带有回声路径变化探测器的回声消除器

摘要

一个回声消除器包括一个能够适应回声路径中的变化的自适应滤波器、一个双向通话探测器、以及一个回声路径变化探测器。回声路径变化探测器估算回声路径上的损耗，并由此将真正的双向通话状态与看似双向通话的状态区分开来，后者是因为回声路径中的变化而误测到的。当探测到回声路径变化时，自适应滤波器在看似双向通话的状态中仍然继续进行正常的自适应调整。探测到回声路径变化的必要条件最好包括回声路径的估算损耗与估算损耗的长期平均值之间只有很小的间距。回声路径变化探测器在例如电话交换系统的线路回声消除中非常有效。

说明书

技术领域

本发明涉及一种回声消除器，更具体地说是涉及一种能够探测到回声路径变化的回声消除器。

背景技术

回声消除器在电信系统中被用来消除从近端发往远端的信号中的远端回声。一种类型的回声消除器包括一个自适应滤波器，该滤波器的抽头系数由一种数学算法进行修正，以使之适应回声路径的变化。已知的算法在仅有远端一方通话时才能达到较好的效果，但在两方同时通话的双向通话状态下就表现欠佳。因此，传统的回声消除器中包括一个双向通话探测器，以便在双向通话状态下暂停自适应过程。

不幸的是，双向通话探测器容易把回声路径的变化误解为双向通话，使得最需要自适应调整的时候反而将其暂停了。当回声路径的变化反转了回声信号的极性时，这种情况尤为明显。在所述的暂停持续期间，由于自适应滤波器不能适应回声路径的持续变化，在远端就会听到持续的回声。

在Trans.Of IEICE of Japan，Vol.J78-A No.3，pp.314-322(1999，日本)的“Double-Talk Detection Method with DetectingEcho Path Fluctuation(具有回声路径波动检测的双向通话检测方法)”一文中，Fujii等人公开了一种双向通话探测器，该探测器通过将自适应滤波器所产生的回声复制信号与近端输入信号进行相关，并将相关结果结合到双向通话探测过程中，来探测回声路径的变化。在假定恒定电平的非人声背景噪声条件下，该回声消除器甚至能够识别低电平的双向通话并将它们与回声路径变化区分开来。但是当存在人声背景噪声、如办公室噪声时，这种回声消除器所使用的相关方法是不可靠的。

因此需要一种能够精确探测回声路径变化并相应地控制自适应滤波器抽头系数修正的回声消除器。

发明内容

本发明的一个目标是要使得回声消除器中的自适应滤波器即使在回声路径变化被误检测为双向通话时也能继续适应回声路径的变化。

依照本发明的回声消除器接收一个近端信号和一个远端信号，近端信号中包含了远端信号的一个回声。回声消除器中包括一个自适应滤波器、一个双向通话探测器、一个回声路径变化探测器以及一个控制单元。双向通话探测器至少能检测到双向通话的状态，在这种状态下，近端信号及远端信号都处于活动状态。回声路径变化探测器估测回声路径上的损耗，从而探测回声路径的变化，其中回声就是通过所述回声路径从远端信号到达近端信号的。控制单元根据双向通话探测器所进行的双向通话状态的检测以及回声路径变化探测器所进行的回声路径变化的检测，来控制自适应滤波器的自适应调整。更具体地说，控制单元可以控制自适应滤波器中抽头系数的修正。在双向通话状态下，当检测到回声路径变化时，允许抽头系数的正常修正，而在没有检测到回声路径变化的时候，修正就被暂停或停止。

探测到回声路径变化的一个优选必要条件是回声路径上的估算损耗与该估算损耗的长时间平均值之间有一小段距离。

探测到回声路径变化的附加必要条件可以包括双向通话状态持续一段预定的时间、和/或是估算回声路径损耗上的一个阈值条件。当使用该阈值条件时，超过阈值后回声路径变化的探测可能还要被延迟一段时滞间隔(hangover interval)。

附图说明

在附图中：

图1示出了一个回声消除器的方框图，图解说明了本发明的第一种实施例；

图2示出了一个回声消除器的方框图，图解说明了本发明的第二种实施例；

图3示出了一个回声消除器的方框图，图解说明了本发明的第三种实施例；

图4示出了一个回声消除器的方框图，图解说明了本发明的第四种实施例；

图5示出了一个回声消除器的方框图，图解说明了本发明的第五种实施例；

图6示出了一个回声消除器的方框图，图解说明了本发明的第六种实施例；

图7示出了一个回声消除器的方框图，图解说明了本发明的第七种实施例。

具体实施方式

下面将参照附图说明本发明的实施例，在附图中用相似的附图标记指代类似的元件。

第一种实施例

图1中示出了第一种实施例。来自远处通话方的远端信号(x)在回声消除器1的接收输入终端(Rin)处被接收，以数字形式不经改变地送过回声消除器1，再从一个接收输出终端(Rout)经混合电路2送入电话机3，并且由电话机3中的一个接收机或扩音器(未示出)再生。电话机3中的一个麦克风(未示出)拾取一个近端信号，将该信号经过混合电路2送往回声消除器1的一个发送输入终端(Sin)，并从回声消除器1的一个发送输出终端(Sout)送回到远端。

尽管混合电路2的用途是要将发送与接收路径分别连接到电话机3，但是接收到的远端信号(x)的一部分还是会通过混合电路2泄漏到发送路径上，从而引起一种被称为线路回声的回声。另外，通过电话机3的接收机或扩音器再生的远端信号的一部分会被电话机3的麦克风拾取，从而引起一种被称为空间回声的回声。去除线路回声是第一种实施例的特定目标。

为了去除回声，回声消除器1中包括了一个自适应滤波器4和一个加法器5。自适应滤波器4通过将远端信号(x)的连续样本与抽头系数相乘，来生成一个回声复制信号(y’)。加法器5通过从发送输入终端Sin处所接收到的近端信号(y)中减去回声复制信号(y’)来生成一个残留信号或传输信号(e)，从而消除了回声成分。

除了生成回声复制信号(y’)以外，自适应滤波器4还利用远端信号(x)和发送信号(e)来自动调整适应混合电路2的回声传输特性。在自适应调整过程中，自适应滤波器4通过一种算法来修正它的抽头系数，该算法通过重复迭代来最小化传输信号(e)的平方值(e²)。例如，可以使用归一化最小均方(LMS)算法或是递归最小二乘(RLS)算法。

为了控制自适应滤波器4的抽头系数的修正，回声消除器1包括了一个双向通话探测器6、一个回声路径变化探测器7，以及一对开关8、9。

双向通话探测器6能够辨别停止状态、双向通话状态、传输状态以及单方通话状态。在停止状态下，远端信号(x)与近端信号(y)都无效；在双向通话状态下，远端信号(x)与近端信号(y)均有效；在传输状态下，只有近端信号(y)是有效的；在单方通话状态下，远端信号(x)是有效的，但是近端信号(y)是无效的(除了噪声和回声以外)。

双向通话探测器一般通过比较远端信号(x)与近端信号(y)或传输信号(e)来辨别这些状态。例如，通常使用的双向通话探测器能够计算出近端信号(x)与传输信号(e)之间的功率比或电平比。在以下的说明中，假设双向通话探测器6按下述方式利用远端信号(x)与近端信号(y)来辨别停止状态、双向通话状态、传输状态以及单方通话状态。但是本发明并不局限于这种辨别方法。如附图中所示，传输信号(e)可以被用来替代近端信号(y)。

停止状态被定义为远端信号(x)与近端信号(y)的功率都低于-40dBm0的状态，其中0dBm0是声音编解码器(未示出)的参考值。

双向通话状态被定义为远端信号(x)的功率大于或等于-40dBm0、而且远端信号(x)的功率减去δdB(比如δ＝6)后小于近端信号(y)的功率的状态。当远端信号(x)的一部分通过混合电路2中的回声路径传送时，会引起线路回声，在选择参数δ的值时要考虑远端信号(x)的衰减。

传输状态被定义为远端信号(x)的功率小于-40dBm0、而且近端信号的功率大于或等于-40dBm0的状态。

单方通话状态被定义为远端信号(x)的功率大于或等于-40dBm0、而且远端信号(x)的功率减去δdB(比如δ＝6)后大于近端信号(y)的功率的状态。

在停止状态、双向通话状态以及传输状态中，双向通话探测器6输出一个信号(nt)来阻止自适应滤波器4修正它的抽头系数以及对回声路径变化的适应性调整。信号(nt)被输出给开关8以及回声路径变化探测器7中的判决单元14。双向通话探测器6在单方通话状态中不会输出该信号(nt)。

回声路径变化探测器7包括一个接收信号电平计算器10、一个传输信号电平计算器11、一个回声路径损耗计算器12、一个回声路径损耗变化探测器13以及判决单元14。回声路径变化探测器7的整体功能是要判定回声路径中何时发生变化。接收信号电平计算器10、传输信号电平计算器11、回声路径损耗计算器12、回声路径损耗变化探测器13以及判决单元14的个别功能将在对第一种实施例的工作原理的说明中加以解释。

开关8根据双向通话探测器6输出的信号(nt)控制将传输信号(e)输入到自适应滤波器4。

开关9根据回声路径变化探测器7中的判决单元14所作出的判决来控制将传输信号(e)输入到自适应滤波器4。

当开关8或9闭合时，就使得自适应滤波器4能够接收传输信号(e)，这时自适应滤波器4就会修正它的抽头系数。在起始状态下，开关8闭合而开关9打开。

下面将说明第一种实施例中的回声消除器1的工作原理。

自适应滤波器4、加法器5以及双向通话探测器6的工作过程大致与传统回声消除器中相同，因此这里的说明将主要集中于对回声路径变化探测器7的工作过程的说明。

远端信号(x)被输入到接收信号电平计算器10，该计算器计算出接收信号电平的平滑值Ixfp(k)。近端信号(y)被输入到传输信号电平计算器11，该计算器计算出回声消除前传输信号电平的平滑值iePnfp(k)。在以下说明中，假设平滑值Ixfp(k)和iePnfp(k)是根据下列方程(1)和(2)计算的。

Ixfp(k)＝(1-δ1)·Ixfp(k-1)+δ1·|x(k)|                    (1)

iePnfp(k)＝(1-δ1)·iePnfp(k-1)+δ1·|y(k)|                (2)

其中k是指示采样序列的下标变量，而|x(k)|和|y(k)|分别表示x(k)和y(k)的绝对值。在方程(1)和(2)中，平滑值用加权采样值连续修正。加权系数δ1是0与1之间的一个常数。δ1的建议值为1/320，但本发明并不仅限于该值。加权系数δ1越大，回声消除器1对回声路径的微小变化就越敏感，但也更容易受到噪声等的影响；加权系数δ1越小，回声消除器1就越不容易受到噪声等的影响，但是也对回声路径中的微小变化越不敏感。

还可以用下面的方程(3)和(4)替代方程(1)和(2)来计算平滑值。能获得相似的效果。方程(3)和(4)中的求和∑是从i＝0到i＝3 19的。

Ixfp(k)＝∑|x(k-i)|/320                        (3)

iepnfp(k)＝∑|y(k-i)|/320                      (4)

接收信号电平的平滑值Ixfp(k)和传输信号电平的平滑值iePnfp(k)被提供给回声路径损耗计算器12。回声路径损耗计算器12利用方程5计算出混合电路2中的短期信号衰减或回声路径损耗Aecho(k)。

Aecho(k)＝iepnfp(k)/Ixfp(k)                     (5)

如果信号功率在混合电路2中被衰减了一半，那么就算得回声路径损耗Aecho＝0.5，也就是Aecho＝-6分贝(dB)。

从回声路径损耗计算器12输出的回声路径损耗Aecho(k)被提供给回声路径损耗变化探测器13。回声路径损耗变化探测器13按照方程(6)计算出回声路径损耗Aecho(k)的长期平滑值Laaecho(k)，并将Laaecho(k)提供给判决单元14。

Laaecho(k)＝(1-δ2)·Laaecho(k-1)+δ2·Aecho(k)  (6)

这样回声路径损耗的长期平滑值Laaecho(k)就由一个加权系数δ2修正，该系数是0与1之间的一个常数。例如，加权系数δ2可以被设置为1/80，但本发明并不仅限于该值。加权系数δ2决定了长期平滑值Laaecho(k)的平滑度。加权系数δ2越大，回声消除器1对回声路径中的微小变化就越敏感，但也更容易受到噪声等的影响；加权系数δ2越小，回声消除器1就越不容易受到噪声等的影响，但是也对回声路径中的微小变化越不敏感。

判决单元14根据(短期平滑)回声路径损耗Aecho(k)与长期平滑值Laaecho(k)之间的下列间距条件R11、R12和R13来输出一个回声路径变化探测信号(id)给开关9，所述的短期平滑值是由回声路径损耗变化探测器13提供的。

条件R11：如果从双向通话探测器6接收到自适应停止信号(nt)，并且Laaecho(k)加上δ3大于Aecho(k)，说明Aecho(k)与Laaecho(k)之间有一个很小的差距，那么就向开关9输出回声路径变化探测信号(id)。

条件R12：如果没有从双向通话探测器6接收到自适应停止信号(nt)，那么就不向开关9输出回声路径变化探测信号(id)。

条件R13：如果从双向通话探测器6接收到自适应停止信号(nt)，并且Laaecho(k)加上δ3等于或小于Aecho(k)，说明Aecho(k)与Laaecho(k)之间有较大的差距，那么就不向开关9输出回声路径变化探测信号(id)。

偏移量δ3作为一个参数，被用来识别短期与长期回声损耗之间的差距。当短期平滑值Aecho(k)超过长期平滑值Laaecho(k)δ3或更多时，它们之间的差距就能被识别出来。例如，δ3的值可以被设为6dB，但δ3并不仅限于这一个值。

当接收到回声路径变化探测信号(id)时，开关9闭合，从而将传输信号(e)传送给自适应滤波器4，这样即使开关8是打开的，该滤波器也能修正自己的抽头系数。

即使在回声路径变化时，混合电路2中的回声路径损耗一般也只有很小的改变。在第一种实施例中，该特性被用来辨别回声路径变化与双向通话状态。正常情况下，也就是回声路径变化所引起的回声路径损耗Aecho的变化要小于真正的双向通话状态中所发生的变化。即使回声路径的变化反转了回声信号的极性，也能通过这种方式将其与双向通话状态区分开来。

下面将说明回声消除器1的工作流程，所述的流程对应于真正的双向通话状态以及回声路径变化被误判为双向通话状态的情况，发生误判的原因可能是回声路径变化反转了回声信号的极性。反转了回声信号极性的回声路径变化可以被视为一种使回声路径的响应波形反相的变化。

初始状态是单方通话状态，其中开关8闭合而开关9打开。自适应滤波器4利用通过开关8获取的传输信号(e)来进行调整以适应混合电路2中的回声路径，从而最小化传输信号的均方值(e²)。

如果回声路径中的变化反转了回声信号的极性，那么从自适应滤波器4输出的回声复制信号(y’)就会加强近端信号(y)中的回声分量，而不是抵消它，因此传输信号(e)的幅度会很快地提高。双向通话探测器6将这种快速提高视为双向通话状态，并打开开关8以阻止自适应滤波器4修正它的抽头系数。

但是，反转回声信号极性的回声路径变化对回声路径损耗值Aecho的改变非常微小，这样就满足了条件R11，并且判决单元14会输出回声路径变化探测信号(id)，从而闭合开关9。现在自适应滤波器4通过开关9来取得传输信号(e)，并继续修正它的抽头系数以适应变化后的回声路径，从而最小化传输信号的均方值(e²)。

当均方值(e²)变小后，双向通话探测器6接收到一个幅度较小的传输信号(e)并将其视为从双向通话状态返回单方通话状态的标志。结果，双向通话探测器6关闭了自适应停止信号(nt)，开关8也再次闭合。另外，由于现在满足了条件R12，判决单元14就会停止向开关19提供回声路径变化探测信号(id)，而开关9也会再次打开。因此，一旦自适应滤波器4完成了对误导双向通话探测器6的回声路径变化的自适应调整，开关8和9就会回复到它们的初始状态，而自适应滤波器4则继续在双向通话探测器6的控制下修正它的抽头系数。

在真正的双向通话状态下，近端信号输入终端Sin处接收到的近端信号(y)中包括一个不是回声引起的近端分量，因此算得的回声路径损耗值Aecho变成了一种快速波动而且非常不精确的估算值。现在满足了条件R13，因此判决单元14不会向开关9提供回声路径变化探测信号(id)，从而使得开关9保持打开。因此，在真正的双向通话状态下，自适应滤波器4接收不到传输信号(e)，就会停止修正它的抽头系数，从而系数值不会受近端信号(y)中近端分量的影响。回声分量还是继续由双向通话状态开始之前建立起来的最优抽头系数消除。

如上所述，在第一种实施例的回声消除器中，回声路径损耗被估算为近端传输信号电平与远端接收信号电平之间的比例，并且获取了回声路径损耗的短期与长期平滑值。当这些平滑值之间的差距比较小的时候，即使双向通话探测器错误地检测出双向通话状态，回声路径变化探测器也会消除这种错误的识别，并且自适应滤波器会继续修正它的抽头系数。即使是反转了回声信号极性的回声路径变化也能以这种方式与双向通话状态区分开来，从而使得回声分量能够被精确地消除。

由于第一种实施例中的回声消除器不是通过传统的将远端信号与近端信号互相关的方法来探测回声路径中的变化，因此即使存在办公室噪声或其它人声噪声(这些噪声可能产生错误的相关结果)，它也能够将回声路径变化与双向通话状态区分开来。

第二种实施例

图2中示出了第二种实施例。回声消除器1A与第一种实施例中的回声消除器1的区别在于它用单个开关20替代了一对开关8和9，开关20兼有开关8和9的功能。

开关20接收来自双向通话探测器6的自适应停止信号(nt)以及来自判决单元14的回声路径变化探测信号(id)作为控制信号，并控制将来自加法器5的传输信号(e)输入到自适应滤波器4。

正常情况下，开关20在接收到自适应停止信号(nt)时打开，并在没有接收到自适应停止信号(nt)时闭合。但是当开关20接收到回声路径变化探测信号(id)时，即使它同时还接收到了自适应停止信号(nt)，它也会保持闭合。

第二种实施例中的回声消除器1A提供与第一种实施例中相同的功能。但是由于回声消除器1A使用单个开关20来控制向自适应滤波器输入传输信号(e)，因此回声消除器1A的尺寸要小于第一种实施例中的回声消除器。

第三种实施例

图3中示出了第三种实施例。回声消除器1B与第二种实施例中的回声消除器1A的区别在于它用不同的双向通话探测器6B和回声路径变化探测器7B代替了双向通话探测器6和回声路径变化探测器7。

混合电路2中的回声路径损耗一般为12dB到20dB，或更高。但是在一些比较少见的情况下，混合电路2中的回声路径损耗可能低至6dB到12dB，这是混合电路2与电话机3之间糟糕的阻抗匹配造成的。一般来说，这是由混合电路2的电气特性中存在的制造偏差引起的。在第三种实施例中，这种偏差被考虑在内，这样，即使回声路径损耗相对较小，回声路径中的变化也能被精确地检测出来。

当混合电路2中的回声路径损耗较小时，第一种实施例中所述的双向通话探测条件常常会被满足很短的一段时间；也就是说，在双向通话探测器6中，单方通话状态与双向通话状态之间会发生频繁的状态转换。这种情况的发生是由于下列原因。

在单方通话状态下，混合电路2的输出不仅包括一个回声分量，还包括来自电话机3的噪声(未示出)输入。办公室噪声这样的人声噪声具有快速时变的幅度。当存在这种噪声时，近端信号输入终端Sin处的信号电平就会带有独立于回声分量的快速变化特性。

在第一种和第二种实施例中，用于双向通话状态探测的条件之一是远端信号(x)的功率减去偏移量δdB后必须小于近端信号(y)的功率。如果混合电路2中的回声路径损耗并不比偏移量δ大很多，那么单方通话状态与双向通话状态之间仅有很小的边界，偏移量δ的值可能如第一种实施例中所述为6dB；因此，如果近端信号的信号电平在噪声电平上有一个短期的提升，那么就很容易满足上述条件，从而检测到双向通话状态。

回声路径变化探测器7的检测速度一般会被设计得比双向通话探测器6低，这是因为接收信号电平计算器10和传输信号电平计算器11必须具有大时间常数，才能对快速变化的噪声不敏感。例如，第一种实施例中的方程(1)和(2)中的加权系数δ1的建议值1/320通常能使得回声路径变化探测器7的检测速度低于双向通话探测器6十倍。这使得回声路径变化探测器7能够忽略短期噪声的影响。

因此，在双向通话探测器6所检测到的双向通话状态的初始阶段，回声路径损耗计算器12继续计算出大致恒定的回声路径损耗值Aecho(k)，而回声路径损耗变化探测器13则计算出接近于回声路径损耗Aecho(k)的更加恒定的长期平滑值Laaecho(k)，从而使得判决单元14向开关9提供回声路径变化探测信号(id)。

在第一种实施例中，满足条件R11时开关9闭合，满足条件R12或R13时开关9打开，而上述条件的满足则取决于双向通话探测器6所输出的自适应停止信号(nt)的状态。

当真正的双向通话状态出现时(近端通话方进行通话)，双向通话探测器6会很快地检测出双向通话状态，但是回声路径变化探测器7则反应较慢，从而留出了一个时间段，在这个间隔中回声路径损耗Aecho(k)仍然接近于它的长期平滑值Laaecho(k)，因而满足条件R11。在第一种和第二种实施例中，判决单元14在这个时间段期间输出回声路径变化探测信号(id)。因此在真正的双向通话状态的初始阶段，自适应滤波器4继续进行抽头系数的修正，从而降低了近端通话方语音信号的质量。

在双向通话状态被错误地识别时，也会出现质量降低现象，这是因为混合电路2中的回声路径损耗相对较小，而且还存在办公室噪声。在这种情况下，回声消除性能被降低了，这是因为在判决单元14输出回声路径变化探测信号(id)的间隔期间，自适应滤波器4的抽头系数受到了为适应短期噪声而尝试进行的调整的影响。

第三种实施例中的回声路径变化探测器7B与第二种实施例中的回声路径变化探测器7的区别在于它包括了一个计数器30，而且用一个不同的判决单元14B替代了判决单元14。计数器30清点双向通话状态的连续出现次数。判决单元14B利用从计数器30处取得的计数值、以及回声路径损耗变化探测器13提供的短期与长期平滑值Aecho(k)和Laaecho(k)来探测回声路径中的变化。双向通话探测器6B与第二种实施例中的双向通话探测器6的区别在于它向计数器30提供了一个双向通话状态探测信号(wt)。

双向通话探测器6B在远端信号(x)一定数量的样值间隔期间执行状态探测计算。这些间隔被称为状态探测周期。在每个状态探测周期内，双向通话探测器6B要探测双向通话状态，并向计数器30提供一个单独的双向通话探测信号(wt)。如果双向通话状态一直持续下去，那么计数器30就会接收到双向通话探测信号的连续序列。

计数器30计数这种连续序列中双向通话探测信号(wt)的数量。在没有接收到双向通话探测信号(wt)的各个状态探测周期中，计数值都被重置为0。

判决单元14B根据下列间距条件R31、R32和R33来向开关20输出一个回声路径变化探测信号(id)。

条件R31：如果连续wt计数等于或大于阈值M，说明持续探测到双向通话，而且Laaecho(k)加上δ3大于Aecho(k)，说明较小的间距，那么就向开关20输出回声路径变化探测信号(id)。

条件R32：如果连续wt计数小于M，那么就不会向开关20输出回声路径变化探测信号(id)。

条件R33：如果连续wt计数等于或大于M，说明持续探测到双向通话，而且Laaecho(k)加上δ3等于或小于Aecho(k)，说明较大的间距，那么就不会向开关20输出回声路径变化探测信号(id)。

门限计数值M可以被设为例如80，但它并不局限于该值。

双向通话与回声路径变化所产生的传输信号(e)幅度增加的持续时间之间有一定的差距。在第三种实施例中利用了这一特性。在真正的双向通话状态下，传输信号(e)的幅度增加是因为双方同时进行通话，这种状态会因为某一方停止通话而很快结束。但是在一种表面上看似双向通话的状态中，传输信号(e)的幅度增加是由回声路径中的变化引起的，假如远端通话方保持通话，从而使得远端信号(x)保持有效，那么传输信号幅度上的提升可能会持续一段时间。

电话交换设备中的回声路径的变化不会频繁发生。一旦回声路径在通话期间发生了变化，这种变化往往至少要持续到通话结束。因此对双向通话状态的错误判断通常不会因为回声路径回复到它先前的状态而停止。

因此，在由于回声路径变化而引起的看似双向通话的状态中，在相当于门限计数值M的一段时间之后，条件R31就会被满足，判决单元14B将会输出回声路径变换探测信号(id)，并且开关20会闭合，从而使得自适应滤波器4能够修正它的抽头系数并适应回声路径的变化。

由于办公室噪声和一个较小回声路径损耗的结合而引起的看似双向通话的状态可能在达到门限计数值M之前就会结束，但是由于回声路径没有明显地变化，自适应滤波器4中抽头系数修正的简短暂停不会造成回声消除性能的显著下降。相反，这种暂停是有益的，因为它防止了自适应滤波器4因尝试复制办公室噪声而产生更多的噪声。

真正的双向通话状态经常会在达到门限计数值M之前结束，所以根据条件R32，判决单元14B不会输出回声路径变化探测信号(id)，而开关20也会保持打开，从而防止了自适应滤波器4进行不正确的调整去适应一个不存在的回声路径变化。即使真正的双向通话状态持续超过了门限计数值M，如果M被设置为一个合适的值，当双向通话状态被连续探测到M次时，传输信号电平计算器11也会有足够的时间来对近端信号(y)的提升电平作出反应。然后条件R33就会被满足，而判决单元14B则将再次停止输出回声路径变化探测信号(id)，从而防止自适应滤波器4对其抽头系数进行不正确的调整。

因此，当回声路径发生变化时，第三种实施例中的回声消除器1B能提供与第二种实施例中所见功能大致相同的效果。但是在真正的双向通话状态下，第三种实施例就有一定的优势，它能够快速停止自适应滤波器中不必要的自适应调整。在看似双向通话的状态中同样能够阻止不必要的自适应调整，所述的状态是由办公室噪声之类的近端噪声结合相对较小的回声路径损耗共同引起的。

第四种实施例

图4中示出了第四种实施例。回声消除器1C与第二种实施例中的回声消除器1A的区别在于它用一个不同的回声路径变化探测器7C代替了回声路径变化探测器7。

与第三种实施例中的回声消除器1B一样，第四种实施例中的回声消除器1C具有在双向通话状态下防止自适应滤波器中不必要的自适应调整的优势。

在第三种实施例中，双向通话状态的持续时间被用来辨别真正的双向通话状态与回声路径变化所引起的看似双向通话的状态。在第四种实施例中，没有考虑双向通话状态的持续时间，而是利用远端信号(x)和传输信号(e)(更准确地说是近端信号y)的电平来更精确地辨别回声路径变化所引起的看似双向通话的状态。

第四种实施例中的回声路径变化探测器7C与第二种实施例中的回声路径变化探测器7的区别在于它包括了一个回声路径损耗容差计算器40，并且用一个不同的判决单元14C代替了判决单元14。判决单元14C除了接收来自于回声路径损耗变化探测器13的短期及长期平滑值Aecho(k)和Laaecho(k)之外，还接收一个来自于回声路径损耗容差计算器40的优先信号(ia)。

回声路径损耗容差计算器40接收回声路径损耗计算器12输出的回声路径损耗值Aecho(k)，并根据下列条件R41和R42来生成优先信号(ia)。

条件R41：如果回声路径损耗Aecho(k)大于一个参数A加上一个偏移量δ4dB，就表示不存在近端语音，那么优先信号(ia)就不会被输出给判决单元14C。

条件R42：如果Aecho(k)等于或小于A加上δ4dB，表示存在近端语音，那么优先信号(ia)就会被输出给判决单元14C。

参数A的值可以被设置为例如6dB，即使考虑到混合电路2中的制造偏差，这个值也是混合电路2中最小的期望回声路径损耗。但是A并不仅限于该值。偏移量δ4可以被设置为例如0.5dB，但是它并不仅限于该值；δ4的作用是对参数A向更高精确度的方向进行补偿。

判决单元14C接收回声路径损耗变化探测器13输出的回声路径损耗值Aecho(k)及它的长期平滑值Laaecho(k)，以及回声路径损耗容差计算器40输出的优先信号(ia)，并生成回声路径变化探测信号(id)，再根据下列间距条件R43、R44和R45来将该信号输出给开关20。

条件R43：如果没有接收到优先信号(ia)，并且长期平滑值Laaecho(k)加上δ3大于回声路径损耗值Aecho(k)，这表示较小的间距，那么回声路径变化探测信号(id)就被输出给开关20。

条件R44：如果接收到了优先信号(ia)，表示存在近端语音，那么回声路径变化探测信号(id)就不会被输出给开关20。

条件R45：如果没有接收到优先信号(ia)，并且Laaecho(k)加上δ3等于或小于Aecho(k)，这表示较大的间距，那么回声路径变化探测信号(id)就不会被输出给开关20。

使用交换设备的电话网络为混合电路2中的回声路径损耗设置了预定的最小值。例如，在国际电信联盟—电信标准化部门(ITU-T)建议G.165的“回声消除器”中，最小回声路径损耗被指定为6dB。由于几乎所有的电话交换设备都被设计为遵守ITU-T建议G.165，所以混合电路中的回声路径损耗很少低至0dB到6dB的。因此就可以根据回声路径损耗容差计算器40中所检验的条件R41及R42来区分真正的双向通话状态和看似双向通话的状态。

如果真正的双向通话状态持续的时间长到足以被反映在回声路径损耗Aecho(k)的长期平滑值Laaecho(k)中，那么第二种实施例中的判决单元就会因为Aecho(k)与Laaecho(k)之间较小的差距而闭合开关20。这样的话，即使存在近端语音，自适应滤波器4中的抽头系数也会被修正。在第四种实施例中，回声路径损耗容差计算器40会探测到近端语音的存在，并推翻根据Aecho(k)和Laaecho(k)作出的判决，从而使得开关20保持打开，并使得自适应滤波器4中的抽头系数保持或接近它们的最优值。

在办公室噪声与相对较小的回声路径损耗的组合模拟出了双向通话状态的情况下，也能获得类似的效果。如果这些因素的组合使得Aecho(k)降至接近于或低于回声路径损耗容差计算器40中的门限值(A+δ4)，那么判决单元14C就不会闭合开关20。

第四种实施例提供了与第二种实施例中所见功能大致相同的效果，但能在双向通话状态下更可靠地停止自适应滤波器中抽头系数的自适应调整，所述的双向通话状态包括真正的双向通话状态以及噪声所引起的看似双向通话的状态。

第五种实施例

图5中示出了第五种实施例。回声消除器1D与第四种实施例中的回声消除器1C的区别在于它用第三种实施例中的双向通话探测器6B和一个不同的回声路径变化探测器7D代替了双向通话探测器6和回声路径变化探测器7C。回声路径变化探测器7D与回声路径变化探测器7C的区别在于它用一个不同的判决单元14D代替了判决单元14C，并且还包括了第三种实施例中的计数器30。

下面将说明判决单元14D的工作过程。

判决单元14D仅在满足下列输出条件R50时才向开关20输出回声路径变化探测信号(id)；在条件R50没有被满足时，判决单元14D不会向开关20输出回声路径变化探测信号(id)。

条件R50：如果没有从回声路径损耗容差计算器40接收到优先信号(ia)、连续wt计数等于或大于门限值M、而且长期平滑值Laaecho(k)加上δ3大于回声路径损耗值Aecho(k)，这表示一个较小的间距，那么回声路径变化探测信号(id)就会被输出给开关20。

在第五种实施例中，像第三种实施例中那样利用了双向通话状态的持续时间，还像第四种实施例中那样利用了远端信号(x)和传输信号(e)(更确切地说，是近端信号y)的电平，所以回声消除器1D能够更精确地区分真正的双向通话状态和看似双向通话的状态，使得回声分量被准确地消除，从而提高了语音信号的质量。

第六种实施例

图6中示出了第六种实施例。回声消除器1E与第四种实施例中的回声消除器1C的区别在于它用一个不同的回声路径变化探测器7E代替了回声路径变化探测器7C。回声路径变化探测器7E与回声路径变化探测器7C的区别在于它用一个不同的判决单元14E和回声路径损耗客差计算器40E代替了判决单元14C和回声路径损耗容差计算器40。回声路径损耗容差计算器40E判定条件R41或R42是否满足、向判决单元14E提供优先信号(ia)、以及通知时滞计算器60条件R42向条件R41的转换。判决单元14E除了接收来自于回声路径损耗容差计算器40E的优先信号(ia)以外，还接收一个来自于时滞计算器60的使能信号(iho)，以及来自于回声路径损耗变化探测器13的短期与长期平滑值Aecho(k)和Laaecho(k)。

时滞计算器60在从条件R42向条件R41转换时开始计数例如远端信号(x)的样本数，其中条件R41表示存在近端语音，而条件R42则表示不存在近端语音。当计数值超过某个预定的门限值N时，时滞计算器60就向判决单元14E输出使能信号(iho)。门限值N可以被设置为例如800(样值)，但是它并不仅限于该值。在初始状态下，判决单元14E接收使能信号(iho)。

判决单元14E仅在满足下列条件R60时才向开关20输出回声路径变化探测信号(id)；在条件R60没有被满足时，判决单元14E不会向开关20输出回声路径变化探测信号(id)。

条件R60：如果从时滞计算器60接收到了使能信号(ih0)、没有从40E接收到优先信号(ia)、而且长期平滑值Laaecho(k)加上δ3大于回声路径损耗值Aecho(k)，这表示一个较小的间距，那么回声路径变化探测信号(id)就会被输出给开关20。

由于下列原因，在第六种实施例中引入了时滞。

即使在双方同时通话的真正的双向通话状态中，他们的语音信号电平也会在单词结尾处逐渐减弱。在很少见的情况下，这种语音信号特性会影响第四种实施例中的回声消除器1C的性能。在第六种实施例中考虑到了这种特性。

由于单词结尾处语音信号电平的逐渐衰落，长期平滑值Laaecho(k)加上δ3常常会大于回声路径损耗值Aecho(k)，特别是在近端通话方的语音信号电平和回声路径损耗都相对较小的时候。在某些情况下，这可能会造成第四种实施例中的条件R41和R43得到满足，从而错误地探测到回声路径中的变化，并且回声路径变化探测器7C会在真正的双向通话状态期间输出回声路径变化探测信号(id)。在这种情况下，当自适应滤波器4修正其抽头系数时，会用到单词结尾的成分，从而降低了回声消除性能。

在第六种实施例中，从条件R42向条件R41的转换开始，时滞计算器等待足够长的时间以便让近端语音信号中的最后一个单词完全结束，从而避免了将一个单词结尾误认为回声路径的变化。

第六种实施例提供了与第四种实施例中所见功能大致相同的效果，但是由于它减少了对回声路径变化的错误探测，它就能更精确地控制自适应滤波器，即使在近端通话方语音信号电平以及回声路径损耗都相对较小的时候，也能消除回声成分。

第七种实施例

图7中示出了第七种实施例。回声消除器1F与第六种实施例中的回声消除器1E的区别在于它用第三种实施例中所使用的双向通话探测器6B和一个不同的回声路径变化探测器7F代替了双向通话探测器6和回声路径变化探测器7E。回声路径变化探测器7F与回声路径变化探测器7E的区别在于它用一个不同的判决单元14F代替了判决单元14E，而且还包括了第三种实施例中的计数器30。

下面将说明判决单元14F的工作过程。

判决单元14F仅在满足下列条件R70时才向开关20输出回声路径变化探测信号(id)；在条件R70没有被满足时，判决单元14F不会向开关20输出回声路径变化探测信号(id)。

条件R70：如果从时滞计算器60接收到了使能信号(iho)、没有从40E接收到优先信号(ia)、连续wt计数(从计数器30获得)等于或大于门限值M、而且长期平滑值Laaecho(k)加上δ3大于回声路径损耗值Aecho(k)，这表示一个较小的间距，那么回声路径变化探测信号(id)就会被输出给开关20。

第七种实施例提供了与第三种和第六种实施例中所见功能大致相同的效果。

在上述的实施例中，自适应滤波器在没有接收到传输信号(e)的时候会停止对其抽头系数进行的自适应调整。可以通过去掉开关8和9或开关20、一直向自适应滤波器提供传输信号(e)、以及通过向自适应滤波器的控制端输入一个信号来控制自适应调整，来对这些实施例中的任何一个进行修改。可以根据条件R11-R13、R31-R33、R41-R45、R60和R70来生成控制信号。

控制信号可以在真正的双向通话状态期间将自适应调整的幅度降低到不影响语音信号质量的程度，而不是完全停止自适应调整。因此，控制信号决定了抽头系数是被正常修正还是以减弱方式修正的。

上述实施例中的回声消除器能探测到贯穿一个混合电路的回声路径中的变化，所述的混合电路存在于典型的交换电话网络所使用的电话交换设备中，但是本发明也可以被应用在其他的回声消除器中，比如用于贯穿了基于互联网协议的语音(VoIP)电话网络中的混合电路的回声路径的回声消除器，以及用于因免提电话中的声耦合而造成的回声路径的回声消除器。

那些精通本技术的人会认识到，可以在本发明的范围内进行进一步的改变，这在后面所附的权利要求中有详细说明。