专利名称：在子带内进行回波补偿的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的回波补偿方法和一种实现该方法的装置。
在通过分叉电路的最终衰减后，来自于远端用户台的回波信号将会叠加到第一用户台的发送信号上。在一种回波补偿器中，借助一个有时补充有递归滤波器的FIR滤波器(具有最终脉冲响应)来从接收信号中测出用于补偿回波信号的校正信号。通常需要在回波补偿器内对数字化信号进行处理。这可以用具有存储器、乘法器及加法器的硬件电路来实现，也可以用具有信号处理器的软件方法来实现。
为了减少电路费用或计算费用，大家都知道要把需处理的信号划分成子带。
本发明的任务为进一步降低该费用。
该任务由权利要求1所述的方法来实现。
在此，优选地只有一个子带需要全长度的滤波器。其它的子带均采用由可调延迟元件和缩短滤波器组成的串联电路。因此，由于计算能力与滤波系数的数目是成比例的，所以只需要较少的乘法器或较少的计算步骤。
在多于两个子带的情况下，除需要全长度滤波器的第一子带外，其余滤波器的延迟元件可被调整为相同的延迟时间。
由于在各个滤波器内只须计算较少的系数，而且采用了较低的处理频率，所以计算费用或电路费用下降时约与子带数目成反比。
该回波补偿器也尤其适合用于多音频接收器，但在原理上并不只局限于它。利用合成滤波器组，子带又能组合成一个频带。
下面借助附图来详细讲述回波补偿器的实施例。
其中
图1为一种用于双音频接收器的回波补偿器，图2为用于语音信号的回波补偿器，以及图3为用于语音信号的实施方案。
图1示出了子带回波补偿器的原理图。图中省略了一些大家已知的功能单元，例如用于信号值线性化及相对化、语音识别、以及譬如按通常的LMS(最小均方)算法计算滤波系数等的功能单元；然而它们对每个专业人员来说都是熟悉的。在利用程控数字信号处理器来实现时，需要功能性地理解滤波器、延迟元件、计算电路等等。
第一用户台A通过线路L1、L2与第二用户台B相连。所述用户通过分叉电路G1、G2接通。通过分叉电路G1的令人不满意的衰减，第一用户台A所接收的信号sb的一部分以回波信号ec的形式被叠加到它自己的发送信号sa上。根据该信号，双音频接收器DTR应该从多个可能的频率组合中译出接收组合，并譬如将其转换成选择信号WS。
通过滤波器FIL1(L表示低频)和FIH1(H表示高频)把信号sa+ec划分成两个均可以包含多个不同拨号音的子带。为了进行回波补偿，利用滤波器FIL2和FIH2从信号sb中产生相应的子带，并借助FIR滤波器，也即借助补偿滤波器FIR1产生补偿信号kL，借助延迟元件Z及补偿滤波器FIR2产生补偿信号kH。为此目的，滤波器FIL1和FIH1输出端上的输出信号值sL、sH被输入到计算单元RE内，并分别与滤波器FIR1和FIR2的多个不同延迟信号值fL、fH相关联，以便测定滤波系数。譬如按照最小平方误差法(LMS方法)来进行该计算。在加法器AD1或AD2(或减法器)内加入或减去补偿信号kL及kH，以减小来自于回波信号ec的组分。补偿过的子带信号sK1和sK2被输入双音频接收器。
在此，本发明基于的是如下考虑。分叉电路的传输函数由一个滞后时间和传输函数组成，所述滞后时间是由分叉装置与回波补偿器之间的来回连接中所通过的信号传输时间得出的。该滞后时间可以通过一个可变的延迟元件Z来补偿；它通常小于约120毫秒。于是，可以由缩短滤波器FIR2来产生补偿信号fH。总延迟与第一FIR滤波器FIR1的延迟一致。
在补偿过程开始时，首先测定全FIR滤波器FIR1的滤波系数。然后对时间元件Z和缩短FIR滤波器FIR2进行调整(在时间元件和为该时间元件分配的缩短FIR滤波器具有多个子带的情况下)。
延迟元件在原理上可由计算单元进行调整。此处设置了一个单独的用于控制延迟元件Z的装置“时延控制器”TDS，该装置根据第一补偿滤波器FIR1的系数(譬如根据系数大小的变化和最大系数)来测定时间延迟，这样，计算单元只须计算出第二补偿滤波器FIR2的滤波系数。
图2较详尽地示出了补偿支路。在第一补偿支路中，由低通滤波器LP1和一个把直流分量保持较远的高通滤波器HP1代替了第一滤波器FIL1。阻隔直流分量对于借助LMS算法计算系数是比较有利的。补偿支路的下面部分以同样的方式构成。此外，在补偿支路的上下部分还装设了数据减速器RED1和RED2，亦即所谓的脉冲速率压缩器或抽取器，其在此处的作用是使工作脉冲减半。
第二补偿支路的上下部分同样包括有工作脉冲速率降低装置RED3和RED4。通过只处理每第二个信号值，计算步骤的数目在处理器实现时减半。通过合适的压缩和编码，另一子带的补偿支路中的编码器COD和解码器DEC可以进一步减少用于需延迟的数据的存储器需要量。
图3示出了一种用于语音信号的回波补偿器。它也是在两个子带上工作。未缩短的补偿滤波器FIR1位于其典型信号能量最大的子带上。有语音时该范围可达1KHz。延迟元件Z和缩短滤波器FIR2被分配给较高的子带(相应地给多个子带分配许多延迟元件和缩短滤波器)。通过以符号形式只把压缩过的信号输入计算单元，该图示便得到了一定程度的简化。该工作方式与图1所示的装置一致。
压缩过的子带信号sK1及sK2在一种由滤波器FIL3、FIH3及另一加法器AD3组成的合成滤波器组内组合起来，然后在减法器SUB中，从用户台A的由回波信号EC叠加的语音信号sa+ec中减去上述组合值，这样，回波信号ec至少能进一步地-在理想情况下为全部-得到补偿，而且基本上只剩下较小的误差信号ef。利用数据速率扩展器(倍增器)EXP1、EXP2，数据速率又可以提高到原来的采样速率。
权利要求
1.回波补偿的方法，其中，需补偿的信号(sa+ec)和用来测定校正信号(kL，kH)的接收信号(sb)均被划分为多个子带，而且在每个子带内获得一个补偿过的信号(sk1，sk2)，其特征在于只在一个子带内通过全滤波器(FIR1)获得第一补偿信号(kL)；至少在另一个子带内通过一个由可调延迟元件(Z)和缩短滤波器(FIR2)组成的滤波装置获得第二补偿信号(kH)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于由第一滤波器(FIR1)的系数对延迟元件(Z)的延迟时间调整进行控制，以便消除回波信号(ec)的滞后时间。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于相对于接收信号(sb)的采样值的速率，用于计算补偿信号(kL，kH)的工作脉冲速率被降低。
4.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于需补偿的信号(sa+ec)和接收信号(sb)被划分为多个子带，然后在该子带内把各个补偿的子带信号sK1及sK2输入多音频接收器(DTR)。
5.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于在其它子带的采样值临时被存储到延迟装置内之前，对它们进行编码和/或压缩；在把它们输入缩短滤波器(FIR2)之前，将它们反变回来。
6.用于回波补偿的装置，其中，用来测定校正信号(kL，kH)的信号(sb)被划分为多个子带，而且在每个子带内获得一个补偿过的信号(sk1，sk2)，其特征在于只装设一个长度不缩短的第一滤波器(FIR1)，用于测定第一补偿信号(kL)，至少装设一个由可调延迟元件(Z)和缩短滤波器(FIR2)组成的第二滤波装置(Z，FIR2)。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于装设一个延迟控制器(TDS)，它根据所述第一滤波器(FIR1)的系数导出一个用于控制一个或多个时间元件(Z)的准则。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于接收信号(sa+ec)被划分为多个单独补偿的子带。
9.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于所述滤波器以程控计算机电路的形式来实现。
全文摘要
具有多个子带的回波补偿器,其中,只在一个子带内采用全FIR滤波器(FIR1),在其余的子带内装设缩短的FIR滤波器(FIR2),且其总与一个可调延迟元件(Z)相连。
文档编号H04B3/23GK1308791SQ99808271
公开日2001年8月15日 申请日期1999年5月3日 优先权日1998年5月8日
发明者H·J·克拉特施曼, K·贝尔蒂诺尔 申请人:西门子公司