專利名稱：話音通信中的噪聲調(diào)制掩蔽和噪聲干擾的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明基于德國專利申請DE 10119277.0的優(yōu)先權(quán)，該申請在此引述作為參考。
如果在發(fā)送信號和接收回聲之間不存在明顯的相關(guān)性，那么通過使用自適應(yīng)有限沖擊響應(yīng)濾波器(FIR)可對回聲作補償，參看DE-A-44 30189。然而，該方法在移動無線電系統(tǒng)中是不行的，舉例來說，在使用音頻/視頻多媒體數(shù)字信號編解碼器和加密算法的移動無線電系統(tǒng)中，由于作為語音編碼和解碼過程結(jié)果的發(fā)送信號和接收回聲之間的相關(guān)性已不再存在，從而從發(fā)射機到接收機形成非線性轉(zhuǎn)移函數(shù)，反之亦然。另外，例如，由擴音器激發(fā)的電信終端的振蕩也會造成非線性。在這些情況中，回聲消除需要使用具有非線性函數(shù)的處理單元(非線性處理器-NLP)?？捎脡嚎s擴展器實現(xiàn)智能化的、經(jīng)濟的非線性函數(shù)，例如，參見DE-A-196 11 548。然而，如果將非線性技術(shù)用于回聲消除，那么在出現(xiàn)回聲的時間間隔中的噪聲會隨回聲一起衰減，衰減的程度要大于在沒有回聲的時間間隔中的噪聲的衰減，因此在有可聽到的噪聲信號的情況下，就出現(xiàn)了干擾噪聲調(diào)制。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是在受噪聲影響的信號傳輸過程中，在回聲消除后，在回聲時間間隔中插入一個噪聲，以避免干擾/干涉噪聲和噪聲調(diào)制。
本發(fā)明的目的，通過第一權(quán)利要求中所描述的方法和第六中所描述的電路結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。
本發(fā)明的本質(zhì)在于，在語音間歇期間，當(dāng)完成對噪聲電平的估計后，在回聲時間間隔中增加一個噪聲，以通過該無聲的噪聲插入，實現(xiàn)自然的、清晰的語音傳輸，并且在語音間歇期間不會出現(xiàn)噪聲調(diào)制。
優(yōu)選實施例說明參考附

圖1，根據(jù)本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)包括回聲消除器1，具有非線性函數(shù)的處理單元2，以及噪聲發(fā)生器3。將該電路結(jié)構(gòu)插入到一個受回聲影響的信道中。通過回聲消除器1將回聲從含有回聲的信號x(k)中去掉，以及用具有非線性函數(shù)的處理單元2將殘余回聲清除。然而，信號的噪聲分量和殘余噪聲極大地被衰減，從而在信號波形中能獲得干擾噪聲間隙。用噪聲發(fā)生器3提供的噪聲填充該噪聲間隙，并用具有非線性函數(shù)的處理單元2控制噪聲的電平。之后，電路結(jié)構(gòu)的輸出端提供，沒有回聲并且是自然的、清晰的、含有限定的噪聲的輸出信號y(k)。
在圖2的方框圖中，省略了回聲消除器1，而示出了具有非線性函數(shù)的處理單元2，噪聲發(fā)生器3，噪聲電平估計器4，以及用于計算加權(quán)因子gn(m)的單元5。
加權(quán)因子gn(m)通過下式計算 在圖2和方程式(1)中，k采樣時刻m二次采樣值的時刻NLG(m)在有本地噪聲的情況下，具有非線性函數(shù)的處理單元提供的回聲窗口外的增益值(對應(yīng)于衰減值)。(NLG噪聲電平增益值) 在有不帶回聲的本地噪聲的情況下，由具有非線性函數(shù)的處理單元2提供的衰減值。(NLA噪聲電平衰減)g(m)由具有非線性函數(shù)的處理單元提供的瞬時增益值n(m)估計噪聲電平x(k)輸入信號的采樣序列xm(k)在有語音的情況下，被放大的或在有回聲的情況下被衰減的輸入信號的采樣序列。
y(k)輸出信號的采樣序列cn(k)由噪聲發(fā)生器3提供的采樣序列方程式(1)說明了加權(quán)因子gn(m)可以具有 和n(m)之間的值。加權(quán)因子gn(m)的值確定由噪聲發(fā)生器3提供的哪部分的噪聲cn(k)增加到信號xm(k)中，信號xm(k)已不含有回聲并且其中的噪聲也衰減了。在語音被傳輸?shù)臅r間間隔中，由具有非線性函數(shù)的處理單元2提供的增益值非常大，參見方程式(1)。
具有噪聲抑制的非線性函數(shù)中，瞬時增益值g(m)取決于噪聲抑制程度并等于增益值NLG(m)。增益值NLG(m)可以是固定值并同時適應(yīng)于信號-噪聲比值S/N或其倒數(shù)N/S，如圖3所示。
當(dāng)g(m)≥NLG(m)時，加權(quán)因子gn(m)基本上由 的商確定，當(dāng)具有非線性函數(shù)的處理單元2的輸出端的估計噪聲電平被該商數(shù)降低時，即在進行語音傳輸?shù)臅r間間隔中，很難將任何噪聲增加到輸出信號中。
在有回聲出現(xiàn)的時間間隔中，由具有非線性函數(shù)的處理單元2提供的增益值變得特別的小，換句話說，衰減變得很高，因此噪聲電平與回聲一同被極大地衰減。因此，不等式g(m)≥NLG(m)不再成立，用在語音間歇期間由噪聲電平估計器4估計的噪聲電平n(m)來確定加權(quán)因子gn(m)。因此，本地語音激活和語音間歇之間的轉(zhuǎn)移是連續(xù)的，并受控于語音電平。因此，在語音間歇期間，已經(jīng)具有能適應(yīng)于信號-噪聲比S/N或其倒數(shù)N/S的合成噪聲，作為具有非線性函數(shù)的處理單元2所提供的衰減值NLA(m)的函數(shù)。
因此，優(yōu)先考慮通過函數(shù)g(m)確定加權(quán)因子，該函數(shù)由具有非線性函數(shù)的處理單元2以這樣一種方式來完成，即考慮了人耳的非線性轉(zhuǎn)移特性。通過這個測量，在快速上升沿和緩慢下降沿，引起瞬時增益值g(m)發(fā)生變化，來重現(xiàn)人耳慣性。
另一個改進的實現(xiàn)是通過考慮將噪聲抑制NLG的變化作為信號(N)-語音(S)比的函數(shù)，如圖3所示。在具有非線性函數(shù)的處理單元2中，能用小的復(fù)雜度來實現(xiàn)這樣一種函數(shù)。圖3中代表的函數(shù)， ，表示在幾乎沒有噪聲N的情況下，降噪不是必須的；增益是一致的。隨著噪聲N增加，必須增加對噪聲的抑制。由于在有嚴重的語音干擾的情況下，噪聲必須降低以能從噪聲中區(qū)別出語音，從而函數(shù) 通過最小值。通過函數(shù)的這個過程，噪聲降低以適應(yīng)于自然的，人耳的聽覺，還考慮了人耳的掩蔽效應(yīng)。
只有當(dāng)語音間歇出現(xiàn)時，才有可能計算加權(quán)因子gn(m)。為完成這個計算，必須在電路中補充語音間歇檢測器。之后，加權(quán)因子gn(m)通過下式計算 根據(jù)本發(fā)明的該另一方式具有的優(yōu)點是，在語音間隔期間，沒有噪聲被增加到信號y(k)中。
為進一步改善自然語音印象并降低自然環(huán)境噪聲和增加的合成噪聲之間的差異，用頻譜濾波器7濾掉噪聲發(fā)生器3的輸出wn(k)，如圖4所示。用頻譜分析儀6對輸入信號的頻譜x(k)進行分析，用頻譜分析儀6的輸出信號調(diào)節(jié)頻譜濾波器7。這樣有可能使噪聲發(fā)生器的合成信號最優(yōu)，從而幾乎不能區(qū)別自然噪聲與增加的噪聲的彼此的不同。從而基本上保留了自然背景聲音，如交通噪聲、機器噪聲、運動場環(huán)境，或機場噪聲。
通過本發(fā)明，可以有利的方式將無聲的噪聲插入到語音信號的噪聲間隙中。因為是二次采樣，因此計算量小。通過利用具有非線性函數(shù)的處理單元2的非線性時間響應(yīng)，在實施本發(fā)明時，幾乎沒有編程的工作，就考慮到了人耳的非線性轉(zhuǎn)移特性。
因此，一方面，可以去掉干擾噪聲調(diào)制，另一方面，保證了自然的、清晰的語音傳輸。
權(quán)利要求
1.一種在電信系統(tǒng)的話音通信的語音間歇期間對噪聲調(diào)制掩蔽和干擾噪聲的方法，在該系統(tǒng)中用回聲消除器抑制令人討厭的回聲，其中在受噪聲影響的語音傳輸期間，在語音間歇期間估計噪聲電平，并且在回聲出現(xiàn)的語音間歇以及回聲和噪聲被抑制的時間間隔期間，將噪聲發(fā)生器提供的噪聲插入到最后得到的回聲和噪聲間隙內(nèi)，以使插入的噪聲的電平適應(yīng)于在語音間歇期間的噪聲電平。
2.如權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于在發(fā)送的語音信號和接收的回聲之間不存在相關(guān)性的電信系統(tǒng)中，使用壓縮擴展器和/或具有非線性函數(shù)的處理單元，執(zhí)行回聲消除技術(shù)。
3.如權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于由噪聲發(fā)生器所提供的噪聲電平作為估計噪聲電平(n(m))的函數(shù)，根據(jù)以下確定加權(quán)因子(gn(m))的原則來計算 其中m二次采樣值的時刻g(m)由具有非線性函數(shù)的處理單元提供的瞬時增益值NLG(m)在有本地噪聲的情況下，由具有非線性函數(shù)的處理單元提供的回聲窗口外的增益值n(m)估計噪聲電平。
4.如權(quán)利要求3中所述的方法，其特征在于僅在語音間歇期間計算加權(quán)因子。
5.如權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于用頻譜分析儀對有噪聲的語音信號分析，頻譜分析儀的輸出調(diào)節(jié)頻譜濾波器，通過頻譜濾波器，將噪聲發(fā)生器提供的噪聲過濾以適應(yīng)于有噪聲的語音信號的頻譜。
6.一種用于執(zhí)行該方法的電路結(jié)構(gòu)，其中有噪聲的語音信號被施加到具有非線性函數(shù)的處理單元的輸入端和噪聲電平估計器的輸入端，它們的輸出端與計算單元的輸入端連接，以及將計算單元的輸出端和噪聲發(fā)生器的輸出端通過控制元件與沒有回聲和噪聲的語音信號的傳輸線路相連。
7.如權(quán)利要求6中所述的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于噪聲發(fā)生器的輸出端通過頻譜濾波器與控制元件相連，頻譜濾波器的輸入端與頻譜分析儀的輸出端相連，并把有噪聲的語音信號饋送到頻譜分析儀的輸入端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改善電信系統(tǒng)中的自然的語音傳輸?shù)姆椒?在具有非線性轉(zhuǎn)移函數(shù)的電信網(wǎng)絡(luò)中的回聲消除期間,在回聲出現(xiàn)的時間間隔中的噪聲與回聲一起衰減,衰減比沒有回聲的時間間隔期間的噪聲的衰減要大。這導(dǎo)致了干擾的、可聽到的噪聲調(diào)制。為實現(xiàn)自然的,清晰的語音傳輸,在回聲消除的時間間隔期間,將噪聲插入到噪聲間隙內(nèi),作為語音間歇期間所估計的噪聲的函數(shù)。通過加權(quán)因子,可以確定插入的噪聲的時間變化,從而能考慮人耳的聽覺并能實現(xiàn)無聲的噪聲插入。
文檔編號H04M9/08GK1383314SQ0211801
公開日2002年12月4日 申請日期2002年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月20日
發(fā)明者邁克爾·沃克 申請人:阿爾卡塔爾公司