专利名称：电话系统中的动态回声消除器及参数选择的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及电信领域，特别涉及电话系统中对回声消除器及回声消除参数的动态选择。
语音质量已经成为电话系统市场中一个重要的竞争因子。通常由于网络传输部分的不良阻抗匹配造成的回声现象对电话系统的整个语音质量有很大的影响。特别是，在很多电话系统中造成回声的主要原因是相连的两线和四线网络传输部分之间的阻抗误匹配。
例如，
图1是表明在公共交换电话网(PSTN)中回声是怎样发生的示意方框图。如在一个典型方案中表示的，PSTN用户的电话1被两线传输线路连接到混合接口电路1′。混合电路(1′)的功能是将电话的两线访问线路转换成PSTN的四线传输线路(双向通讯所需)。类似的，第二PSTN用户的电话2被两线传输线路连接到第二混合电路2′，该混合电路也进行两线到四线的转换。由于每个混合电路都不是理想电路，阻抗失配发生于两线线路和四线线路之间的每个混合电路上(1′，2′)，该混合电路将来自四线线路的一部分流入语音能量反射回各自的用户电话(1，2)。这种反射的语音能量，或者回声，是从另一用户处反射回来的流出语音的经失真或延迟后的复本。在图1中，用户1，2各自的能量反射(回声)由点箭头1″和2″表示。
一般地，只要反射能量传输延迟时间相对较短(例如，≤25毫秒)，反射的语音能量通常不会让人感觉讨厌。然而，当延迟时间大于25毫秒时，反射能量让人感觉为另人讨厌的“说话者回声”。延迟时间越长，回声就变的越另人讨厌和/或混乱。例如，图2表示所需的作为传输延迟时间函数的回声衰减。如图所示，总回声返回损耗(ERL)可以被绘制为延迟时间的函数以产生回声容忍度曲线。当延迟时间超过25毫秒时，就需要回声控制过程。
总之，当网络传输路径延迟时间增加时，回声就变的更加另人讨厌。这种传输路径延迟可以以多种方式引入，例如通过长距离传播语音信号，或通过将发送语音信号编码的过程引入。例如，在用于洲内或洲际间呼叫的卫星通讯传输过程中会发生严重的传播延迟。地球同步卫星(由于其到地球的距离相当大)一般引入大约260毫秒的单向传输路径延迟，或大约520毫秒的总(环路)回声路径延迟。图3表示一个卫星通讯链接并表示了该系统是怎样引入严重的传输(回声)路径延迟的。
数字蜂窝通讯系统也引入严重的回声路径延迟。例如在数字蜂窝通讯系统无线电传输中用于容忍错误的语音和信道编码在语音样本块通过空气接口被传输或再传输时，会引入大约100毫秒的单向传输路径延迟。图4表示数字蜂窝通讯系统并且表示了这种回声路径延迟。
回声消除器是一种电子设备，被用来抑制电话系统中的回声效果。例如，对于用户之间的长传输延迟连接(例如图1)，一般使用两个回声消除器(在造成延迟的传输路径的每一边各有一个)。对于链接到PSTN的长距离卫星通讯系统(图3)，回声消除器一般位于每个与本地交换机相关的网关交换机或传输节点处(例如，国际交换中心或ISC)，但是分别“朝向”PSTN。在链接到PSTN的数字蜂窝通讯系统中(例如图4)，回声消除器一般位于移动服务交换中心(MSC)并且也“朝向”PSTN。
图5是一个简化的示意方框图，表示了两种回声消除器配置，这两种配置都可以用于现存的电话系统中(1)主干回声消除器和(2)在池(ECP)配置中的回声消除器。在图5表示的例子中，给出了三条主干线路(2、4、8)，每条主干线路都通过一个组交换机(例如，MSC的一部分)10将PSTN(11)传输线路连接到数字蜂窝系统12用于其间的语音通讯。组交换机10可以是数字交换系统的一个组件，例如，由爱立信电信AB生产的AEX数字交换系统。回声消除器设备14在物理上被连接到主干线路2。主干回声消除器14的电气参数设置由回声消除器控制电路16控制。交换机终端电路18被连接在主干回声消除器14和组交换机10之间。
回声消除器池30与组交换机10相关。池(30)中保持有大量的回声消除器以形成数字交换系统主干信令子系统(TSS)的一部分。传统的回声消除器池(30)可以是，例如一个ECP101产品，该产品是由爱立信电信AB生产的。如图所示，在主干8处没有任何的主干回声消除器。相反的，当在PSTN(11)和数字蜂窝系统(12)之间初始化一个呼叫时，数字交换系统的流量控制子系统(TCS)选择池(30)中的一个回声消除器并命令交换机10通过为呼叫过程选出的回声消除器为该连接作出路由。在这种方法中，与以前的主干回声消除器配置相比，回声消除器的更有效使用是可能的，并且因此减少了所需要的回声消除器的总数。而且，与以前系统相比可靠性也增加了，因为总是可以从池中获得一些回声消除器，这些回声消除器可以在其他回声消除器发生错误时使用。
尽管回声消除器池配置的使用提高了现存电话系统的灵活性和可靠性，仍然存在涉及回声消除的严重问题。特别是，在每个现存池中的所有回声消除器都被配置成同样的消除参数，这很大程度上限制了现存电话系统的灵活性。
因此，本发明的一个目标是为池中的特定回声消除器提供个别配置的回声消除参数设置。
本发明的另一个目标是为电话系统中的某些高优先级传输路径提供专门的回声消除器池。
本发明的又一个目标是为电话系统中的主干路由定制回声消除器。
本发明的再一个目标是创建一个不拥挤的回声消除设备池。
本发明还有一个目标是最小化回声并因此改善电话系统的语音质量。
根据本发明，通过该方法和装置，所有的目标都能实现，其中回声消除器池被提供来使得用户能够基于用于所获得呼叫的特定传输路由的回声路径特性的在先知识来预先确定并个别配置该池中各个回声消除器的回声消除参数设置。具有个别配置的参数设置的回声消除器然后被切换到整个呼叫过程使用的路由。例如，当呼叫建立时，一旦主干路由被识别为将被用来完成呼叫，那麽与该特定路由相关的标志位被获得。该标志位表明将被用于该路由的特定回声消除参数设置。这些参数设置被下载到从池中选出的回声消除器设备中，该设备然后被插入到所涉及的特定主干中。
结合附图，参考下面的详细描述，可以对本发明的方法和装置有更完整的理解。
图1是一个示意方框图，表示了在公共交换电话网中回声是如何发生的。
图2表示了所需的作为传输延迟时间函数的回声衰减。
图3表示一个卫星通讯链接，并且表示了这种系统是如何引入严重的传输(回声)路径延迟的。
图4给出了一种数字蜂窝通讯系统，并表示了回声路径延迟。
图5是一个简化的示意方框图，表示了两种可以用于现存电话系统的回声消除器配置。
图6是示例数字蜂窝通讯系统的示意方框图，根据本发明的优选实施方案，该系统可被用来动态选择回声消除器和回声消除参数设置。
图7是一个流程图，表示了根据本发明的优选实施方案，可以用来动态选择回声消除器并为特定路由个别设置回声消除参数的方法。
图8是一张表，根据本发明的优选实施方案，该表给出了可以为主干路由设置的示例回声消除参数和值。
附图详细描述参考图1-8，本发明的优选实施方案和优越之处都可以得到很好的理解，在各个图中相同的数字表示相同和相应的部分。
基本上，回声消除器池配置被提供来使得用户能够基于有关用于即将到来呼叫的特定传输路由的回声路径特性的先验知识来预先确定并个别配置该池中各个回声消除器的回声消除参数设置。具有个别配置的参数设置的回声消除器然后被切换到整个呼叫过程使用的路由。例如，当呼叫建立时，一旦主干路由被识别为将被用来完成呼叫，那麽流量控制系统将从与该特定路由相关的存储器地址中获得一个标志位。该标志位包括该路由的特定回声消除参数设置。这些参数设置被下载到从池中选出的回声消除器设备中，该设备然后被插入到所涉及的特定主干中。
特别地，图6是示例数字蜂窝通讯系统的示意方框图，根据本发明的优选实施方案，该系统可被用来动态选择回声消除器和回声消除参数设置。系统100可能包括多个移动终端，一个或多个基站收发器，一个或多个与基站收发器相关的MSC或MSC网关。每个MSC网关可以有一个相关的回声消除器池。然而，因为仅需给出一个用户之间的路由连接就足以描述本发明，图6中给出的系统包括一个移动终端102(例如，蜂窝电话)，一个基站收发器104用来通过空气接口与移动终端102通讯，一个与基站收发器104连接的网关MSC106，以及与网关MSC106相连的回声消除器池110。
在该实施方案中，流量控制子系统108与网关MSC106以及回声消除器池110相关。流量控制子系统可以完全由软件实现并包括所涉及的交换机的流量处理和流量控制功能。流量控制子系统的软件功能可以在与网关MSC相关的数字处理器(没有明确给出)的控制下实现。网关MSC(106)通过一条传输线与交换机终端电路111相连，并通过主干线路与一个远端交换机112相连(例如，PSTN交换机中的一个交换开关)。
如图所示，网关MSC(106)可以将基站收发器(104)与池(110)中的回声消除器连接到多条主干线路中的任何一条。而且，尽管远端交换机112被表示为一个PSTN交换开关，本发明并不希望局限于此。例如，网关MSC(106)可以通过一条传输线被连接到系统100中另一个MSC或交换机，或者被连接到不同蜂窝系统中的交换机。
在操作中，根据图6中给出的示例实施方案，移动电话102的蜂窝用户(A)给出一个呼叫，该呼叫被定向到PSTN用户(B)的固定电话(没有明确给出)上。当呼叫建立时，呼叫方(A)和被呼叫方(B)标识信息由基站收发器104接收，该信息为利用标准空气接口呼叫控制消息协议的呼叫控制消息的一部分。该信息被耦合到网关MSC106并被流量控制子系统108分析。一旦被呼叫方(B)被识别，流量控制子系统108执行路由分析并通过到该被叫方位置的主干线路将被呼叫方与一个特定路由联系起来(例如，从交换机到交换机)。
在该实施方案中，流量控制子系统(108)确定流向用户B的特定主干路由是通过从交换终端电路111到远端交换机112的主干线路。一旦该特定主干路由被识别，流量控制子系统(108)访问一个数据库(没有明确给出)并获得该路由的相关传输特性(例如，由系统操作者预先定义的)。该路由信息最少包括，一个包含该路由的已知回声路径特性的标志位或数据域。流量控制系统因此可以预先确定将被用来完成呼叫的主干路由的精确回声路径特性。
依赖于所涉及的主干路由的回声路径延迟特性，主干信令子系统113可以从回声消除器池(110)选择一个将要插入该主干路由以便处理该回声路径延迟的回声消除器设备(没有明确给出)。值得注意的是，根据本发明，主干信令子系统也选取将要用在回声消除器设备中的回声消除参数，其中的回声消除设备是为该特殊路由选取的。所使用的参数可以是为池中所有回声消除器提供的典型缺省值，或者更重要地，它们可以是为所涉及的特定主干路由更精确地个别配置的参数。对于该实施方案，回声消除器池(110)可以是爱立信电信AB生产的ECP303/304。所使用的回声消除器设备可以是C型回声消除器，如国际电信联盟(ITU)在1993年3月的名为“回声消除器”的ITU-I的推荐稿G.165中指定的。使用为所涉及的特定路由个别设定的回声消除参数，流量控制子系统(108)和主干信令子系统(113)因此起到与以前的系统相比，实现蜂窝用户A和PSTN用户B之间语音质量大为改进的连接的作用。
图7是一个流程图，表示了根据本发明的优选实施方案，可以用来动态选择回声消除器并为特定路由个别设置回声消除参数的方法。最好的是，池中预定比例的回声消除器被定义(例如，被系统操作者)为属于一个专门池。剩余的没有被分配给该专门池的回声消除器被定义为属于主池。回声消除器专门池的使用使得操作者有可能只允许高优先级主干路由使用来自专门池的回声消除器。因此，如果主池中的所有回声消除器都正在使用，仍然可以从专门池中获得回声消除器用于高优先级的路由。
对于该实施方案，假定一个特定的从网关MSC106流出到远端交换机112的长距离主干(T-ROUTE，n)已经被“标志”为需要从池(110)中选出并使用的回声消除器个别确定的参数设置。尽管可以为特定的主干路由选出一些回声消除参数(例如，末端路径延迟，非线形处理器模式，声调禁止模式，脉冲码调制编码器规则等等)，这里描述的方法仅说明了用于图6中给出的特定主干路由的个别配置的末端路径延迟设置。然而，应该理解的是，图7的方法也可以用于图6中的任何主干路由以及任何或所有可能的回声消除参数。可以为任何特定主干路由设置的回声消除参数和值的例子在图8的表中给出。这样，操作者可以为每个流出路由明确任何或所有的回声消除参数设置，因此显著提高电话系统的整体语音质量。
对于该示例实施方案，可以假定，对于图6中给出的特殊T-ROUTE，操作者期望将特定回声消除参数“末端路径延迟”设置为128毫秒。然而将特定回声消除参数“末端路径延迟”设置为128毫秒实际上的作用是在从池110中选出的回声消除器中将自适应有限脉冲响应滤波器(FIR)的长度设置为128毫秒。
返回到图7，在步骤202，系统操作者输入适当的命令，以指明系统中任何或所有主干路由(从网关交换机到下面的各个交换机)所需的特定回声消除特性并将它们存储在存储器(例如，关系数据库)中的指定位置。在优选实施方案中，这种命令可以通过使用例如一组人机语言(MML)命令来形成。在步骤204，操作者信令将在步骤202确定的一组特定回声消除特性各自的参数定义为该系统的主干信令子系统(例如TSS 113)的数据脚本并将其存储。在步骤206，操作者为系统的流量控制子系统(例如TCS 108)定义指明所涉及的特定T-ROUTE可以使用为该路由定义和存储的各自参数组的信息并将其存储为数据脚本。
在步骤208，操作者确定是否可以从池(110)中获得足够的回声消除器来处理通过所涉及的特定T-ROUTE的流量。在步骤210，根据是否可以从池中获得足够的回声消除器，操作者以主干信令子系统的数据脚本的形式输入或者扩大或者缩小已经建立的专门池的信息。在步骤212操作者以系统的流量控制子系统的数据脚本的形式输入允许所涉及的特定T-ROUTE使用来自专门池的回声消除器的信息。
在步骤214，在用户A到PSTN用户B的呼叫开始时，流量控制子系统执行标准的呼叫建立过程和路由分析。在步骤216，基于所执行的路由分析的结果，流量控制子系统确定回声消除器池对于消除所涉及的T-ROUTE上的回声是否是需要的。如果不需要(例如，主干回声消除器已经被使用)，在步骤218，可以在用户A和用户B之间建立连接而不需要使用来自池中的回声消除器，并且当前的方法可以被终止(220)。然而，如果在步骤216，流量控制子系统确定来自池的回声消除器对于所涉及的T-ROUTE是需要的，那麽在步骤222，流量控制子系统和主干信令子系统都确定所涉及的特定T-ROUTE是否被允许使用专门池(例如，基于分配给T-ROUTE的优先级)。如果这样，如示例说明的那样，在步骤224主干信令子系统从专门池中选择回声消除器。否则，如果所涉及的T-ROUTE没有被提供可用的特殊优先级，主干信令子系统从主池中选择回声消除器(226)。
在步骤228，主干信令子系统确定所涉及的T-ROUTE是否被定义为个别参数设置的用户。如果这样(如示例说明的那样)，在步骤230，主干信令子系统将预先定义的个别配置的参数(例如，128毫秒的末端路径延迟)下载到从专门或主池中选出的回声消除器设备中(步骤224和226)，这些参数可以在数字处理器的控制下被采用，所使用的处理器可以是例如德州仪器公司生产的数字信号处理器(DSP)。否则，在步骤232，主干信令子系统将缺省参数下载到从池中选出的回声消除器设备中。
在步骤234，主干信令子系统使从专门或主池中选出的回声消除器以及个别配置的回声消除参数作用于所涉及的T-ROUTE上。在步骤236，在呼叫持续期间，主干信令子系统通过所涉及的特定T-ROUTE传递用户A和PSTN用户B之间的双向流量。当呼叫停止时，在步骤238，流量控制子系统断开呼叫。在步骤240，流量控制子系统和主干信令子系统断开回声消除器设备和所涉及的T-ROUTE之间的连接，在步骤242，流量控制子系统将该设备返回到各个专门池或主池。从专门池或主池动态选择回声消除器以及使其在专为所涉特定主干路由设计的最佳回声消除参数设置下工作的方法(244)被终止。
尽管本发明方法和装置的优选实施方案已经在附图中说明并在前面被详细描述，应该理解的是，本发明并不局限于所描述的实施方案。而是在不偏离由下述权利要求指定和定义的本发明的思想的前提下，可以进行各种再配置，修改和替换。
权利要求
1.一种用来改进电话系统中语音流量质量的方法，包括以下步骤确定被用来为所述电话系统中的所述语音流量寻径的传输路由的标识；从多个回声消除器中选择一个回声消除器；从多个回声消除参数中选择一个回声消除参数，所述回声消除参数与所述传输路由相关；将所述回声消除参数传递给所述回声消除器，所述回声消除器因此对应于所述回声消除参数来工作；将所述回声消除器耦合到所述传输路由。
2.权利要求1的方法，其中所述回声消除参数包括末端路径延迟。
3.权利要求1的方法，其中所述回声消除参数包括自适应有限脉冲响应滤波器的“长度”。
4.权利要求1的方法，其中所述回声消除参数包括PCM编码器规则类型。
5.权利要求4的方法，其中所述回声消除参数包括PCM编码器A-规则。
6.权利要求4的方法，其中所述回声消除参数包括PCM编码器Mu-规则。
7.权利要求1的方法，其中所述回声消除参数包括一个非线形处理器模式“关”，不具有听觉舒适。
8.权利要求1的方法，其中所述回声消除参数包括一个非线形处理器模式“开”，不具有听觉舒适。
9.权利要求1的方法，其中所述回声消除参数包括一个非线形处理器模式“关”，具有听觉舒适。
10.权利要求1的方法，其中所述回声消除参数包括一个声调禁止模式“关”。
11.权利要求1的方法，其中所述回声消除参数包括一个回声抑制器模式“开”。
12.权利要求1的方法，其中所述回声消除参数包括一个回声消除器模式“开”。
13.权利要求1的方法，其中所述传输路由包括一个主干线路。
14.权利要求1的方法，其中多个回声消除器包括一个回声消除器的主池。
15.权利要求1的方法，其中多个回声消除器包括一个回声消除器的专门池。
16.权利要求13的方法，其中所述传输路由包括一个优先化的传输路由。
17.权利要求1的方法，其中所述的电话系统包括一个蜂窝通讯系统。
18.权利要求1的方法，其中所述的电话系统包括一个卫星通讯系统。
19.权利要求1的方法，其中所述的电话系统包括一个公共电话交换网。
20.一种用来改进电话系统中语音流量质量的装置，包括被用来为所述电话系统中的所述语音流量在传输路由上寻径的电子交换机；耦合到所述电子交换机，从回声消除器池中选择一个回声消除器的装置；从多个与所述传输路由相关的回声消除参数中选择一个回声消除参数的装置；将所述回声消除参数传递给所述回声消除器的装置以及；与所述电子交换机相关，用来将所述回声消除器耦合到所述传输路由的装置。
21.权利要求20的装置，其中所述回声消除参数包括末端路径延迟。
22.权利要求20的装置，其中所述回声消除参数包括自适应有限脉冲响应滤波器的“长度”。
23.权利要求20的装置，其中所述传输路由包括一个主干线路。
24.权利要求20的装置，其中所述回声消除器池包括一个回声消除器的专门池。
25.权利要求23的装置，其中所述传输路由包括一个优先化的传输路由。
26.权利要求20的装置，其中所述的电话系统包括一个蜂窝通讯系统。
27.权利要求20的方法，其中所述的电话系统包括一个卫星通讯系统。
28.权利要求20的方法，其中所述的电话系统包括一个公共电话交换网。
全文摘要
本发明提供一种回声消除器池配置(110),使得用户(102)能够基于用于所获得呼叫的特定传输路由的回声路径特性的以前知识来预先确定并个别配置该池中各个回声消除器的参数设置(图8)。具有个别配置的参数设置的回声消除器然后被切换到整个呼叫过程使用的路由。例如,当呼叫建立时,一旦主干路由被识别为将被用来完成呼叫,那么与该特定路由相关的标志位被获得。该标志位表面将被用于该路由的特定回声消除参数设置。这些参数设置被下载到从池(110)中选出的回声消除器设备中,该设备然后被切换到所涉及的特定主干路由。
文档编号H04B3/23GK1246224SQ9880217
公开日2000年3月1日 申请日期1998年1月15日 优先权日1997年1月31日
发明者T·德雷菲特, P·奥尔托拉尼斯 申请人:艾利森电话股份有限公司