非线性处理器阈值的自动调谐的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于控制声学回声消除器的调谐参数的方法和设备。
【背景技术】
[0002] 在电话中，回声是语音信号的反射。它是原型的延迟拷贝。示例场景被例示在图 la中，图la示出了正由远端麦克风捕获并且由近端扩音器输出的信号。回声是扩音器与 麦克风之间的声学耦合的结果；除近端扬声器的语音和任何背景噪声之外，麦克风还捕获 起源于它自己的扩音器的信号。结果是在远端扩音器处的回声。回声消除是电话的一个重 要特征。免提装置和电话会议尤其需要能够适于具有各式各样的声学特性的环境的回声消 除。
[0003] 声学回声消除器通常合成来自远端语音信号的回声的估计。然后将麦克风信号减 去估计回声。这个技术需要自适应信号处理来生成足够准确以有效地消除回声的信号。自 适应滤波器常常用来对环境的声学脉冲响应进行建模。自适应性滤波器常常后面有用于去 除任何残余回声的非线性处理器（NLP)。非线性处理器可能伴随有舒适噪音生成器（CNG)， 因为完全寂静的时段对于用户来说可能是令人不安的。
[0004] 回声消除器的性能取决于平台，并且特别取决于音频接口、接口驱动器和有关硬 件、前置放大器和后置放大器（若有的话）以及麦克风和扬声器的特性。在具有充分回声 消除的各式各样的平台上实现全双工语音通信是有挑战性的。因此，大多数回声消除器需 要某种形式的平台特定调谐以提供最佳性能。常常，必须手动地执行这个平台特定调谐。
[0005] 因此，存在对于用于对声学回声消除器进行调谐的改进方法的需要。
【发明内容】
[0006] 根据一个实施方式，提供了一种用于控制回声消除器中的非线性处理器的阈值控 制系统，所述非线性处理器被构造为去除在所述回声消除器已将麦克风信号减去回声估计 之后保留在麦克风信号中的低于阈值的任何信号能量，所述阈值控制系统包括：收敛单元， 所述收敛单元被构造为确定自适应滤波器的稳定性的指示，所述自适应滤波器被构造为连 续地对回声路径进行建模以便生成所述回声估计；以及阈值调谐器，所述阈值调谐器被构 造为根据所述指示来调节所述非线性处理器的阈值。
[0007] 所述阈值控制系统可以被构造为只有当通过所述回声消除器将所述麦克风信号 减去所述回声估计而实现的所述回声消除的指示高于预定阈值才控制所述非线性处理器。
[0008] 所述收敛单元可以被构造为通过将所述自适应滤波器的系数中的一个或更多个 与一组平均系数进行比较来确定所述自适应滤波器的稳定性的指示。
[0009] 所述收敛单元可以被构造为随着所述自适应滤波器对所述回声路径进行建模而 更新所述一组平均系数。
[0010] 所述阈值调谐器可以被构造为调节所述阈值，以便在以下各项中的两个或更多个 之间改变通信装置的操作模式：全双工模式、部分双工模式和半双工模式。
[0011] 所述阈值调谐器可以被构造为调节所述阈值，使得所述自适应滤波器的系数的与 所述一组平均系数的偏差越大，所述阈值越高。
[0012] 所述阈值调谐器可以被构造为，如果所述自适应滤波器的系数示出与所述一组平 均系数基本上没有偏差，则控制所述非线性处理器使得所述通信装置在全双工模式下操 作。
[0013] 所述阈值调谐器可以被构造为，如果所述自适应滤波器的系数示出与所述一组平 均系数有大偏差，则控制所述非线性处理器使得所述通信装置在半双工模式下操作。
[0014] 所述收敛单元可以被构造为计算指示所述自适应滤波器的系数与所述一组平均 系数的偏差的值，并且所述阈值调谐器可以被构造为：如果该值小于第一阈值，则控制所述 非线性处理器使得所述通信装置在全双工模式下操作；如果该值大于或等于所述第一阈值 并且小于第二阈值，则控制所述非线性处理器使得所述通信装置在部分双工模式下操作； 以及如果该值大于或等于所述第二阈值，则控制所述非线性处理器使得所述通信装置在半 双工模式下操作。
[0015] 所述收敛单元可以被构造为将所述麦克风信号视为包括多个时间帧，所述收敛单 元包括监测单元，所述监测单元被构造为针对所述麦克风信号的各个时间帧，识别与该部 分对应的一组自适应滤波器系数，将所识别的该组系数中的一个或更多个与一组平均系数 进行比较，根据所述比较给所述麦克风信号的该部分分配区域，并且根据所述比较更新与 所分配的区域相关联的阈值。
[0016] 所述收敛单元可以被构造为，当所述监测单元已将区域分配给所述多个时间帧中 的每一个时，识别与被最频繁地分配的所述区域相关联的所述阈值，并且将所述非线性处 理器的阈值调节为和所识别的阈值相同。
[0017] 所述收敛单元可以被构造为通过根据所述比较以及与该区域相关联的平滑参数 调节与所述区域相关联的所述阈值来更新与所述区域相关联的所述阈值。
[0018] 所述收敛单元可以被构造为通过根据比较以及与该区域和所述麦克风信号的先 前部分相关联的所述区域的组合相关联的平滑参数调节与所述区域相关联的所述阈值来 调节与所述区域相关联的所述阈值。
[0019] 所述收敛单元可以包括计数器，所述计数器被构造为对区域被分配给所述多个时 间帧中的一个的场合的数量进行计数。
[0020] 所述计数器可以被构造为，如果确定双端通话（doubletalk)存在于所述多个时 间帧中的一个中，则将分配有该时间帧的所述区域的计数设置为零。
[0021] 所述计数器可以被构造为，当所述监测单元已将区域分配给所述多个时间帧中的 每一个时，将所有区域的计数重置为零。
[0022] 所述阈值控制系统可以包括确认单元，所述确认单元被构造为确定用于所述非线 性处理器的所述阈值是否稳定，并且如果是这样的话，则停止所述阈值调谐器控制所述非 线性处理器。
[0023] 所述阈值控制系统可以包括能量估计器，所述能量估计器构造为估计与所述自适 应滤波器的脉冲响应相关联的能量，并且根据所估计的能量，选择用于与所述一组平均系 数进行比较的所述自适应滤波器的系数中的一个或更多个。
[0024] 所述能量估计器可以被构造为通过以下步骤来识别用于与所述一组平均系数进 行比较的所述自适应滤波器的系数中的一个或更多个：将所述麦克风信号的各个时间帧视 为包括多个部分；识别所述自适应滤波器的对应于各个部分的脉冲响应；估计与针对各个 部分识别的所述脉冲响应相关联的能量；确定所识别的脉冲响应中的一个或更多个与主要 能量相关联；以及选择用于与所述一组平均系数进行比较的对应于所述一个或更多个脉冲 响应的所述自适应滤波器的系数中的一个或更多个。
[0025] 所述能量估计器可以被构造为如果与一个脉冲响应相关联的所估计的能量与针 对和所述多个部分中的全部相关联的所述脉冲响应的总的所估计的能量的比率大于预定 阈值，则确定该一个脉冲响应与主要能量相关联。
[0026] 所述能量估计器可以被构造为通过以下步骤来估计与脉冲响应相关联的能量：将 所述脉冲响应划分为多个交叠部分；识别与所述脉冲响应所对应的所述麦克风信号的该部 分相关联的所述交叠部分的集合；估计包括在所述集合的各个部分中的能量；以及针对所 述集合合计所估计的能量。
[0027] 根据第二实施方式，提供了一种用于控制回声消除器中的非线性处理器的方法， 所述非线性处理器被构造为去除在所述回声消除器已将麦克风信号减去回声估计之后保 留在麦克风信号中的低于阈值的任何信号能量，所述方法包括以下步骤：确定自适应滤波 器的稳定性的指示，所述自适应滤波器被构造为连续地对回声路径进行建模以便生成所述 回声估计；以及根据所述指示来调节所述非线性处理器的阈值。
[0028] 所述方法可以包括只有当通过所述回声消除器将所述麦克风信号减去所述回声 估计而实现的所述回声消除的指示高于预定阈值才控制所述非线性处理器。
[0029] 所述方法可以包括通过将所述自适应滤波器的系数中的一个或更多个与一组平 均系数进行比较来确定所述自适应滤波器的稳定性的指示。
[0030] 所述方法可以包括随着所述自适应滤波器对所述回声路径进行建模而更新所述 一组平均系数。
[0031] 所述方法可以包括调节所述阈值以便在以下各项中的两个或更多个之间改变通 信装置的操作模式：全双工模式、部分双工模式和半双工模式。
[0032] 所述方法可以包括调节所述阈值，使得所述自适应滤波器的系数的与所述一组平 均系数的偏差越大，所述阈值越高。
[0033] 所述方法可以包括，如果所述自适应滤波器的系数示出与所述一组平均系数基本 上没有偏差，则控制所述非线性处理器使得所述通信装置在全双工模式下操作。
[0034] 所述方法可以包括，如果所述自适应滤波器的系数示出与所述一组平均系数有大 偏差，则控制所述非线性处理器使得所述通信装置在半双工模式下操作。
[0035] 所述方法可以包括以下步骤：计算指示所述自适应滤波器的系数与所述一组平均 系数的偏差的值；如果该值小于第一阈值，则控制所述非线性处理器使得所述通信装置在 全双工模式下操作；如果该值大于或等于所述第一阈值并且小于第二阈值，则控制所述非 线性处理器使得所述通信装置在部分双工模式下操作；以及如果该值大于或等于所述第二 阈值，则控制所述非线性处理器使得所述通信装置在半双工模式下操作。
[0036] 所述方法可以包括以下步骤：将所述麦克风信号视为包括多个时间帧，并且针对 各个时间帧，识别与该部分对应的一组自适应滤波器系数；将所识别的该组系数中的一个 或更多个与一组平均系数进行比较；根据所述比较给所述麦克风信号的该部分分配区域； 以及根据所述比较更新与所分配的区域相关联的阈值。
[0037] 所述方法可以包括，当区域已被分配给所述多个时间帧中的每一个时，识别与被 最频繁地分配的所述区域相关联的所述阈值，并且将所述非线性处理器的阈值调节为和所 识别的阈值相同。
[0038] 所述方法可以包括通过根据所述比较以及与该区域相关联的平滑参数调节与所 述区域相关联的所述阈值来更新与所述区域相关联的所述阈值。
[0039] 所述方法可以包括通过根据所述比较以及与该区域和所述麦克风信号的先前部 分相关联的所述区域的组合相关联的平滑参数调节与所述区域相关联的所述阈值来调节 与所述区域相关联的所述阈值。
[0040] 所述方法可以包括对区域被分配给所述多个时间帧中的一个的场合的数量进行 计数。
[0041] 所述方法可以包括确定双端通话存在于所述多个时间帧中的一个中并且将分配 有该时间帧的所述区域的计数设置为零。
[0042] 所述方法可以包括，当所述多个时间帧中的每一个已分配了区域时，将所有区域 的计数重置为零。
[0043]所述方法可以包括确定用于所述非线性处理器的所述阈值是否稳定，并且如果