专利名称：控制自适应滤波器的方法及装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及按照权利要求1的前序部分所述的用于对信号自适应滤波的方
法以及按照权利要求7的前序部分所述的用于对信号自适应滤波的装置。
背景技术：
已知在数字信号处理中使用自适应滤波器、亦即育,独立地使其滤波系数 匹配于输入信号的滤波器。
特别是在所谓回波抵消器(Echo-Canceller)情况下使用自适应滤波器时， 其中在电信中和特别是在M31基于互联网协议(IP)的网络(即所谓IP上的语 音(VoIP))传输语音时，所述回波抵消器尤其被应用，存在以下问题，即如果在 该滤波器自适应的阶段中出现窄带信号、例如正弦音时，则产生错误自适应。
当所施加的信号是白噪声时，自适应滤波器也即以理想的方式起作用，因 为这时所有频率都同时出现，而且人们从回波路径(传输信道、电话线)获得 计算自适应滤波器的系数用的全部信息。在窄带信号下对没有出现的频率缺乏 信息，使得这可能导致系数漂銜Wegdnften)。
对此己知的是，延长自适应阶段直至再次施加宽带信号为止，该宽带信号 理想地等于白噪声并且是达到最优自适应状态的标志。但因此不能防止为了消 除回波而匹配于该回波的系数的在此期间的漂移。
另外还已知，借助于所接收的(语音)信号Rm的描述该语音信号的最高值 (峰值)和有效值之比的所谓峰值因数(Crest-factor)与所接收的(语音)信号 的算术平均值的比l^fc检测窄带信号。
在此情况下缺点是，峰值因数并非窄带信号的唯一标记，因为宽带信号也 可以产生相同的峰值因数。此外，还可能出现通过峰值因数无法识另啲窄带信
号
发明内容
本发明的任务在于，给出一种特别是用于回波抵消的优化的用于控制自适 应滤波器的方法以及装置。该任务在方法方面Mil按照权利要求1的前序部分ffiil其特征解决，而在 装置方面按照权利要求7的前序部分fflii其特征解决。
在按照本发明的用于控制自适应滤波器的方法中，在第一步骤中，在滤波 器的输入端处在滤波器的自适应阶段期间至少暂时出现具有窄带频率范围的第 一输入信号时，继续进行自适应阶段，直至由该第一输入信号决定的频率范围 相同的回波信号被完全补偿为止；在第二步骤中，在达到回波信号的完全补偿 时，暂停自适应阶段；在第三步骤中，如果第一输入信号之后是具有窄带频率 范围的与第一输入信号的频率范围至少相差一频率值的第二输入信号，则继续 进行自适应阶段，其中从第一步骤幵始重复这些步骤；或者在第四步骤中，如 果第一输入信号之后是具有宽带频率范围的第三输入信号，则进行新的自适应 阶段。
因此，按照本发明实现第一状态，其中对宽带信号进行正常的自适应；第 二状态，其中对窄带信号进行减小了的自适应；以及第三状态，其中如果不再 给出窄带信号，并且在这个窄带频率范围中存在回波信号的完全补偿，则暂停 自适应。在此，可以进行从每个上述状态向每个其他状态的状态转换。这取决 于信号顺序。
由此保证，与所施加的信号的类型匹配:tfeia行该自适应，从而避免在窄带 信号时出现的系数漂移和错误自适应的问题，因为为此逐窄带信号地对相应的 回波进行完全补偿，并且通过暂停只有当施加宽带信号时才再次开始自适应， 并因此对正常的自适应存在最优劍牛。
如果按照改进方案，自适应阶段在第一步骤中以小的步距进行，则是特别 有利的。由lthii免在快速自适应时由于系数振荡会引起的自适应不稳定性。
^i^和特别有利的还有，这样地^iS本发明，使得在第一步骤和/或第四步 骤中进行自适应系数的更新。在第一步骤中，继续支持按照本发明的有利的核 心思想使自适应匹配于窄带信号，并特别是当多个窄带信号相随时是有利的， 在第二步骤中，对提供最优自适应条件的宽带信号进行新自适应。
tti^第一、第二第三信号和相应回波的带宽的检测通过借助于带阻、特
别是陷波滤波器的滤波进行。这种滤波特别适用于检测窄带信号，并特别是在 借助于陷波滤波器进行滤波时，在滤波器对向其输送的信号进行自适应之后得 出的 虑波器零点可以作为下一个分析步骤用的输入量使用。本发明的一个改进方案是特别适用的，其中如果检测到输入信号是窄带的， 并且由此产生的回波信号具有相同频率范围，则在第一步骤的框架内继续进行 自适应；如果检测到输入信号是窄带的，并且由此产生的回波信号具有其他频
率范围(后者有利地^/于回波抵消器已经完全补偿了可能的先前发生的由窄带
信号弓胞的回波)，则暂停自适应；以及如果检测到i繊入信号是宽带的，贝赃 第三步骤的框架内开始自适应。
按照本发明一个改进方案，若窄带信号的频率范围包括通过传输^言道给出 的最大频率范围的子集，并把该子集与第一参数进行比较，则可以为最优地再 现"窄带"特性的范围定义借助于例如舰模拟所获得的值。因此，"窄带"意歸 足够小的频率范围直至唯一的频率。
按照本发明的自适应滤波器，其特征在于用于执行上述方法的控制装置， 并因此允许有禾哋实施和实现按照本发明的方法，由此同样使其优点显现出来。
在改进方案中，该自适应滤波器j，地被构造具有
，至少一个第一带阻装置，用以对自适应滤波器的输入信号进疗滤波，其如 此被设计使得识别窄带输入信号，其中确定输入信号的第一频率范围；
，至少一个能量确定装置，用以确定输入信号和滤波后的输入信号的电平， 其是按照本发明的窄带识别的一部分；
*至少一个第一比较装置，用以比较电平，其中产生至少一个第一控制信号， 该第一控制信号例如作为布尔逻辑判断的结果"慰否窄带"来再现；
，至少一个第二带阻装置，用以对在自适应滤波器侧所接收的回波信号进行 滤波，其如此被设计，使得确定回波信号的第二频率范围；
，至少一个减法装置，其如此被设计使得该减法装置从第二频率范围减去第 一频率范围并转发给数值形成装置用以从减法结果中形成数值；
，至少一个第二比较装置，用以把结果的数值和与窄带特性相关的第一参数 比较，其中产生至少一个第二控制信号；
*分1腿辑，其如此被设计，使得该分丰腿辑在第一控制信号和第二控制信 号的基础上这样地控制自适应滤波器，使得如果该第一比较装置确定该输入信 号是窄带的并且回波信号具有相同的频率范围，贝赚续进行自适应；如果检测 出输入信号是窄带的，并且该回波信号具有其他频率范围，则暂停该自适应； 如果检测出该输入信号(RnO是宽带的，也即作为第一控制信号存在特别是逻辑的信号"否窄带"，则在第三步骤的框架内开始自适应。
基于图1和2中所示的实施例，对本发明的其他细节以及优点作较详细的 说明。其中
图1是实现本发明方法的回波抵消器的方框图，该回波抵消器根据窄带信 号检测进行按照本发明的自适应控制；而
图2是实现本发明方法的控制装置的方框图。
具体实施例方式
在图1中示出实现按照本发明的方法的回波抵消器的方框图，该回波抵消 器根据窄带信号检测进行按照本发明的自适应控制。
因此，在该示意图中示出了在回波路径之间根据本发明所构造的回波抵消
器，所述回波路径也即在第一端口 sm (其中在所述第一端口上要发送的语音信 号被发到回波路&i:)和第二端口 SDUt (其中在所述第二端口上回波信号从回波
路径到达)以及第三端口Rm (在所述第三端口上从回波路径要接收的语音信号 进入并经由第四端口Rout发送给回波路径)之间的箭头。
另外还示出实现自适应滤波的自适应块AB ，该自适应块产生对自适应所必 要的系数并基于此产生输出信号、所估计的回波信号，其以消除回波为目的被 引向加法器SUM，其中它从在回波路&i:经由第二端口 S。ut所接收的有回波的 信号得出，并在理想的情况下完全清除回波地iM:第一端口 S。w发出。
在第一端口 Sin和第二端口 S。ut之间的路径此外具有非线性处理器，该非线 性处理器在回波抵消器的情况下此外还具有以下功能去除自适应滤波器不能
补偿的干扰信号的剩余部分，例如其中减弱剩余的干扰信号，必要时插入人为
背景噪声、亦称所谓舒适噪声(ComfortNoise)。
还可以看到，自适应块AB还具有为此所需的从先有技术中已知的处理土央， 其中为了实现按照本发明的方法，至少修改自适应控制装置AC和用于执fi^ 常的系数更新的装置CU，以便与按照本发明的窄带信号检测相互作用，并进行 基于此的对自适应的控制。
因此，为了自适应块AB的这种控制，如图所示，除了其他一般的信号外， fflil按照本发明的窄带检测器SD给自适应控制AC输送至少一个控制信号，如 箭头所示。另外，从窄带检测器SD还向系数更新装置CU输送至少一个控制信号。
因此，根据本发明，如果由在第三端口Rm处所施加的窄带干扰信号(例如
正弦信号、诸如自由信号、DTMF音调等)弓胞的带有相同的窄带频率范围的 回波Se^完全被补偿，贝U弓胞自适应的截止，其中如果在第三端口R^上再次施 加指示是语音信号的宽带信号并因此再次表明正常的自适应用于回波补偿，则 取消该截止。
在窄带信号施加在第三端口Rin处期间，在itbiS行具有小步距的自适应。此
外，若窄带信号的频率或施加在第三端口Ran上的窄带信号的基波频率改变，则
只有当由此产生的回波得到完全的补偿时，才进行截止(SpeiTung)。亦gp，只 要窄带i言号相继跟随，具有小步距的自适应就继续进行，并仅仅在补偿所有由 此得出的回波的情况下才被截止，也就是说暂停直至施加宽带信号为止。 在图2中示出能够实现按照本发明的这个方法的分析逻辑的实施例。 可以看出第一自适应窄带滤波器NF1，亦称带阻，该第一自适应窄带滤波 M所示的实施例中也被构造为所谓陷波滤波器(Notchfilter)。该第一自适应窄 带滤波器使窄带信号Rm自适应于信号F一Rin的频率范围或频率，并把滤波后的 信号引导到能量确定块EB。
在此，第一自适应陷波滤波器NF1如此调节其零点，使得对该信号进行最 大截止。例如，在窄带信号是纯正弦信号的情况下，所施力啲窄带信号1^被100% 阻止，以致在第一陷波滤波器NF1的输出端处没有信号施加在形成二次平均值 的功率计算器EB上。
另外，还将信号Rin以未经滤波的形式被转发给这个能量确定块(功率计算
器)EB，以便不仅为滤波后的信号、而且对未经滤波的信号I^确定功率电平、 亦即二次平均值。
在此，现在把未经滤波的信号的功率或电平输送给乘法器，并且与第一参 数Par:带宽相乘。在此，该第一参数是可以借以确定'窄带"特性的值。
乘法的结果以及滤波后的信号的功率或电平还被输送给第一比较装置VI 。 该第一比较装置比较该两个电平，其中该比较作为结果能够实现检测所施加
的信号Rm是具有宽频带的信号还是具有窄频带的信号。如果乘法的结果大于滤
波后的信号的功率或电平，则存在评价为窄带的。
就是说，若信号Rm是宽带的，则按照本发明执行具有正常步距的自适应，因为这是语音信号的标志，使得可以通过自适应块AB集中于消除回波造成的、
特别^il过对话引起的干扰，因为不存在自适应系数漂移的危险，然而在窄带 输入信号Rin的情况下就是如此。因此，ffl31分析逻辑通蹈少一个信号相应 地控制自适应块AB。
若按照确定结果所施加的信号Rm不是宽带的，贝啦照本发明进行具有较小 自适应步的自适应，其目的是有针对性地消除窄带回波。自适应速度的这种调 整有利地防止自适应的不稳定行为。
因此，为了调整自适i^I度，在分丰腿辑方面相应地控制自适应块AB，并 进行自适应系数的更新，相应地控制系数更新装置CU，这保证按照本发明的避 免漂移的优点。
因此，M51按照本发明的方法有利i顿付以下问题，即在线路上施加窄带 信号，并因此只在这个比较小的频率范围产生回波，使得该线路的行为，亦即 一般在那里给出的回波的行为，在与此不相交(disjunkten)的频率范围内是未 知的，因此不能通过自适应滤波器得以补偿，或者甚至可能在这些未知的频率 中导致回波的放大。
如上所述，该第一自适应窄带滤波器NF1 ffiil确定零点还为此提供截止频 率，例如，该截止频率可以是干扰信号的在正弦振荡时给出的唯一频率，或者 是以下截止频率，其中在该截止频率时第一陷波滤波器NF1至少使所施加的信 号Rm的信号分量通过。接着，把该截止频率输送给减法环节SUB。也将回波 SOT的截止频率S^输送给该减法环节，回波SOT的截止频率SOT以与在第一陷波 滤波器NF1时對以的方式舰第二陷波滤波器NF2获得。这两个量彼此相减， 结果首先被输送给数值形成器，接着被输送给第二比较装置V2。
于是i織二比较装置V2把数值与第二参数Par Fdiff比较，由此确定自适应 遭受明附频率差。
也即若通过第二比较装置V2进行的比较得出，相减结果的数值大于该第二 参数，贝蠘止、也即暂停自适应，并在分析逻辑方面进行相应的控制，因为频 率作为不相同的而被分等级。否则继续进行自适应。也就是说，进行由所述控 制弓胞的具有较小的自适应步的战自适应。
因此，如果频率改变，亦即新的频率施加在该线路(回波)上并且这提供 有关该回波的其他信息，则原则上该自适应滤波器即使在该频率范围内也能够补偿回波。 一旦这个频率范围被自适应滤波器补偿，则该频率便在第二陷波滤
波器NF2处消失。于是该自适应滤波器立即调节到另一个频率，优选调节到由 于非线性失真而出现的谐波(Oberschwingung)。这于^1过减法装置SUB和数 {1^ 来识别并被使用用于使自适应停止。
因此細J^方法和执fiH妨法的驢，可以^M:i^I信中已知的A定 律或p定mi解码器(G711)的非线性失真产生的誠自鹏滤波器系徵票移的谐 波的交她。否贝嗵誠娥10-120秒之后会被调节的自鹏失调和由lt萨生辦腺 自ffi因此M免。OT按照本发明的方法和执行此方法的^S，甚至即4^i率以 任意时间7辦出现，也能以适当的系数it^进^^:的自适应。
权利要求
1.用于控制自适应滤波器的方法，其特征在于，a)在第一步骤中，在滤波器的输入端处在滤波器自适应阶段期间至少暂时出现具有窄带频率范围的第一输入信号时，继续进自适应阶段，直至由该第一输入信号决定的频率范围相同的回波信号被完全补偿为止；b)在第二步骤中，在达到回波信号的完全补偿时，暂停自适应阶段；c)在第三步骤中，如果在第一输入信号之后是具有窄带频率范围的与第一输入信号的频率范围至少相差频率值的第二输入信号，则继续进行该自适应阶段，其中从第一步骤开始重复这些步骤；d)在第四步骤中，如果在第一输入信号之后是具有宽带频率范围的第三输入信号，则开始新的自适应阶段。
2. 按照权利要求1的方法，其特征在于，该自适应阶段在第一步骤中以小步 距进行。
3 控照上述权禾腰求之一的方法，其特征在于，在第一和/麟四步骤中进 行自适应系数的更新。
4. 按照上列权利要求之一的方法，其特征在于，fflil借助于带阻、特别是陷 波滤波器进4亍滤波来检测第一、第二、第三信号和相应回波的带宽。
5. 按照权利要求1至4之一的方法，其特征在于，a) 如果检测出输入信号(Rin)是窄带的，并且由此产生的回波信号(SJ具有相 同的频率范围，则在第一步骤的框架内继续进行自适应；b) 如果检测出i織入信号(R^是窄带的，并且由此产生的回波信号(SJ具有 其他频率范围，则暂停自适应；c) 如果检测出该输入信号(Rm)是宽带的，则在第三步骤的框架内开始自适应。
6. 按照上述权利要求之一的方法，其特征在于，a) 窄带信号(R^SJ的频率范围包括由传输信道给出的最大频率范围的子集；b) 将该子集与第一参数比较。
7. 自适应滤波器，其特征在于用于执行上述权利要求之一的方法的控制装置。
8.按照权利要求7的自适应滤波器，其特征在于，a库少一个第一带阻装置，用以对自适应滤波器的输入信号(RJ进疗滤波， 该第一带阻装置被设计，使得窄带输入信号被识别，并且其中输入信号的第一 频率范围(F—Rin)被确定；b) 至少一个能量确定装置(EE)，用以确定输入信号的和滤波后的输入信号的 电平；c) 至少一个第一比较^S(Vl)，用以比较电平，其中至少一个第一控制信号 被产生；d) 至少一个第二带阻装置，用以对在自适应滤波器侧所接收的回波信号(SaO 进行滤波，该第二带阻装置被设计，使得回波信号的第二频率范围(F—Rin)被确 定；e) 至少一个减法装置(SUB)，其被构造用于从第二频率范围(F_Seir)减去 第一频率范围并且转发给数值形成装置用于从减法结果中形成数值；f) 至少一个第二比较装置，用以把结果的数值和与窄带特性相关的第一参数 比较，其中至少一个第二控制信号被产生；g) 分析逻辑，其被设计，使得该分析逻辑在第一控制信号和第二控制信号的 基础上控制自适应 虑波器，使得gl)如果该第一比较装置(Vl)确定该输入信号(Rm)是窄带的，并且该回波信 号(SJ具有相同的频率范围，则继续进行自适应；g2)如果检测出该输入信号(Rm)是窄带的，并且该回波信号(SJ具有其他频 率范围，则暂停自适应；而g3)如果检测出该输入信号(Rm)是宽带的，则在第三步骤的框架内开始自适应。
全文摘要
本发明涉及用于控制自适应滤波器的方法，在第一步骤中，在该滤波器的输入端处在滤波器的自适应阶段期间至少暂时出现具有窄带频率范围的第一输入信号时，一直继续进行自适应阶段，直至完全补偿由该第一输入信号决定的频率范围相同的回波信号为止；在第二步骤中，在达到该回波信号的完全补偿时，暂停该自适应阶段；在第三步骤中，如果在第一输入信号之后出现具有窄带频率范围的其频率范围比第一输入信号的频率范围至少相差一频率值的第二输入信号，则继续进行该自适应阶段，其中从第一步骤开始，重复进行上述步骤；或者在第四步骤中，如果在第一输入信号之后出现具有宽带频率范围的第三输入信号，则进行新的自适应阶段。本发明还涉及用于执行该方法的装置。
文档编号H04B3/23GK101611560SQ200680056392
公开日2009年12月23日 申请日期2006年11月17日 优先权日2006年11月17日
发明者J·沃茨 申请人:西门子公司