一种抵消公共电话网电路回声的方法

摘要

本发明公开了一种抵消公共电话网电路回声的方法，在通讯链路接通时在网络端进行回波抵消，包括如下步骤：进行高阶自适应滤波器的回波抵消；找出高阶滤波器的参数的分布的参数最大值(max1)，以此点向前、向后分别扩展某一距离，得到一个范围；找出步骤b所述范围以外的参数的最大值(max2)；当max1/max2大于设定门限时，进入下一步，否则重复前述步骤；用所述范围内的远端信号作为低阶自适应滤波器的输入，其输出即为当前近端语音样点所含回波的大小，并作低阶自适应滤波器参数的估计；从当前的样点信号中减去低阶自适应滤波器输出值，就获得抵消了回波的信号；重复步骤e、f直至通讯结束。本发明方法可以减少所耗的DSP的资源，提高话音质量。

说明书

技术领域

本发明涉及一种抵消网电路回声的方法，尤其涉及一种抵消PSTN(公用电话网)网电路回声的方法。

背景技术

PSTN中的每一中继信道为收发分开的四线传输，而用户线为二线传输，其间存在2/4线转换电路，由于阻抗不完全匹配等原因，造成信道有回波产生。

实验中发现，PSTN网的回波延时动态范围大约为0～100ms，回波衰减大约为6～11dB，为了抵消这种延时动态范围较大的回波，通常使用一足够高阶的自适应滤波器，例如一60ms延时的回波需要一480阶的自适应滤波器。这样高阶的自滤波器往往造成DSP(数字信号处理器)资源的巨大浪费，而且由于高阶滤波器的系数只有一小部分是回波通道的有效估计，绝大部分系数应该收敛为非常接近于0的数，但是实际当中，由于算法精度、近远端语音检测的准确性等原因，这些参数收敛接近于0的程度不够理想，因而造成了抵消回波的同时，为回波抵消后的语音引入了一定大小的噪声。

为了节省DSP宝贵的资源，同时也为了有较好的回波抵消效果，寻找一种低阶的自适应滤波器作回波的抵消十分必要。

发明内容

本发明的目的是要用更低阶的自适应滤波器代替传统的高阶自适应滤波器来实现PSTN网电路回声的抵消。

本发明在通讯链路接通时，在网络端进行回波抵消，包括如下步骤：

a.信道接通初始阶段，进行高阶自适应滤波器的回波抵消；

b.找出高阶滤波器的参数的分布的参数最大值点，以此点向前、向后分别扩展某一距离，得到一个范围，其中向前、向后扩展的距离为与回波通道特性和回波衰减大小有关的经验值；

c.找出步骤b所述范围以外的参数的最大值；

d.将步骤b中找到的最大值与步骤c中找到的最大值的比值达到一定门限时，进入下一步，否则重复步骤a、b、c直至通讯结束；

e.用步骤b中所述范围内的远端信号作为低阶自适应滤波器的输入，其输出即为当前近端语音样点所含回波的大小，并作低阶自适应滤波器参数的估计；

f.从当前的样点信号中减去步骤e中低阶自适应滤波器输出值，就获得抵消了回波的信号；

g.重复步骤e、f直至通讯结束。

优选地，步骤b中所述范围的大小为低阶自适应滤波器的阶数，设定为128～256阶。

优选地，步骤b中所述两个边界点各自与最大值点的距离与回波通道的冲激响应的参数分布有关，由经验值设定。

优选地，步骤d中所述门限设定为3～4。

优选地，自适应滤波器的算法为NLMS(Normalized Least MeanSquare，归一化最小均方误差法)或PNLMS(proportionate NLMS，成比例的归一化最小均方误差法)。

本发明采用的从高阶自适应滤波器转为低阶自适应滤波器的方法，实际上相当于始终强制从理论上应该收敛趋近于0的高阶自适应滤波器的参数为0，而且这部分参数也始终不作参数的更新的计算。由于高阶回波抵消器所有的参数都参与回波的消除和参数的更新，实际上起抵消作用的只是其中的一小部分参数，这样不仅节省了回波抵消DSP资源开销，而且也降低了抵消回波后的语音信号的噪声。

附图说明

下面结合附图对本发明的实施方式作详细描述。附图中：

图1为本发明实施例抵消PSTN网电路回声的流程图；

图2为本发明实施例高阶自适应滤波器经过一定时间收敛后的参数分布图。

具体实施方式

图1示出了本发明实施例抵消PSTN(公用电话网)网电路回声的流程图。在回波延时范围动态范围很大的情况下，要以一低阶的自适应滤波器来实现回波的有效抵消，则必须已知某次通信回波延时的一个较小的范围值，以便用过去这一延时范围内的远端信号作为自适应滤波器的输入来估计回波的大小并作自适应滤波器参数的估计。本发明实施例解决了获取这一延时范围值的方法，包括步骤如下：

首先，在信道接通初始一段时间内仍沿用通常的高阶滤波器作回波抵消，即：在高阶滤波器端输入近端语音及远端语音各一个样点，高阶自适应滤波器的输入为远端当前至过去的一段语音，这段语音的长度为高阶自适应滤波器的阶数。对远端语音作高阶自适应滤波，将当前近端语音样点减去上述滤波输出值达到抵消回波的目的；

下一步，查找高阶自适应滤波器参数的最大值max1及其位置k：经过一段时间的高阶滤波器的收敛后，高阶滤波器的参数的分布会呈现状似图2所示的分布规律，图中横轴为参数的样点序号，纵轴为参数值的16位整数表示。例如，查找到参数最大值为max1，并位于k点。以k点为参考向左/向前、向右/向后分别扩展某一距离，即扩展出一个范围/区域，区域的边界点分别为m点和n点，如图2所示。其中，m点和n点距k点的距离不一定相等。两个边界点m点和n点各自与最大值点的距离与回波通道的冲激响应的参数分布有关，即，与回波通道特性和回波衰减大小有关，由经验值设定。所述范围的大小可以为低阶自适应滤波器的阶数，该阶数的选定与回波通道冲激响应特性和回波衰减大小有关。选定过大，不能达到本发明的目的，过小则自适应收敛算法无法使低阶自适应滤波器的参数逼近于回波通道的实际的冲激响应，不能有效地抵消回波。一般地，实际应用中，该阶数选定为128～256阶即可达到满意的回波抵消效果。

下一步，查找m至n点的区域外的高阶自适应滤波参数的最大值，例如为max2；

下一步，判断max1/max2之值是否大于所设定的门限值THR，如是，进入下一步，否则重复上述步骤。max1/max2之值实际上反映出高阶滤波器的收敛程度，门限值THR与自适应算法有关，根据经验，一般取为3～4即可。只有所述最大值max1相对于其它区域的最大值max2有一定程度的幅值上的差异时，认为宜由高阶自适应滤波器转为低阶自适应滤波器，否则仍须以高阶滤波器来抵消回波。

下一步，以m至n点的区域的滤波器参数作为低阶滤波器的参数，以远端语音过去的m至n点的语音样点作为低阶滤波器的输入进行自适应滤波。

下一步从当前的语音样点减去所述低阶自适应滤波输出值便达到了抵消回波的目的。假设m和n点距离原点的距离分别为x和y，则以第x和第y样点之间的y-x个样点作为低阶自适应滤波器的输入，其输出即为当前近端语音样点所含回波的大小，从当前的这个样点中减去这一滤波器输出值便达到了抵消回波的目的。近远端语音的检测也通过m点和n点之间的远端信号样点与当前近端信号样点的比较及门限的判定来完成。具体方法是比较两位置的近远端信号“短时能量”，近端信号的“短时能量”低于远端信号“短时能量”6dB以上时，则认为近端是单纯的回波信号，否则认为是近端输入的语音信号。只有当近端为单纯的回波信号时自适应滤波器的系数才作更新，否则不作更新。

自适应滤波器的算法自适应算法可采用NLMS(Normalized Least MeanSquare，归一化最小均方误差法)、PNLMS(proportionate NLMS，成比例的归一化最小均方误差法)等。

使用本发明后，可以用更低阶的自适应滤波器来抵消回波，所耗的DSP的资源更少，使回波抵消效果更佳，话音质量提高。