхо-сигнал 362 смешивается с аудиосигналом 332 на ближнем конце (например, с речью местного пользователя). Сумма эхо-сигнала 362 и речевого сигнала 332 на ближнем конце составляет обратный сигнал 324. Без эхоподавителя 300 обратный сигнал 324, который включает и звуковой сигнал 332 на ближнем конце и эхо-сигнал 362, поступал бы обратно к пользователю на дальнем конце. Однако в эхоподавителе используется адаптивный фильтр 304 и суммирующий элемент 312 для подавления влияния, которое эхо-сигнал 362 оказывает на обратный сигнал 324.

Адаптивный фильтр 304 использует входной сигнал 322 для получения сигнала оценки 328, который является оценкой реального эхо-сигнала 362. Сигнал оценки 328 вычитается из обратного сигнала 324 для получения сигнала ошибки 326. Сигнал ошибки 326 также используется адаптивным фильтром 304 для обновления значений на его отводах (также называемых коэффициентами фильтра) в соответствии с некоторым алгоритмом адаптации, например методом наименьших средних квадратов (НСК). В сущности, фильтр 304 анализирует частотную характеристику неизвестного эхо-канала 360 путем анализа его реакции на частоты, принятые во входном сигнале 322.

Конечный автомат 308 регулирует работу адаптивного фильтра 304 путем контроля входного сигнала 322, сигнала ошибки 326 и обратного сигнала 324 для определения момента, когда следует обновить настройку адаптивного фильтра. В частности, конечный автомат 308 изменяет размер шага адаптации адаптивного фильтра 304 с целью регулирования быстроты сходимости. При больших размерах шага адаптации адаптивный фильтр 304 быстро адаптируется к неизвестному эхо-каналу 360. Однако из-за большого размера шага адаптации малые изменения в частотной характеристике сигнала ошибки 326 проявляются в больших изменениях отклика адаптивного фильтра 304.

Важным параметром, используемым для определения сходимости адаптивного фильтра, является увеличение потерь обратного эха (УПОЭ), определяется как УПОЭ(дБ) = 10log(σ²_Y/σ²_e), где σ²_Y - дисперсия эхо-сигнала 362, σ²_e - дисперсия сигнала ошибки 326; эти дисперсии аппроксимируются с помощью кратковременных усреднений энергии обратного сигнала 324 и сигнала ошибки 326 соответственно. УПОЭ представляет собой количество энергии, которая удаляется из обратного сигнала 326 после его пропускания через эхоподавитель 300. Если УПОЭ достигает 25-30 дБ, конечный автомат 308 полагает, что адаптивный фильтр 304 находится в состоянии сходимости, то есть, что адаптивному фильтру 304 известна частотная характеристика неизвестного эхо-канала 360. После этого конечный автомат 308 уменьшает размер шага адаптации адаптивного фильтра 304, так что он может с большей точностью аппроксимировать неизвестный эхо-канал 360. Это изменение размера шага адаптации называют сдвигом регулирования.

Фильтр временной области, аналогичный изображенному на фиг. 3, использующий УПОЭ для измерения сходимости "детектирования" сдвоенного" разговора, описан в вышеупомянутом патенте США N 5307405.

Как указано выше, конечный автомат 308 регулирует сходимость адаптивного фильтра 304 путем регулирования размера шага адаптации адаптивного фильтра 304. При большом размере шага адаптации адаптивный фильтр 304 быстро адаптируется к частотному отклику неизвестного эхо-канала 360. Однако, если размер шага адаптации остается большим, отклонения в частном отклике эхо-канала 360 приводят к продолжительным адаптациям в адаптивном фильтре 304. Использование большого размера шага адаптации может вызвать перекомпенсацию при малых отклонениях в неизвестном эхо-канале 360 и/или во входном сигнале 322. Таким образом, большой размер шага адаптации можно рассматривать как соответствующий грубой настройке, когда малые входные отклонения приводят к большому изменению отклика. Это идеально для быстрого входа в требуемую область, но далеко неидеально для установки на целевое значение.

Чтобы обеспечить точную настройку адаптивного фильтра 304, можно предусмотреть малый размер шага адаптации. Однако когда адаптивный фильтр 304 далек от частотного отклика неизвестного эхо-канала 360, малый размер шага адаптации может привести к большим затратам времени для адаптивного фильтра 304 на определение частотной характеристики неизвестного эхо-канала 360.

Поэтому при оптимальном решении размер шага адаптации сначала задают большим, что позволяет адаптивному фильтру 304 осуществить быструю сходимость к частотной характеристике неизвестного эхо-канала 360. Сразу же после достижения сходимости адаптивного фильтра 304 размер шага адаптации уменьшают, чтобы позволить адаптивному фильтру 304 точно отслеживать отклонения в неизвестном эхо-канале 360 и во входном сигнале 322.

Однако возникают проблемы при использовании УПОЭ в качестве меры сходимости при наличии тональных сигналов. Когда входной сигнал 322 является одиночным тональным сигналом частоты или парой тональных сигналов, адаптивный фильтр быстро изучает канальную характеристику неизвестного эхо-канала 360 для этих частот. В этот момент частоты подавляются и значение УПОЭ увеличивается до величины свыше 30 дБ. В ответ конечный автомат 308 уменьшает размер шага адаптации в предположении достижения состояния сходимости адаптивного фильтра 304. На самом же деле сходимость адаптивного фильтра 304 достигнута не для всей частотной характеристики канала, а только для частот принятых тональных сигналов.

Примерами таких тональных сигналов, которые обычно появляются при телефонных вызовах и могут создавать такую ситуацию ложной сходимости, являются тональные сигналы, возникающие в процессе вызова (например, обратный вызов), или двухтоновые мультичастотные (ДТМЧ) тональные сигналы, которые возникают при вводе с кнопочного номеронабирателя.

При малом размере шага сходимости, являющемся результатом такой ложной сходимости, эхоподавитель 300 находится в установившемся режиме работы. Как и при действительной сходимости, когда размер шага сходимости мал, осуществляют только точные регулировки адаптивного фильтра 304. Однако фильтр на самом деле не находится в состоянии сходимости, потому что он определил только канальную характеристику для частот тональных сигналов. Следовательно, когда абонент, находящийся на дальнем конце, начинает говорить, эхо-сигнал 362 содержит новые частоты, которые адаптивный фильтр 304 не подавил, и адаптивный фильтр 304 медленно определяет канальную характеристику для новых частот, поскольку размер шага адаптации мал.

Еще одна проблема, вызванная ложной сходимостью, состоит в том, что конечный автомат 308 может принять ошибочно решение о том, что речь, соответствующая обратному сигналу 324, является сдвоенным разговором. Сдвоенный разговор происходит, например, когда обе стороны говорят и как речь 322 на ближнем конце, так и эхо-сигнал 362 содержат речевые сигналы. В некоторых вариантах осуществления конечный автомат 308 может быть запрограммирован с учетом сдвоенного разговора путем отмены адаптации адаптивного фильтра 304.

Для предотвращения создания условия ложной сходимости из-за наличия тональных сигналов предусмотрена схема сравнения частот на отводах фильтра. Схема сравнения частот на отводах фильтра реализуется совместно с эхоподавителем 300 и используется наряду с вышеупомянутым вычислением значения УПОЭ. Схема сравнения частот на отводах фильтра проверяет спектральное содержание значений на отводах адаптивного фильтра 304 и определяет, выполнялись ли условия, которые приводят к ложной сходимости.

На фиг. 4 представлена блок-схема, иллюстрирующая вариант осуществления устройства 400 сравнения частот на отводах фильтра. В этом варианте осуществления устройство 400 сравнения частот на отводах фильтра состоит из фильтра 404 верхних частот (ФВЧ), устройств 408A и 408B вычисления энергии и устройства сравнения 412. В предпочтительном варианте осуществления устройство 400 сравнения частот на отводах фильтра входит в состав конечного автомата 308.

Ниже описана в общих чертах работа устройства 400 сравнения частот на отводах фильтра. На фиг. 5 представлена блок-схема последовательности операций в процессе обработки, осуществляемой устройством 400 сравнения частот на отводах фильтра при обнаружении ложной сходимости.

Как показано на фиг. 4 и 5, на этапе 504 устройство 400 сравнения частот на отводах фильтра принимает значения 426 на отводах фильтра, которые являются массивом значений, соответствующих множеству частот, полученных из сигнала ошибки 326 и входного сигнала 322, как описано выше. На этапе 508 значения 426 на отводах фильтра подвергаются фильтрации верхних частот для обеспечения уменьшения энергии на частотах ниже желаемой частоты среза. Частоту среза выбирают таким образом, что фильтр 404 верхних частот блокирует частоты, соответствующие тональным сигналам, но пропускает другие частоты сигналов, которые выше, чем наивысшая частота тональных сигналов. Таким образом, частоты, пропущенные фильтром 404 верхних частот, соответствуют тем частотам, которые отличаются от частот тональных сигналов. Процесс фильтрации эффективен потому, что частоты тональных сигналов обычно появляются на нижнем конце спектра звуковых частот. Результатом является второе множество значений 434 на отводах фильтра, отфильтрованных в фильтре верхних частот.

Например, в обычной телефонной системе спектр звуковых частот находится в диапазоне 0 - 4 кГц, а все тональные сигналы появляются на уровне около или ниже 2 кГц. В таких условиях частоту среза фильтра 404 верхних частот задают на уровне 2 кГц. В этом варианте осуществления пропускаются только частоты от 2 до 4 кГц.

На этапе 512 с помощью устройства 408A вычисления энергии вычисляют энергию в отфильтрованных в фильтре верхних частот значениях 434 на отводах для получения значения E_ВЕРХ 436. Значение E_ВЕРХ 436 представляет собой величину энергии в значениях 434 на отводах. В предпочтительном варианте осуществления значение E_ВЕРХ 436 вычисляют путем вычисления суммы квадратов отфильтрованных в фильтре верхних частот значений 434 на отводах.

Аналогично, на этапе 516 вычисляют энергию, соответствующую значениям 426 на отводах фильтра с помощью устройства 408B вычисления энергии. Устройство 408B вычисления энергии выдает значение E_СУМ 438, которое представляет собой энергию, соответствующую значениям 426 на отводах фильтра по всей полосе звуковых частот системы связи. В предпочтительном варианте осуществления значение E_СУМ 438 вычисляют путем вычисления суммы квадратов значений 426 на отводах фильтра.

На этапе 520 значение E_ВЕРХ 436 сравнивают со значением E_СУМ 438 для определения того, действительно ли адаптивный фильтр 304 находится в состоянии сходимости (или можно ли на самом деле осуществить сходимость адаптивного фильтра 304) или привело ли наличие тональных сигналов к созданию условий, при которых может возникнуть проблема ложной сходимости. Если входной сигнал 322 состоял только из тональных сигналов, вся энергия в значениях 426 на отводах фильтра ниже частоты отсечки фильтра 404 верхних частот. Следовательно, если значение E_ВЕРХ 436 является малой долей значения E_СУМ 438, это является указанием, что входной сигнал 322 состоял только из тональных сигналов. В этом случае спектральное содержание значении 426 на отводах фильтра используют для обнаружения недавнего наличия тональных сигналов во входном сигнале 322.

Если наличие тональных сигналов обнаружено, конечный автомат 308 не позволяет эхоподавителю 300 уменьшить его размер шага адаптации. С другой стороны, если входной сигнал 322 не состоял из тональных сигналов (т.е. значение E_ВЕРХ 436 больше, чем всего лишь малая доля значения E_СУМ 438), то эхоподавитель 300 имеет возможность осуществить сдвиг регулирования своего размера шага адаптации к меньшему значению, как показано с помощью блока 524 принятия решения и этапов 526, 528. Например, в одном из вариантов осуществления, если значение E_ВЕРХ 436 больше, чем 15% от значения E_СУМ 438, то эхоподавитель 300 получает возможность осуществить сдвиг регулирования.

В одном из вариантов осуществления устройство сравнения 412 просто определяет, превышает ли отношение "значение E_ВЕРХ 436/значение E_СУМ 438" определенный пороговый уровень. Если это так, то эхоподавитель 300 получает возможность перейти в установившееся состояние. Выбор порогового уровня, частоты среза и других рабочих параметров зависит от внешних условий, в которых реализуется изобретение. В число факторов, влияющих на рабочие параметры, могут входить мощность, длительности и частоты возможных тональных сигналов. В число дополнительных факторов могут входить тип, уровень и диапазон частот звуковой информации, ожидаемой во входном сигнале (то есть в голосе говорящего на дальнем конце).

В описанном выше варианте осуществления устройство сравнения частот на отводах фильтра анализирует частотную характеристику для отводов фильтра, чтобы определить, следует ли разрешить эхоподавителю уменьшить размер шага адаптации. В альтернативном варианте осуществления устройство сравнения частот анализирует входной сигнал, чтобы определить, состоит ли он только из тональных сигналов.

Существуют многочисленные варианты осуществления для устройства 400 сравнения частот на отводах фильтра. Например, вместо фильтрации в фильтре верхних частот одного тракта сигнала можно проводить фильтрацию в фильтре нижних частот сигнала и определять соотношение между E_ВЕРХ и E_СУМ.

Кроме того, существуют многочисленные варианты осуществления устройства сравнения 412. В одном конкретном варианте осуществления устройство сравнения 412 является простой схемой сравнения, которая проверяет отношение значения E_ВЕРХ 426 к значению E_СУМ 438. В более сложных вариантах устройство сравнения 412 может быть реализовано с использованием процессора для определения отношения значения E_ВЕРХ 436 к значению E_СУМ 438 и определения превышения порогового уровня. Этот вариант осуществления является идеальным, когда конечный автомат 308 реализуется с помощью процессора, потому что тот же процессор можно использовать для реализации устройства сравнения 412.

Фундаментальным для системы, подобной той, о которой идет речь в настоящем изобретении, является использование различных устройств для запоминания информации, часто называемых "памятью", которые хранят информацию за счет размещения и организации атомных или сверхатомных заряженных частиц в материале жестких дисков или интегральных схем на основе кремниевых, арсенидгаллиевых или других полупроводников и использования различных устройств для обработки информации, часто называемых "микропроцессорами", которые изменяют свои условия работы и состояние в ответ на такие электрические и электромагнитные сигналы и заряды. Память и микропроцессоры, которые могут хранить и обрабатывать энергию света или частицы, имеющие заданную оптическую характеристику, или их сочетание, также, как их использование, рассматриваются как совместимые с функционированием настоящего изобретения. Например, в предпочтительном варианте осуществления можно реализовать устройство 400 сравнения частот на отводах фильтра, включающее в себя устройство сравнения 412, с использованием микросхемы процессора цифровых сигналов (ПЦС). Кроме того, в этом предпочтительном варианте осуществления можно реализовать конечный автомат 308 и адаптивный фильтр 304 с использованием той же самой микросхемы ПЦС. Отметим, что функциональная архитектура вышеупомянутого варианта осуществления с ПЦС может быть представлена эхоподавителем 300, изображенным на фиг. 3, с устройством 400 сравнения частот на отводах фильтра, реализованным в виде части конечного автомата 308.

Можно предвидеть множество альтернативных вариантов осуществления и реализаций этого изобретения. Например, при более сложной схеме можно использовать быстрое преобразование Фурье (БПФ) для нахождения частотной характеристики для значений на отводах фильтра. Или в настоящем изобретении можно распространить сравнение двух полос на случай исследования более двух разных полос частот. Как более простой случай, в альтернативном варианте осуществления можно заменить фильтр верхних частот фильтром нижних частот или полосовым фильтром. В еще одном альтернативном варианте осуществления, который можно использовать в сочетании с большинством из ранее указанных альтернативных вариантов осуществления, конечный автомат может "увеличивать размер шага в процедуре адаптивного фильтра после уменьшения размера шага вместо запрета уменьшения, как описано выше.

Хотя выше были описаны различные конкретные варианты осуществления настоящего изобретения, должно быть ясно, что они представлены только в качестве примеров, а не ограничения. Для специалистов в данной области техники безусловно очевидны различные модификации этих вариантов осуществления, а описанные здесь основные принципы могут быть применены к другим вариантам осуществления без дополнительного изобретательства. Сущность и объем настоящего изобретения не должны сводиться ни к одному из вышеупомянутых вариантов осуществления, а должны определяться только в соответствии с нижеследующей формулой изобретения и ее эквивалентами.

Формула изобретения

1. Система для предотвращения ложной сходимости в эхоподавителе, имеющем адаптивный фильтр, размер шага адаптации которого регулируется для обеспечения сходимости адаптивного фильтра к входному сигналу, отличающаяся тем, что содержит средство для определения того, содержит ли входной сигнал, принятый эхоподавителем, только тональные сигналы, и средство для предотвращения уменьшения эхоподавителем размера шага адаптации адаптивного фильтра, если входной сигнал содержит только тональные сигналы.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что упомянутое средство для определения содержит средство фильтрации, предназначенное для фильтрации сигнала отводов фильтра для получения отфильтрованного сигнала, первое средство определения энергии для определения величины энергии в отфильтрованном сигнале, второе средство определения энергии для определения величины энергии в неотфильтрованном сигнале отводов фильтра и средство сравнения для сравнения величины энергии в отфильтрованном сигнале с величиной энергии в неотфильтрованном сигнале отводов фильтра для определения того, содержит ли входной сигнал только тональные сигналы.

3. Система по п.2, отличающаяся тем, что упомянутое средство сравнения содержит средство для указания того, что входной сигнал содержит только тональные сигналы, если величина энергии в отфильтрованном сигнале намного меньше, чем величина энергии в неотфильтрованном сигнале отводов фильтра.

4. Система по п.2, отличающаяся тем, что упомянутое средство сравнения содержит средство для указания того, что входной сигнал содержит только тональные сигналы, если величина энергии в отфильтрованном сигнале значительно отличается от величины энергии в неотфильтрованном сигнале отводов фильтра.

5. Эхоподавитель для исключения нежелательного эхо-сигнала в обратном сигнале для формирования сигнала ошибки, посылаемого первому пользователю, отличающийся тем, что содержит адаптивный фильтр для оценки частотной характеристики неизвестного эхо-канала для формирования оценки эхо-сигнала с использованием входного сигнала, принятого эхоподавителем от первого пользователя, средство для вычитания оценки эхо-сигнала из обратного сигнала для формирования упомянутого сигнала ошибки и средство регулирования для контроля обратного сигнала, входного сигнала и сигнала ошибки для регулирования размера шага адаптации адаптивного фильтра, имеющее средство для определения того, содержит ли входной сигнал адаптивного фильтра только тональные сигналы, и средство для запрещения уменьшения размера шага адаптации адаптивного фильтра, если входной сигнал содержит только тональные сигналы.

6. Эхоподавитель по п.5, отличающийся тем, что упомянутое средство для определения содержит средство фильтрации, предназначенное для фильтрации группы значений на отводах фильтра упомянутого адаптивного фильтра для формирования отфильтрованного сигнала, первое средство определения энергии для определения величины энергии в отфильтрованном сигнале, второе средство определения энергии для определения величины энергии в упомянутой группе значений на отводах фильтра и средство сравнения для сравнения величины энергии в отфильтрованном сигнале с величиной энергии в упомянутой группе значений на отводах фильтра для определения того, содержит ли входной сигнал только тональные сигналы.

7. Эхоподавитель по п.6, отличающийся тем, что упомянутое средство фильтрации представляет собой фильтр верхних частот, а упомянутое средство сравнения содержит средство для указания того, что входной сигнал содержит только тональные сигналы, если величина энергии в упомянутой группе значений на отводах фильтра намного больше, чем количество энергии в отфильтрованном сигнале.

8. Способ предотвращения ложной сходимости в эхоподавителе для исключения в обратном сигнале эхо-сигнала, созданного эхо-каналом, причем эхоподавитель имеет адаптивный фильтр для оценки частотной характеристики эхо-канала для получения оценки эхо-сигнала и средство для вычитания оценки эхо-сигнала из обратного сигнала, отличающийся тем, что включает этапы определения того, содержит ли входной сигнал эхоподавителя только один или более тональных сигналов, и предотвращения сходимости эхоподавителя, когда входной сигнал содержит только один или более тональных сигналов.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что упомянутый этап определения включает этапы фильтрации значений на отводах адаптивного фильтра для получения отфильтрованного сигнала, определения величины энергии в отфильтрованном сигнале, определения величины энергии в значениях на отводах фильтра и сравнения величины энергии в отфильтрованном сигнале с величиной энергии в значениях на отводах фильтра для определения того, содержит ли входной сигнал только тональные сигналы.

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что этап фильтрации включает фильтрацию верхних частот значений на отводах фильтра, а этап предотвращения сходимости включает предотвращение уменьшения размера шага адаптации адаптивного фильтра, если величина энергии в значениях на отводах фильтра намного больше, чем значение энергии в отфильтрованном сигнале.

11. Способ предотвращения ложной сходимости в эхоподавителе для исключения из обратного сигнала эхо-сигнала, созданного эхо-каналом, причем эхоподавитель имеет адаптивный фильтр для оценки частотной характеристики эхо-канала для получения оценки эхо-сигнала и средство для вычитания оценки эхо-сигнала из обратного сигнала, отличающийся тем, что включает этапы фильтрации значений на отводах адаптивного фильтра для получения отфильтрованного сигнала, определения величины энергии в отфильтрованном сигнале, определения величины энергии в значениях на отводах фильтра, сравнения величины энергии в отфильтрованном сигнале с величиной энергии в значениях на отводах фильтра для определения того, содержит ли входной сигнал адаптивного фильтра только тональные сигналы, и предотвращения уменьшения размера шага адаптации адаптивного фильтра, если при сравнении определено, что входной сигнал содержит только тональные сигналы.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что этап фильтрации включает фильтрацию верхних частот значений на отводах фильтра.

13. Система для предотвращения ложной сходимости в эхоподавителе, имеющем адаптивный фильтр, размер шага адаптации которого регулируется для обеспечения сходимости группы значений на отводах фильтра для получения оценки-отклика канала в диапазоне рабочих частот, отличающаяся тем, что содержит средство для определения спектрального состава упомянутой группы значений на отводах фильтра и средство для регулирования размера шага адаптации адаптивного фильтра в зависимости от спектрального состава группы значений на отводах фильтра.

14. Система по п.13, отличающаяся тем, что упомянутое средство для определения спектрального состава основано на использовании быстрого преобразования Фурье.

15. Система по п.13, отличающаяся тем, что упомянутое средство для определения спектрального состава содержит первое средство фильтрации для определения энергии в упомянутой группе значений на отводах фильтра, соответствующих ограниченному диапазону частот, являющемуся частью диапазона рабочих частот, средство для определения энергии в упомянутой группе значений на выводах фильтра в диапазоне рабочих частот и средство для сравнения энергии, соответствующей ограниченному диапазону частот, с энергией, соответствующей диапазону рабочих частот.

16. Система по п.15, отличающаяся тем, что первое средство фильтрации представляет собой фильтр верхних частот, а упомянутый ограниченный диапазон частот соответствует частотам выше заранее определенной частоты среза.

17. Система по п.15, отличающаяся тем, что первое средство фильтрации представляет собой полосовой фильтр, а упомянутый ограниченный диапазон частот соответствует частотам между нижней частотой среза и верхней частотой среза.

18. Система по п.15, отличающаяся тем, что первое средство фильтрации представляет собой фильтр нижних частот, а упомянутый ограниченный диапазон частот соответствует частотам ниже заранее определенной частоты среза.

19. Система по п. 13, отличающаяся тем, что средство для определения спектрального состава содержит средство для определения того, указывает ли упомянутая группа значений на отводах фильтра на присутствие только частот тональных сигналов в упомянутом канале.

20. Система по п.13, отличающаяся тем, что средство регулирования размера шага адаптации содержит средство для предотвращения уменьшения размера шага адаптации, если упомянутый спектральный состав указывает на условие, которое может вызвать ложную сходимость.

21. Система по п.13, отличающаяся тем, что средство для регулирования размера шага адаптации содержит средство для разрешения уменьшения размера шага адаптации, если упомянутый спектральный состав указывает на условие, которое может вызвать ложную сходимость, и средство для разрешения увеличения размера шага адаптации, если упомянутый спектральный состав не указывает на условие, которое может вызвать ложную сходимость.

22. Эхоподавитель для исключения в обратном канале эхо-сигнала канала приема для получения скомпенсированного сигнала обратного канала, причем эхо-сигнал канала приема объединен посредством эхо-канала с входным сигналом обратного канала с получением некомпенсированного сигнала обратного канала, отличающийся тем, что содержит адаптивный фильтр, имеющий первый и второй выходы и первый вход, подсоединенный для приема сигнала канала приема, и второй вход, подсоединенный для приема скомпенсированного сигнала обратного канала, причем адаптивный фильтр имеет группу значений на отводах, которые динамически адаптируются к упомянутому эхо-сигналу канала приема, при этом на первом выходе формируется оценка эхо-сигнала канала приема, а на втором выходе формируется упомянутая группа значений на отводах, сумматор, имеющий выход, первый вход, соединенный с первым выходом адаптивного фильтра, и второй вход, подсоединенный для приема некомпенсированного сигнала обратного канала, причем на выходе сумматора формируется упомянутый скомпенсированный сигнал обратного канала, и схему сравнения значений на отводах фильтра, имеющую вход, соединенный с вторым выходом адаптивного фильтра для приема упомянутой группы значений, и выход, соединенный с адаптивным фильтром для управления динамической адаптацией упомянутой группы значений на отводах к эхо-сигналу канала приема.

23. Способ предотвращения ложной сходимости в эхоподавителе, имеющем адаптивный фильтр, размер шага адаптации которого регулируется для обеспечения сходимости группы значений на отводах фильтра для оценки отклика канала в диапазоне рабочих частот, отличающийся тем, что определяют спектральный состав упомянутой группы значений на отводах фильтра и регулируют размер шага адаптации адаптивного фильтра в зависимости от спектрального состава упомянутой группы значений на отводах фильтра.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5