DE60310560T2

DE60310560T2 - Echoverarbeitungseinrichtungen für einkanalige oder mehrkanalige kommunikationssysteme

Info

Publication number: DE60310560T2
Application number: DE60310560T
Authority: DE
Inventors: Monique Auvray; Gregoire Le Tourneur; Jean-Philippe Thomas
Original assignee: France Telecom SA
Current assignee: Orange SA
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2003-06-18
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2023-06-19
Also published as: ES2279165T3; ATE349137T1; FR2841721A1; EP1518394B1; DE60310560D1; JP2005531956A; EP1518394A1; JP4544993B2; FR2841721B1; US7403608B2; WO2004004298A1; US20060034355A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Kommunikationen. Insbesondere betrifft die Erfindung Vorrichtungen zum Verarbeiten von akustischem Echo mit variablen Verstärkungen und/oder durch anpassendes Filtern, die dazu bestimmt sind, in einem Rückwärtssignal Echokomponenten eines direkten Signals zu dämpfen. Die Erfindung gilt für Einkanal- sowie für Multikanal-Kommunikationssysteme.
Das akustische Echo existiert in der Hauptsache bei bestimmten Kommunikationstypen, bei welchen das Terminal eines entfernten Benutzers aus einem oder mehreren Lautsprechern besteht, die den Hörer ersetzen, und aus einem oder mehreren Richtmikrofonen. Es handelt sich zum Beispiel um Audiokonferenz-Ausstattungen oder Posten, die „freihändig" funktionieren, wie zum Beispiel Mobiltelefone. Der Ursprung ist einfach: ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen unterliegt der von dem Lautsprecher ausgegebene Ton mehreren Reflektionen (gegen Wände, Decken usw.), die ebenso viele unterschiedliche Echos bilden, die von dem Mikrofon gleich wie die Nutzsprache erfasst werden. Die Einheit bestehend aus dem Lautsprecher, dem Mikrofon und ihrer physikalischen Umgebung bildet daher ein Echoerzeugersystem.
Das Problem des akustischen Echos war Gegenstand zahlreicher Studien sowohl für den Einkanalfall (ein einziges Mikrofon und ein einziger Lautsprecher) als auch für den Mehrkanalfall (mehrere Mikrofone und mehrere Lautsprecher). Das Echoproblem in dem Mehrkanalfall ist ähnlich wie das des Einkanalfalls, bis auf den Unterschied, dass alle möglichen akustischen Kopplungen zwischen den verschiedenen Mikrofonen und Lautsprechern zu berücksichtigen sind.
Unter den am häufigsten verwendeten Echoverarbeitungstechniken findet man Echolöschtechniken mit Variation von Verstärkungen und Echolöschtechniken mit an passendem Filtern.
Bei einem Echolöschsystem mit variablen Verstärkungen wird an das Signal (direktes Signal), das an einen Lautsprecher (Eingang des Echoerzeugungssystems) anzulegen ist, in Empfangsrichtung eine Verstärkung angelegt, und eine Verstärkung in Senderichtung wird an das Signal angelegt, das aus dem Mikrofon kommt (Ausgang des Echoerzeugersystems), das das Rückwärtssignal bildet. Ein solches Echolöschsystem ist in der französischen Patentschrift Nr. 2 748 184 beschrieben.
Typisch liefern die Sprachtätigkeitsdetektoren in Empfangsrichtung (DAVR) und in Senderichtung (DAVE) sowie ein Doppelsprechdetektor (DDP) die erforderlichen Informationen an die Module, die die Verstärkungen in Senderichtung und in Empfangsrichtung berechnen. Wenn der entfernte Sprecher daher spricht (Erfassen durch DAVR), wird die Verstärkung in Senderichtung verringert, um das Echo zu dämpfen. Übernimmt der lokale Gesprächspartner das Wort (Erfassen durch DAVE) wird diese Auflage hinsichtlich der Verstärkung in Senderichtung aufgegeben und die Verstärkung in Empfangsrichtung wird verringert. Bei doppeltem Sprechen (wenn beide Gesprächspartner gleichzeitig sprechen, Erscheinung, die von DDP erfasst wird), bestimmt ein Komparator den Sprecher, dessen Pegel höher ist, und privilegiert seine Senderichtung, oder eine Zwischeneinstellung der Verstärkungen in Sende- und in Empfangsrichtung wird erstellt.
Bei einem Echolöschsystem durch anpassendes Filtern (Englisch Acoustic Echo Canceler – AEC) schätzt ein Identifikationsfilter das akustische Koppeln zwischen dem Lautsprecher und dem Mikrofon und erzeugt ein Signal, das zum Annullieren des Echos verwendet wird. Das Identifikationsfilter ist herkömmlich ein programmierbares Filter mit endlicher Impulsantwort, dessen Koeffizienten gemäß einem vorbestimmten Algo rithmus zum Aktualisieren der Koeffizienten, der einen Anpassungsschritt verwendet, angepasst werden müssen. Die Koeffizienten werden auf der Basis des Signals, das an den Lautsprecher anzulegen ist, angepasst. Ein solches Echolöschsystem ist in der französischen Patentschrift Nr. 2 738 695 beschrieben.
Oft wird ein Echolöschsystem mit variablen Verstärkungen mit dem Echolöschsystem kombiniert, um das Restecho, das nach dem Echolöschen noch verbleibt, zu löschen.
Die oben genannten Echoverarbeitungssysteme weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie eine Variation der akustischen Kopplung zwischen dem Lautsprecher und dem Mikrofon nicht berücksichtigen können, wenn diese Variation von dem Signal, das an den Lautsprecher angelegt wird, unabhängig ist.
Das ist zum Beispiel der Fall, wenn eine externe Einstellmöglichkeit des Schallpegels, der von dem Lautsprecher wiedergegeben wird, besteht (zum Beispiel mittels eines Potentiometers). Jede Variation des wiedergegebenen Schallpegels modifiziert nämlich die akustische Kopplung zwischen dem Lautsprecher und dem Mikrofon und daher das von dem Mikrofon erfasste Echo. Da das Echoverarbeitungssystem nur das Signal berücksichtigt, das an den Lautsprecher angelegt wird, und nicht das Tonsignal, das von Letzterem eigentlich wiedergegeben wird, kann es eine solche Änderung der akustischen Kopplung in seinem Rechenprozess nicht berücksichtigen.
Wenn daher der Tonwiedergabepegel verringert wurde, während das System mit einer maximalen Schallpegeleinstellung initialisiert wurde, zum Beispiel in dem Fall eines Zustands mit doppeltem Sprechen, können Unterbrechungen oder Abbrüche im entfernten Sprechen (das von dem Lautsprecher ausgegeben wird) auftreten.
Wenn in den verwendeten Kommunikationsterminals ferner das Mikrofon und der Lautsprecher physikalisch voneinander unabhängig sind, kann ihre jeweilige Entfernung variieren, was zu einer Variation der akustischen Kopplung zwischen dem Lautsprecher und dem Mikrofon führt, und zwar mit den gleichen Folgen wie den oben dargelegten.
In dem Multikanalfall ist das Problem gleich, jedoch auf die existierende Kopplung zwischen den verschiedenen Mikrofonen und Lautsprechern verallgemeinert.
Die vorliegende Erfindung verfolgt das Ziel, insbesondere den oben dargelegten Nachteilen der bekannten Echoverarbeitungssysteme abzuhelfen.
Dazu betrifft die vorliegende Erfindung gemäß einem ersten Aspekt eine Echoverarbeitungsvorrichtung zum Dämpfen in einem Rückwärtssignal Y2n der Echokomponenten eines direkten Signals X1n, das Folgendes aufweist:

– Mittel zum Berechnen von Verstärkungen in Empfangs- und Senderichtung Gr_n, Ge_n,
– erste Mittel zum Anlegen der Verstärkung, um die Verstärkung in Empfangsrichtung Gr_n an das direkte Signal anzulegen und ein Eingangssignal X2n zu erzeugen, das in ein Echoerzeugersystem gesendet wird,
– zweite Mittel zum Anlegen von Verstärkung zum Anlegen der Verstärkung in Senderichtung Ge_n an ein Ausgangssignal Y1n, das aus dem Echoerzeugersystem stammt und Erzeugen des Rückwärtssignals Y2n.

Erfindungsgemäß ist diese Echoverarbeitungsvorrichtung darin bemerkenswert, dass sie außerdem Mittel zum Berechnen einer Kopplungsvariablen, COR, aufweist, die für die akustische Kopplung charakteristisch ist, die zwischen dem direkten Signal X1n oder dem Eingangssignal X2n und dem Ausgangssignal Y1n existiert, und dass die Mittel zum Berechnen von Verstärkungen in die Empfangs- und Senderichtung Gr_n, Ge_n auf der Basis der Kopplungsvariablen berechnen können.
Das Berücksichtigen der tatsächlichen akustischen Kopplung zwischen dem Lautsprecher und dem Mikrofon beim Steuern der Variation der in Empfangsrichtung und/oder Senderichtung in der Vorrichtung angelegten Verstärkungen erlaubt es, automatisch die Tonqualität des gesendeten Signals und des empfangenen Signals in Abhängigkeit von den Änderungen der akustischen Umgebung der Echoverarbeitungsvorrichtung und der relativen Position der Wandler (Lautsprecher, Mikrofon) anzupassen, wie zum Beispiel in Abhängigkeit von dem vom Benutzer ausgewählten Tonwiedergabepegel.
Gemäß einem besonderen Merkmal der Erfindung weist die Echoverarbeitungsvorrichtung Mittel zum Schätzen der Augenblicksleistung des direkten Signals X1n oder des Eingangssignals X2n und des Ausgangssignals Y1n auf. Die Verstärkungsberechnungsmittel können daher die Verstärkungen in Empfangsrichtung und in Senderichtung Gr_n, Ge_n auf der Grundlage einer variablen G berechnen, die in Abhängigkeit von den geschätzten Leistungen des direkten Signals oder des Eingangssignals und des Ausgangssignals sowie in Abhängigkeit von der Kopplungsvariablen COR gemäß der folgenden Gleichung bestimmt wird: G = P2nP2n + COR·P1n wobei P1n und P2n jeweils eine Schätzung im betrachteten Augenblick der Leistung des direkten Signals X1n oder des Eingangssignals X2n und des Ausgangs signals Y1n bedeuten.
Der Begriff „COR·P1n" in dem Ausdruck der Variablen G stellt die Energie des effektiv von dem Mikrofon erfassten Tonsignals dar und berücksichtigt daher alle externen Einstellungen (zum Beispiel Tonwiedergabepegel), die das System „nicht sieht". Die Variable G variiert daher automatisch in Abhängigkeit von den tatsächlichen Änderungen der akustischen Kopplung zwischen Lautsprecher und Mikrofon, und daher werden die Verstärkungen in Empfangsrichtung und in Senderichtung automatisch angepasst.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Löschen von Echo, um in einem Ausgangssignal Y1n Echokomponenten eines Eingangssignals X2n zu dämpfen, die in einem Echoerzeugersystem gesendet werden, Folgendes umfassend:

– ein Identifikationsfilter mit endlicher Impulsantwort, die für die Antwort des Echoerzeugersystems repräsentativ ist, das am Eingang das Eingangssignal X2n empfängt und ein Filtersignal Sn erzeugt,
– Mittel zum Subtrahieren, die am Eingang einerseits ein Signal Y3n empfangen, das von dem Echoerzeugersystem stammt, von dem mindestens eine Komponente eine Antwort des Echoerzeugersystems auf das Eingangssignal X2n ist, und andererseits das Filtersignal Sn, um von dem Signal Y3n das Filtersignal Sn abzuziehen und das Ausgangssignal Y1n zu erzeugen,
– Mittel zum Anpassen der Koeffizienten des Identifikationsfilters in Abhängigkeit von dem Anpassungsschritt μ_n,
– Mittel zum Berechnen des Anpassungsschritts μ_n.

Diese Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Mittel zum Berechnen des Anpassungsschritts Mittel zum Schätzen der Leistung P1n, des Eingangssignals X2n und der Leistung P3n des Signals Y3n sowie Mittel zum Berechnen einer ersten Kopplungsvariablen COR2, die für die akustische Kopplung, die zwischen dem Eingangssignal X2n und dem Signal Y3n, das aus dem Echoerzeugersystem stammt, existiert, aufweisen, wobei der Anpassungsschritt μ_n des Identifikationsfilters in Abhängigkeit von den geschätzten Leistungen P1n, P3n und in Abhängigkeit von der ersten Kopplungsvariablen COR2 berechnet wird.
Das oben genannte Schätzen der Kopplungsvariablen COR2 erlaubt es daher, den Anpassungsschritt des Filters in Abhängigkeit von der tatsächlich akustischen Kopplung, die zwischen dem Eingangssignal und dem Ausgangssignal des Echoerzeugersystems existiert, zu „steuern". Das erlaubt es, die Reaktionsfähigkeit der Echolöschvorrichtung in Abhängigkeit von den Änderungen in der akustischen Umgebung der Vorrichtung zu verbessern und daher das Ergebnis der Echoverarbeitung zu verbessern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der Anpassungsschritt μ_n gemäß der folgenden Gleichung erhalten: μn = P1nα·P1n + COR2·P3n wobei α eine positive Konstante ist und P1n und P3n jeweils eine Schätzung in dem betrachteten Augenblick der Leistung des Eingangssignals X2n und der Leistung des Signals Y3n, das aus dem Echoerzeugersystem stammt, bezeichnen.
Gemäß einer Ausführungsvariante weisen die Berechnungsmittel des Anpassungsschritts ferner Mittel zum Berechnen einer zweiten Kopplungsvariablen COR auf, die für die akustische Kopplung zwischen dem Eingangssignal X2n des Echoerzeugersystem und dem Ausgangssignal Y1n charakteristisch ist, wobei die zweite Kopplungsvariable COR durch eine Korrelationsberechnung zwischen den Eingangssignalen X2n und Ausgangssignalen Y1n erhalten wird, wobei der Anpassungsschritt μ_n des Identifikationsfilters ferner in Abhängigkeit von der zweiten Kopplungsvariablen COR berechnet wird.
Durch zusätzliches Berücksichtigen der zweiten Kopplungsvariablen COR ist es möglich, den Konvergenzzustand des Identifikationsfilters zu kennen und daher den Anpassungsschritt feiner zu steuern.
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung eine Echoverarbeitungsvorrichtung für Mehrkanal-Kommunikationssystem, die mehrere N Empfangskanäle aufweist, wobei N eine Ganzzahl größer oder gleich 2 ist, und mehrere M Sendekanäle, wobei M eine Ganzzahl größer oder gleich 1 ist, wobei jeder i der N Empfangskanäle einen Ausgangswandler (HPi) aufweist, der eine Schalldruckwelle als Reaktion auf ein Eingangssignal X2n(i), das aus dem direkten Signal X1n(i) stammt, erzeugt, wobei jeder j der M Sendekanäle einen Eingangswandler (MCj) aufweist, der eine Schalldruckwelle in ein Ausgangssignal Y1n(j) umwandelt. Die Echoverarbeitungsvorrichtung ist dazu bestimmt, in jedem Ausgangssignal Y1n(j) Echokomponenten zu dämpfen, die ganz oder zum Teil von den N Eingangssignalen X2n(i) kommen und aus der akustischen Kopplung resultieren, die zwischen dem Eingangswandler des betrachteten Sendekanals und allen oder einem Teil der M Ausgangswandler existiert.
Erfindungsgemäß zeichnet sich diese Vorrichtung dadurch aus, dass sie Folgendes aufweist:

– Mittel zum Berechnen von Verstärkungen in Empfangsrichtung Gr_n(i) und Verstärkungen in Senderichtung Gr_n(j),
– Mittel zum Anlegen von Verstärkungen in Empfangsrichtung, um eine Verstärkung in Empfangsrichtung Gr_n(i) an jedes direkte Signal X1n(i) anzulegen und das entsprechende Eingangssignal X2n(i) zu erzeugen,
– Mittel zum Anlegen von Verstärkungen in Senderichtung, um eine Verstärkung in Senderichtung Ge_n(j) an jedes Ausgangssignal Y1n(j) anzulegen und ein entsprechendes Rückwärtssignal Y2n(j) zu erzeugen,
– Mittel, um für jeden Sendekanal j N Kopplungsvariablen COR(j, i) zu berechnen, wobei i von 1 bis N variiert, von welchen jede für die akustische Kopplung, die zwischen dem Ausgangssignal Y1n(j) des Sendekanals und einem der N Eingangssignale X2n(i) existiert, charakteristisch ist,

_n

Die Vorteile in Zusammenhang mit dieser Verstärkungsberechnungsvorgehensweise hinsichtlich eines gegebenen Paars (i, j) von Empfangs- und Sendekanälen sind gleich wie die, die mit einer Einkanalvorrichtung mit variablen Verstärkungen gemäß der Erfindung, wie oben kurz dargelegt, erhalten werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Echoverarbeitungseinheit Mittel zum Schätzen der Augenblicksleistung P1n_i, jedes Eingangssignals X2n(i) und der Augenblicksleistung P2n_j jedes Ausgangssignals Y1n(j) auf, wobei die Mittel zum Berechnen von Verstärkungen in Senderichtung Ge_n(j) auf der Basis von N Variablen G(j, i) berechnen können, wobei i von 1 bis N variiert, wobei jede in Abhängigkeit von den geschätzten Leistungen eines Eingangssignals X2n(i) und des Ausgangssignals Y1n(j) des betrachteten Sendekanals bestimmt wird sowie in Abhängigkeit von der entsprechenden Kopplungsvariablen COR(j, i), wobei jede der Variablen G(j, i) gemäß der folgenden Gleichung erhalten wird:
wobei P1n_i und P2n_j jeweils eine Schätzung in dem betrachteten Augenblick der Leistung des Eingangssignals X2n(i) und des betreffenden Ausgangssignals Y1n(j) bezeichnen.
Gemäß einem vierten Aspekt betrifft die Erfindung eine Echolöschvorrichtung für ein Multikanal-Kommunikationssystem, das mehrere N Empfangskanäle aufweist, wobei N eine Ganzzahl größer oder gleich 2 ist, und für mehrere M Sendekanäle, wobei M eine Ganzzahl größer oder gleich 1 ist, wobei jeder i der N Empfangskanäle einen Ausgangswandler (HPi) aufweist, der eine Schalldruckwelle als Antwort auf ein Eingangssignal X2n(i) erzeugt, wobei jeder j der M Sendekanäle einen Eingangswandler (MCj) aufweist, der eine Schalldruckwelle in ein Ausgangssignal Y1n(j) umwandelt, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist:

– für jeden Sendekanal j N Identifikationsfilter Fij mit variablen Koeffizienten zum Schätzen der akustischen Kopplung zwischen jedem der N Ausgangswandler (HPi) und dem Eingangswandler (MCj) des Sendekanals j und,
– für jedes Filter Fij Mittel zum Anpassen der Koeffizienten des Filters in Abhängigkeit von einem Anpassungsschritt μ_n(i, j) und Mittel zum Be rechnen des Anpassungsschritts μ_n(i, j).

Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung dadurch bemerkenswert, dass sie Folgendes aufweist:

– Mittel zum Schätzen der Augenblicksleistung P1n_i jedes Eingangssignals X2n(i) und der Leistung P2n_j jedes Ausgangssignals Y1n(j),
– Mittel zum Berechnen für jeden Sendekanal j von N Kopplungsvariablen COR(j, i), wobei i von 1 bis N variiert, von welchen jede für die akustische Kopplung charakteristisch ist, die zwischen dem Ausgangssignal Y1n(j) des Sendekanals und einem der N Eingangssignale X2n(i) existiert,
– Mittel zum Berechnen des Anpassungsschritts μ_n(i, j) für ein einem Empfangskanal i und einem Sendekanal j zugeordnetes Filter Fij, die den Anpassungsschritt μ_n(i, j) in Abhängigkeit von geschätzten Leistungen P1n_i berechnen können, wobei i von 1 bis N variiert, für die N Empfangskanäle, der geschätzten Leistung P2n_j für den Sendekanal j, und in Abhängigkeit von den N Kopplungsvariablen COR(j, i), wobei i von 1 bis N variiert, die dem Sendekanal j zugeordnet sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Anpassungsschritt μ_n(i, j) für ein Filter Fij, das einem Empfangskanal i und einem Sendekanal j zugeordnet ist, gemäß der folgenden Gleichung erhalten:
wobei b_i eine positive Konstante ist.
Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Heranziehen der anliegenden Zeichnungen, auf welchen
1 ein Blockschaltbild einer Einkanal-Echoverarbeitungsvorrichtung mit variablen Verstärkungen gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist,
2 ein Blockschaltbild einer Einkanal-Echoverarbeitungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist, wobei die Vorrichtung ein System mit variablen Verstärkungen und ein Echolöschsystem kombiniert,
3 ein Blockschaltbild einer Einkanal-Echolöschvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung ist,
4 ein Blockschaltbild einer Einkanal-Echolöschvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung ist,
5 ein Blockschaltbild einer Einkanal-Echoverarbeitungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist, die die erste und vierte Ausführungsform der Erfindung kombiniert,
6 ein Blockschaltbild einer Multikanal-Echoverarbeitungsvorrichtung mit variablen Verstärkungen gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung ist, und
7 ein Blockschaltbild einer Multikanal-Echolöschvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung ist.
1 zeigt eine Einkanal-Echoverarbeitungsvorrichtung mit variablen Verstärkungen gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Vorrichtung ist zum Beispiel in ein Freihand-Telefongerät eingebaut.
Wie in 1 dargestellt, empfängt und sendet die Vorrichtung digitale Signale X1n, Y2n, die jeweils direktes Signal und Rückwärtssignal genannt werden.
Die Echoverarbeitungsvorrichtung weist ein Modul 36 zum Berechnen von Verstärkungen in Empfangsrichtung (Gr_n) und in Senderichtung (Ge_n) auf. Die Verstärkung in Empfangsrichtung Gr_n wird an das direkte Signal X1n mittels eines Multiplikators 10 angelegt, um ein Eingangssignal X2n zu erzielen, das in ein Echoerzeugersystem 26 gesendet wird.
Ebenso wird die Verstärkung in Senderichtung Ge_n an ein Ausgangssignal Y1n, das aus dem Echoerzeugersystem stammt, mittels eines Multiplikators 12 angelegt, um das Rückwärtssignal Y2n zu erzeugen.
Das Eingangssignal X2n wird zu einem Lautsprecher 22 über einen Digital-Analog-Wandler (CNA) 14 und einen Verstärker 18 geliefert. Der Verstärker 18 hat typisch variable Verstärkung, so dass ein Benutzer der Vorrichtung die Tonlautstärke, die von dem Lautsprecher 22 geliefert wird, nach Belieben einstellen kann.
Ebenso wird das Ausgangssignal Y1n ausgehend von einem Mikrofon 24 über einen Verstärker 20 und einen Analog-Digital-Wandler CAN 16 erhalten.
In dem dargestellten Beispiel weist die Vorrichtung einen einzigen Lautsprecher 22 und ein einziges Mikrofon 24, die zu dem Echoerzeugersystem 26 gehören, auf.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung, die in 1 dargestellt ist, gilt aber auch für ein System, bei dem das Eingangssignal X2n mittels mehrerer Lautsprecher 22, die das gleiche Tonsignal ausstrahlen, in das Echoerzeugersystem gesendet wird, und bei dem das Ausgangs signal Y1n ausgehend von dem Echoerzeugersignal über mehrere Mikrofone 24 erhalten wird.
Erfindungsgemäß weist die Echoverarbeitungsvorrichtung ein Modul 30 zum Berechnen einer Kopplungsvariablen, hier „COR" genannt auf, die für die akustische Kopplung, die zwischen dem direkten Signal X1n oder dem Eingangssignal X2n und dem Ausgangssignal Y1n existiert, charakteristisch ist.
Dazu weist das Rechenmodul 30 eine Recheneinheit 34 auf. Die Kopplungsvariable COR wird von der Recheneinheit 34 berechnet und dann von dem Verstärkungsrechenmodul 36 verwendet, um die Verstärkungen in Empfangsrichtung und in Senderichtung Gr_n, Ge_n zu berechnen.
Gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform weist das Rechenmodul der Kopplungsvariablen COR eine Einheit 28 zum Schätzen der Augenblicksleistung P1n des Eingangssignals X2n und/oder des direkten Signals X1n sowie eine Einheit zum Schätzen der Augenblicksleistung P2n des Ausgangssignals Y1n auf.
Bei dieser Ausführungsform ist das Verstärkungsberechnungsmodul 36 konzipiert, um die Verstärkungen in Empfangsrichtung und in Senderichtung Gr_n, Ge_n auf der Grundlage einer von der Recheneinheit 34 einerseits ausgehend von der geschätzten Leistung P1n des direkten Signals und/oder des Eingangssignals und der geschätzten Leistung P2n des Ausgangssignals und andererseits abhängig von der Kopplungsvariablen COR berechneten Variablen G zu berechnen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Variable G von der Recheneinheit 34 gemäß der folgenden Gleichung bestimmt: G = P2nP2n + COR·P1n (1) wobei P1n und P2n jeweils eine Schätzung im betrachteten Augenblick der Leistung des direkten Signals X1n oder des Eingangssignals X2n und des Ausgangssignals Y1n bezeichnen.
Ein hohes Korrelationsniveau (starke Kopplung) zwischen dem direkten Signal X1n oder dem Eingangssignal X2n und dem Ausgangssignal Y1n führt daher zu einem schwachen Wert der Variablen G, so dass das Echo gelöscht wird, während eine schwache Kopplung die umgekehrte Wirkung auf die Variable G hat.
Gemäß einer bevorzugten Umsetzungsform der Erfindung werden die Verstärkungen in Empfangsrichtung Gr_n und in Senderichtung Ge_n rekursiv von dem Verstärkungsberechnungsmodul 36 gemäß den folgenden Gleichungen bestimmt: Gen = γ·Gen-1 + (1 – γ)·G Grn = 1 – δ·Gen (2)wobei Ge_n-1 den Wert der Verstärkung in Senderichtung im Augenblick des vorhergehenden Berechnens bezeichnet und γ und δ positive Konstanten kleiner als 1 bezeichnen.
Die oben stehende Verstärkungsberechnung (Gleichung (2)), die als Ausführungsbeispiel gegeben wird, ist von einer Rechenvorgehensweise abgeleitet, die in der Patentschrift Nr. 2 748 184 dargelegt ist, erfindungsgemäß durch Berücksichtigung in dieser der Variablen G, die oben definiert wurde (Gleichung (1)), modifiziert.
Gemäß einer besonderen Umsetzungsform wurden mit γ gleich 0,95 für eine Berechnung bei der Frequenz von 8 kiloHertz (kHz) gute Ergebnisse erzielt.
Bei der oben stehenden Berechnungsart sind die Verstärkungen in Empfangsrichtung und in Senderichtung direkt mit der Variablen G verbunden, was es erlaubt, das Echo anpassend in Abhängigkeit von tatsächlichen Merkmalen des Echoerzeugersystems zu verarbeiten. Ferner hängt der Variationsbereich der Verstärkung in Senderichtung Ge_n sinkend von der Variablen G ab, was es erlaubt, durch eine Steigerung der Verstärkung die vom entfernten Sprecher empfundene Tonqualität automatisch zu verbessern, während die Echokomponente des von dem Mikrofon erfassten Signals sinkt.
Ferner ist zu bemerken, dass diese Vorteile ohne Heranziehen von Sprachaktivitätsdetektoren oder Doppelsprechdetektoren erzielt wurden, die komplexe Elemente mit manchmal unzureichender Zuverlässigkeit in bekannten Echoverarbeitungsvorrichtungen sind.
Berechnen der Kopplungsvariablen (COR)
Erfindungsgemäß werden die Kopplungsvariable COR, die die akustische Kopplung kennzeichnet, die zwischen dem direkten Signal X1n (oder dem Eingangssignal X2n) und dem Ausgangssignal Y1n existiert, ausgehend von einer Korrelationsrechnung zwischen dem direkten Signal X1n (oder dem Eingangssignal X2n) und dem Ausgangssignal Y1n erhalten.
Man kann zum Beispiel eine Hüllkurvenkorrelationsrechnung verwenden. Gemäß einer besonderen Ausführungsform ist die Kopplungsvariable COR daher als eine Funktion des maximalen Werts Maxcor, Korrelationswerten corr(j) zwischen dem direkten Signal X1n oder dem Eingangssignal X2n und dem Ausgangssignal Y1n definiert. Die Korrelationswerte corr(j) werden auf einem betrachteten Zeitfenster berechnet, wobei jede von ihnen gemäß der folgenden Gleichung erhalten wird:
wobei: i einen Abtastaugenblick in dem Berechnungszeitfenster mit der Dauer LM darstellt, j einen Verzögerungswert zwischen dem Eingangssignal X2n und dem Ausgangssignal Y1n darstellt, P1(t) und P2(t) jeweils eine Schätzung in einem betrachteten Augenblick t der Leistung des direkten Signals X1n oder des Eingangssignals X2n und des Ausgangssignals Y1n darstellen.
In der Praxis wird die Hüllkurvenkorrelationsrechnung an Zeitfenstern zu einer Sekunde für jedes Signal (Eingang und Ausgang) berechnet, mit einer maximalen Verzögerung von 300 Millisekunden zwischen den Signalen. Die Berechnung erfolgt bei einer um 125 Hertz verringerten Abtastfrequenz.
Bei dieser Ausführungsform erhält man sehr gute Ergebnisse mit der gemäß der folgenden Gleichung definierten Variablen COR: COR = Exp(k·Maxcor) (4)wobei Exp die Exponentialfunktion bezeichnet und k eine positive Konstante ist.
In der Praxis wurden mit k gleich 3 sehr gute Ergebnisse erzielt. Es ist ferner empfehlenswert, das Glied Exp(3·Maxcor) auf 25 zu beschränken, was einer maximalen Korrelation von 1,07 entspricht.
In Verbindung mit 2 wird nun eine Einkanal-Echoverarbeitungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Die Vorrichtung kombiniert ein System mit variablen Verstärkungen, wie oben unter Bezugnahme auf 1 beschrieben, mit einem Echolöschsystem.
Die in 2 dargestellte Echoverarbeitungsvorrichtung weist wie die in 1 dargestellte ein Verstärkungsberechnungsmodul 36 in Empfangsrichtung Gr_n und in Senderichtung Ge_n auf sowie ein Schätzungsmodul 30, um über das Bestimmen der Variablen COR die akustische Kopplung zwischen dem direkten Signal X1n oder dem Eingangssignal X2n und dem Ausgangssignal Y1n zu schätzen. Die Merkmale und das Funktionieren der Module 30 und 36 der 2 sind gleich wie die der 1.
Erfindungsgemäß kann diese Vorrichtung ferner eine Echolöschvorrichtung 40 enthalten, die am Eingang einerseits das Eingangssignal X2n, das in das Echoerzeugersystem 26 gesendet wird, und andererseits ein Signal Y3n, das aus dem Echoerzeugersystem 26 stammt, empfängt. Das Echolöschsystem 40 weist herkömmlich ein Identifikationsfilter 42 mit endlicher Impulsantwort, die für die Antwort des Echoerzeugersystems 26 repräsentativ ist, auf.
Beim Betrieb erzeugt das Identifikationsfilter 42 ein Filtersignal Sn und subtrahiert mittels eines Subtrahierglieds 44 das Filtersignal Sn von dem Signal Y3n. Es erzeugt daher das Ausgangssignal Y1n, das am Eingang von dem Multiplikator 12 empfangen wird, um daran eine Verstärkung in Senderichtung Ge_n, die von dem Modul 36 berechnet wird, anzulegen.
Bei dieser Ausführungsform wird das System mit inaktiver Echolöschvorrichtung 40 (die noch nicht konvergiert hat) initialisiert, um die Stabilität ohne Larsen zu garantieren. Wenn das Identifikationsfilter 42 daher konvergiert hat, erfolgt eine Kopplungsschätzung (Variable COR) nicht intrusiv durch das Modul 30. Die Korrelationsberechnung wird bei dieser Ausführungsform zwischen dem direkten Signal X1n oder dem Eingangssignal X2n und dem Signal Y1n, das hier das „Rest signal" ist, das aus der Echolöschvorrichtung 40 stammt, gemessen. Dann wird die akustische Kopplung zyklisch so geschätzt, dass automatisch der wert der Verstärkungen in Senderichtung und in Empfangsrichtung in Abhängigkeit von den Variationen der akustischen Kopplung angepasst wird.
Bei dieser Ausführungsform summiert man die Effekte einer herkömmlichen Echolöschvorrichtung 40 mit einer Echoverarbeitungsvorrichtung mit variablen Verstärkungen (1) gemäß der Erfindung, um eine optimale Verarbeitung des Echos zu erzielen.
In der Praxis erhält man bei dieser Ausführungsform sehr gute Ergebnisse mit der Variablen COR, die von Maxcor abhängt (siehe Definition oben), die wie folgt definiert ist: COR = 0,75·Exp(Maxcor) (5)
Verbunden mit 3 wird nun eine Einkanal- Echolöschvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Bei dieser Ausführungsform wird das Konzept des Schätzens der akustischen Kopplung zwischen dem Eingangssignal und dem Ausgangssignal eines Echoerzeugersystems mit Kopplungsvariablenberechnung (COR) wie oben beschrieben an die Berechnung des Anpassungsschritts des Filters einer Echolöschvorrichtung angewandt.
Wie in 3 dargestellt, weist die erfindungsgemäße Echolöschvorrichtung herkömmlich ein Identifikationsfilter 42 mit endlicher Impulsantwort auf, die für die Antwort des Echoerzeugersystems 26 repräsentativ ist. Das Echoerzeugersystem besteht aus der Einheit gebildet aus dem Lautsprecher 22, dem Mikrofon 24 und der physikalischen Umgebung (Wände, Hintergrundrauschen usw.).
Das Identifikationsfilter 42 empfängt ein Eingangs signal X2n, das in das Echoerzeugersystem 26 (über einen CNA 14 und einen Verstärker 18) gesendet wird und erzeugt ein Filtersignal Sn.
Die Echolöschvorrichtung weist ein Subtrahierglied 44 auf, das am Eingang einerseits ein Signal Y3n empfängt, das von dem Echoerzeugersystem stammt (über einen Verstärker 20 und einen CAN 16). Daher ist mindestens eine Komponente des Signals Y3n eine Antwort des Echoerzeugersystems auf das Eingangssignal X2n.
Andererseits empfängt das Subtrahierglied 44 am Eingang das Filtersignal Sn und subtrahiert daher das Filtersignal Sn von dem Signal Y3n, um ein Ausgangssignal Y1n zu erzeugen.
Die Echolöschvorrichtung weist ein Aktualisierungsmodul 46 der Koeffizienten des Identifikationsfilters in Abhängigkeit von einem Anpassschritt μ_n auf. Sie weist schließlich ein Modul 50 zum Berechnen des Anpassungsschritts μ_n auf.
Das Modul 50 zum Berechnen des Anpassungsschritts des Filters weist Einheiten 28, 48 zum Schätzen der Leistung P1n des Eingangssignals X2n und der Leistung P3n des Signals Y3n auf.
Das Modul 50 umfasst ferner eine Einheit 52 zum Berechnen einer Kopplungsvariablen COR2, die für die akustische Kopplung, die zwischen dem Eingangssignal X2n und dem Signal Y3n, das aus dem Echoerzeugersystem 26 stammt, charakteristisch ist, existiert.
Das Modul 50 weist ferner eine Einheit 54 zum Berechnen des Anpassungsschritts auf. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Berechnung des Anpassungsschritts μ_n des Identifikationsfilters in Abhängigkeit von den geschätzten Leistungen P1n, P3n und in Abhängigkeit von der Kopplungsvariablen COR2 berechnet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Anpassungsschritt μ_n gemäß der folgenden Gleichung erhalten: μn = P1nα·P1n + COR2·P3n (6)wobei α eine positive Konstante ist und P1n und P3n jeweils eine Schätzung im betrachteten Augenblick der Leistung des Eingangssignals X2n und der Leistung des Signals Y3n, das aus dem Echoerzeugersystem stammt, bezeichnen.
Die oben genannte Schätzung der Kopplungsvariablen COR2 erlaubt es daher, den Anpassungsschritt des Identifikationsfilters in Abhängigkeit von der tatsächlichen akustischen Kopplung zu „steuern", die zwischen dem Eingangssignal und dem Ausgangssignal des Echoerzeugersystems existiert. Das erlaubt es, die Reaktionsfähigkeit der Echolöschvorrichtung in Abhängigkeit von Änderungen in der akustischen Umgebung der Vorrichtung zu verbessern, zum Beispiel im Anschluss an eine Variation der Tonwiedergabelautstärke durch den Benutzer der Vorrichtung oder an einen Gebrauch der Vorrichtung in einer lärmenden Umgebung (Straße, Fahrzeug, usw.) und daher das Ergebnis der Echoverarbeitung zu verbessern.
Gemäß dem gleichen Konzept wie für die Variable COR, das oben in Zusammenhang mit 1 definiert wurde, wird die Kopplungsvariable COR2 ausgehend von einer Korrelationsrechnung zwischen dem Eingangssignal X2n und dem Signal Y3n erhalten. In der Praxis handelt es sich auch um eine Hüllkurvenkorrelationsrechnung. Bei einer bevorzugten Umsetzung wird die Kopplungsvariable COR2 als eine Funktion des maximalen Werts, „Maxcor2" genannt, der Korrelationswerte, „corr2(j)" genannt, die auf einem betrachteten Zeitfenster berechnet werden, definiert. Jeder dieser Korrelationswerte corr2(j) wird gemäß der folgenden Gleichung berechnet:
wobei:

i einen Abtastzeitpunkt in dem Berechnungszeitfenster mit der Dauer LM darstellt, j einen Verzögerungswert zwischen dem Eingangssignal X2n und dem Signal X3n darstellt und
P1(t) und P3(t) jeweils eine Schätzung in einem betrachteten Augenblick t der Leistung des Eingangssignals X2n und der Leistung des Signals Y3n darstellen.

Bei dieser Ausführungsform erhält man sehr gute Ergebnisse mit der Variablen COR2, die gemäß der folgenden Gleichung definiert ist: COR2 = kMaxcor2 (8)wobei k eine positive Konstante ist.
Gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung kann die oben beschriebene Einkanal-Echolöschvorrichtung mit einem Modul zum Berechnen einer zweiten Kopplungsvariablen, COR genannt (analog zu der der 1), vervollständigt werden, die für die akustische Kopplung zwischen dem Eingangssignal X2n des Echoerzeugersystems und dem Ausgangssignal Y1n, das aus dem Subtrahierglied 44 der Echolöschvorrichtung stammt, charakteristisch ist.
4 stellt eine Echolöschvorrichtung gemäß dieser vierten Ausführungsform dar. Wie in 4 darge stellt, weist die Echolöschvorrichtung ein Berechnungsmodul 50 des Anpassungsschritts μ_n mit einer ähnlichen Struktur wie das in Zusammenhang mit 3 beschriebene auf. Die Vorrichtung weist ferner eine Einheit 30a zum Berechnen einer zweiten Kopplungsvariablen COR auf.
Die Kopplungsvariable COR ist für die akustische Kopplung zwischen dem Eingangssignal X2n des Echoerzeugersystems 26 und dem Ausgangssignal Y1n charakteristisch. Die zweite Kopplungsvariable COR wird durch eine Korrelationsberechnung zwischen dem Eingangssignal X2n und dem Ausgangssignal Y1n erhalten.
Die Struktur der Recheneinheit 30a ist ähnlich wie die oben unter Bezugnahme auf 1 beschriebene Einheit 30.
Im Rahmen der in Verbindung mit 4 veranschaulichten Ausführungsform wird die zweite Korrelationsvariable COR gemäß dem gleichen Konzept wie die Korrelationsvariable COR, die weiter oben in Zusammenhang mit 1 definiert wurde, das heißt gemäß einer Hüllkurvenkorrelationsrechnung zwischen dem Eingangssignal X2n und dem Ausgangssignal Y1n erhalten. Insbesondere wird die Variable COR als eine Funktion des maximalen Werts Maxcor von Korrelationswerten corr(j) zwischen dem Eingangssignal X2n und dem Ausgangssignal Y1n definiert.
Die zweite Kopplungsvariable COR, die von der Einheit 30a berechnet wird, wird an die Einheit 54 zum Berechnen des Anpassungsschritts des Identifikationsfilters (siehe 3) geliefert, so dass der Anpassungsschritt μ_n ferner in Abhängigkeit von der zweiten Kopplungsvariablen COR berechnet wird.
In der Praxis wird der Anpassungsschritt μ_n gemäß der folgenden Gleichung berechnet: μn = CORCOR2 ·P1nα·P1n + COR2·P3n (9)wobei α eine positive Konstante ist und P1n und P3n jeweils eine Schätzung in dem betrachteten Augenblick der Leistung des Eingangssignals X2n und der Leistung des Ausgangssignals Y3n, das aus dem Echoerzeugersystem stammt, bezeichnen.
Bei der Ausführungsform, bei der die Kopplungsvariable COR eine vorbestimmte Funktion f der Variablen Maxcor ist, und die Korrelationsvariable COR2 eine vorbestimmte Funktion g der Variablen Maxcor2 (siehe Definition oben) ist, kann die Gleichung (9) daher in der folgenden Form ausgedrückt werden: μn = f(Maxcor)g(Maxcor2) ·P1nα·P1n + COR2·P3n (9a)
Durch zusätzliches Berücksichtigen der zweiten Kopplungsvariablen COR ist es möglich, den Konvergenzzustand des Identifikationsfilters zu erfahren und daher den Anpassungsschritt feiner zu steuern.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann man die oben in Zusammenhang mit 1 beschriebene Echoverarbeitungsvorrichtung und die in Zusammenhang mit 4 beschriebene kombinieren. Eine solche Vorrichtung ist in 5 veranschaulicht.
In 5 sind die Elemente mit den Bezugszeichen 10, 12, 36, 30 gleich wie die in 1 dargestellten und bilden eine erfindungsgemäße Einkanal- Echoverarbeitungseinheit mit variablen Verstärkungen. Andererseits sind die Elemente 50, 46, 40 mit der in 4 dargestellten Echolöschvorrichtung identisch. Wenn die Blöcke 30 und 50 so angepasst werden, dass der Block 30 die Variable COR an den Block 50 liefern kann und dieser Letztere den Anpassungsschritt des Identifikationsfilters 42 in Abhängigkeit von den Variablen COR, COR2 wie oben dargelegt berechnen kann, erhält man eine Kombination der in Zusammenhang mit den 1 und 4 beschriebenen Systeme, die es erlaubt, die von jedem der zwei Systeme gebotenen Vorteile zu summieren.
Die vorliegende Erfindung gilt daher auch für Echoverarbeitungsvorrichtungen, die für ein Multikanal-Kommunikationssystem bestimmt sind.
Daher wird unter Bezugnahme auf 6 nun eine Multikanal-Echoverarbeitungsvorrichtung mit variablen Verstärkungen gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Wie in 6 dargestellt, ist eine Multikanal-Echoverarbeitungsvorrichtung mit variablen Verstärkungen gemäß der Erfindung dazu bestimmt, für ein Multikanal-Kommunikationssystem verwendet zu werden, das mehrere N Empfangskanäle aufweist, wobei N eine Ganzzahl größer oder gleich 2 ist, und mehrere M Sendekanäle, wobei M eine Ganzzahl größer oder gleich 1 ist.
Jeder i der N Empfangskanäle weist einen Ausgangswandler HPi auf, typisch einen Lautsprecher, der eine Schalldruckwelle als Antwort auf ein Eingangssignal X2n(i), das aus einem direkten Signal X1n(i) stammt, erzeugt.
Jeder j der M Sendekanäle weist einen Eingangswandler MCj, typisch ein Mikrofon auf, das eine Schalldruckwelle in ein Ausgangssignal Y1n(j) umwandelt.
Eine solche Echoverarbeitungsvorrichtung ist dazu bestimmt, in jedem Ausgangssignal Y1n(j) Echokomponenten, die von einem Teil oder allen N Eingangssignalen X2n(i) stammen und aus der akustischen Kopplung hervorgehen, die zwischen dem Mikrofon und dem betrachteten Sendekanal und einem Teil oder allen N Lautsprechern existiert, zu dämpfen.
Wie in 6 dargestellt, weist eine erfindungsgemäße Multikanal-Echoverarbeitungsvorrichtung mit variablen Verstärkungen ein Modul 64 zum Berechnen von Verstärkungen in Empfangsrichtung Gr_n(i) und von Verstärkungen in Senderichtung Ge_n(j) auf.
Sie weist ferner N Multiplikatoren 68 auf, die dazu bestimmt sind, eine Verstärkung in Empfangsrichtung Gr_n(i) an jedes direkte Signal X1n(i) anzulegen und das entsprechende Ausgangssignal X2n(i) zu erzeugen.
Ähnlich weist die Vorrichtung Multiplikatoren 66 auf, um eine Verstärkung in Senderichtung Ge_n(j) an jedes Ausgangssignal Y1n(j) anzulegen und ein entsprechendes Rückwärtssignal Y2n(j) zu erzeugen.
Sie weist ferner ein Rechenmodul 62 auf, das für jeden Sendekanal j N Kopplungsvariablen COR(j, i) berechnet, wobei i von 1 bis N variiert, wobei jede der N Variablen für die akustische Kopplung charakteristisch ist, die zwischen dem Ausgangssignal Y1n(j) des betrachteten Sendekanals j und einem der N Eingangssignale X2n(i) existiert.
Erfindungsgemäß berechnet das Verstärkungsrechenmodul 64 jede Verstärkung in Empfangsrichtung Gr_n(i) und jede Verstärkung in Senderichtung Ge_n(j) auf der Grundlage der N Kopplungsvariablen COR(j, i), die für den zugeordneten Sendekanal j berechnet werden.
Die Vorteile in Zusammenhang mit dieser Verstärkungsberechnungsart hinsichtlich eines gegebenen Paars (i, j) von Empfangs- und Sendekanälen sind gleich wie die, die mit einer Einkanal-Vorrichtung mit variablen Verstärkungen gemäß der Erfindung, die oben in Zusammenhang mit 1 beschrieben wurde, erhalten werden.
Ferner weist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die in 6 dargestellte Multikanal- Echoverarbeitungsvorrichtung ein Leistungsberechnungsmodul (nicht dargestellt) auf, das die Augenblicksleistung P1n_i jedes Eingangssignals X2n(i) und die Augenblicksleistung P2n_j jedes Ausgangssignals Y1n(j) schätzen kann.
Bei dieser Ausführungsform berechnet jedes Modul 62 zum Berechnen von Korrelationsvariablen COR ferner N Variablen G(j, i), wobei i von 1 bis N variiert, wobei jede in Abhängigkeit von der geschätzten Leistung P1n_i eines Eingangssignals X2n(i) und der geschätzten Leistung P2n_j des Ausgangssignals Y1n(j) des betrachteten Sendekanals bestimmt wird. Erfindungsgemäß wird jede Variable G(j, i) gemäß der folgenden Gleichung erhalten:
wobei P1n_i und P2n_j jeweils eine Schätzung im betrachteten Augenblick der Leistung des Eingangssignals X2n(i) und des Ausgangssignals Y1n(j) bezeichnen.
Das Verstärkungsberechnungsmodul 64 berechnet daher jede Verstärkung in Senderichtung Ge_n(j) auf der Basis von N Variablen G(j, i), und in Abhängigkeit von der entsprechenden Kopplungsvariablen COR(j, i).
Gemäß einer bevorzugten Umsetzung wird die Verstärkung in Senderichtung Ge_n(j) ausgehend von dem minimalen Wert der N Variablen G(j, i) berechnet, wobei i von 1 bis N variiert, die für den zugeordneten Sendekanal j berechnet werden.
In der Praxis wird jede Verstärkung in Senderichtung Ge_n(j) gemäß der folgenden Gleichung bestimmt: Gen(j) = γ·Gen-1(j) + (1 – γ)·mini(G(j, i)) (11)wobei

Ge_n-1(j) den Wert der Verstärkung in Senderichtung des Sendekanals j im vorhergehenden Berechnungsaugenblick bezeichnet,
γ eine positive Konstante kleiner als 1 bezeichnet und
min_i(G(j, i)) den minimalen Wert der N Variablen G(j, i) bezeichnet, wobei i von 1 bis N variiert.

Unter Heranziehen des minimalen Werts min_i(G(j, i)) legt man an den betrachteten Kanal j die kleinste Verstärkung an (das heißt die größte Dämpfung), die daher den größten Kopplungswert in allen möglichen Echowegen des Systems berücksichtigt.
Vorzugsweise (aber nicht zwingend) haben kombiniert mit dem Rechenmodus der Verstärkungen in Senderichtung, der oben dargelegt ist, alle Verstärkungen in Empfangsrichtung Gr_n(i) den gleichen Wert, der gemäß der folgenden Gleichung bestimmt wird: Grn(i) = 1 – δ·maxj(Gen(j)) (12)wobei δ eine positive Konstante kleiner als 1 ist und max_j(Gen(j)) den maximalen Wert der M Verstärkungen in Senderichtung Ge_n(j) bezeichnet, wobei j von 1 bis M variiert.
Gemäß einer anderen in 6 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung wird jedoch jede der Verstärkungen in Empfangsrichtung Gr_n(i) gleich 1 ausgewählt. Diese Lösung weist den Vorteil auf, dass sie den Berechnungsmodus der Verstärkungen vereinfacht und gleichzeitig sehr gute Echoverarbeitungsergebnisse liefert.
Berechnen jeder Kopplungsvariablen COR(j, i)
Erfindungsgemäß wird jede Kopplungsvariable COR(j, i) ausgehend von einer Korrelationsberechnung zwischen dem Ausgangssignal Y1n(j) und dem Eingangssignal X2n(i) erhalten. Gemäß einer bevorzugten Umsetzung führt man eine Hüllkurvenkorrelationsrechnung aus.
In der Praxis erhält man jede Kopplungsvariable COR(j, i) ausgehend von dem maximalen Wert Maxcor der Korrelationswerte corr_ji(d) zwischen dem Ausgangssignal Y1n(j) und dem Eingangssignal X2n(i), wobei die Korrelationswerte corr_ji(d) auf einem vordefinierten Zeitfenster berechnet werden. Jeder der Korrelationswerte wird gemäß der folgenden Gleichung erhalten:
wobei:

c einen Abtastaugenblick in dem Berechnungszeitfenster mit der Dauer LM darstellt,
d einen Verzögerungswert zwischen dem Eingangssignal X2n(i) und dem Ausgangssignal Y1n(j) darstellt, und
P1n_i(t) und P2n_j(t) jeweils eine Schätzung in einem betrachteten Augenblick t der Leistung des Eingangssignals X2n(i) und des Ausgangssignals Y1n(j) darstellen.

In Zusammenhang mit 7 wird nun eine Multikanal-Echolöschvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Diese Ausführungsform kann als die Verallgemeinerung auf den Multikanalfall der Einkanal-Echolöschvorrichtungen, die oben in Zusammenhang mit den 3 und 4 beschrieben wurden, betrachtet werden.
Wie in 7 dargestellt, weist eine erfindungsgemäße Multikanal-Echolöschvorrichtung mehrere N Empfangskanäle auf, wobei N eine Ganzzahl größer oder gleich 2 ist, und mehrere M Sendekanäle, wobei M eine Ganzzahl größer oder gleich 1 ist.
Jeder i der N Empfangskanäle weist einen Ausgangswandler (Lautsprecher) HPi auf, der eine Schalldruckwelle als Antwort auf ein Eingangssignal X2n(i) erzeugt. Andererseits weist jeder j der M Sendekanäle einen Eingangswandler (Mikrofon) MCj auf, der eine Schalldruckwelle in ein Ausgangssignal Y1n(j) umwandelt.
Ferner weist die Echolöschvorrichtung für jeden Sendekanal j N Identifikationsfilter Fij mit variablen Koeffizienten auf, um die akustische Kopplung zwischen jedem der N Lautsprecher HPi und dem Mikrofon MCj des Sendekanals j zu schätzen. Sie weist ferner für jedes Filter Fij Mittel zum Anpassen (nicht dargestellt) der Koeffizienten des Filters in Abhängigkeit von einem Anpassungsschritt μ_n(i, j) sowie Mittel zum Berechnen (nicht dargestellt) des Anpassungsschritts μ_n(i, j) auf.
Jedes einem Empfangskanal i und einem Sendekanal j zugeordnete Filter Fij erzeugt ein Filtersignal, das von dem Ausgangssignal Y1(j) abgezogen wird, um ein gefiltertes Signal Y2n(j) zu liefern.
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung ferner Mittel (nicht dargestellt) zum Schätzen der Augenblicksleistung P1n_i jedes Eingangssignals X2n(i) und der Augenblicksleistung P2n_j jedes Ausgangssignals Y1n(j) auf.
Sie weist ferner Mittel zum Berechnen (nicht dargestellt) für jeden Sendekanal j von N Kopplungsvariablen COR(j, i) auf (wobei i von 1 bis N variiert), von welchen jede für die akustische Kopplung charakteristisch ist, die zwischen dem Ausgangssignal Y1n(j) des betrachteten Sendekanals und einem der N Eingangssignale X2n(i) existiert.
Die Mittel zum Berechnen des Anpassungsschritts μ_n(i, j) für das Filter Fij, das einem gegebenen Empfangskanal i und einem gegebenem Sendekanal j zugeordnet ist, berechnen den Anpassungsschritt μ_n(i, j) in Abhängigkeit:

– von den geschätzten Leistungen P1n_i (wobei i von 1 bis N variiert), die für die N Empfangskanäle i berechnet wurden,
– von der geschätzten Leistung P2n_j, die für den Sendekanal j berechnet wurde, und
– von den N Kopplungsvariablen COR(j, i), wobei i von 1 bis N variiert, die den betrachteten Sendekanal j zugewiesen sind.

Berechnen jeder Kopplungsvariablen COR(j, i)
Bei dieser Ausführungsform wird jede Kopplungsvariable COR(j, i) ausgehend von einer Korrelationsrechnung zwischen dem Ausgangssignal Y1n(j) und dem Eingangssignal X2n(i), die dem betrachteten Kanälepaar (i, j) in Empfangsrichtung und Senderichtung zugeordnet sind, erhalten.
Wie für die anderen Ausführungsformen der Erfindung, die oben beschrieben sind, ist die Korrelationsrechnung gemäß einer bevorzugten Umsetzung eine Hüllenkurvenkorrelationsrechnung.
In der Praxis wird jede Kopplungsvariable COR(j, i) als eine Funktion des maximalen Werts Maxcor(j, i) der Korrelationswerte corr_ji(d) erhalten, die auf einem betrachteten Zeitfenster berechnet werden, wobei jeder der Korrelationswerte corr_ji(d) gemäß der folgenden Gleichung berechnet wird:
wobei:

In der Praxis ist jede Kopplungsvariable COR(j, i) mit dem maximalen Wert Maxcor(j, i) der Korrelationswerte corr_ji(d) gemäß der folgenden Gleichung verbunden: COR(j, i) = kMaxcor(j, i) (15)wobei k eine positive Konstante ist.
Berechnen des Anpassungsschritts μ_n(i, j) für ein Filter Fj
Bei dieser Ausführungsform wird ein Anpassungsschritt μ_n(i, j) für ein Identifikationsfilter Fij, das einem Empfangskanal und einem Sendekanal j zugeordnet ist, gemäß der folgenden Gleichung erhalten:
wobei b_i eine positive Konstante ist.
Dank der Gegenwart des Glieds
in dem Ausdruck des Schritts μ_n(i, j) oben, stören die Empfangskanäle mit Ausnahme des betrachteten Kanals i die Konvergenz des Filters Fij nicht und dies unter Bewirken einer automatischen Verringerung des Werts des Schritts. Andererseits erlaubt es die Gegenwart der Variablen COR(j, k), den tatsächlichen Einfluss der anderen Empfangskanäle als der betrachtete Kanal i auf dem Sendekanal j zu messen.
Ähnlich wie in dem weiter oben in Zusammenhang mit 4 beschriebenen Einkanalfall und gemäß einer Ausführungsvariante kann die Multikanal- Echolöschvorrichtung, die in 7 dargestellt ist, ferner Mittel aufweisen, um für jeden Sendekanal j N zweite Kopplungsvariablen COR2(j, i) zu berechnen, wobei i von 1 bis N variiert.
Jede der zweiten Kopplungsvariablen ist für die akustische Kopplung charakteristisch, die zwischen dem gefilterten Signal Y2n(j) des betrachteten Sendekanals j und einem der N Eingangssignale X2n(i) existiert.
Bei dieser Ausführungsform wird der Anpassungsschritt μ_n(i, j) eines Identifikationsfilters Fij, das einem Empfangskanal i und einem Sendekanal j zugeordnet ist, in Abhängigkeit von den N ersten Variablen COR(j, i) und N zweiten Kopplungsvariablen COR2(j, i) berechnet.
Bei einer bevorzugten Umsetzung wird der Anpassungsschritt μ_n(i, j) für ein Filter Fij, das einem Empfangskanal i und einem Sendekanal j zugeordnet ist, gemäß der folgenden Gleichung erzielt:
wobei b_i eine positive Konstante ist.
Man kann auch eine Multikanal-Echolöschvorrichtung mit variablen Verstärkungen gemäß der Erfindung (6) und eine Multikanal-Echolöschvorrichtung gemäß der Erfindung (7) kombinieren, um ihre Vorteile zu summieren.
In diesem Fall weist eine Multikanal-Vorrichtung (in den Zeichnungen nicht dargestellt) für jedes Paar aus einem Empfangskanal i und einem Sendekanal j Mittel zum Anwenden von Verstärkungen auf, die dazu bestimmt sind, eine Verstärkung in Empfangsrichtung Gr_n(i) an das Eingangssignal X2n(i) und eine Verstärkung in Senderichtung Ge_n(j) an das gefilterte Signal Y2n(j) anzulegen.
Die Verstärkungen Gr_n(i), Ge_n(j) werden daher auf der Grundlage der N zweiten Kopplungsvariablen COR2(j, i), die für den Sendekanal j bestimmt werden, gemäß dem gleichen Prinzip wie für die oben unter Bezugnahme auf 6 beschriebene Vorrichtung berechnet.
Praktisch können die verschiedenen erfindungsgemäßen Echolöschvorrichtungen, die oben beschrieben sind, wie gewohnt ausgeführt werden, indem ein spezialisierter Prozessor für die Verarbeitung des Signals (Digital Signal Processor – DSP) programmiert wird. Sie können auch mit spezifischen Schaltkreisen (ASIC) hergestellt werden, die für diese Anwendungen dediziert sind.
Natürlich ist die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern umschließt ganz im Gegenteil jede Variante, die der Fachmann erdenken kann.

Claims

Vorrichtung zur Echoverarbeitung, um in einem Rückwärtssignal Y2n Echokomponenten eines direkten Signals X1n zu dämpfen, die Folgendes aufweist: – Mittel zur Berechnung von Verstärkungen (36) in der Empfangsrichtung und in der Senderichtung Gr_n, Ge_n; – erste Mittel (10) zum Anlegen einer Verstärkung, um die Verstärkung Gr_n in der Empfangsrichtung an das direkte Signal anzulegen und ein Eingangssignal X2n zu erzeugen, das an ein Echoerzeugersystem (26) gesendet wird; – zweite Mittel (12) zum Anlegen einer Verstärkung, um die Verstärkung in der Senderichtung Ge_n an ein Ausgangssignal Y1n anzulegen, das vom Echoerzeugersystem (26) stammt, und das Rückwärtssignal Y2n zu erzeugen; wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie weiter Mittel (30) zur Berechnung einer Kopplungsvariablen COR aufweist, die für die zwischen dem direkten Signal X1n oder dem Eingangssignal X2n und dem Ausgangssignal Y1n vorhandene akustische Kopplung kennzeichnend ist; und dass die Verstärkungsberechnungsmittel (36) in der Lage sind, die Verstärkungen in der Empfangsrichtung und in der Senderichtung Gr_n, Ge_n auf der Basis der Kopplungsvariablen zu berechnen.
Echoverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel (28, 32) zur Schätzung der Augenblicksleistung des direkten Signals X1n oder des Eingangssignals X2n und derjenigen des Ausgangssignals Y1n aufweist, wobei die Verstärkungsberechnungsmittel (36) in der Lage sind, die Verstärkungen in der Empfangsrichtung Gr_n und in der Senderichtung Ge_n auf der Basis einer Variablen G, die in Abhängigkeit von den geschätzten Leistungen des direkten Signals oder des Eingangssignals und des Ausgangssignals bestimmt wird, und in Abhängigkeit von der Kopplungsvariablen COR gemäß der folgenden Gleichung zu berechnen: G = P2nP2n + COR·P1n wobei P1n und P2n je eine Schätzung im betrachteten Zeitpunkt der Leistung des direkten Signals X1n oder des Eingangssignals X2n und des Ausgangssignals Y1n bezeichnen.
Echoverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsberechnungsmittel (36) die Verstärkungen in der Empfangsrichtung Gr_n und in der Senderichtung Ge_n gemäß den folgenden Gleichungen rekursiv bestimmen: Gen = γ·Gen-1 + (1 – γ)·G Grn = 1 – δ·Gen wobei Ge_n-1 den wert der Verstärkung in der Empfangsrichtung im vorhergehenden Rechnungszeitpunkt bezeichnet, und γ und δ positive Konstanten geringer als 1 bezeichnen.
Echoverarbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsvariable COR ausgehend von einer Korrelationsrechnung zwischen dem direkten Signal X1n oder dem Eingangssignal X2n und dem Ausgangssignal Y1n erhalten wird.
Echoverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrelationsrechnung zwischen dem direkten Signal X1n oder dem Eingangssignal X2n und dem Ausgangssignal Y1n eine Hüllkurven-Korrelationsrechnung ist.
Echoverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß der Hüllkurven-Korrelationsrechnung die Kopplungsvariable COR eine Funktion des maximalen Werts, Maxcor, von Korrelationswerten corr(j) zwischen dem direkten Signal X1n oder dem Eingangssignal X2n und dem Ausgangssignal Y1n ist, wobei die Korrelationswerte corr(j) in einem betrachteten Zeitfenster berechnet werden, wobei jeder von ihnen gemäß der folgenden Gleichung erhalten wird:
wobei: i einen Abtastaugenblick im Rechenzeitfenster der Dauer LM bedeutet; j einen Verzögerungswert zwischen dem Eingangssignal X2n und dem Ausgangssignal Y1n bedeutet; und P1(t) und P2(t) jeweils eine Schätzung in einem betrachteten Zeitpunkt t der Leistung des direkten Signals X1n oder des Eingangssignals X2n und des Ausgangssignals Y1n bedeuten.
Echoverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsvariable COR mit dem maximalen Wert Maxcor der Korrelationswerte corr(j) verbunden ist, die in einem betrachteten Rechenzeitfenster gemäß der folgenden Gleichung berechnet werden: COR = Exp(k·Maxcorr) in der Exp die Exponentialfunktion bezeichnet und k eine positive Konstante ist.
Echoverarbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Eingangssignal X2n im Echoerzeugersystem mit Hilfe mindestens eines Lautsprechers (22) gesendet wird und bei der das Ausgangssignal Y1n ausgehend vom Echoerzeugersystem mit Hilfe mindestens eines Mikrophons (24) erhalten wird.
Echoverarbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie außerdem eine Echounterdrückungsvorrichtung (40) enthält, die am Eingang einerseits das zum Echoerzeugersystem (26) gesendete Eingangssignal X2n und andererseits ein vom Echoerzeugersystem (26) stammendes Signal Y3n empfängt, wobei die Echounterdrückungsvorrichtung (40) ein Identifikationsfilter (42) mit endlicher Impulsantwort aufweist, die für die Antwort des Echoerzeugersystems (26) repräsentativ ist, wobei das Identifikationsfilter (42) dazu bestimmt ist, ein Filtersignal Sn zu erzeugen, und Mittel (44) aufweist, um vom Signal Y3n das Filtersignal Sn zu subtrahieren und um das Ausgangssignal Y1n zu erzeugen, das am Eingang von den Mitteln zum Anlegen einer Verstärkung in der Senderichtung (12) empfangen wird.
Echounterdrückungsvorrichtung, um in einem Ausgangssignal Y1n Echokomponenten eines Eingangssignals X2n zu dämpfen, das in ein Echoerzeugersystem (26) gesendet wird, die Folgendes aufweist: – ein Identifikationsfilter (42) mit endlicher Impulsantwort, die für die Antwort des Echoerzeugersystems (26) repräsentativ ist, das am Eingang das Eingangssignal X2n empfängt und ein Filtersignal Sn erzeugt; – Subtrahiermittel (44), die am Eingang einerseits ein vom Echoerzeugersystem (26) stammendes Signal Y3n, von dem mindestens eine Komponente eine Antwort des Echoerzeugersystems auf das Eingangssignal X2n ist, und andererseits das Filtersignal Sn empfangen, um vom Signal Y3n das Filtersignal Sn zu subtrahieren und das Ausgangssignal Y1n zu erzeugen; – Mittel (46) zur Anpassung der Koeffizienten des Identifikationsfilters in Abhängigkeit von einem Anpassungsschritt μ_n; – Mittel (50) zur Berechnung des Anpassungsschritts μ_n; dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (50) zur Berechnung des Anpassungsschritts Mittel (28, 48) zur Schätzung der Leistung P1n des Eingangssignals X2n und derjenigen P3n des Signals Y3n, und Mittel (52) zur Berechnung einer ersten Kopplungsvariablen COR2 aufweisen, die für die zwischen dem Eingangssignal X2n und dem vom Echoerzeugersystem (26) stammenden Signal Y3n vorhandene akustische Kopplung charakteristisch ist; wobei der Anpassungsschritt μ_n des Identifikationsfilters in Abhängigkeit von den geschätzten Leistungen P1n, P3n und in Abhängigkeit von der ersten Kopplungsvariablen COR2 berechnet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Anpassungsschritt μ_n gemäß der folgenden Gleichung erhalten wird: μn = P1nα·P1n + COR2·P3n wobei α eine positive Konstante ist, und P1n und P3n jeweils eine Schätzung im betrachteten Zeitpunkt der Leistung des Eingangssignals X2n und derjenigen des vom Echoerzeugersystem stammenden Signals Y3n bezeichnen.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kopplungsvariable COR2 ausgehend von einer Korrelationsrechnung zwischen dem Eingangssignal X2n und dem Signal Y3n erhalten wird.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrelationsrechnung zwischen dem Eingangssignal X2n und dem Signal Y3n eine Hüllkurven-Korrelationsrechnung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kopplungsvariable COR2 eine Funktion des maximalen Werts, Maxcor2, der Korrelationswerte corr2(j) ist, die in einem betrachteten Zeitfenster berechnet werden, wobei jeder der Korrelationswerte corr2(j) gemäß folgender Gleichung berechnet wird:
wobei: i einen Abtastaugenblick im Rechenzeitfenster der Dauer LM bedeutet, j einen Verzögerungswert zwischen dem Eingangssignal X2n und dem Signal Y3n bedeutet; und P1(t) und P3(t) eine Schätzung in einem betrachteten Zeitpunkt t der Leistung des Eingangssignals X2n bzw. derjenigen des Signals Y3n bedeuten.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kopplungsvariable COR2 mit dem maximalen Wert Maxcor2 der Korrelationswerte corr2(j) gemäß der folgenden Gleichung verbunden ist: COR2 = kMaxcor2wobei k eine positive Konstante ist.
Echounterdrückungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Berechnung des Anpassungsschritts außerdem Mittel (30a) zur Berechnung einer zweiten Kopplungsvariablen COR aufweisen, die für die akustische Kopplung zwischen dem Eingangssignal X2n des Echoerzeugersystems (26) und dem Ausgangssignal Y1n repräsentativ ist, wobei die zweite Kopplungsvariable COR durch eine Korrelationsrechnung zwischen dem Eingangsignal X2n und dem Ausgangssignal Y1n erhalten wird; wobei der Anpassungsschritt μ_n des Identifikationsfilters außerdem in Abhängigkeit von der zweiten Kopplungsvariablen COR berechnet wird.
Echounterdrückungsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kopplungsvariable COR ausgehend von einer Hüllkurven-Korrelationsrechnung zwischen dem Eingangssignal X2n und dem Ausgangssignal Y1n erhalten wird.
Echounterdrückungsvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kopplungsvariable COR eine Funktion des maximalen Werts Maxcor, von Korrelationswerten corr(j) zwischen dem Eingangssignal X2n und dem Ausgangssignal Y1n ist, wobei die Korrelationswerte corr(j) in einem betrachteten Zeitfenster berechnet werden, wobei jeder von ihnen gemäß der folgenden Gleichung erhalten wird:
wobei: i einen Abtastaugenblick im Rechenzeitfenster der Dauer LM bedeutet; j einen Verzögerungswert zwischen dem Eingangssignal X2n und dem Ausgangssignal Y1n bedeutet; und P1(t) und P2(t) eine Schätzung in einem betrachteten Zeitpunkt t der Leistung des Eingangssignals X2n bzw. des Ausgangssignals Y1n bedeuten.
Echounterdrückungsvorrichtung nach Anspruch 16, 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Anpassungsschritt μ_n gemäß der folgenden Gleichung berechnet wird: μn = CORCOR2 ·P1nα·P1n + COR2·P3n wobei α eine positive Konstante ist und P1n und P3n eine Schätzung im betrachteten Zeitpunkt der Leistung des Eingangssignals X2n bzw. der Leistung des vom Echoerzeugersystem stammenden Signals Y3n bezeichnen.
Echoverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 9, bei der die Echounterdrückungsvorrichtung wie in einem der Ansprüche 10 bis 15 beansprucht ist; wobei der Anpassungsschritt μ_n des Identifikationsfilters (42) in Abhängigkeit von der geschätzten Leistung P1n des direkten Signals X1n oder des Eingangssignals X2n, der geschätzten Leistung P3n des vom Echoerzeugersystem (26) stammenden Signals Y3n und von der Kopplungsvariablen COR2 berechnet wird.
Echoverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 9, bei der die Echounterdrückungsvorrichtung wie in einem der Ansprüche 16 bis 19 beansprucht ist; wobei der Anpassungsschritt μ_n des Anpassungsfilters (42) in Abhängigkeit von der geschätzten Leistung P1n des direkten Signals X1n oder des Eingangssignals X2n, der geschätzten Leistung P3n des vom Echoerzeugersystem (26) stammenden Signals Y3n und den Kopplungsvariablen COR, COR2 berechnet wird.
Echoverarbeitungsvorrichtung für ein Mehrkanal-Kommunikationssystem mit mehreren N Empfangskanälen, wobei N eine ganze Zahl größer als oder gleich 2 ist, und mit mehreren M Sendekanälen, wobei M eine ganze Zahl größer als oder gleich 1 ist; wobei jeder, i, der N Empfangskanäle einen Ausgangswandler (HPi) aufweist, der als Reaktion auf ein von einem direkten Signal X1n(i) stammendes Eingangssignal X2n(i) eine Schalldruckwelle erzeugt; wobei jeder, j, der M Sendekanäle einen Eingangswandler (MCj) aufweist, der eine Schalldruckwelle in ein Ausgangssignal Y1n(j) umwandelt; wobei die Echoverarbeitungsvorrichtung dazu bestimmt ist, in jedem Ausgangssignal Y1n(j) Echokomponenten zu dämpfen, die von allen oder einem Teil der N Eingangssignale X2n(i) kommen und aus der akustischen Kopplung resultieren, die zwischen dem Eingangswandler des betrachteten Sendekanals und allen oder einem Teil der M Ausgangswandler vorhanden ist, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie Folgendes aufweist: – Mittel zur Berechnung der Verstärkung in der Empfangsrichtung Gr_n(i) und von Verstärkungen in der Senderichtung Ge_n(j): – Mittel zum Anlegen von Verstärkungen in der Empfangsrichtung, um eine Verstärkung in der Empfangsrichtung Gr_n(i) an jedes direkte Signal X1n(i) anzulegen und das entsprechende Eingangssignal X2n(i) zu erzeugen; – Mittel zum Anlegen von Verstärkungen in der Senderichtung, um eine Verstärkung in der Senderichtung Ge_n(j) an jedes Ausgangssignal Y1n(j) anzulegen und ein entsprechendes Rückwärtssignal Y2n(j) zu erzeugen; – Mittel zur Berechnung, für jeden Sendekanal j, von N Kopplungsvariablen COR(j, i), wobei i von 1 bis N variiert, von denen jede für die akustische Kopplung repräsentativ ist, die zwischen dem Ausgangssignal Y1n(j) des Sendekanals und einem der N Eingangssignale X2n(i) vorhanden ist; wobei die Verstärkungsberechnungsmittel in der Lage sind, jede Verstärkung in der Empfangsrichtung Gr_n(i) und jede Verstärkung in der Senderichtung Ge_n(j) auf der Basis der N Kopplungsvariablen COR(j, i) zu berechnen, die für den zugeordneten Sendekanal j berechnet wurden.
Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel zur Schätzung der Augenblicksleistung P1n_i jedes Eingangssignals X2n(i) und derjenigen P2n_j jedes Ausgangssignals Y1n(j) aufweist, wobei die Verstärkungsberechnungsmittel in der Senderichtung in der Lage sind, jede Verstärkung in der Senderichtung Ge_n(j) auf der Basis von N Variablen G(j, i) zu berechnen, wobei i von 1 bis N variiert, von denen jede in Abhängigkeit von den geschätzten Leistungen eines Eingangssignals X2n(i) und des Ausgangssignals Y1n(j) des betrachteten Sendekanals und in Abhängigkeit von der entsprechenden Kopplungsvariablen COR(j, i) bestimmt wird, wobei jede der Variablen G(j, i) gemäß der folgenden Gleichung erhalten wird:
wobei P1n_i und P2n_j eine Schätzung im betrachteten Augenblick der Leistung des betrachteten Eingangssignals X2n(i) bzw. des betrachteten Ausgangssignals Y1n(j) bezeichnen.
Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass jede Verstärkung in der Senderichtung Ge_n(j) ausgehend vom minimalen Wert der N Variablen G(j, i), wobei i von 1 bis N variiert, bestimmt wird, die für den zugeordneten Sendekanal j berechnet wurden.
Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass jede Verstärkung in der Senderichtung Ge_n(j) gemäß der folgenden Gleichung bestimmt wird: Gen(j) = γ·Gen-1(j) + (1 – γ)·mini(G(j, i))wobei Ge_n-1(j) den Wert der Verstärkung in der Senderichtung des Sendekanals j im vorhergehenden Berechnungsaugenblick bezeichnet, γ eine positive Konstante kleiner als 1 bezeichnet und min_i(G(j, i)) den kleinsten Wert der N Variablen G(j, i) bezeichnet, wobei i von 1 bis N variiert.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass alle Verstärkungen in der Empfangsrichtung Gr_n(i) den gleichen Wert haben, der gemäß der folgenden Gleichung bestimmt wird: Grn(i) = 1 – δ·maxj(Gen(j))wobei δ eine positive Konstante kleiner als 1 bezeichnet und max_j(Ge_n(j)) den maximalen Wert der M Verstärkungen in der Senderichtung Ge_n(j) bezeichnet, wobei j von 1 bis M variiert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Verstärkungen in der Empfangsrichtung Gr_n(i) gleich 1 ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kopplungsvariable COR(j, i) ausgehend von einer Korrelationsrechnung zwischen dem entsprechenden Ausgangssignal Y1n(j) und dem entsprechenden Eingangssignal X2n(i) erhalten wird.
Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrelationsrechnung zwischen einem Ausgangssignal Y1n(j) und einem Eingangssignal X2n(i) eine Hüllkurven-Korrelationsrechnung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß der Hüllkurven-Korrelationsrechnung jede Kopplungsvariable COR(j, i) eine Funktion des maximalen Werts, Maxcor, von Korrelationswerten corr_ji(d) zwischen dem Ausgangssignal Y1n(j) und dem Eingangssignal X2n(i) ist, wobei die Korrelationswerte corr_ji(d) in einem vordefinierten Zeitfenster berechnet werden, wobei jeder von ihnen gemäß der folgenden Gleichung erhalten wird:
wobei: c einen Abtastaugenblick im Rechenzeitfenster der Dauer LM bedeutet, d einen Verzögerungswert zwischen dem Eingangssignal X2n(i) und dem Ausgangssignal Y1n(j) bedeutet; und P1n_i(t) und P2n_j(t) jeweils eine Schätzung in einem betrachteten Zeitpunkt t der Leistung des Eingangssignals X2n(i) und des Ausgangssignals Y1n(j) bedeuten.
Echounterdrückungsvorrichtung für ein Mehrkanal-Kommunikationssystem mit mehreren N Empfangskanälen, wobei N eine ganze Zahl größer als oder gleich 2 ist, und mit mehreren M Sendekanälen, wobei M eine ganze Zahl größer als oder gleich 1 ist; wobei jeder, i, der N Empfangskanäle einen Ausgangswandler (HPi) aufweist, der als Reaktion auf ein Eingangssignal X2n(i) eine Schalldruckwelle erzeugt; wobei jeder, j, der M Sendekanäle einen Eingangswandler (MCj) aufweist, der eine Schalldruckwelle in ein Ausgangssignal Y1n(j) umwandelt; wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist: – für jeden Sendekanal j, N Identifikationsfilter Fij mit variablen Koeffizienten, um die akustische Kopplung zwischen jedem der N Ausgangswandler (HPi) und dem Eingangswandler (MCj) des Sendekanals j zu schätzen, und – für jedes Filter Fij, Mittel zur Anpassung der Koeffizienten des Filters in Abhängigkeit von einem Anpassungsschritt μ_n(i, j), und Mittel zur Berechnung des Anpassungsschritts μ_n(i, j); wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie Folgendes aufweist: – Mittel zur Schätzung der Augenblicksleistung P1n_i jedes Eingangssignals X2n(i) und derjenigen P2n_j jedes Ausgangssignals Y1n(j); – Mittel zur Berechnung, für jeden Sendekanal j, von N Kopplungsvariablen COR(j, i), wobei i von 1 bis N variiert, von denen jede für die akustische Kopplung charakteristisch ist, die zwischen dem Ausgangssignal Y1n(j) des Sendekanals und einem der N Eingangssignale X2n(i) vorhanden ist; wobei die Mittel zur Berechnung des Anpassungsschritts μ_n(i, j) für ein Filter Fij, das einem Empfangskanal i und einem Sendekanal j zugeordnet ist, in der Lage sind, den Anpassungsschritt μ_n(i, j) in Abhängigkeit von den geschätzten Leistungen P1n_i, wobei i von 1 bis N variiert, für die N Empfangskanäle, von der geschätzten Leistung P2n_j für den Sendekanal j, und in Abhängigkeit von den N Kopplungsvariablen COR(j, i) zu berechnen, wobei i von 1 bis N variiert, die dem Sendekanal j zugeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anpassungsschritt μ_n(i, j) für ein Filter Fij, das einem Empfangskanal i und einem Sendekanal j zugeordnet ist, gemäß der folgenden Gleichung erhalten wird:
wobei b_i eine positive Konstante ist.
Vorrichtung nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kopplungsvariable COR(j, i) ausgehend von einer Korrelationsrechnung zwischen dem Ausgangssignal Y1n(j) und dem Eingangssignal X2n(i) erhalten wird.
Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrelationsrechnung zwischen dem Ausgangssignal Y1n(j) und dem Eingangssignal X2n(i) eine Hüllkurven-Korrelationsrechnung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kopplungsvariable COR(j, i) eine Funktion des maximalen Werts, Maxcor(j, i), der Korrelationswerte corr_ji(d) ist, die in einem betrachteten Zeitfenster berechnet werden, wobei jeder der Korrelationswerte corr_ji(d) gemäß der folgenden Gleichung berechnet wird:
wobei: c einen Abtastaugenblick im Rechenzeitfenster der Dauer LM bedeutet, d einen Verzögerungswert zwischen dem Eingangssignal X2n(i) und dem Ausgangssignal Y1n(j) bedeutet; und P1n_i(t) und P2n_j(t) eine Schätzung in einem betrachteten Zeitpunkt t der Leistung des Eingangssignals X2n(i) bzw. des Ausgangssignals Y1n(j) bedeuten.
Vorrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsvariable COR(j, i) mit dem maximalen Wert Maxcor(j, i) der Korrelationswerte corr_ji(d) gemäß der folgenden Gleichung verbunden ist: COR(j, i) = kMaxcor(j, i) wobei k eine positive Konstante ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 36, bei der jedes Filter Fij, das einem Empfangskanal i und einem Sendekanal j zugeordnet ist, ein Filtersignal erzeugt, das vom Ausgangssignal Y1n(j) subtrahiert wird, um ein gefiltertes Signal Y2n(j) zu liefern, dadurch gekennzeichnet, dass sie außerdem Mittel zur Berechnung, für jeden Sendekanal j, von N zweiten Kopplungsvariablen COR2(j, i) aufweist, wobei i von 1 bis N variiert, von denen jede für die akustische Kopplung charakteristisch ist, die zwischen dem gefilterten Signal Y2n(j) des Sendekanals und einem der N Eingangssignale X2n(i) vorhanden ist; wobei der Anpassungsschritt μ_n(i, j) eines Identifikationsfilters Fij, das einem Empfangskanal i und einem Sendekanal j zugeordnet ist, außerdem in Abhängigkeit von den N zweiten Kopplungsvariablen COR2(j, i) berechnet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anpassungsschritt μ_n(i, j) für ein Filter Fij, das einem Empfangskanal i und einem Sendekanal j zugeordnet ist, gemäß der folgenden Gleichung erhalten wird:
wobei b_i eine positive Konstante ist.
Vorrichtung nach Anspruch 37 oder 38, dadurch gekennzeichnet, dass sie außerdem für jedes Paar von Empfangskanälen i und Sendekanälen j Mittel zum Anlegen von Verstärkungen aufweist, um eine Verstärkung in der Empfangsrichtung Gr_n(i) an das Eingangssignal X2n(i) und eine Verstärkung in der Senderichtung Ge_n(j) an das gefilterte Signal Y2n(j) anzulegen; wobei die Verstärkungen Gr_n(i), Ge_n(j) auf der Basis der N zweiten Kopplungsvariablen COR2(j, i) berechnet werden, die für den Sendekanal j bestimmt sind.