專利名稱：通信系統中消除回聲的方法、通信裝置和無繩電話裝置的無線電基站的制作方法
技術領域：
本發明涉及通信系統中消除回聲的方法，如權利要求1的第一部分中所概述的。
本發明還涉及通信裝置和包括這樣一種通信裝置的無繩電話裝置的無線電基站，如分別由權利要求2和10的第一部分中所概述的。
這樣一種方法和通信裝置，例如適用于無繩電話裝置的無線電基站，并且從題為“PCA1070，多標準可編程模擬CMOS傳輸集成電路”的，其中規定PCA 1070的線路接口特點的菲利蒲集成電路一覽表(Philips Integrated Circuits Data Sheet)中得知，并且，它適用于執行電子電話機中的語音和線路信號接口功能。尤其是該已知的通信裝置包括模擬本機回聲消除裝置，一般亦稱為消側音(AST)裝置，用來消除源于它自己的本機接口的、主要來自所謂混合電路的本機回聲，該混合電路分別在發送和接收通路中進行相應信號的分離和結合，以便把4線制電話接口耦合到眾所周知的2線制電話線的a/b端子。
實際上，上述接口與數字接口部分結合，其中除了模擬本機回聲消除外，還執行數字本機回聲消除(LEC)功能，以消除源于附近接口本身的回聲。有一種很強的消除所有類型回聲的趨勢，而不管其來源，人耳對回聲非常敏感，而且回聲會使人煩惱，并在試圖彼此通信的雙方之間引起誤會。尤其是，在當今高質量數字歐洲無繩電話(DECT)系統中，由于20ms(毫秒)的往返路程時延，回聲比較容易察覺而且干擾性較強。
本發明的一個目的是提供一種替代的方法和通信裝置，借此，可以用一種易于實現的方法和以一種允許靈活和可編程地適應各種各樣的國家標準通信線路要求的方法來消除回聲。
為了做到這一點，本發明具有權利要求1所概述的特征。
盡管所提出的發明看來比較復雜，因為除了一般分別在接收和發送通路上已經存在的A/D和D/A之外，要再加入一個數模轉換器(DAC)，但驚奇地發現，從數字發送通路取出回聲代表性的控制信號，隨后進行數模轉換，并把轉換后的控制補償信號加入接收通路，就會減輕上述缺點，而不會對上述用數字軟件實現的信號處理和編程明顯地增大復雜性。
為了達到上述目的，按照本發明的通信裝置具有權利要求2所描述的特征。
除了上述優點以外，按照本發明的通信裝置還有可能限制也是一般存在于通信裝置接收通路中的ADC的動態范圍。這種動態范圍是這樣一種轉換器的關鍵因素，它的增大會增大通信用的接口IC(集成電路)的復雜性、所需要的芯片面積和用于通信目的的接口IC的電流消耗。這樣實現的對所述ADC的動態范圍的限制提供向通信裝置提供較低電源電壓的機會，已經知道在遠程PABX的情況下電源電壓是限制高端動態范圍的，因為它是取自電話線本身。在其低端動態范圍受不被噪聲淹沒的最低電壓限制。于是，在限制了ADC的動態范圍的情況下，有利地降低了噪聲要求，而不危害按照本發明的通信裝置的整體性能。
具有權利要求3，4或5中概述的特征的按照本發明的通信裝置的另一個實施例具有這樣的優點所建議的把回聲數字控制信號產生裝置和/或接收濾波器裝置加入或結合在數字信號處理(DSP)裝置中只會使DSP軟件編碼和執行時間稍許地因而是可接受地增大，而DSP硬件稍微增大(只是輸出寄存器必須增加一倍)。
在權利要求6或7中概述的按照本發明的通信裝置的有利的實施例中，只使用一個對稱數模轉換器(DAC)。但這并不明顯增加硬件，因為，為了達到性能要求，對稱DAC無論如何是比較好的，因為它輸出噪聲較小。這樣，在實際上，這并不會導致芯片面積增大或電流消耗加大。
在權利要求8中建議的加入動態噪聲整形(DNS)電路只會使芯片面積非常有限地因而是可以接受地增大，約小于0.05mm2。
下面將參照附圖結合其它優點一起闡述按照本發明的方法、通信裝置和無線電基站。所有附圖中類似的部件用相同的標號標識。其中
圖1表示先有技術通信裝置的可能的電路；圖2表示按照本發明的通信裝置的可能的實施例；圖3表示按照本發明的通信裝置中模擬的鍵阻抗的可能的電路；以及圖4A和4B表示用來把模擬鍵阻抗結合到按照本發明的通信裝置中的可能的和優化的各種連接方案。
圖1表示通信裝置1，諸如電話機，它連接到通信線路2，諸如眾所周知的a/b電話線。通信裝置1一般具有低頻數據源，例如，傳聲器3；傳真等；以及電話機或揚聲器4。數據便是這樣地在通信線路2和通信裝置1之間傳輸。通信裝置1可以是移動式的、便攜式的或無繩的。在例如無繩通信裝置1的情況下，該裝置具有便攜部分5和基站6，相互通過天線7和8通信。傳聲器3和揚聲器4一般通過線路接口10連接到通信線路2。上述集成電路PCA 1070包括諸如接口10和尤其是模擬回聲消除裝置，亦稱為模擬消側音電路AST，用來消除由包括在接口10中的混合電路11引起的回聲。
圖2表示通信裝置1的一部分的實施例，具體地說，以包括在基站6中的部分為例。基站6包括線路接口10，后者含有混合電路11和幾個單獨的分立電氣部件，一個連接到該接口10的通常片上電路12，以及連接在電路12和天線7之間的時分雙工(TDD)電路13。便攜部分5也包含TDD電路9，用來把信號送往基站6或從基站6接收信號。從示意圖看，通信裝置1具有從傳聲器3至少到a/b線2的發送通路S，和至少從a/b線到揚聲器4的接收通路R。也可以在電路12內作出這種通路差異。電路12包含數字信號處理電路，或縮寫縮寫為DSP14。DPS14通常包括數字本機回聲消除(LEC)15，它像上述模擬AST一樣耦合在發送通路S和接收通路R之間。DPS14以數字方式消除或補償源于存在于通信裝置1中的本機混合電路的回聲。混合電路需要回聲補償、消除或消側音技術。這些技術從發送通路S產生控制信號或回聲補償信號，它代表通信裝置1中經歷的回聲。然后把該控制信號反相并加在接收通路R中的信號上，以便補償該回聲，并向揚聲器4提供一個補償后的實際上沒有回聲的返回信號。源于通信裝置1本身的并按照最大約5msec(毫秒)的中等時間刻度產生的本機回聲，或者在(AST)線路接口11中用模擬方法，或者在LEC15中用數字方法補償。為此目的，收發機13在S-通路中向DSP14輸出數字信號，并在線路2另一端通過DPS14接收由通信裝置送來的數字信號。DSP14包括LEC15，它產生回聲的數字代表信號，并把它在加法器16上反相，加在R-通路中的數字返回信號上。DSP14還包括接收濾波器裝置(RXF)17，后者如圖4所示包括高通濾波器18、數字濾波器裝置19和低通濾波器20的串聯電路，用來把輸出信號中不希望有的頻譜瓣濾除。接收濾波器裝置的實現和操作本身在相關技術中是已知的。然后濾波器裝置的輸出信號被送到數字噪聲整形(DNS)電路21，并在DAC裝置22中進行數模轉換，然后被提供給線路接口11。來自接口11的R-通路中的信號被送到負輸入端，然后在ADC23中進行模數轉換，該ADC又連接到加法器16。
在DSP14中通過數字信號裝置24提供一種回聲補償的替代方法，數字信號裝置24用來產生數字回聲信號，它耦合到包括在DAC裝置22中的第二DAC25。任選地把第二數字回聲整形電路26連接在裝置24和DAC25之間。DAC25的輸出端27連接到ADC23的正輸入端。把數字信號裝置24設計并安排成產生回聲信號，以便補償源于a/b線路2另一端的通信裝置的回聲。
由于ADC的輸入信號是輸入到ADC13的正和負輸入端的，所以其動態范圍受到限制。其優點是，它們極大地補償了存在第二個DAC25及其任選DNS電路26的缺點。但是，由于DAC裝置22是對稱的，所以第二個DAC25是免費提供的，因為無論如何它無疑是存在的。另一方面，任選的NDS26的代價實際上只占非常有限的芯片面積。
此外，接收濾波器裝置17和回聲數字控制信號產生裝置24可以結合起來，以便節省數字信號處理裝置14中既用于編程又用于數據處理的存儲空間。其它優點可以用以下方法達到。通信裝置1包括鍵阻抗，該鍵阻抗對把每一個國家的通信裝置1的內部阻抗與本機存在的線路阻抗匹配以及把內部回聲消除阻抗與反映通信裝置1特定部位的回聲特性的阻抗匹配是極其重要的。這些阻抗(kZSET，ZAST)示意地示于圖3，它們全部都是可變的(電阻R1...R4和電容C1，C2)，以便使它們的數值適應上述要求。給定本發明的見解，建議通過在DSP14中模擬這些鍵阻抗來把它們加進去。數字模擬結果提供鍵阻抗的片上靈活性和可編程性以及容易的片上集成。給定圖3電路中以拉普拉斯算子表示的傳遞函數H(s)，這種傳遞函數可以容易地通過H(s)的雙線性映射變換為眾所周知的z-域。這產生以z-算子表示的H(z)，這是在EQ之后把EQ1加到圖4A的數字濾波器電路來實現的。通過用電阻和電容的數值適當地標識二階數字濾波器函數中的變系數，就可以實現其數字模擬。這種方法與例如通過開關電容電路裝置來建立可變可編程片上鍵阻抗相比容易實現。
圖4B表示TXF17和數字信號裝置24的組合連接方案，其中把EQ1分出來。這節省了DSP14中的程序儲存空間，減少了要執行的指令條數。
原則上，現在可以設置一種裝置(未示出)，用來自動測量本地用戶的線路狀態和a/b線路2上的特性，以便這樣修改鍵阻抗，使得它們自動反映對線路阻抗的最佳匹配和/或立即提供最佳回波消除。這些條件是作為頻率函數的線路電壓、線路電流、阻抗性能、回聲脈沖響應等等。這樣，這些條件為自動計算模擬組件的最佳值提供數據，示意地示于圖3。
鑒于上述各點，顯然，對于本專業的技術人員來說，在下文由所附的權利要求書所定義的本發明的精神和范圍內，可以作出各種各樣的修改，因而本發明并不限于所提供的例子。
權利要求
1.一種在通信系統中消除回聲的方法，其中相應的信號通過發送通路發送，并通過接收通路接收，所述方法包括以下步驟向接收通路提供由發送通路產生并代表準備在接收通路中消除的回聲的回聲控制信號，其特征在于所述回聲控制信號是一種經過數模轉換然后提供給所述接收通路的回聲數字控制信號。
2.在通信裝置中消除回聲的通信裝置，它包括-接收通路裝置和發送通路裝置，用來接收和發送相應的信號；以及-回聲補償裝置，用來產生代表所察覺的回聲的回聲控制信號，所述回聲補償裝置耦合到所述發送通路裝置和所述接收通路裝置，其特征在于所述回聲補償裝置包括回聲控制信號產生裝置和耦合到所述數字控制信號產生裝置和接收通路裝置的數模轉換器，用來補償回聲。
3.按照權利要求2的通信裝置，其特征在于所述通信裝置包括數字信號處理裝置，后者包括以數字方式實現的接收通路裝置和/或發送通路裝置的一部分，以及所述回聲數字控制信號產生裝置也被包括在所述數字信號處理裝置中。
4.按照權利要求3的通信裝置，其特征在于所述數字信號處理裝置包括接收濾波器裝置。
5.按照權利要求4的通信裝置，其特征在于所述接收濾波器裝置和所述回聲數字控制信號產生裝置被結合在數字信號處理裝置中。
6.按照權利要求5的通信裝置，其特征在于所述通信裝置包括兩個鍵阻抗電路，一個鍵阻抗代表所述通信裝置的內部阻抗，而另一個代表回聲能力，在數字信號處理裝置中用數字方式模擬所述鍵阻抗。
7.按照權利要求6的通信裝置，其特征在于所述通信裝置包括用來自動測量本地用戶的線路狀態和特性，以便修改所述數值，使得它們自動反映對線路阻抗的最佳匹配和/或提供最佳回聲消除的裝置。
8.按照權利要求2至7中的一個的通信裝置，其特征在于所述通信裝置包括另一個數模轉換器，后者與耦合到所述回聲數字控制信號產生裝置的所述數模轉換器結合，以便形成單一的對稱數模轉換器。
9.按照權利要求2至8中的一個的通信裝置，其特征在于所述通信裝置包括至少一個數字噪聲整形電路，后者耦合在所述回聲數字控制信號產生裝置和/或一方面是所述接收濾波器裝置，另一方面是至少一個所述數模轉換器之間。
10.包括按照權利要求2至9中的一個的、用來消除所述通信裝置中的回聲的通信裝置的無繩電話裝置的無線電基站，它包括-接收通路裝置和發送通路裝置，用來接收和發送相應的信號；以及-回聲補償裝置，用來產生代表所察覺的回聲的回聲控制信號，所述回聲補償裝置耦合到所述接收通路裝置，其特征在于所述回聲補償裝置包括回聲數字控制信號產生裝置和耦合到所述數字控制信號產生裝置和所述接收通路裝置的數模轉換器，用來補償回聲。
全文摘要
本發明提供一種消除通信裝置中的回聲用的方法和通信裝置,它包括:接收通路裝置和發送通路裝置,用來接收和發送相應的信號;和回聲補償裝置,用來產生代表所察覺的回聲的回聲控制信號,所述回聲補償裝置耦合在發送和接收通路裝置之間,并包括回聲數字控制信號產生裝置和數模轉換器,后者耦合到數字控制信號產生裝置和接收通路裝置之間。硬件和軟件實現容易,并且出現在接收通路中的模數轉換器的動態范圍得到限制。
文檔編號H04B7/26GK1262818SQ99800389
公開日2000年8月9日 申請日期1999年1月18日 優先權日1998年1月30日
發明者A·M·J·達安恩 申請人:皇家菲利浦電子有限公司