ES2314691T3 - Terminal de conferencia con reduccion del eco para un sistema de conferencia de voz. - Google Patents
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Abstract
Terminal (50) de conferencia para un sistema de conferencia de voz digital con las características siguientes: un primer dispositivo (56) transductor acústico que está configurado para generar una señal (54) de micrófono a partir de una señal acústica; un segundo dispositivo (60) transductor acústico que está configurado para generar una señal acústica a partir de una señal (58) de altavoz; un dispositivo (64) de conexión que está configurado para posibilitar una conexión entre el terminal (50) de conferencia y una unidad central de conferencia, para recibir una señal (62) de conferencia de suma desde la unidad central de conferencia; y un dispositivo (52) para suprimir el eco que está configurado para en un servicio de escucha del terminal de conferencia combinar la señal (54) de micrófono o una señal derivada de la misma con la señal (62) de conferencia de suma de tal modo que se produzca una señal (58) de altavoz en la que está reducida la señal acústica en la que se basa la señal (54) de micrófono, o para en un servicio de habla en el que la señal (54) de micrófono se transmite a la unidad central de conferencia combinar la señal (54) de micrófono o una señal derivada de la misma con la señal de conferencia de suma de tal modo que se produzca una señal (58) de altavoz en la que está reducida la señal acústica en la que se basa la señal (54) de micrófono; y un dispositivo de valor umbral que está configurado para desactivar el dispositivo (52) para suprimir el eco cuando la señal de micrófono es menor que un valor umbral predeterminado.
Description
Terminal de conferencia con reducción del eco
para un sistema de conferencia de voz.
La presente invención se refiere en general a un
terminal de conferencia para un sistema de conferencia de voz,
especialmente a un terminal de conferencia con reducción del eco
para un sistema de conferencia de voz digital.
Los sistemas de conferencia de voz se utilizan
en aquellos lugares en los que no es posible una comunicación
dentro de un grupo de personas de manera directa debido a una
distancia demasiado grande, un nivel de ruido demasiado elevado u
otros motivos. A este respecto ha de distinguirse entre los sistemas
en los que las personas que se comunican entre sí están
espacialmente muy distanciadas, de modo que no se da un acoplamiento
acústico directo entre las personas y éstas sólo pueden escuchar a
los demás participantes de la conferencia en cada caso a través del
sistema de conferencia de voz, y tales configuraciones, en las que
las personas que participan en la conferencia debido a una gran
proximidad espacial pueden percibir a otras personas tanto de manera
acústica directa como a través del sistema de conferencia de
voz.
El primer tipo de sistemas de conferencia de voz
corresponde a una conferencia telefónica según el estado de la
técnica. Es cierto que en el caso de una conferencia telefónica se
producen en el tramo de transmisión tiempos de retardo que pueden
provocar ecos molestos. Sin embargo en estos sistemas no existe
ninguna señal de conferencia uniforme, sino que cada participante
obtiene una señal de conferencia especial, en la que no está
presente su propia señal. Además no existe un acoplamiento acústico
directo de dos participantes ya que éstos se encuentran en lugares
completamente diferentes.
El segundo tipo de sistemas de conferencia de
voz en los que las personas pueden percibir a otros participantes
de la conferencia tanto de manera acústica directa como a través del
sistema de conferencia de voz se utilizan por ejemplo en salas de
conferencia, auditorios, salas de congresos o similares. Una
pluralidad de participantes ha de tener a este respecto la
posibilidad de proporcionar una aportación de habla y todos los
participantes han de poder escuchar las aportaciones de habla de
los demás participantes. A este respecto la aportación a la
discusión de un participante individual de manera acústica directa
no puede entenderse en toda la sala, aunque puede percibirse por
personas en la proximidad del hablante perfectamente de manera
directa.
Además ha de distinguirse entre sistemas de
conferencia de voz en los que se produce una transmisión por cable
y aquéllos en los que la transmisión de las señales de voz se
produce de manera inalámbrica. Los sistemas por cable según el
estado de la técnica tienen la ventaja de que la capacidad de
transmisión de un tramo de transmisión por cable es muy elevada. En
tales sistemas al utilizar cables de alta calidad las señales de
audio pueden transmitirse de manera analógica. Sin embargo es mejor
utilizar una transmisión de señales de audio digital no comprimida.
Los tiempos de propagación de las señales de audio sobre un cable de
este tipo en el caso de una conferencia espacialmente limitada son
tan cortos que no se producen ecos distanciados audibles. Sólo se
compensa un eco local para evitar ruidos de retroacoplamiento en un
terminal.
Sin embargo actualmente existe la tendencia de
realizar sistemas de conferencia de voz para salas de conferencia,
auditorios, salas de congresos o similares de manera inalámbrica.
Esto aumenta la flexibilidad en la configuración de un sistema y
reduce claramente los costes de instalación, ya que además de un
suministro eléctrico no se requiere un cableado adicional. Por lo
demás una realización inalámbrica de un sistema de conferencia de
voz permite llevar a cabo una conferencia de voz incluso cuando las
personas participantes no están sujetas a un lugar fijo y por
ejemplo se mueven en una sala.
Sin embargo, debe indicarse que los retos
técnicos en el caso de un sistema de conferencia de voz basado en
radiocomunicación son considerablemente mayores que en el caso de
uno por cable.
Según el estado de la técnica, la mayor parte de
las veces se utilizan sistemas analógicos o sistemas digitales sin
compresión. El tiempo de propagación de la señal en la transmisión
de una señal acústica a través de un sistema de este tipo es
normalmente reducido. En especial sólo existe un retardo reducido
entre la señal de voz de un participante que habla y la señal de
conferencia de suma proporcionada por el sistema de conferencia de
voz a través de un canal de retorno uniforme, que contiene la
aportación de voz del participante que habla y se emite por el
altavoz del participante que habla. Por el retardo reducido la
propia señal de voz transmitida de vuelta al hablante no se
considera como eco molesto.
Los recursos de radio disponibles para un
sistema de conferencia de voz basado en radiocomunicación son sin
embargo muy limitados. Esto hace necesario en muchos casos
transmitir las señales de voz digitalmente y antes de la
transmisión codificarlas para reducir la cantidad de datos y para
protegerlas frente a errores de transmisión. En caso de que el
sistema de conferencia de voz utilice transmisión por radio digital
y codificación de audio digital, entonces se produce sin embargo
sobre los trayectos de transmisión un retardo de la señal en el
intervalo de milisegundos de dos dígitos. Esto además, a diferencia
de los sistemas de conferencia telefónica habituales, no es posible
en el caso de los sistemas de conferencia de voz inalámbricos debido
a los recursos de radio limitados, que cada participante reciba a
través de un canal de retorno exclusivo una señal de conferencia
especial desde la unidad central, en la que no está presente su
propia señal. Más bien en muchos casos se pone a disposición de
todos los participantes una señal de conferencia uniforme que de
manera comparable con una señal de radio se emite a todos. Así, la
señal de conferencia uniforme presenta un retardo en el tiempo
claro en el intervalo de milisegundos de dos dígitos respecto a la
señal de voz de un hablante. La consecuencia de este retardo es que
un hablante percibe un eco claramente molesto de su propia
manifestación de voz. Esto limita considerablemente en la
actualidad la posibilidad de utilizar una transmisión digital de
señales en relación con una codificación que tiene un retardo para
sistemas de conferencia de voz.
Aún así existe actualmente la tendencia de
realizar los sistemas de conferencia de voz con transmisión
inalámbrica digital.
Para poder entender aún mejor los problemas
producidos por ello, en este caso se hace referencia con más detalle
al modo de funcionamiento de un sistema de conferencia de voz.
Todas las personas deben poder participar a través de terminales
conectados de manera inalámbrica en una conferencia. A este respecto
todos los participantes pueden escuchar en todo momento la señal de
suma de todos los demás participantes que hablan a través de un
altavoz incorporado en su terminal. La señal de suma se forma en una
unidad central y continuamente se transmite a todos los terminales.
Al accionar un botón de habla la señal de voz del micrófono de un
participante se transmite desde un terminal a la unidad central y
allí se alimenta a la señal de suma.
En un sistema de este tipo se producen
diferentes tipos de ecos. Un eco local (retroacoplamiento) se
produce por el acoplamiento acústico y/o electromagnético del
altavoz con el micrófono de un terminal. Un eco de este tipo puede
reducirse con métodos conocidos para compensar el eco.
Problemas especiales aparecen cuando el tiempo
de propagación de una señal de voz transmitida desde un terminal
hasta otro es superior a aproximadamente 20 milisegundos. Este es el
caso especialmente en los sistemas de conferencia de voz digitales
en los que una señal de voz se transmite codificada a través de un
canal de transmisión. En la codificación se producen grandes
retardos en el intervalo de milisegundos de dos dígitos. Esto lleva
a ecos considerables.
La aparición de ecos se describirá con más
detalle a continuación mediante la figura 4 y la figura 5. La figura
4 muestra un fragmento de un diagrama de bloques de un sistema de
conferencia de voz habitual. En este caso se muestran un primer
participante 10 de conferencia, un segundo participante 12 de
conferencia así como dos terminales 14 ó 16 de conferencia
correspondientes. El sistema de conferencia de voz comprende además
una unidad 18 central de conferencia. Los dos terminales 14 ó 16 de
conferencia comprenden en cada caso un micrófono 20, 22 así como en
cada caso un altavoz 24, 26. El primer terminal 14 de conferencia
del primer participante 10 de conferencia y el segundo terminal 16
de conferencia del segundo participante 12 están conectados con la
unidad 18 central de conferencia a través de una conexión 28 ó 30
bidireccional.
Partiendo de la estructura de un sistema de
conferencia de voz a continuación se explicará con más detalle la
generación de ecos. En este caso no se describirán con mayor detalle
los ecos locales, es decir el retroacoplamiento de un altavoz 24,
26 a un micrófono 20, 22 del mismo terminal, ya que pueden reducirse
o suprimirse sin problemas con medidas técnicas conocidas. En
primer lugar se considera el eco que percibe un primer participante
10 de conferencia, que habla propiamente. A este respecto ha de
tenerse en cuenta, que el primer participante 10 de conferencia
percibe la señal de voz acústica generada por él mismo directamente
con sus oídos. Además la señal acústica generada por el hablante
sigue un trayecto de señal, que está designado con 36. La señal de
voz del primer participante de conferencia se capta a través del
micrófono 20 del primer terminal 14 de conferencia. El primer
terminal 14 de conferencia la retransmite entonces a la unidad 18
central de conferencia. Allí se incluye en la señal de suma de
conferencia. Mediante una transmisión por radio digital y
especialmente el procesamiento de señales digital y la codificación
y descodificación de las señales de voz transmitidas digitalmente
se produce en los trayectos de transmisión un retardo notable de la
señal en el intervalo de milisegundos de dos dígitos. La señal de
voz del primer participante de conferencia se transmite a
continuación de nuevo desde la unidad 18 central de conferencia al
primer terminal 14 de conferencia. En éste se emite por el altavoz
24 y la percibe el primer participante 10 de conferencia. De este
modo el primer participante 10 de conferencia no sólo percibe su
propia señal de voz acústica sino también una señal de eco muy
retardada en el tiempo transmitida a través de la conferencia de
voz. Por tanto, si tras la formación de la conferencia una señal se
envía de vuelta como componente de la señal de conferencia a su
fuente, entonces se produce un eco audible, percibido como molesto
que se denomina eco propio lejano.
Además es posible que el terminal 16 de
conferencia de un segundo participante 12 de conferencia se
encuentre en servicio de habla, mientras que un primer participante
10 de conferencia esté hablando. En este caso existe otro trayecto
38 de señal, que lleva a un eco. La señal de voz del primer
participante 10 de conferencia se capta a través del micrófono 22
en el segundo terminal 16 de conferencia de un segundo participante
12 de conferencia y se retransmite con retardo en el tiempo a una
unidad 18 central de conferencia. Allí se proporciona a su vez a
una señal de suma de conferencia. Como componente de la señal de
suma de conferencia se proporciona entonces al primer terminal 14
de conferencia del primer participante 10 de conferencia y allí se
emite por un altavoz 24. De este modo el primer participante 10 de
conferencia percibe un eco retardado de su propia señal de voz.
Este efecto también se denomina eco propio lejano.
Otro eco propio lejano por el servicio de habla
simultáneo de otro terminal se evita por la reducción local del eco
en el otro terminal.
\newpage
La figura 5 muestra otro fragmento de un
diagrama de bloques de un sistema de conferencia de voz habitual.
La construcción del sistema de conferencia de voz es idéntica con la
descrita mediante la figura 4 y por tanto en este caso ya no se
describe por separado. En especial los mismos números de referencia
indican los mismos dispositivos. El interés está en investigar
trayectos de señal desde un primer participante 10, que en este
caso aparece como hablante, hasta un segundo participante 12 de
conferencia, que en este caso aparece como oyente. En caso de que
el primer participante 10 de conferencia y el segundo participante
12 de conferencia estén espacialmente lo suficientemente cerca
entre sí, entonces el segundo participante 12 de conferencia puede
recibir la aportación de voz del primer participante 10 de
conferencia sobre el trayecto 46 acústico directo. Además existe un
segundo trayecto de señal para la señal de voz del primer
participante 10 de conferencia hacia el segundo participante 12 de
conferencia, que en este caso se designa con 48. La señal de voz del
primer participante de conferencia se transmite a este respecto a
través del terminal 14 de conferencia del primer participante de
conferencia a la unidad 18 central de conferencia y desde allí se
retransmite al segundo terminal 16 de conferencia del segundo
participante 12 de conferencia. A este respecto en caso de una
transmisión de señal de audio codificada digital se produce un
retardo considerable en el intervalo de milisegundos de dos
dígitos. La señal de voz recibida por el segundo participante de
conferencia por el trayecto 48 de señal a través del sistema de
conferencia de voz presenta de manera correspondiente un retardo
notable respecto a la señal de voz captada sobre el trayecto 46
acústico directo. En caso de que el segundo participante de
conferencia escuche la aportación de voz de otro participante tanto
sobre un trayecto acústico directo como con retardo en el tiempo a
través del sistema de conferencia de voz, entonces esto también se
percibe como eco molesto. Esto se denomina eco extraño lejano.
Además ha de indicarse que diferentes tipos de
ecos pueden solucionarse con diferente dificultad. Tal como ya se
mencionó brevemente, es posible sin grandes dificultades reducir un
eco local.
Un eco propio lejano que se produce porque el
propio terminal de conferencia capta la propia señal de voz, la
retransmite a la unidad central y desde allí la recibe a su vez, no
puede suprimirse de manera sencilla. En los sistemas habituales no
es problema sólo porque éstos utilizan una transmisión digital
analógica o no codificada, no produciéndose prácticamente retardos
de señal notables. Una transmisión de señal de voz codificada
digital, en la que obligatoriamente se producen retardos, se
dificulta sin embargo por el eco o incluso se hace imposible. Un
eco de este tipo se produce por lo demás sobre el trayecto 36 de
señal mostrado en la figura 4. El tiempo de propagación sobre este
trayecto 36 de señal se conoce con suficiente precisión, puesto que
a este respecto influyen esencialmente los tiempos de retardo
conocidos de los dispositivos de codificación y descodificación.
Aún más problemática es la supresión de un eco cuando se desconoce
el tiempo de propagación de la señal o la diferencia de los tiempos
de propagación sobre dos trayectos de transmisión diferentes. Esto
se produce por ejemplo en la supresión de un eco extraño lejano. El
tiempo de retardo sobre el trayecto 46 acústico directo no se
conoce, mientras que el retardo sobre un trayecto 48 de señal puede
estimarse bien mediante el sistema de conferencia de voz. Así, no
se conoce la diferencia de tiempo de propagación entre el trayecto
46 acústico directo y el trayecto 48 de señal por el sistema de
conferencia de voz. Precisamente, en un caso de este tipo una
supresión del eco sólo es posible con mucha dificultad y no tiene
lugar en sistemas de conferencia de voz según el estado de la
técnica. Lo mismo es válido para un eco propio lejano que se produce
porque se capta la propia señal de voz mediante el micrófono del
terminal de conferencia que se encuentra en servicio de habla de un
participante de conferencia contiguo y se distribuye en el sistema
de conferencia
de voz.
de voz.
Más bien en los sistemas de conferencia de voz
según el estado de la técnica se pide a los participantes de
conferencia que hablen bajo para reducir un eco extraño lejano. Por
tanto, a este respecto, cada participante de conferencia debe
hablar tan bajo que un participante contiguo sólo pueda percibirle
ligeramente de manera acústica directa y la comunicación también se
produzca entre participantes contiguos fundamentalmente a través
del sistema de conferencia de voz. Una medida de este tipo es
evidentemente poco satisfactoria, ya que no corresponde a la forma
de expresión natural de los hablantes. Por tanto para el hablante
resulta muy molesto utilizar un sistema de conferencia de voz
habitual, especialmente cuando los participantes de conferencia
contiguos están muy cerca entre sí.
El documento US 6.408.327 B1 describe un
procedimiento y un sistema para realizar una audioconferencia
estéreo sintética de una pluralidad de usuarios a través de una red
local (LAN) o una red de área amplia (WAN). La arquitectura del
sistema utilizando una LAN/WAN hace posible una audioconferencia
sintética y permite un emplazamiento virtual espacialmente
diferente de otras partes, que participan en una llamada de
conferencia, en el lugar de un usuario receptor. Esto permite a un
usuario distinguir entre diferentes otras partes y reconocer cuál
de las diferentes otras partes habla en un momento determinado.
Tanto la síntesis estéreo como la puesta a disposición de la
conferencia son funciones que se basan en el cliente. En un segundo
ejemplo de realización, tanto la síntesis estéreo como la puesta a
disposición de la conferencia son funciones basadas en el servidor.
En una tercera forma de realización, la síntesis estéreo es una
función basada en el servidor y la puesta a disposición de una
conferencia es una función cliente/servidor híbrida. Uno de los
clientes que participa en una llamada de conferencia envía por
ejemplo su señal individual al servidor. El servidor combina
entonces las señales y envía una señal específica del cliente a uno
o varios de los clientes. De este modo resulta que N señales
independientes se reciban por el servidor y que hasta N señales
independientes se envían desde el servidor hasta los clientes. N
representa un número total de clientes que participan en la
conferencia. La señal combinada que se envía a un cliente
determinado comprende las señales combinadas y sintetizadas de los
demás clientes aunque no contiene la propia señal del cliente.
En el caso del sistema cliente/servidor híbrido
un determinado cliente, que recibe desde el servidor una señal de
multidifusión, elimina su propia componente enviada de la señal y
emite la señal restante compuesta, que comprende las señales de
conferencia de los demás usuarios en la llamada de conferencia,
aunque fundamentalmente ningún eco del cliente en cuestión.
El documento WO 96/04744 describe un sistema y
un procedimiento para realizar una llamada de conferencia en un
sistema de comunicación utilizando una compresión de voz. El
documento mencionado describe por tanto un sistema de comunicación
y un procedimiento para realizar de manera económica una llamada de
conferencia entre varios teléfonos inalámbricos o por cable. Cada
una de las señales comprimidas entrantes de los microteléfonos se
descomprime y se atenúa antes de que se sumen entre sí las señales
comprimidas entrantes. Las señales sumadas se conducen entonces por
un conversor digital-analógico y se envían a un
participante de conferencia lejano en la línea telefónica. Las
señales sumadas se suman también para obtener una señal de partida.
La señal sumada total se comprime y se envía a cada usuario de los
microteléfonos.
El objetivo de la presente invención es crear un
terminal de conferencia con una reducción del eco mejorada.
Este objetivo se soluciona mediante un terminal
de conferencia según la reivindicación 1.
La presente invención crea un terminal de
conferencia para un sistema de conferencia de voz digital con un
primer dispositivo transductor acústico que está configurado para a
partir de una señal acústica generar una señal de micrófono, un
segundo dispositivo transductor acústico que está configurado para a
partir de una señal de altavoz generar una señal acústica, un
dispositivo de conexión que está configurado para posibilitar una
conexión entre el terminal de conferencia y una unidad central de
conferencia, para recibir desde la unidad central de conferencia
una señal de conferencia de suma, y un dispositivo para suprimir el
eco que está configurado para en un servicio de escucha del
terminal de conferencia combinar la señal de micrófono o una señal
derivada de la misma con la señal de conferencia de suma de tal
modo que se produzca una señal de altavoz, en la que está reducida
la señal acústica en la que se basa la señal de micrófono o para en
un servicio de habla en el que la señal de micrófono se transmite a
la unidad central de conferencia combinar la señal de micrófono o
una señal derivada de la misma con la señal de conferencia de suma
de tal modo que se produzca una señal de altavoz en la que está
reducida la señal acústica en la que se basa la señal de
micrófono.
La idea básica de la presente invención es que
es ventajoso que en un terminal de conferencia de un sistema de
conferencia digital de voz esté activo un dispositivo para suprimir
el eco, cuando el terminal de conferencia se encuentra en un
servicio de escucha o un servicio de habla. Puede reducirse un eco
extraño lejano, que molestaría al participante de conferencia que
escucha en el servicio de escucha de un terminal de conferencia,
mediante un dispositivo para suprimir el eco, cuando aquellas partes
de la señal que ya pueden percibirse en el lugar del participante
de conferencia que escucha a través del tramo de transmisión
acústico libre, se eliminan de la señal de conferencia de suma y no
se reproducen por el altavoz del terminal de conferencia. De forma
similar también puede suprimirse un eco lejano propio que se produce
porque la señal de voz propia se capta por el terminal de
conferencia de un participante de conferencia contiguo y se alimenta
al sistema de conferencia de voz.
En un servicio de habla, en el caso de un
sistema de conferencia de voz digital debido a los tiempos de
propagación considerables en el intervalo de milisegundos de dos
dígitos y debido al uso de un canal de retorno uniforme, a través
del que vuelve a proporcionarse al terminal de un participante que
habla la señal de voz propia con retardo en el tiempo, debe
realizarse también una supresión del eco.
Para este fin según el estado de la técnica no
se conoce ningún dispositivo adecuado. Así, según el estado de la
técnica no es posible o sólo con grandes limitaciones hacer
funcionar sistemas de conferencia de voz digitales de forma
eficiente respecto a los recursos. Una ventaja fundamental de un
terminal de conferencia según la invención es que mediante la
introducción de una supresión del eco pueden reducirse
sustancialmente los requisitos respecto a los tiempos de retardo en
un sistema de conferencia de voz. Sólo esto permite el uso de
codificación de audio y una transmisión de radio digital o lo
simplifica.
El oyente humano percibe un eco considerado como
molesto cuando el oído humano capta una señal de audio desplazada
en el tiempo por duplicado. Precisamente en el caso de sistemas de
conferencia de voz digitales, los tiempos de propagación son tan
grandes que un usuario percibe los ecos como claramente molestos. El
tiempo de retardo es a este respecto igual al tiempo de propagación
que requiere una señal de audio para transmitirse desde un terminal
de conferencia a la unidad central de conferencia y de nuevo al
terminal de conferencia, incluyendo posibles retardos por
codificación y descodificación.
Durante el servicio de escucha, un dispositivo
habitual para suprimir el eco está inactivo ya que en este caso no
existe el eco predecible de manera precisa y lejano propio muy
intenso respecto al nivel. Así un terminal de conferencia según la
invención permite a diferencia de los terminales de conferencia
habituales una supresión del eco extraño lejano dado el caso
existente.
En un terminal de conferencia según la invención
un dispositivo para suprimir el ruido también está activo durante
un servicio de escucha. En este caso se utiliza la señal de
micrófono para suprimir el eco. La señal de micrófono describe a
este respecto muy bien la señal de audio, que percibe un oyente
humano. Un dispositivo de procesamiento de señales elimina ahora
todas las partes de la señal de suma de conferencia, que están
presentes en la señal de micrófono, y que de este modo percibe
también un oyente humano. De este modo se garantiza que el oyente
de cada señal de audio sólo oiga exactamente una vez, es decir o
bien a través de la ruta aérea libre o bien a través del sistema de
conferencia de voz.
Un terminal de conferencia según la invención
ofrece la ventaja de que se suprimen los ecos extraños lejanos de
manera eficaz, que especialmente en el caso de sistemas de
conferencia de voz inalámbricos digitales que tienen un retardo con
transmisión codificada llevan a perjuicios considerables. La misma
ventaja se obtiene para un eco propio lejano. Por tanto es posible
utilizar tales sistemas de conferencia de voz digitales sin tener
que pedir a los participantes de conferencia que hablen lo más bajo
posible para mantener reducidos los ecos. Esto aumenta
drásticamente la comodidad al utilizar un sistema de conferencia de
voz. Además, al utilizar un terminal de conferencia según la
invención se prescinde de la necesidad de mantener una distancia
mínima entre hablantes contiguos. Así pueden realizarse sistemas de
conferencia de voz inalámbricos digitales según la invención que
garantizan una alta calidad de voz y una seguridad frente a
interferencias con un despliegue de cableado mínimo y una baja
necesidad de recursos de radio.
En un ejemplo de realización preferido, el
terminal de conferencia contiene un dispositivo de codificación que
está configurado para codificar la señal de micrófono. Esto tiene la
ventaja de que se produce una reducción de la cantidad de datos que
ha de transmitirse digitalmente. Además, mediante una codificación
puede disminuirse la tendencia a interferencias sobre el canal de
transmisión. Esto es especialmente ventajoso cuando existe una
conexión inalámbrica digital entre el terminal de conferencia y la
unidad central de conferencia. De manera similar el terminal de
conferencia contiene preferiblemente un dispositivo de
descodificación que está configurado para descodificar una señal de
suma de conferencia digital transmitida de manera inalámbrica. Esta
característica es a su vez útil en combinación con una transmisión
digital inalámbrica, ya que los recursos de frecuencia necesarios
pueden reducirse mediante la codificación y mejorarse la tendencia a
interferencias. Una codificación puede comprender a este respecto
tanto una codificación de fuente como una codificación de canal. Una
codificación de fuente es conveniente para reducir la tasa de
transmisión de datos necesaria para la transmisión de una señal de
voz. Una codificación de fuente parte de una señal de voz, que está
presente en forma de un flujo de datos de valores de muestreo
discretos en el tiempo y de valor discreto (Pulse Code
Modulation, PCM, modulación por ancho de pulsos). A partir de
ahí se genera con ayuda de un dispositivo de codificación un flujo
de bits con una tasa de transmisión de datos menor, que puede
transmitirse con una menor necesidad de recursos sobre un canal de
radio inalámbrico y almacenarse en un terminal. Ejemplos de un
dispositivo de codificación son un codificador según la norma MP3
así como los codificadores conocidos por las normas de
radiotelefonía móvil (por ejemplo el códec
RPE-LPE). Sin embargo puede utilizarse muy en
general cualquier codificador adecuado para transmisión de voz. En
el lado de recepción ha de utilizarse en cualquier caso un
descodificador correspondiente. Además de la codificación de fuente
es de gran importancia precisamente en el caso de una transmisión
inalámbrica una codificación de canal adecuada. Las señales con
codificación de fuente, debido a la baja redundancia contenida en
las mismas, son especialmente susceptibles frente a errores de bits
que pueden producirse en la transmisión. Por tanto es conveniente
utilizar una corrección de errores sin canal de retorno. Si bien una
de este tipo aumenta la tasa de transmisión de datos, sin embargo
mejora simultáneamente la calidad de las señales de voz
transmitidas.
En otro ejemplo de realización preferido el
dispositivo para suprimir el eco contiene un dispositivo de retardo
que está configurado para retardar la señal de micrófono o una señal
derivada de la señal de micrófono por un tiempo de retardo. Es
especialmente ventajoso que el dispositivo de retardo esté
configurado de tal modo que el tiempo de retardo puede ajustarse.
Una forma de realización de este tipo posibilita una compensación
de una diferencia de tiempo de propagación desconocida entre las
señales acústicas sobre el trayecto acústico libre y a través del
sistema de conferencia de voz. Si bien el tiempo de propagación a
través del sistema de conferencia de voz es fundamentalmente
constante, el tiempo de propagación sobre el trayecto acústico libre
depende sin embargo considerablemente de la distancia espacial
entre los participantes de conferencia que escuchan y los que
hablan.
El ajuste del tiempo de retardo se produce
preferiblemente en función de la señal de micrófono y la señal de
suma de conferencia. Mediante un dispositivo adecuado puede
determinarse la diferencia de tiempo de propagación entre las
señales que se recibieron a través de la señal de suma de
conferencia y a través del trayecto acústico libre. Una disposición
de este tipo ofrece la gran ventaja de que no es necesario un ajuste
manual del tiempo de retardo. Además es posible utilizar también la
supresión del eco cuando cambia la distancia de los participantes
de conferencia con el tiempo, por ejemplo porque éstos se muevan en
el espacio.
Durante el servicio de habla es posible por lo
demás un ajuste fijo del tiempo de retardo. Éste se calcula a
partir del tiempo de propagación de la señal, es decir a partir de
la suma del tiempo que se requiere para codificar la señal de voz,
transmitirla desde el terminal de conferencia hasta la unidad
central de conferencia, descodificarla en la misma, añadirla a la
señal de suma de conferencia y a su vez codificar, transmitir y
descodificar la señal de suma de conferencia. Tiempos de retardo
adicionales se generan en la supresión del eco local del terminal
de conferencia así como en otros componentes que se encuentran en el
trayecto de señal.
El dispositivo para suprimir el ruido puede
estar configurado de muchas maneras. A este respecto se prefieren
formas de realización sencillas, tales como por ejemplo una
disposición para formar la diferencia entre la señal de micrófono
retardada y la señal de suma de conferencia. Esto puede producirse
tanto en el dominio de tiempo como en el dominio espectral. También
un filtro de Wiener, que regularmente se adapta a la señal de eco
que ha de suprimirse, puede provocar una supresión del eco.
Además es ventajoso que un dispositivo para
suprimir el eco comprenda un dispositivo para el ajuste a escala.
Uno de este tipo está configurado para ajustar a escala la señal de
micrófono, la señal de suma de conferencia o la señal de altavoz.
De este modo podrían compensarse variaciones del volumen de sonido
en la señal de eco. De este modo la supresión del eco es
independiente del volumen de sonido de las ondas acústicas que
llegan al terminal de conferencia. Una supresión del eco funciona
en una forma de realización tal tanto para señales acústicas altas
como bajas que llegan sobre el trayecto acústico directo.
En otro ejemplo de realización preferido el
terminal de conferencia contiene un dispositivo de conmutación que
está configurado para posibilitar una conmutación entre un servicio
de escucha y un servicio de habla, transmitiéndose la señal de
micrófono a la unidad central. Es ventajoso que un dispositivo para
suprimir el eco en el servicio de escucha pueda ajustarse de modo
que se suprima de manera óptima un eco extraño lejano y pueda
ajustarse en el servicio de habla de tal modo que se suprima de
manera óptima un eco lejano propio. De este modo, para cualquier
caso de servicio puede conseguirse la mejor calidad de voz posible
sin que se aumente considerablemente el despliegue para el
dispositivo para suprimir el ruido. Para la supresión de un eco
lejano propio sólo tienen que ajustarse otros parámetros, sin
embargo la estructura del dispositivo para suprimir el eco puede
permanecer igual.
En otro ejemplo de realización el terminal de
conferencia puede comprender un dispositivo de valor umbral que
está configurado para desactivar el dispositivo para suprimir el
ruido cuando la señal de micrófono es menor que un valor umbral
predeterminado. Un dispositivo de este tipo conlleva la ventaja de
que no tiene lugar ninguna supresión del ruido cuando la señal de
micrófono es muy débil. De este modo los hablantes, que en el lugar
del oyente sólo pueden percibirse muy débilmente de manera acústica,
pueden reproducirse a través del sistema de conferencia de voz. En
caso de que la señal acústica recibida de manera acústica directo
sólo sea débil, entonces esto no se percibe como molesto por parte
de un oyente. En un caso tal es suficiente la reproducción a través
del sistema de conferencia de voz.
Ejemplos de realización preferidos de la
presente invención se explican a continuación con más detalle
haciendo referencia a los dibujos adjuntos. Muestran:
la figura 1 un diagrama de bloques de un
terminal de conferencia según la invención según un ejemplo de
realización de la presente invención;
la figura 2 un fragmento de un diagrama de
bloques de un sistema de conferencia de voz con un terminal de
conferencia según la invención con señales de audio dibujadas;
la figura 3 un diagrama de bloques de un
terminal de conferencia según la invención según un ejemplo de
realización de la presente invención;
la figura 4 un fragmento de un diagrama de
bloques de un sistema de conferencia de voz según el estado de la
técnica con señales de audio dibujadas que llevan a un eco
propio;
la figura 5 un fragmento de un diagrama de
bloques de un sistema de conferencia de voz según el estado de la
técnica con señales de audio dibujadas que llevan a un eco
extraño.
La figura 1 muestra un diagrama de bloques de un
terminal de conferencia según la invención según un ejemplo de
realización de la presente invención. El terminal de conferencia
está designado en su totalidad con 50. El núcleo del terminal 50 de
conferencia es un dispositivo 52 para suprimir el eco que comprende
un dispositivo 53 para suprimir el ruido. El dispositivo 52 para
suprimir el eco recibe una señal 54 de micrófono desde un primer
dispositivo 56 transductor acústico y proporciona una señal 58 de
altavoz a un segundo dispositivo 60 transductor acústico. Además se
proporciona al dispositivo 52 para suprimir el eco una señal 62 de
conferencia de suma, que recibe un dispositivo 64 de conexión de
una unidad central. El tramo de transmisión entre la unidad central
y el dispositivo 64 de conexión se indica en este caso con 66.
El primer dispositivo 56 transductor acústico,
que preferiblemente está configurado como micrófono, genera una
señal 54 de micrófono a partir de una señal acústica que llega. El
segundo dispositivo 60 transductor acústico, que preferiblemente
está configurado como altavoz, genera una señal acústica a partir de
una señal 58 de altavoz. El dispositivo 52 para suprimir el eco
tiene la función de combinar la señal 54 de micrófono con la señal
62 de suma de conferencia de tal modo que en la señal 58 de altavoz
esté reducida una señal acústica, en la que se basa la señal de
micrófono. A este respecto se utiliza un dispositivo 53 para
suprimir el ruido contenido en el dispositivo 52 para suprimir el
eco.
La figura 2 muestra un fragmento de un diagrama
de bloques de un sistema de conferencia de voz que presenta un
terminal de conferencia según la invención. Además están dibujadas
las señales acústicas relevantes en el diagrama de bloques. El
sistema de conferencia de voz se utiliza por dos participantes 70,
72 de conferencia, asumiendo el primer participante 70 de
conferencia la función de un hablante y el segundo participante 72
de conferencia, la función de un oyente. El sistema de conferencia
de voz comprende un primer terminal 74 de conferencia y un segundo
terminal 76 de conferencia. Al sistema de conferencia de voz
pertenece además una unidad 78 central de conferencia. Cada
terminal 74, 76 de conferencia comprende en cada caso un micrófono
80, 82 así como en cada caso un altavoz 84, 86. El primer terminal
74 de conferencia está conectado con la unidad 78 central de
conferencia mediante una primera conexión 88, el segundo terminal 76
de conferencia está conectado con la unidad 78 central de
conferencia mediante una segunda conexión 90. El segundo terminal de
conferencia comprende además un dispositivo 100 para suprimir el
eco.
Mediante la estructura del sistema de
conferencia de voz se describe a continuación el modo de
funcionamiento. A este respecto se indica especialmente cómo se
suprime un eco extraño lejano. Para la descripción de la función se
supone a continuación que el primer terminal 74 de conferencia se
encuentra en un servicio de habla y el segundo terminal 76 de
conferencia se encuentra en un servicio de escucha. Además se parte
de que los dos participantes 70, 72 de conferencia están
espacialmente tan próximos entre sí que existe una conexión 110
acústica directa entre ambos. Es decir, por ejemplo, el segundo
participante 72 de conferencia puede oír al primer participante 70
de conferencia también sin el uso de un sistema de conferencia de
voz.
Cuando habla el primer participante 70 de
conferencia, entonces se transmite la información acústica al
segundo participante 72 de conferencia a través del trayecto 110
acústico directo. Además, la información de voz desde el primer
participante 70 de conferencia hasta el terminal de conferencia del
segundo participante 72 de conferencia también se transmite sobre
un trayecto 114 de señal a través del sistema de conferencia de voz.
A este respecto, la señal de voz acústica del primer participante
70 de conferencia se capta por el micrófono 80 del primer terminal
74 de conferencia. Además, la señal de voz del primer participante
70 de conferencia se retransmite a través de la primera conexión 88
a la unidad 78 central de conferencia. Allí se incluye en la señal
de suma de conferencia. Como parte de la señal de suma de
conferencia, la señal de voz del primer participante 70 de
conferencia se retransmite entonces desde la unidad 78 central de
conferencia al segundo terminal 76 de conferencia y en éste se
proporciona a un dispositivo 100 para suprimir el eco. Al
dispositivo 100 para suprimir el eco se proporciona además una
señal de micrófono, que se basa en la señal acústica captada por el
micrófono 82 del segundo terminal 76 de conferencia. La señal de
micrófono comprende de este modo la señal de audio que recibe el
segundo participante 72 de conferencia sobre el trayecto 110
acústico directo desde el primer participante 70 de conferencia.
Ésta, a excepción de posibles distorsiones y un retardo es igual a
la parte de la señal de suma de conferencia originada por el primer
participante 70 de conferencia. El dispositivo 100 para suprimir el
eco está configurado ahora de modo que suprime la parte de la señal
de suma de conferencia que es igual que la señal de micrófono o
corresponde a la señal de micrófono. De este modo en el caso dado
en la salida 120 del dispositivo 100 para suprimir el eco no existe
ninguna señal. Por consiguiente no se emite ninguna señal por el
altavoz 86 del segundo terminal 76 de conferencia. Por tanto se
suprime un eco extraño lejano que percibiría el segundo
participante 72 de conferencia, si no existiera el dispositivo 100
para suprimir el eco. El segundo participante 72 de conferencia
percibe por tanto exclusivamente la señal de voz del primer
participante 70 de conferencia transmitida a través del trayecto 110
acústico directo.
En este caso se indica expresamente que en el
caso de la disposición descrita se trata de un fragmento de un
sistema de conferencia de voz. Un sistema de conferencia de voz real
comprende normalmente claramente más participantes. Sin embargo en
este caso no se muestran para permitir una descripción más clara de
la supresión del eco.
El tipo de conexión entre un terminal 74, 76 de
conferencia y la unidad 78 central de conferencia puede
seleccionarse en un marco amplio. A este respecto se prefiere una
conexión inalámbrica, ya que ésta posibilita el establecimiento de
un sistema de conferencia con un despliegue de instalación muy
reducido. Además en el caso de una solución basada en
radiocomunicación es posible que los participantes de la conferencia
se muevan libremente en el espacio. Sin embargo igualmente es
concebible elegir una transmisión por cable. A este respecto puede
elegirse una conexión punto a punto entre el terminal de
conferencia y la unidad central de conferencia así como una
conexión de bus.
Por ejemplo es posible el uso de una red de
Ethernet ya existente.
Además es posible que o bien estén acoplados
todos los terminales de conferencia directamente a la unidad
central, o bien existan varias unidades centrales que a su vez estén
acopladas a través de una conexión. Una estructura descentralizada
de este tipo conlleva la ventaja de que pueden conectarse
conferencias en espacios grandes. Especialmente en caso de usar una
transmisión inalámbrica entre terminal de conferencia y unidad
central de conferencia puede ser deseable utilizar varias unidades
centrales para reducir la separación máxima entre el terminal de
conferencia y una unidad central de conferencia, lo que permite el
uso de una potencia de emisión menor. De este modo se utiliza de
una manera más efectiva el recurso de radio disponible.
También puede modificarse la distancia espacial
entre un primer participante de conferencia y un segundo
participante de conferencia. En especial es posible que no exista
un trayecto de señal acústico directo entre los dos participantes
de conferencia. En un caso tal el dispositivo 110 para suprimir el
eco no se activa, y el segundo participante 72 de conferencia oye
en lugar de la señal de voz del primer participante de conferencia
transmitida de manera acústica directa una señal de voz transmitida
a través del sistema de conferencia de voz. A este respecto se
produce un retardo de señal en el intervalo de algunos 10
milisegundos, que sin embargo no tiene un efecto adicional
molesto.
La figura 3 muestra un diagrama de bloques de un
terminal de conferencia según la invención según un ejemplo de
realización de la presente invención, que en su totalidad se designa
con 210. Este comprende un micrófono 220 que proporciona una señal
de entrada para una rama 222 de habla. El terminal 210 de
conferencia comprende además una rama 224 de escucha que
proporciona una señal de salida para un altavoz 226. Tanto la rama
222 de habla como la rama 224 de escucha están conectadas con un
emisor-receptor 228 inalámbrico. Éste está
configurado para establecer una conexión 230 inalámbrica con una
unidad central de conferencia. La rama 222 de habla comprende un
dispositivo 240 para la supresión local del eco. Éste recibe una
señal del micrófono 220 así como la señal 242 de altavoz. Al
dispositivo 240 para la supresión local del eco le sigue en la rama
222 de habla un codificador 244 de audio. La señal de salida del
codificador 244 de audio está disponible de manera activada por un
botón 246 para hablar en la salida de la rama 222 de habla y se
proporciona al emisor-receptor 228 inalámbrico. La
señal de salida del codificador 244 de audio se proporciona además
al dispositivo 248 para suprimir el eco de la rama 224 de escucha.
La rama 244 de escucha recibe además una señal 250 de suma de
conferencia codificada del emisor-receptor 228
inalámbrico. La señal 250 de suma de conferencia codificada se
proporciona en la rama 224 de escucha a un descodificador 252 de
audio. Éste genera a partir de ahí una señal 254 de suma de
conferencia descodificada. La señal 254 de suma de conferencia
descodificada así como la señal de salida del codificador 244 de
audio de la rama 222 de habla se proporcionan al dispositivo 248
para suprimir el eco. Éste obtiene aún una señal 256 de
conmutación, que depende del estado del botón 246 para hablar e
indica una conmutación entre un servicio de escucha y un servicio
de habla. La señal de salida del dispositivo 248 para suprimir el
eco es la señal 242 de altavoz que se proporciona al dispositivo 240
para la supresión local del eco de la rama 222 de habla así como al
altavoz 226. El dispositivo 248 para suprimir el eco comprende un
dispositivo 260 para suprimir el ruido así como un dispositivo 262
de procesamiento previo. El dispositivo 262 de procesamiento previo
comprende un descodificador 264 de audio así como una línea de
retardo de longitud 266 variable. El dispositivo 248 para suprimir
el eco comprende además un dispositivo 268 para ajustar un tiempo de
retardo.
En el servicio de habla del terminal 210 de
conferencia (botón 246 para hablar apretado), una señal de audio
proporcionada por el micrófono 220 se somete en primer lugar a una
supresión local del eco en un dispositivo 240 para la supresión
local del eco. A continuación se codifica por un codificador 244 de
audio y finalmente se transmite a través del
emisor-receptor 228 inalámbrico a una unidad central
de conferencia. La unidad central proporciona una señal de suma de
conferencia que está disponible en la salida del
emisor-receptor 228 inalámbrico como señal 250 de
suma de conferencia codificada. Se descodifica en un descodificador
252 de audio.
Finalmente se elimina o reduce un eco propio
lejano mediante un dispositivo 248 para suprimir el eco. A este
respecto actúan también un dispositivo 262 de procesamiento previo
así como un dispositivo 260 para suprimir el ruido. La señal de
audio codificada original, que se proporciona por el micrófono 220
del terminal 210 de conferencia, se descodifica primero en el
codificador 264 de audio del dispositivo 262 de procesamiento
previo y a continuación se retarda en una línea 266 de retardo, que
también está contenida en el dispositivo 262 de procesamiento
previo, por un periodo de retardo predefinido. El periodo de retardo
se fija a este respecto por un dispositivo 268 para ajustar un
tiempo de retardo. Está predeterminado en un servicio de habla y se
determina a partir del retardo de todo el sistema. Éste es por
ejemplo la suma del retardo del supresor local del eco, del
codificador de audio, del tramo de transmisión inalámbrico, de la
formación de la suma de todas las señales de los puestos desde los
que se habla en la unidad central de conferencia así como del
descodificador de audio. Este periodo de retardo se conoce
normalmente con exactitud. La verdadera supresión del eco se produce
eliminando la parte del eco de la señal 254 de suma de conferencia.
Esta función se cumple mediante un dispositivo 260 para suprimir el
ruido. En el caso más sencillo este dispositivo puede utilizar una
formación temporal de la diferencia. La señal de salida del
dispositivo 260 para suprimir el ruido se emite entonces por el
altavoz 226 del terminal 210 de conferencia.
En el servicio de escucha del terminal 210 de
conferencia (botón 246 para hablar sin apretar) la señal de audio
captada por el micrófono 220 se somete además a una supresión local
del eco y a una codificación de audio, aunque no se retransmite al
emisor-receptor 228 inalámbrico. Sin embargo la
señal de micrófono codificada sigue a disposición en el dispositivo
248 para suprimir el eco y especialmente en el dispositivo 260 para
suprimir el ruido y se utiliza para suprimir un eco extraño lejano.
Existe uno de este tipo cuando se percibe una señal de audio de
otro participante de conferencia en el lugar del terminal 210 de
conferencia sobre el trayecto acústico directo y también existe en
la señal 254 de suma de conferencia descodificada. Debido al tiempo
de retardo del sistema de conferencia de voz la señal de otro
participante de conferencia presenta en la señal 254 de suma de
conferencia descodificada un retardo respecto a la señal de audio
perceptible de manera acústica directa. Sin embargo este retardo no
se conoce exactamente. Si bien puede calcularse con exactitud el
tiempo de propagación de la señal a través del sistema de
conferencia de voz, tal como se describió anteriormente, sin
embargo se desconoce el tiempo de propagación de la señal de audio
sobre la ruta aérea desde un hablante lejano hasta el micrófono
local, ya que depende de la distancia entre dos participantes de
conferencia. A su vez se utiliza el dispositivo 260 para suprimir
el ruido para eliminar la señal de audio existente en el micrófono
220 local de la señal 254 de suma de conferencia descodificada. Para
poder conseguirlo la señal de audio captada en el micrófono 220
debe retardarse en una línea 266 de retardo. El tiempo de retardo de
la línea 266 de retardo ajustable, contenida en el dispositivo 262
de procesamiento previo, debe determinarse a este respecto. Esto
puede producirse mediante una comparación adecuada de la señal de
micrófono con la señal 254 de suma de conferencia descodificada en
un dispositivo 268 para determinar un tiempo de retardo (tiempo de
retardo adaptativo). Por otro lado es posible calcular el tiempo de
retardo cuando se conozca la distancia entre los dos participantes
de conferencia implicados, por lo que el dispositivo 268 para
determinar un tiempo de retardo puede configurarse de manera más
sencilla y no tiene que utilizar las señales de audio. La
eliminación de la señal de eco puede producirse por ejemplo
sustrayendo la señal de micrófono retardada de la señal 254 de suma
de conferencia procedente de la unidad central de conferencia.
Al observar el modo de funcionamiento del
dispositivo 248 para suprimir el eco puede distinguirse por tanto
dos estados de servicio. En el servicio de habla la señal de voz
propia se transmite a la unidad central de conferencia. Un eco
alejado propio se compensa mediante el dispositivo 248 para suprimir
el eco y especialmente mediante el dispositivo 260 para suprimir el
ruido. Las constantes de tiempo de la línea 266 de retardo ajustable
son fijas.
En un servicio de escucha la señal de micrófono
del terminal de conferencia no se transmite a la unidad central de
conferencia. Sin embargo se sigue utilizando para la compensación de
un eco extraño lejano mediante el dispositivo 248 para suprimir el
eco y especialmente mediante el dispositivo 260 para suprimir el
ruido. Las constantes de tiempo de la línea 266 de retardo
ajustables son adaptativas, es decir se adaptan a la señal 254 de
suma de conferencia o la señal de micrófono de tal modo, que es
posible una supresión óptima de un eco. La distinción entre
servicio de escucha y servicio de habla se produce en este ejemplo
de realización mediante la utilización del usuario. El usuario
acciona un botón 246 para hablar para activar el servicio de
habla.
El terminal 210 de conferencia puede modificarse
en un marco amplio sin desviarse de la idea principal de la
invención. En especial es posible realizar una conmutación
escucha-habla automática. Para ello puede utilizarse
por ejemplo una detección voz/pausa (VAD, Voice Activity
Detection, detección de la actividad de voz). Esto tiene la
ventaja de que ya no es necesaria una conmutación manual de un
servicio de habla a un servicio de escucha. Esto aumenta la
comodidad para el usuario del sistema de conferencia de voz.
Además son posibles numerosas variaciones en la
determinación de las variaciones en la determinación del tiempo de
retardo de la línea de retardo ajustable. En especial es posible
dotar el terminal de conferencia de un dispositivo para ajustar
manualmente un retardo. Un retardo de este tipo puede determinarse a
partir de la separación de participantes de conferencia contiguos.
Esto es útil especialmente cuando sólo pocos participantes de
conferencia contiguos ejercen una influencia molesta sobre un
participante dado. La ventaja de una solución tal es que se reduce
considerablemente el despliegue de realización. En especial se
suprime la necesidad de extraer el tiempo de retardo de los
desarrollos de señal, lo que va unido a un elevado despliegue de
cálculo.
Por otro lado es posible determinar un tiempo de
retardo tal mediante la formación de una función de correlación
cruzada entre la señal de micrófono y la señal de suma de
conferencia descodificada. En caso de que la señal de audio captada
por el micrófono esté contenida en la señal de suma de conferencia
descodificada de manera retardada, entonces esto se manifiesta en
un máximo en la función de correlación cruzada correspondiente. La
ventaja en un modo de proceder de este tipo se encuentra en que no
se requiere un conocimiento a priori del tiempo de retardo.
Así, el sistema de conferencia de voz puede aplicarse universalmente
y respecto al tiempo de retardo no requiere una configuración
previa. También es irrelevante si se modifica la separación de
varios participantes de conferencia, por ejemplo porque éstos se
muevan en el espacio. El dispositivo 260 para suprimir el ruido
puede estar configurado de manera muy diferente. La función de este
dispositivo es muy en general eliminar una parte dada de señal de
la señal de conferencia de suma. En especial debe eliminarse la
señal proporcionada por el dispositivo de retardo de la señal de
conferencia de suma, ya que ésta representa el eco que ha de
suprimirse. En un caso sencillo el dispositivo para suprimir el
ruido forma en el dominio de tiempo la diferencia entre la señal de
suma de conferencia descodificada y la señal de micrófono retardada.
Una disposición tal puede realizarse de una manera muy sencilla.
Además es posible eliminar la señal de micrófono mediante una
formación espectral de la diferencia de la señal de suma de
conferencia descodificada. Para ello la señal de micrófono
retardada y la señal de suma de conferencia se someten a una
transformación de Fourier (discreta). Por ejemplo se forma el
espectro de densidad de potencia (discreto). A continuación se resta
el espectro de densidad de potencia de la señal de micrófono
retardada del espectro de densidad de potencia de la señal de suma
de conferencia. Esto se produce para varios valores de frecuencia
discretos o para varias bandas de frecuencia. El resultado de la
resta es un espectro de densidad de potencia nuevo. Éste se
convierte finalmente de nuevo en una señal de altavoz. La ventaja
de un modo de proceder tal se basa en que al contrario que en una
resta directa de las señales en el dominio de tiempo, en la
formación de la diferencia en el intervalo de frecuencia utilizando
un espectro de densidad de potencia las relaciones de fase no tienen
ninguna importancia. Concretamente, por la utilización de
codificadores de audio y descodificadores de audio en el sistema de
conferencia de voz no puede garantizarse que en la transmisión de
la señal de audio no se produzcan desplazamientos de fase. En este
sentido es adecuada una formación de la diferencia espectral, restar
una señal sin introducir efectos de interferencia de otra señal o
eliminarla de otra señal. La supresión de la influencia de
relaciones de fase mediante una formación de la diferencia
espectral se adapta por tanto muy bien a las propiedades de un
sistema de transmisión digital que comprende codificadores de señal
y descodificadores de señal.
De manera similar puede utilizarse un filtro de
Wiener para eliminar una señal de interferencia o una señal de eco
de una señal de suma de conferencia. La característica de
transmisión del filtro de Wiener puede adaptarse a este respecto
para un segmento corto de una señal, considerándola estacionaria una
vez que se conozcan el espectro de densidad de potencia de la señal
de interferencia (señal de micrófono retardada) y la señal útil con
interferencia (señal de conferencia de suma). La aplicación de un
filtro de Wiener es a este respecto en general muy similar a una
formación de la diferencia espectral. Sin embargo la aplicación de
un filtro de Wiener requiere dividir la señal de audio en
intervalos cortos en los que ésta es fundamentalmente estacionaria.
Para un segmento tal se calcula la función de transmisión del filtro
de Wiener y a continuación se aplica el filtro de Wiener a la
señal.
Además es posible desplazar los dispositivos
para codificar y descodificar las señales de audio en la cadena de
procesamiento de señales. En especial no es necesario codificar
primero la señal de micrófono y a continuación volver a
descodificarla en el dispositivo para suprimir el eco. Más bien al
dispositivo para suprimir el eco puede proporcionarse directamente
la señal de micrófono no codificada.
Además el dispositivo de conexión puede estar
configurado de tal modo que obtenga un flujo de bits y represente
bits de este flujo de bits mediante una función de mapeo sobre un
soporte. La función de mapeo describe a este respecto un
procedimiento de modulación digital conocido a partir de las
telecomunicaciones. Por ejemplo puede utilizarse una modulación de
amplitud en cuadratura (QAM) o una modulación QPSK. Sin embargo
también puede utilizarse cualquier otro procedimiento de modulación
digital.
Además puede mejorarse el dispositivo para
suprimir el eco introduciendo amplificaciones adaptables en el
supresor de ruidos. Una medida de este tipo permite suprimir una
señal de eco independientemente de su nivel. En especial ha de
esperarse que una señal de otro participante de conferencia llegue
al micrófono del terminal de conferencia con otro nivel que con el
que está contenida en la señal de suma de conferencia. Por tanto
para suprimir la señal de eco en la señal de suma de conferencia es
necesario un ajuste a escala de la señal de micrófono retardada que
ha de eliminarse de la misma. El ajuste a escala puede producirse o
bien utilizando un factor de ajuste a escala predeterminado de
manera fija o bien de una manera adaptativa, adaptada a las
señales. La última forma de proceder conlleva la ventaja de que
también pueden suprimirse de manera eficaz ecos débiles. Una forma
de proceder tal es especialmente importante cuando se recibe una
señal extraña tanto directamente como por radioenlace con
aproximadamente la misma intensidad.
Además es posible introducir en el dispositivo
para suprimir el eco valores umbral adaptables que determinen a
partir de qué nivel de la señal de micrófono tiene lugar una
supresión del eco. No es deseable, en caso de existir una señal de
micrófono muy débil, eliminar la parte de señal correspondiente de
la señal de suma de conferencia. Más bien se parte de que debe
recibirse una señal de voz lejana, directamente audible con sólo un
nivel reducido en el lugar del terminal de conferencia de otro
participante de conferencia a través del sistema de conferencia. En
este caso precisamente no se desea una supresión del eco.
El sistema de conferencia de voz puede adaptarse
por tanto introduciendo valores umbral adaptables y amplificaciones
en el supresor de ruidos a los límites, en los que se recibe una
señal extraña tanto directamente como por el radioenlace con
aproximadamente la misma intensidad.
Además es posible transmitir otras señales de
control a través de la interfaz inalámbrica desde un terminal de
conferencia a la unidad central de conferencia, que indican una
información acerca de la posición y configuración del terminal de
conferencia. De este modo también es posible influir desde la unidad
central en la configuración del terminal de conferencia. Esto puede
ser útil dado el caso para facilitar una adaptación de los
parámetros correspondientes de un terminal de conferencia.
La presente invención permite por tanto realizar
sistemas de conferencia de voz inalámbricos digitales que
garantizan una elevada calidad de voz y seguridad frente a
interferencias con un despliegue de cableado mínimo.
Claims (18)
1. Terminal (50) de conferencia para un sistema
de conferencia de voz digital con las características
siguientes:
un primer dispositivo (56) transductor acústico
que está configurado para generar una señal (54) de micrófono a
partir de una señal acústica;
un segundo dispositivo (60) transductor acústico
que está configurado para generar una señal acústica a partir de
una señal (58) de altavoz;
un dispositivo (64) de conexión que está
configurado para posibilitar una conexión entre el terminal (50) de
conferencia y una unidad central de conferencia, para recibir una
señal (62) de conferencia de suma desde la unidad central de
conferencia; y
un dispositivo (52) para suprimir el eco que
está configurado para en un servicio de escucha del terminal de
conferencia combinar la señal (54) de micrófono o una señal derivada
de la misma con la señal (62) de conferencia de suma de tal modo
que se produzca una señal (58) de altavoz en la que está reducida la
señal acústica en la que se basa la señal (54) de micrófono, o para
en un servicio de habla en el que la señal (54) de micrófono se
transmite a la unidad central de conferencia combinar la señal (54)
de micrófono o una señal derivada de la misma con la señal de
conferencia de suma de tal modo que se produzca una señal (58) de
altavoz en la que está reducida la señal acústica en la que se basa
la señal (54) de micrófono; y
un dispositivo de valor umbral que está
configurado para desactivar el dispositivo (52) para suprimir el eco
cuando la señal de micrófono es menor que un valor umbral
predeterminado.
2. Terminal (50) de conferencia según la
reivindicación 1, en el que el dispositivo (64) de conexión está
configurado de tal modo que posibilita una conexión inalámbrica
entre el terminal (50) de conferencia y la unidad central de
conferencia.
3. Terminal (50) de conferencia según la
reivindicación 1 ó 2, en el que el dispositivo (64) de conexión está
configurado de tal modo que obtiene un flujo de bits y reproduce
bits de este flujo de bits mediante una función de mapeo sobre un
soporte.
4. Terminal (50) de conferencia según una de las
reivindicaciones 1 a 3, que comprende además un dispositivo (244)
de codificación que está configurado para codificar la señal de
micrófono convirtiéndola a partir de una secuencia de valores de
muestreo temporales en una secuencia de bits.
5. Terminal (50) de conferencia según la
reivindicación 3 ó 4, que comprende además un dispositivo (252) de
descodificación que está configurado para descodificar o generar una
señal (250) de suma de conferencia digital transmitida de forma
inalámbrica.
6. Terminal (50) de conferencia según una de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que el dispositivo (52) para suprimir
el eco comprende un dispositivo (262) de retardo que está
configurado para retardar la señal de micrófono o una señal
derivada de la misma por un tiempo de retardo.
7. Terminal (50) de conferencia según la
reivindicación 6, en el que el dispositivo (262) de retardo está
configurado de tal modo que puede ajustarse el tiempo de
retardo.
8. Terminal (50) de conferencia según la
reivindicación 7, en el que el dispositivo (52) para suprimir el
eco comprende un dispositivo (268) para ajustar el tiempo de retardo
en función de la señal de micrófono y la señal (254) de suma de
conferencia.
9. Terminal (50) de conferencia según la
reivindicación 8, en el que el dispositivo (268) para ajustar el
tiempo de retardo comprende un dispositivo de correlación que está
configurado para formar una función de correlación cruzada entre la
señal de micrófono y la señal (254) de suma de conferencia.
10. Terminal (50) de conferencia según la
reivindicación 7, en el que el dispositivo (52) para suprimir el
eco comprende un dispositivo para ajustar manualmente el tiempo de
retardo.
11. Terminal (50) de conferencia según una de
las reivindicaciones 6 a 10, en el que el dispositivo de retardo
está configurado de tal modo que el tiempo de retardo en un servicio
de habla está ajustado a un valor fijo y en un servicio de escucha
se ajusta de manera adaptativa en función de un desplazamiento en el
tiempo entre la señal de micrófono y una parte contenida en la
señal de suma de conferencia, que fundamentalmente es igual a la
señal de micrófono.
12. Terminal (50) de conferencia según una de
las reivindicaciones 6 a 11, en el que el dispositivo (52) para
suprimir el eco comprende un dispositivo (260) para suprimir el
ruido que está configurado para reducir una parte de señal, que
fundamentalmente es igual a la señal de micrófono retardada, en la
señal de conferencia de suma.
13. Terminal (50) de conferencia según la
reivindicación 12, en el que el dispositivo (260) para suprimir el
ruido comprende un dispositivo para formar la diferencia entre la
señal de micrófono o una señal, que se ha derivado de la señal de
micrófono, y la señal (254) de suma de conferencia en el dominio de
tiempo.
14. Terminal (50) de conferencia según la
reivindicación 12 ó 13, en el que el dispositivo (260) para suprimir
el ruido comprende un dispositivo para formar la diferencia entre
la señal de micrófono o una señal, que se ha derivado de la señal
de micrófono, y la señal (254) de suma de conferencia en el dominio
espectral.
15. Terminal (50) de conferencia según una de
las reivindicaciones 12 a 14, en el que el dispositivo (260) para
suprimir el ruido comprende un filtro de Wiener.
16. Terminal (50) de conferencia según una de
las reivindicaciones 1 a 15, en el que el dispositivo (52) para
suprimir el eco comprende un dispositivo para el ajuste a escala que
está configurado para ajustar a escala la señal de micrófono, una
señal que se ha derivado de la señal de micrófono, la señal (254) de
suma de conferencia o la señal (242) de altavoz.
17. Terminal (50) de conferencia según una de
las reivindicaciones 1 a 16, que comprende además un dispositivo
(246) de conmutación que está configurado para en función de una
señal de control de escucha/habla posibilitar una conmutación entre
el servicio de escucha y el servicio de habla.
18. Terminal de conferencia según la
reivindicación 6 y 17, en el que el dispositivo para suprimir el eco
está configurado para, controlado por la señal de control de
escucha/habla en el servicio de escucha, ajustar un retardo en el
tiempo adaptativo en función de un desplazamiento en el tiempo entre
la señal de micrófono y una parte contenida en la señal de suma de
conferencia, que fundamentalmente es igual que la señal de
micrófono, y en un servicio de habla ajustar un tiempo de retardo
fijo.
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