電話系統中的動態回聲消除器及參數選擇的制作方法

專利名稱：電話系統中的動態回聲消除器及參數選擇的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及電信領域，特別涉及電話系統中對回聲消除器及回聲消除參數的動態選擇。
語音質量已經成為電話系統市場中一個重要的競爭因子。通常由于網絡傳輸部分的不良阻抗匹配造成的回聲現象對電話系統的整個語音質量有很大的影響。特別是，在很多電話系統中造成回聲的主要原因是相連的兩線和四線網絡傳輸部分之間的阻抗誤匹配。
例如，

圖1是表明在公共交換電話網(PSTN)中回聲是怎樣發生的示意方框圖。如在一個典型方案中表示的，PSTN用戶的電話1被兩線傳輸線路連接到混合接口電路1′。混合電路(1′)的功能是將電話的兩線訪問線路轉換成PSTN的四線傳輸線路(雙向通訊所需)。類似的，第二PSTN用戶的電話2被兩線傳輸線路連接到第二混合電路2′，該混合電路也進行兩線到四線的轉換。由于每個混合電路都不是理想電路，阻抗失配發生于兩線線路和四線線路之間的每個混合電路上(1′，2′)，該混合電路將來自四線線路的一部分流入語音能量反射回各自的用戶電話(1，2)。這種反射的語音能量，或者回聲，是從另一用戶處反射回來的流出語音的經失真或延遲后的復本。在圖1中，用戶1，2各自的能量反射(回聲)由點箭頭1″和2″表示。
一般地，只要反射能量傳輸延遲時間相對較短(例如，≤25毫秒)，反射的語音能量通常不會讓人感覺討厭。然而，當延遲時間大于25毫秒時，反射能量讓人感覺為另人討厭的“說話者回聲”。延遲時間越長，回聲就變的越另人討厭和/或混亂。例如，圖2表示所需的作為傳輸延遲時間函數的回聲衰減。如圖所示，總回聲返回損耗(ERL)可以被繪制為延遲時間的函數以產生回聲容忍度曲線。當延遲時間超過25毫秒時，就需要回聲控制過程。
總之，當網絡傳輸路徑延遲時間增加時，回聲就變的更加另人討厭。這種傳輸路徑延遲可以以多種方式引入，例如通過長距離傳播語音信號，或通過將發送語音信號編碼的過程引入。例如，在用于洲內或洲際間呼叫的衛星通訊傳輸過程中會發生嚴重的傳播延遲。地球同步衛星(由于其到地球的距離相當大)一般引入大約260毫秒的單向傳輸路徑延遲，或大約520毫秒的總(環路)回聲路徑延遲。圖3表示一個衛星通訊鏈接并表示了該系統是怎樣引入嚴重的傳輸(回聲)路徑延遲的。
數字蜂窩通訊系統也引入嚴重的回聲路徑延遲。例如在數字蜂窩通訊系統無線電傳輸中用于容忍錯誤的語音和信道編碼在語音樣本塊通過空氣接口被傳輸或再傳輸時，會引入大約100毫秒的單向傳輸路徑延遲。圖4表示數字蜂窩通訊系統并且表示了這種回聲路徑延遲。
回聲消除器是一種電子設備，被用來抑制電話系統中的回聲效果。例如，對于用戶之間的長傳輸延遲連接(例如圖1)，一般使用兩個回聲消除器(在造成延遲的傳輸路徑的每一邊各有一個)。對于鏈接到PSTN的長距離衛星通訊系統(圖3)，回聲消除器一般位于每個與本地交換機相關的網關交換機或傳輸節點處(例如，國際交換中心或ISC)，但是分別“朝向”PSTN。在鏈接到PSTN的數字蜂窩通訊系統中(例如圖4)，回聲消除器一般位于移動服務交換中心(MSC)并且也“朝向”PSTN。
圖5是一個簡化的示意方框圖，表示了兩種回聲消除器配置，這兩種配置都可以用于現存的電話系統中(1)主干回聲消除器和(2)在池(ECP)配置中的回聲消除器。在圖5表示的例子中，給出了三條主干線路(2、4、8)，每條主干線路都通過一個組交換機(例如，MSC的一部分)10將PSTN(11)傳輸線路連接到數字蜂窩系統12用于其間的語音通訊。組交換機10可以是數字交換系統的一個組件，例如，由愛立信電信AB生產的AEX數字交換系統。回聲消除器設備14在物理上被連接到主干線路2。主干回聲消除器14的電氣參數設置由回聲消除器控制電路16控制。交換機終端電路18被連接在主干回聲消除器14和組交換機10之間。
回聲消除器池30與組交換機10相關。池(30)中保持有大量的回聲消除器以形成數字交換系統主干信令子系統(TSS)的一部分。傳統的回聲消除器池(30)可以是，例如一個ECP101產品，該產品是由愛立信電信AB生產的。如圖所示，在主干8處沒有任何的主干回聲消除器。相反的，當在PSTN(11)和數字蜂窩系統(12)之間初始化一個呼叫時，數字交換系統的流量控制子系統(TCS)選擇池(30)中的一個回聲消除器并命令交換機10通過為呼叫過程選出的回聲消除器為該連接作出路由。在這種方法中，與以前的主干回聲消除器配置相比，回聲消除器的更有效使用是可能的，并且因此減少了所需要的回聲消除器的總數。而且，與以前系統相比可靠性也增加了，因為總是可以從池中獲得一些回聲消除器，這些回聲消除器可以在其他回聲消除器發生錯誤時使用。
盡管回聲消除器池配置的使用提高了現存電話系統的靈活性和可靠性，仍然存在涉及回聲消除的嚴重問題。特別是，在每個現存池中的所有回聲消除器都被配置成同樣的消除參數，這很大程度上限制了現存電話系統的靈活性。
因此，本發明的一個目標是為池中的特定回聲消除器提供個別配置的回聲消除參數設置。
本發明的另一個目標是為電話系統中的某些高優先級傳輸路徑提供專門的回聲消除器池。
本發明的又一個目標是為電話系統中的主干路由定制回聲消除器。
本發明的再一個目標是創建一個不擁擠的回聲消除設備池。
本發明還有一個目標是最小化回聲并因此改善電話系統的語音質量。
根據本發明，通過該方法和裝置，所有的目標都能實現，其中回聲消除器池被提供來使得用戶能夠基于用于所獲得呼叫的特定傳輸路由的回聲路徑特性的在先知識來預先確定并個別配置該池中各個回聲消除器的回聲消除參數設置。具有個別配置的參數設置的回聲消除器然后被切換到整個呼叫過程使用的路由。例如，當呼叫建立時，一旦主干路由被識別為將被用來完成呼叫，那麼與該特定路由相關的標志位被獲得。該標志位表明將被用于該路由的特定回聲消除參數設置。這些參數設置被下載到從池中選出的回聲消除器設備中，該設備然后被插入到所涉及的特定主干中。
結合附圖，參考下面的詳細描述，可以對本發明的方法和裝置有更完整的理解。
圖1是一個示意方框圖，表示了在公共交換電話網中回聲是如何發生的。
圖2表示了所需的作為傳輸延遲時間函數的回聲衰減。
圖3表示一個衛星通訊鏈接，并且表示了這種系統是如何引入嚴重的傳輸(回聲)路徑延遲的。
圖4給出了一種數字蜂窩通訊系統，并表示了回聲路徑延遲。
圖5是一個簡化的示意方框圖，表示了兩種可以用于現存電話系統的回聲消除器配置。
圖6是示例數字蜂窩通訊系統的示意方框圖，根據本發明的優選實施方案，該系統可被用來動態選擇回聲消除器和回聲消除參數設置。
圖7是一個流程圖，表示了根據本發明的優選實施方案，可以用來動態選擇回聲消除器并為特定路由個別設置回聲消除參數的方法。
圖8是一張表，根據本發明的優選實施方案，該表給出了可以為主干路由設置的示例回聲消除參數和值。
附圖詳細描述參考圖1-8，本發明的優選實施方案和優越之處都可以得到很好的理解，在各個圖中相同的數字表示相同和相應的部分。
基本上，回聲消除器池配置被提供來使得用戶能夠基于有關用于即將到來呼叫的特定傳輸路由的回聲路徑特性的先驗知識來預先確定并個別配置該池中各個回聲消除器的回聲消除參數設置。具有個別配置的參數設置的回聲消除器然后被切換到整個呼叫過程使用的路由。例如，當呼叫建立時，一旦主干路由被識別為將被用來完成呼叫，那麼流量控制系統將從與該特定路由相關的存儲器地址中獲得一個標志位。該標志位包括該路由的特定回聲消除參數設置。這些參數設置被下載到從池中選出的回聲消除器設備中，該設備然后被插入到所涉及的特定主干中。
特別地，圖6是示例數字蜂窩通訊系統的示意方框圖，根據本發明的優選實施方案，該系統可被用來動態選擇回聲消除器和回聲消除參數設置。系統100可能包括多個移動終端，一個或多個基站收發器，一個或多個與基站收發器相關的MSC或MSC網關。每個MSC網關可以有一個相關的回聲消除器池。然而，因為僅需給出一個用戶之間的路由連接就足以描述本發明，圖6中給出的系統包括一個移動終端102(例如，蜂窩電話)，一個基站收發器104用來通過空氣接口與移動終端102通訊，一個與基站收發器104連接的網關MSC106，以及與網關MSC106相連的回聲消除器池110。
在該實施方案中，流量控制子系統108與網關MSC106以及回聲消除器池110相關。流量控制子系統可以完全由軟件實現并包括所涉及的交換機的流量處理和流量控制功能。流量控制子系統的軟件功能可以在與網關MSC相關的數字處理器(沒有明確給出)的控制下實現。網關MSC(106)通過一條傳輸線與交換機終端電路111相連，并通過主干線路與一個遠端交換機112相連(例如，PSTN交換機中的一個交換開關)。
如圖所示，網關MSC(106)可以將基站收發器(104)與池(110)中的回聲消除器連接到多條主干線路中的任何一條。而且，盡管遠端交換機112被表示為一個PSTN交換開關，本發明并不希望局限于此。例如，網關MSC(106)可以通過一條傳輸線被連接到系統100中另一個MSC或交換機，或者被連接到不同蜂窩系統中的交換機。
在操作中，根據圖6中給出的示例實施方案，移動電話102的蜂窩用戶(A)給出一個呼叫，該呼叫被定向到PSTN用戶(B)的固定電話(沒有明確給出)上。當呼叫建立時，呼叫方(A)和被呼叫方(B)標識信息由基站收發器104接收，該信息為利用標準空氣接口呼叫控制消息協議的呼叫控制消息的一部分。該信息被耦合到網關MSC106并被流量控制子系統108分析。一旦被呼叫方(B)被識別，流量控制子系統108執行路由分析并通過到該被叫方位置的主干線路將被呼叫方與一個特定路由聯系起來(例如，從交換機到交換機)。
在該實施方案中，流量控制子系統(108)確定流向用戶B的特定主干路由是通過從交換終端電路111到遠端交換機112的主干線路。一旦該特定主干路由被識別，流量控制子系統(108)訪問一個數據庫(沒有明確給出)并獲得該路由的相關傳輸特性(例如，由系統操作者預先定義的)。該路由信息最少包括，一個包含該路由的已知回聲路徑特性的標志位或數據域。流量控制系統因此可以預先確定將被用來完成呼叫的主干路由的精確回聲路徑特性。
依賴于所涉及的主干路由的回聲路徑延遲特性，主干信令子系統113可以從回聲消除器池(110)選擇一個將要插入該主干路由以便處理該回聲路徑延遲的回聲消除器設備(沒有明確給出)。值得注意的是，根據本發明，主干信令子系統也選取將要用在回聲消除器設備中的回聲消除參數，其中的回聲消除設備是為該特殊路由選取的。所使用的參數可以是為池中所有回聲消除器提供的典型缺省值，或者更重要地，它們可以是為所涉及的特定主干路由更精確地個別配置的參數。對于該實施方案，回聲消除器池(110)可以是愛立信電信AB生產的ECP303/304。所使用的回聲消除器設備可以是C型回聲消除器，如國際電信聯盟(ITU)在1993年3月的名為“回聲消除器”的ITU-I的推薦稿G.165中指定的。使用為所涉及的特定路由個別設定的回聲消除參數，流量控制子系統(108)和主干信令子系統(113)因此起到與以前的系統相比，實現蜂窩用戶A和PSTN用戶B之間語音質量大為改進的連接的作用。
圖7是一個流程圖，表示了根據本發明的優選實施方案，可以用來動態選擇回聲消除器并為特定路由個別設置回聲消除參數的方法。最好的是，池中預定比例的回聲消除器被定義(例如，被系統操作者)為屬于一個專門池。剩余的沒有被分配給該專門池的回聲消除器被定義為屬于主池。回聲消除器專門池的使用使得操作者有可能只允許高優先級主干路由使用來自專門池的回聲消除器。因此，如果主池中的所有回聲消除器都正在使用，仍然可以從專門池中獲得回聲消除器用于高優先級的路由。
對于該實施方案，假定一個特定的從網關MSC106流出到遠端交換機112的長距離主干(T-ROUTE，n)已經被“標志”為需要從池(110)中選出并使用的回聲消除器個別確定的參數設置。盡管可以為特定的主干路由選出一些回聲消除參數(例如，末端路徑延遲，非線形處理器模式，聲調禁止模式，脈沖碼調制編碼器規則等等)，這里描述的方法僅說明了用于圖6中給出的特定主干路由的個別配置的末端路徑延遲設置。然而，應該理解的是，圖7的方法也可以用于圖6中的任何主干路由以及任何或所有可能的回聲消除參數。可以為任何特定主干路由設置的回聲消除參數和值的例子在圖8的表中給出。這樣，操作者可以為每個流出路由明確任何或所有的回聲消除參數設置，因此顯著提高電話系統的整體語音質量。
對于該示例實施方案，可以假定，對于圖6中給出的特殊T-ROUTE，操作者期望將特定回聲消除參數“末端路徑延遲”設置為128毫秒。然而將特定回聲消除參數“末端路徑延遲”設置為128毫秒實際上的作用是在從池110中選出的回聲消除器中將自適應有限脈沖響應濾波器(FIR)的長度設置為128毫秒。
返回到圖7，在步驟202，系統操作者輸入適當的命令，以指明系統中任何或所有主干路由(從網關交換機到下面的各個交換機)所需的特定回聲消除特性并將它們存儲在存儲器(例如，關系數據庫)中的指定位置。在優選實施方案中，這種命令可以通過使用例如一組人機語言(MML)命令來形成。在步驟204，操作者信令將在步驟202確定的一組特定回聲消除特性各自的參數定義為該系統的主干信令子系統(例如TSS 113)的數據腳本并將其存儲。在步驟206，操作者為系統的流量控制子系統(例如TCS 108)定義指明所涉及的特定T-ROUTE可以使用為該路由定義和存儲的各自參數組的信息并將其存儲為數據腳本。
在步驟208，操作者確定是否可以從池(110)中獲得足夠的回聲消除器來處理通過所涉及的特定T-ROUTE的流量。在步驟210，根據是否可以從池中獲得足夠的回聲消除器，操作者以主干信令子系統的數據腳本的形式輸入或者擴大或者縮小已經建立的專門池的信息。在步驟212操作者以系統的流量控制子系統的數據腳本的形式輸入允許所涉及的特定T-ROUTE使用來自專門池的回聲消除器的信息。
在步驟214，在用戶A到PSTN用戶B的呼叫開始時，流量控制子系統執行標準的呼叫建立過程和路由分析。在步驟216，基于所執行的路由分析的結果，流量控制子系統確定回聲消除器池對于消除所涉及的T-ROUTE上的回聲是否是需要的。如果不需要(例如，主干回聲消除器已經被使用)，在步驟218，可以在用戶A和用戶B之間建立連接而不需要使用來自池中的回聲消除器，并且當前的方法可以被終止(220)。然而，如果在步驟216，流量控制子系統確定來自池的回聲消除器對于所涉及的T-ROUTE是需要的，那麼在步驟222，流量控制子系統和主干信令子系統都確定所涉及的特定T-ROUTE是否被允許使用專門池(例如，基于分配給T-ROUTE的優先級)。如果這樣，如示例說明的那樣，在步驟224主干信令子系統從專門池中選擇回聲消除器。否則，如果所涉及的T-ROUTE沒有被提供可用的特殊優先級，主干信令子系統從主池中選擇回聲消除器(226)。
在步驟228，主干信令子系統確定所涉及的T-ROUTE是否被定義為個別參數設置的用戶。如果這樣(如示例說明的那樣)，在步驟230，主干信令子系統將預先定義的個別配置的參數(例如，128毫秒的末端路徑延遲)下載到從專門或主池中選出的回聲消除器設備中(步驟224和226)，這些參數可以在數字處理器的控制下被采用，所使用的處理器可以是例如德州儀器公司生產的數字信號處理器(DSP)。否則，在步驟232，主干信令子系統將缺省參數下載到從池中選出的回聲消除器設備中。
在步驟234，主干信令子系統使從專門或主池中選出的回聲消除器以及個別配置的回聲消除參數作用于所涉及的T-ROUTE上。在步驟236，在呼叫持續期間，主干信令子系統通過所涉及的特定T-ROUTE傳遞用戶A和PSTN用戶B之間的雙向流量。當呼叫停止時，在步驟238，流量控制子系統斷開呼叫。在步驟240，流量控制子系統和主干信令子系統斷開回聲消除器設備和所涉及的T-ROUTE之間的連接，在步驟242，流量控制子系統將該設備返回到各個專門池或主池。從專門池或主池動態選擇回聲消除器以及使其在專為所涉特定主干路由設計的最佳回聲消除參數設置下工作的方法(244)被終止。
盡管本發明方法和裝置的優選實施方案已經在附圖中說明并在前面被詳細描述，應該理解的是，本發明并不局限于所描述的實施方案。而是在不偏離由下述權利要求指定和定義的本發明的思想的前提下，可以進行各種再配置，修改和替換。
權利要求
1.一種用來改進電話系統中語音流量質量的方法，包括以下步驟確定被用來為所述電話系統中的所述語音流量尋徑的傳輸路由的標識；從多個回聲消除器中選擇一個回聲消除器；從多個回聲消除參數中選擇一個回聲消除參數，所述回聲消除參數與所述傳輸路由相關；將所述回聲消除參數傳遞給所述回聲消除器，所述回聲消除器因此對應于所述回聲消除參數來工作；將所述回聲消除器耦合到所述傳輸路由。
2.權利要求1的方法，其中所述回聲消除參數包括末端路徑延遲。
3.權利要求1的方法，其中所述回聲消除參數包括自適應有限脈沖響應濾波器的“長度”。
4.權利要求1的方法，其中所述回聲消除參數包括PCM編碼器規則類型。
5.權利要求4的方法，其中所述回聲消除參數包括PCM編碼器A-規則。
6.權利要求4的方法，其中所述回聲消除參數包括PCM編碼器Mu-規則。
7.權利要求1的方法，其中所述回聲消除參數包括一個非線形處理器模式“關”，不具有聽覺舒適。
8.權利要求1的方法，其中所述回聲消除參數包括一個非線形處理器模式“開”，不具有聽覺舒適。
9.權利要求1的方法，其中所述回聲消除參數包括一個非線形處理器模式“關”，具有聽覺舒適。
10.權利要求1的方法，其中所述回聲消除參數包括一個聲調禁止模式“關”。
11.權利要求1的方法，其中所述回聲消除參數包括一個回聲抑制器模式“開”。
12.權利要求1的方法，其中所述回聲消除參數包括一個回聲消除器模式“開”。
13.權利要求1的方法，其中所述傳輸路由包括一個主干線路。
14.權利要求1的方法，其中多個回聲消除器包括一個回聲消除器的主池。
15.權利要求1的方法，其中多個回聲消除器包括一個回聲消除器的專門池。
16.權利要求13的方法，其中所述傳輸路由包括一個優先化的傳輸路由。
17.權利要求1的方法，其中所述的電話系統包括一個蜂窩通訊系統。
18.權利要求1的方法，其中所述的電話系統包括一個衛星通訊系統。
19.權利要求1的方法，其中所述的電話系統包括一個公共電話交換網。
20.一種用來改進電話系統中語音流量質量的裝置，包括被用來為所述電話系統中的所述語音流量在傳輸路由上尋徑的電子交換機；耦合到所述電子交換機，從回聲消除器池中選擇一個回聲消除器的裝置；從多個與所述傳輸路由相關的回聲消除參數中選擇一個回聲消除參數的裝置；將所述回聲消除參數傳遞給所述回聲消除器的裝置以及；與所述電子交換機相關，用來將所述回聲消除器耦合到所述傳輸路由的裝置。
21.權利要求20的裝置，其中所述回聲消除參數包括末端路徑延遲。
22.權利要求20的裝置，其中所述回聲消除參數包括自適應有限脈沖響應濾波器的“長度”。
23.權利要求20的裝置，其中所述傳輸路由包括一個主干線路。
24.權利要求20的裝置，其中所述回聲消除器池包括一個回聲消除器的專門池。
25.權利要求23的裝置，其中所述傳輸路由包括一個優先化的傳輸路由。
26.權利要求20的裝置，其中所述的電話系統包括一個蜂窩通訊系統。
27.權利要求20的方法，其中所述的電話系統包括一個衛星通訊系統。
28.權利要求20的方法，其中所述的電話系統包括一個公共電話交換網。
全文摘要
本發明提供一種回聲消除器池配置(110),使得用戶(102)能夠基于用于所獲得呼叫的特定傳輸路由的回聲路徑特性的以前知識來預先確定并個別配置該池中各個回聲消除器的參數設置(圖8)。具有個別配置的參數設置的回聲消除器然后被切換到整個呼叫過程使用的路由。例如,當呼叫建立時,一旦主干路由被識別為將被用來完成呼叫,那么與該特定路由相關的標志位被獲得。該標志位表面將被用于該路由的特定回聲消除參數設置。這些參數設置被下載到從池(110)中選出的回聲消除器設備中,該設備然后被切換到所涉及的特定主干路由。
文檔編號H04B3/23GK1246224SQ9880217
公開日2000年3月1日 申請日期1998年1月15日 優先權日1997年1月31日
發明者T·德雷菲特, P·奧爾托拉尼斯 申請人:艾利森電話股份有限公司