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WO1992017004A1 - Dispositif d'asservissement de la convergence d'un annuleur d'echo d'un signal numerique de parole - Google Patents

Dispositif d'asservissement de la convergence d'un annuleur d'echo d'un signal numerique de parole Download PDF

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Publication number
WO1992017004A1
WO1992017004A1 PCT/FR1992/000244 FR9200244W WO9217004A1 WO 1992017004 A1 WO1992017004 A1 WO 1992017004A1 FR 9200244 W FR9200244 W FR 9200244W WO 9217004 A1 WO9217004 A1 WO 9217004A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
value
test
signal
coefficient
speech
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR1992/000244
Other languages
English (en)
Inventor
Frédéric Zurcher
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Orange SA
Prescom
Original Assignee
France Telecom SA
Prescom
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by France Telecom SA, Prescom filed Critical France Telecom SA
Publication of WO1992017004A1 publication Critical patent/WO1992017004A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B3/00—Line transmission systems
    • H04B3/02—Details
    • H04B3/20—Reducing echo effects or singing; Opening or closing transmitting path; Conditioning for transmission in one direction or the other
    • H04B3/23—Reducing echo effects or singing; Opening or closing transmitting path; Conditioning for transmission in one direction or the other using a replica of transmitted signal in the time domain, e.g. echo cancellers
    • H04B3/234—Reducing echo effects or singing; Opening or closing transmitting path; Conditioning for transmission in one direction or the other using a replica of transmitted signal in the time domain, e.g. echo cancellers using double talk detection

Definitions

  • the invention relates to a device for asser ⁇ ving the convergence of an echo canceller of a digital speech signal.
  • the transmitted and received signals may be the seat, on the transmission line, of a parasitic echo phenomenon caused by parasitic coupling, often present, called echo path, between transmission line and reception line.
  • a conventional technique in order to remedy the existence of these echoes, and to attempt to suppress or greatly attenuate them, a conventional technique, as shown in FIG. 1, consists in using an echo canceller connected in parallel between transmission line and reception line.
  • Such echo cancellers usually include a self-adapting filter FA connected to a subtractor S interposed on the reception line.
  • the transmitted speech signal SE (n) consists of a series of samples and the received speech signal SR (n) consists of the sum of the useful received signal SR (n) u, to which there is no direct access, and the echo signal which is superimposed and therefore added to the useful signal SR (n) u via the echo path forming, in fact, a parasitic summator.
  • E (n) indicates the signal delivered by the echo canceller, all the signals being transmitted or received in the form of a series of digital samples.
  • the signal E (n) delivered by the echo canceller is fed back into the auto-adaptive filter, which allows the latter to perform its auto-adaptive filtering function.
  • E (n) SR (n) u.
  • the signal E (n) delivered by the echo canceller is always equal to the useful received signal SR (n) u, increased by the echo signal residual or error signal.
  • the coefficient K (n) is a coefficient, always positive, which makes it possible to control the speed of evolution of the coefficients ai of the filter FA, therefore its speed of convergence.
  • the coefficient CF (n) is a leakage coefficient which aims to prevent the coefficients ai, which are not significant for a given signal, from diverging slowly towards key maximum values.
  • this coefficient CF (n) has a constant value, sometimes zero, this value being as low as possible in order to ensure good minimization of the error signal.
  • the present invention relates to the implementation of a device for controlling the convergence of an echo canceller of a digital speech signal.
  • Another object of the present invention is the implementation, for the aforementioned servo device, of a law of optimal speed of convergence, without risk of divergence, by an optimal adaptation for each sample or group of M samples both values of the control coefficient K (n) than of the leakage coefficient CF (n).
  • the device for controlling the convergence of an echo canceller of a digital speech signal, succession of samples of order n transmitted, SE (n), superimposed to a received useful speech signal SR (n) u comprises a self-adapting filter receiving the transmitted speech signal and delivering a correction signal SEF (n), a subtracting device receiving, from a on the one hand, the received useful speech signal SR (n) u and the echo signal together forming the received speech signal SR (n), and, on the other hand, the correction signal SEF (n).
  • the subtracting device delivers a corrected received speech signal E (n) and the self-adaptive filter receives the latter to perform a recurrent adaptation of the correction signal SEF (n) of the form:
  • I SEF (n) ⁇ > ai (n) .SE (ni) i-1
  • i denotes the order of the stage of the self-adaptive filter, with ai (n + l) “ai (n) + K (n) .E (n) .SE (ni) ⁇ CF (n), and -1 ⁇ ai (n) ⁇ 1, and where K (n) is a coefficient of control of the speed of evolution of the coefficients ai (n) of the filter and CF (n) a constant or zero leakage coefficient.
  • control device includes means for adapting, for each sample, or group of M samples, the control coefficient K (n) so as to ensure optimum convergence of the self-adaptive filter on a criterion for distinguishing single-talk or double-talk communication corresponding to the absence or existence of simultaneity of the transmitted speech signal and of the received speech signal.
  • the device which is the subject of the invention can advantageously be used in the field of digital transmission of speech signals such as a digital network with integrated ISDN services for the cancellation of acoustic echo, for example, the field of analog telephone transmission, at the level of local analog-digital conversions, for the cancellation of electric or acoustic echoes.
  • speech signals such as a digital network with integrated ISDN services for the cancellation of acoustic echo, for example, the field of analog telephone transmission, at the level of local analog-digital conversions, for the cancellation of electric or acoustic echoes.
  • FIG. 2a represents a block diagram of the device which is the subject of the invention
  • FIG. 2b represents a flowchart for calculating different signals necessary for the operation of the device according to the invention as shown in FIG. 2a,
  • FIG. 3a and FIG. 3b together represent a general flowchart for calculating the control coefficients K (m) and of leakage CF (m) for a group of M samples,
  • FIG. 4 represents an alternative embodiment of the device object of the invention as shown in FIG. 2a
  • FIG. 5 represents another advantageous variant of the device which is the subject of the invention in which a single self-adaptive filter has been replaced by a plurality of identical self-adaptive filters placed in cascade, the values of their respective control coefficients being adapted by result.
  • the self-adaptive filter FA receives the corrected speech signal E (n) to effect a recurrent adaptation of the correction signal SEF (n) according to the relationship previously given in the description.
  • the coefficients ai (n) of the self-adaptive filter also verify the relationship previously mentioned in the description.
  • K (n) is a coefficient of control of the speed of evolution of the coefficients ai (n) of the filter and CF (n) a corresponding leakage coefficient.
  • the echo canceller bears the reference 2 and, conventionally, this is constituted by the self-adapting filter FA and by the subtractor S.
  • the device for controlling the convergence of the abovementioned echo canceller comprises a circuit for adapting for each sample, or group of M samples, the control coefficient K (n) so as to ensure the optimal convergence of the auto-adaptive filter FA on a single speech or double talk communication distinction criterion, corresponding to the absence or existence of simultaneity of the transmitted speech signal SE (n) and of the received speech signal SR (not).
  • control circuits include elements for evaluating the convergence coefficient K (n) and the leakage coefficient CF (n). These elements are noted 1, 3, 4, 6 and 7 in Figure 2a and will be described in more detail later in the description.
  • control coefficient K (n) the law of evolution of the control coefficient K (n) is established on a criterion of distinction single speech communication, double speech communication.
  • the evolution of the aforementioned coefficient then allows a rapid adjustment of the coefficients ai (n) of the self-adaptive filter FA to ensure rapid convergence of the transfer function of the self-adaptive filter to that of the echo path or echo path. CE at the start of communication.
  • the coefficient of control K (n) can be substantially canceled almost instantaneously on the one hand in the presence of an emitted speech signal SE (n) whose level is less than or equal to the background noise level and on the other hand, in the presence of a double-talk communication, that is to say, when the transmitted speech signal SE (n) and the received speech signal SR (n) u, useful received speech signal, are simultaneous, the evolution coefficients ai (n) of the adaptive filter FA then being blocked or made very slow.
  • the value of the coefficient K (n) is maintained at a value lower than a determined threshold value in order to avoid any accidental divergence of the self-adaptive filter, while authorizing any new convergence in the event of modification of the aforementioned CE echo path.
  • the evolution of the value K (n) must allow a sufficiently rapid adjustment of the coefficients of the aforementioned filter to ensure rapid convergence of the transfer function of the filter FA towards that of the echo path CE at the start of communication.
  • the speech signals transmitted SE (n) and received SR (n) being simultaneous.
  • the evolution of the filter coefficients in such a case would then be distorted.
  • control coefficient K (n) and of leakage CF (n) makes it possible to discriminate between the cases where the speech signal SR (n) contains a useful received speech signal SR (n ) u not zero and not only a component due to the echo signal. Such a possibility is particularly advantageous, especially in the case where the echo canceller used is an acoustic canceller where the path CE echo is often very high and can have a gain greater than unity.Also, once the convergence of the self-adaptive filter FA is established, the control coefficient K (n) remains sufficiently low to avoid any accidental divergence while authorizing new conver ⁇ gences.
  • the calculation of the control coefficient K (n) is carried out from the peak envelope signals SECl (n) and SEC2 (n) of the signal of speech SE (n) transmitted, peak envelope signal SRC (n), signal received speech SR (n) as well as the peak envelope signal EC (n) of the corrected received speech signal E (n) as delivered by the echo canceller.
  • the peak envelope signals SEC1 (n) and SEC2 (n) are obtained from the peak values of the speech signal SE (n) maintained for a duration of the order of 10 ms. respectively I sample, where I represents the maximum echo length processed by the adaptive filter.
  • the aforementioned duration of 10 ms corresponds for a voiced sound to the average period of the fundamental frequency for a male human voice.
  • This duration of 10 ms corresponds to a duration of 80 samples for example, for a sampling frequency of 8 Khertz.
  • the number I of samples, representing the maximum echo length processed by the adaptive filter FA it is recalled that this number I corresponds to the number of adaptive coefficients of the filter.
  • XC (n) denotes any peak envelope signal such as the signals SEC1 (n), SEC2 (n), SRC (n) and EC (n).
  • the signals SE (n), SE (n), SR (n) and E (n) are also designated by X (n). It will of course be understood that to the transmitted speech signal SE (n) corresponds the peak envelope signal SECl (n) or the signal SEC2 (n), to the signal SR (n) corresponds to SRC (n) and to the signal E (n) corresponds to the peak envelope signal EC (n).
  • XC (n) IX (n) l.
  • a variable MA (n) is assigned a maximum value MAMAX, MA (n) being an indicator of the number of subsequent samples for which XC (n) cannot be reduced.
  • the various aforementioned peak envelope signals namely SEC1 (n), SEC2 (n), EC (n) and SRC (n) are delivered by peak detectors labeled 3, 4, 7 and 6 respectively.
  • the aforementioned peak envelope detectors include noted holding times, MA (n), for a sample of order n considered.
  • the holding times for detectors 3, 6 and 7 are equal as described above and correspond for example to 80 samples, ie 10 ms, this value corresponding to the MAMAX value previously mentioned.
  • the holding time on the peak envelope detector 4 is on the contrary taken equal as already mentioned in the sample.
  • double speech communication is established on the definition of three functional states; a first functional state single-talk communication corresponding to the existence of the single transmitted speech signal SE (n), a second functional state double talk communication corresponding to the simultaneous existence of the above-mentioned spoken signal SE (n) and the signal from speech received SR (n) and a third functional state single speech communication corresponding to the existence of the only speech signal received SR (n).
  • this criterion is established by self-calibration calculation during an operating phase corresponding to the first functional state of a first indicator
  • AFE (m) SRC (m) / SEC2 (m), 1 0 this first indicator representing the average value of the SRC (m) / SEC2 (m) ratio, and a second indicator
  • the parameter m designates in fact the counting index of the groups of M samples on which the abovementioned average values of the ratios are calculated, the parameter M being able of course to take the value 1, in which case the calculations are performed for each 0 sample, or any arbitrary higher values.
  • the first indicator is characteristic of the attenuation of the echo in the echo path CE while the second indicator is characteristic of the attenuation in the echo canceller 5 2 during the abovementioned operating phase.
  • the first and second indicators AFE (m) and AFA (m) then take minimum values representative of the corresponding echo losses during the abovementioned operating phase.
  • the control coefficient obtained is noted K (n) since the calculation is carried out for each sample of order n. The same is true for the leakage coefficient CF (n).
  • the calculation of the abovementioned coefficients is carried out on a plurality of samples either for M> 1, from the peak envelope values, the control coefficient K (n) and the leakage coefficient CF (n) being updated every M sample to give current smoothed values K (m) and CF (m) representative of these coefficients for the previous M samples considered.
  • the samples taken into account being denoted XC (m) and the corresponding coefficients K (n) and CF (n) being denoted K (m) and CF (m).
  • FIGS. 3a and 3b constitute two complementary parts of the same flow diagram of the abovementioned process, the points a, b, c, d of each of FIGS. 3a and 3b constituting the points of connection between FIGS. 3a and 3b above. According to FIG.
  • the first AFE indicator (m) is initialized to the value 1 in the case where the echo canceller used is an acoustic canceller and the value 0.25 if the canceller used is an electric canceller.
  • the parameter KMAXl (m) is initialized to a value KMINI, this value KMINI designating a minimum value of the control coefficient K, the parameter KMAXl (m) corresponding to an intermediate value of a maximum value KMAX of the control coefficient K (m), the above-mentioned intermediate value KMAXl (m) being chosen at initialization so as not to cause divergence from initialization. More generally, it will be noted that the value KMAX, maximum value of the control coefficient K (m) can be taken equal to 1/8.
  • the aforementioned start procedure is followed by a 2000 procedure for managing the leakage coefficient CF (m).
  • This procedure includes a test noted 2000.1 for comparing the superiority of the parameter or_ second prior indicator AFA (ml), that is to say the value of the second indicator for the previous group of M sample, with a value noted AFAD representing a significant limit of divergence of the adaptive filter FA of the echo canceller.
  • CX0 and CXI are experimentally determined multiplier coefficients.
  • the procedure for managing the leakage coefficient CF (m) is then followed by a procedure 3000 for discrimination of silence and single-speech communication, double-speech communication.
  • the aforementioned procedure 3000 comprises a first test denoted 3000.4 for comparing the superiority of the peak envelope signal SEC1 (m) with a threshold value SEUIL1 representative of the background noise.
  • a second test 3000.5 makes it possible to carry out a conditional comparison of the received peak envelope signal SRC (m) with a threshold value SEUIL2 representative of the background noise on positive response to the first test 3000.4.
  • a step 3000.33 of instantiating the coefficient K (m) to the value zero is provided on negative response to the first 3000.4 and second 3000.5 aforementioned tests. It will be noted that a positive response to the second test 3000.5 is representative either of the first single speech functional state SE (n) emitted, or of the second double speech functional state SE (n), SR (n), or of the third single speech functional state received SR (n).
  • the previously mentioned silence discrimination procedure 3000 is followed by a return to the start procedure 1000.1 and incrementation m - m + 1 for passage to the next group of M samples.
  • the procedure 3000 for discrimination of silence and single speech, double talk communication is followed on positive response to the second test 3000.5 of a procedure 4000 for discrimination single speech transmitted SE (n) / single speech received SER (n), double speech transmitted SE (n), received SR (n).
  • This procedure includes a first test noted
  • 1st and 2nd indicators AFE (ml), AFA (ml) and from the current or current peak transmission signal SECl (m) to the peak envelope reception signal EC (m), this signal being weighted by a multiplying coefficient CX2 determined experimentally.
  • a positive response to the first test 4000,6 is significant of a single-word communication sent SE (n).
  • a second test noted 4000.7 for comparing the superiority of the product of the previous value of the first AFE indicator (ml) and of the peak envelope signal emitted current SECl (m) to the signal of received peak envelope SRC (m) weighted by a weighting coefficient CX3 determined experimentally is planned.
  • a positive response to the second test 4000.7 is representative of a single talk transmission SE (n) and a negative response to this same second test 4000.7 is representative of a double talk communication SE (n) , SR (n) or a single speech communication received SR (n).
  • the procedure 4000 then comprises a step 4000,9 of calculating the second AFA indicator (m) from the previous AFA value (ml) increased by an addition constant.
  • CA1 determined experimentally. It is the same for the first AFE indicator (m) whose value is calculated in a calculation step 4000.16 from the previous value AFE (m-l) increased by an additive constant CA2 determined experimentally.
  • the value of the control coefficient K (m) is brought to the value KMINI in a calculation step 34a ending the above-mentioned procedure 4000, the step 34a itself being followed by a return to 1001 increment for passage to the next group of M samples.
  • the procedure 4000 is then followed by a procedure 5000 of calculation and updating of self-calibration of the second AFA indicator (m) and a procedure 6000 for calculating and updating the self-calibration of the first AFE indicator (m).
  • a procedure 5000 of calculation and updating of self-calibration of the second AFA indicator (m) and a procedure 6000 for calculating and updating the self-calibration of the first AFE indicator (m).
  • the procedure 5000 includes for example, as represented in FIG. 3a, a test 5000.8 of comparison of the product of the previous value of the second AFA indicator (ml) and of the value of the current peak signal received SRC (m) at the peak envelope value of the signal from the EC echo canceller (m).
  • the current value of the second AFA indicator (m) is assigned the previous AFA value (ml) weighted by a multiplier coefficient CX4, greater than one, determined experimentally in step 10 of the aforementioned 5000 procedure. .
  • the two allocation steps 10 and 11 of the 5,000 procedure are then followed by a test 12 for comparing the inferiority of the current value of the second AFA indicator (m) with the previous minimum value of this indicator denoted AFAMIN (ml ).
  • the previous value AFAMIN (m-1) is assigned to 13 the minimum value of the second AFAMIN indicator (m) weighted by a multiplier coefficient CX6 determined experimentally, greater than one.
  • the minimum value of the second AFAMIN indicator (m) is assigned the current value of the second AFA indicator (m).
  • the procedure 6000 for calculating the updating and self-calibration of the first AFE indicator (m) essentially comprises a test 6000.15 of comparing the superiority of the product with the previous value of the first AFE indicator (ml) and of the signal d peak envelope sent SEC2 (m) to the current received peak envelope signal SRC (m).
  • the current value AFE (m) of the first indicator is assigned at 17 the previous value weighted by a multiplier coefficient CX7 determined experimentally, greater than one.
  • the current value of the first AFE indicator (m) is assigned in 18 the previous value AFE (ml) weighted by a coefficient CX8 determined experimentally, less than one.
  • the procedures for calculating and updating the self-calibration of the first respectively second indicator that is to say the procedures 5000 and 6000 mentioned above, are followed by a procedure 7000 for calculating an intermediate value Kl of the control coefficient K (m).
  • This intermediate value is proportional to the value of the second AFA indicator (m) and inversely proportional to the square of the value of the peak envelope signal emitted SEC2 (m).
  • the aforementioned procedure 7000 includes a first test 19 for comparing the superiority of the inverse of the value of the peak envelope signal emitted SEC2 (m) with a threshold value SEUIL3.
  • a second test 20 is provided for comparing the same value inversely proportional to the value of the peak envelope signal transmitted SEC2 (m) with a threshold value SEUIL4.
  • the value of the control coefficient K (m) is reduced in step 34b of FIG. 3a to the value KMINI, a return to the start procedure 1001 is then carried out.
  • the value to be compared with the threshold value3 of the first test is brought to the value THRESHOLD3 at 21.
  • a third test 22 is then provided, making it possible to perform a comparison of product superiority of the minimum value of the current second AFAMIN indicator (m) and of the envelope signal peak received SRC (m) at the value of the peak envelope signal delivered by the canceller EC (m), weighted by a multiplier coefficient CX9 determined experimentally.
  • the control coefficient K (m) is assigned in 34b of FIG. 3a the value KMINI, a return to the start step 1001 being also carried out.
  • the intermediate value K1 of the control coefficient K (m) is assigned at 23 a value verifying the relationship:
  • the 7000 procedure for calculating an intermediate value Kl of the control coefficient K (m) is then followed by an 8000 procedure for evaluating the control coefficient K (m) with respect to the minimum value KMINI and at the aforementioned intermediate value Kl.
  • this procedure includes a first test 8000,24 for comparing the superiority of the previous value of the control coefficient K (m-1) with the value K1.
  • a positive response to the first test makes it possible to attribute to the value of the current control coefficient K (m) the previous value K (m-l) reduced by an additive constant value CA4 evaluated experimentally.
  • a negative response to the aforementioned first test on the contrary makes it possible to attribute to the value K (m) the intermediate value Kl.
  • a step 8000, 27 for calculating an intermediate maximum value KMAXl (m) is provided in order to allow the prior intermediate value KMAXl (m-l) to be assigned, increased by an additive constant value CA5 evaluated experimentally.
  • a second test 8000,28 of comparison of superior rite from the current maximum KMAXl (m) value to the maximum KMAX value is expected.
  • the current KMAXl (m) value is assigned in 8000.29 the KMAX value on positive response to the second test 8000.28.
  • a third test 8000.30 for comparing the superiority of the value of the control coefficient K (m) with the current intermediate value KMAXl (m) is provided. On a positive response to the third test, 8000.30 is assigned in 8000.31 the current intermediate value KMAXl (m).
  • a fourth test 8000.32 for comparing the inferiority of the current value of the coefficient K (m) with the minimum value KMINI of the coefficient control is planned.
  • the current value of the control coefficient K (m) is assigned on positive response to the fourth test 8000.32 the minimum KMINI value of the aforementioned control coefficient.
  • the abovementioned calculation process essentially makes it possible to carry out the discrimination of the functional states single speech-double speech.
  • the first and second indicators, AFE (m) and AFA (m) respectively make it possible to follow the evolution of the echo loss in the CE echo path and the echo loss provided by the canceller echo.
  • the AFE (m) and AFA (m) indicators are continuously adjusted to perform a self-calibration calculation with slow time constants, for example greater than 8 successive samples.
  • the AFAMIN (m) parameter follows the minimum values of the second AFA indicator (m) and therefore corresponds to the largest echo attenuations thus representing the best echo attenuation introduced by the canceller in the recent past.
  • the tests 2000,1 and stages 2000,2 and 2000,3 make it possible to obtain the leakage coefficient CF (m).
  • the multiplier coefficient CX0 is sufficiently low so as not to hinder rapid convergence at the start of the convergence process, the leakage coefficient becoming substantially zero by means of the rounding towards the end of the convergence, that is to say , when the second AFA indicator (ml) is small enough. If, on the contrary, the echo canceller tends to diverge, the second AFA indicator (m-1) is greater than a value representative of this AFAD divergence taken for example equal to 0.6.
  • the multiplying coefficient CXI is taken to be sufficiently large so that the leak obtained can eliminate the divergence. It will be noted that all the variables introduced into the calculation process as represented in FIGS. 3a and 3b, have numerical values between 0 and 1.
  • the first AFE indicator (m) therefore makes it possible to follow the evolution of coupling of positive echoes which can range up to 12dB.
  • the first indicator is initialized to 1 for the acoustic echo cancellers, positive coupling possible, and to 0.25 for the electronic echo cancellers, improbable positive coupling.
  • the first and second indicators have high values.
  • 6000.15 and steps 6000.17; 6000.18 respectively test 5000.8 and steps 5000.10; 5000.11.
  • the minimum value of the second AFAMIN indicator (m) follows the values of AFA (m) through the test 5000.12 and steps 5000.13 and 5000.14.
  • the value of the multiplying coefficient CX2 can, for example, be taken equal to 0.5.
  • the response to test 4000.6 is negative if the product of the variables u (m) .v (m) has increased by more than 6 dB compared to a situation of equilibrium of simple speech.
  • the response to the 4000.6 test can be negative for various reasons:
  • the echo annulator has just converged to its optimum configuration, but the CE echo path changes, for example due to the movement of a person near the speaker / microphone assembly in the case of 'an annular acoustic echo. It is therefore possible that the sum of the degradation of the attenuation of the echo path CE and that of the attenuation of the echo canceller then exceeds 6 dB for example, in the case of the choice of the coefficient aforementioned CX2 multiplier.
  • the degradation of the weakening of the single echo path is much lower, and may even be an improvement, and the multiplier coeffi ⁇ cient CX3 having a value of the same order of magnitude as the multiplier coefficient CX2, the response to test 4000.7 remains positive.
  • the values of the first and second indicators AFE (m) and AFA (m) increase, which increases the speed of convergence, and the response to the test 4000,6 becomes positive again, which introduces a new situation of equilibrium.
  • the EC echo path changes suddenly, accidentally, for example, following the establishment of a bad contact in an element of a line balancer in the case of an electric echo canceller for example.
  • the peak envelope signals EC (m) and corrected E (m) of peak envelope SRC (m) suddenly increase, resulting in a negative response to tests 4000,6 and 4000,7 as well as a blocking of the evolution of the echo canceller by step 34a.
  • the first and second indicators increase very slowly until one of the responses to the tests 4000.6 and 4000.7 is positive. Such an event occurring after a few seconds for example. Convergence then resumes under normal conditions to achieve the cancellation of this new echo path.
  • the amplitude of the corrected signal E (n) delivered by the echo canceller is proportional to that of the transmitted speech signal SE (n).
  • SE (n-i) can be considered proportional to SEC2 (m).
  • step 7000,23 introduces a factor proportional to the inverse of the square of the peak envelope signal SEC2 (m).
  • the additive coefficient CA3 makes it possible to maintain a speed of convergence which is still sufficiently rapid when the second indicator and the minimum value of the latter become very small in the event of optimum cancellation.
  • the coefficients CX10 and CA3 are determined experimentally, to minimize the time necessary to establish the above optimum cancellation.
  • the threshold value SEUIL3 makes it possible to limit the speed of convergence when the peak envelope signal SEC2 (m) becomes too weak, the calculation of the filter coefficients becoming less significant.
  • the threshold value SEUIL4 indicates the risk of saturation linked to too high a value of the transmitted speech signal SE (n) and of the peak envelope signal SEC2 ().
  • test 7000,22 is negative if the parameter v (m) characterizing the attenuation of the echo provided by the echo canceller deviates too far, in a ratio 4 for example, from the minimum attenuation obtained in the recent past symbolized by AFAMIN (m).
  • the test 7000,22 can be adapted according to the applications by the choice of the multiplying coefficient CX9.
  • KMAX is the maximum value that the control coefficient K (m) can take. This maximum value is determined to ensure optimum convergence speed without risk of divergence. The aforementioned risks are much greater immediately after initialization of the echo canceller. To avoid this risk, the auxiliary limitation variable of the control coefficient K (m) designated by KMAXl (m) starts from the value KMINI at initialization to reach the value KMAX in step 8000,27 in a time that can be locate between a hundred ms and a second depending on the applications.
  • the test 8000.30 and the step 8000.31 ensure the limitation of the control coefficient K (m) to the value of the auxiliary variable KMAXl (m) and the test 8000.32 prevents the control coefficient K (m) not may take values lower than the minimum value KMINI so as not to reduce the possibilities of adaptation of the echo canceller in the event of convergence substantially established then slight modifications in the echo path CE.
  • Kl is an intermediate value of the control coefficient K (m) which prevents it from inadvertently decreasing thanks to step 8000,26.
  • an echo canceller in accordance with the object of the present invention, as shown in FIG. 2a, it will be understood that it is possible to use specialized components which produce so autonomous treatment and adaptation coefficients of the corresponding adapter filter. It is necessary to provide the echo canceller with the samples of the input signals SE (n) and SR.n) as well, of course as the control coefficients K (n) and the leakage coefficients CF (n). The echo canceller thus supplies the corrected signal E (n) as an output.
  • the servo circuit comprises the digital computer 1 represented in FIG. 2a, which, as we recall, receives on a plurality of input ports the peak transmission signals SEC1 (n), SEC2 (n ), peak reception SRC (n) and peak signal reproduced by the echo canceller EC (n).
  • the aforementioned digital computer 1 can advantageously be produced by any signal processing processor such as a processor sold by the company TEXAS Instruments under the reference TMS 320-C10 or C25.
  • the peak envelope detector circuits 3,4,6,7 connected between the transmission line delivering the signal SE (n), the reception line delivering the signal SR (n) and the output line of the echo canceller delivering the corrected signal E (n) can be constituted by circuits of conventional type.
  • the echo canceller which is the subject of the present invention can achieve partial convergences at the start of convergence on the first pronounced phonemes, these convergences being able to be called into question by the following phonemes.
  • This drawback can be greatly attenuated, in accordance with the embodiment of FIG. 4 by carrying out a pre-emphasis processing of the signals entering the echo canceller and a processing of corresponding de-emphasis of the echo canceller output signal.
  • the device further comprises, at the input of the self-adaptive filter FA, on the emission signal side SE (n) and reception signal side SR (n), a pre-emphasis module denoted 2.8 introducing a gain law as a function of frequency.
  • the output of the echo canceller is further provided with a corresponding de-emphasis module 10.
  • a pre-emphasis of the two input signals thus allows the echo canceller to work in more optimal conditions.
  • two pre-stressed input signals are therefore supplied to the echo annu ⁇ , which delivers the corrected signal which is then de-emphasized.
  • the echo canceller can be constituted by a plurality of adaptive filters FA, denoted

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Abstract

L'invention est relative à un dispositif d'asservissement de la convergence d'un annuleur d'écho d'un signal numérique de parole. Le dispositif comprend un calculateur numérique (1) recevant sur une pluralité de ports d'entrée les signaux enveloppe crête émis SEC1(n), SEC2(n), d'enveloppe crête reçu SRC(n) et d'enveloppe crête EC(n) restitué par l'annuleur d'écho (2) et délivre au filtre auto-adaptatif (FA) de ce dernier les signaux de coefficients de fuite CF(n) et de contrôle K(n). Des circuits détecteurs d'enveloppe de crête (3, 4, 6, 7) delivrent les signaux d'enveloppe crête précités. Les coefficients du filtre FA sont ajustés selon la loi: ai(n+1) = ai(n) + K(n) . E(n) . SE(n-2) U CF(n). Le coefficient de contrôle K(n) assure la convergence optimale du filtre (FA) sur un critère de distinction de communication en simple parole ou en double parole correspondant à l'absence ou l'existence de simultanéité de SE(n) et SR(n) signaux de parole émis respectivement reçus. Application à la transmission de signaux de parole en téléphonie numérique ou analogique.

Description

DISPOSITIF D'ASSERVISSEMENT DE LA CONVERGENCE D'UN ANNULEUR D'ECHO D'UN SIGNAL NUMERIQUE DE PAROLE.
L'invention est relative à un dispositif d'asser¬ vissement de la convergence d'un annuleur d'écho d'un signal numérique de parole.
Dans le domaine de la transmission téléphonique de signaux, tels que les signaux de parole par exemple, les signaux émis et reçus peuvent être le siège, sur la ligne de transmission, d'un phénomène d'écho parasite provoqué par un couplage parasite, souvent présent, dénommé trajet d'écho, entre ligne d'émission et ligne de réception.
Afin de remédier à l'existence de ces échos, et de tenter de les supprimer ou de les atténuer fortement, une technique classique, ainsi que représenté en figure 1, consiste à utiliser un annuleur d'écho connecté en parallèle entre ligne d'émission et ligne de réception. De tels annuleurs d'échos comportent habituellement un filtre auto-adaptif FA connecté à un soustracteur S intercalé sur la ligne de réception. Le signal de_parole émis SE(n) est constitué par une suite d'échantillons et le signal de parole reçu SR(n) est constitué par la somme du signal utile reçu SR(n)u, auquel on n'a pas accès directement, et du signal d'écho lequel se superpose et donc s'ajoute au signal utile SR(n)u par l'intermédiaire du trajet d'écho formant, en fait, un sommateur parasite.
E(n) désigne le signal délivré par l'annuleur d'écho, tous les signaux étant émis ou reçus sous forme d'une suite d'échantillons numériques. Le signal E(n) délivré par l'annuleur d'écho est réinjecté dans le filtre auto-adaptatif, ce qui permet à ce dernier de réaliser sa fonction d'auto adaption du filtrage. Pour une fonction d'annulation parfaite E(n) = SR(n)u. Mais en réalité, le signal E(n) délivré par l'annuleur d'écho est toujours égal au signal reçu utile SR(n)u, augmenté du signal d'écho résiduel ou signal d'erreur.
Le filtre auto-adaptatif FA délivre au soustracteur S un signal de correction SEF(n) vérifiant la relation : i = I SEF(n) = ^> ai(n).SE(n-i) i = 1 Le filtre auto-adaptatif tente ainsi, en permanen¬ ce, de reproduire le trajet d'écho, le soustracteur S déli¬ vrant le signal E(n), les coefficients ai du filtre FA étant ajustés en permanence selon la loi : ai(n+l)=ai(n)+K(n).E(n).SE(n-i) ± CF(n) avec -l<ai(n)<l
Le coefficient K(n) est un coefficient, toujours positif, lequel permet de contrôler la vitesse d'évolution des coefficients ai du filtre FA, donc sa vitesse de convergence.
Le coefficient CF(n) est un coefficient de fuite qui a pour objet d'éviter aux coefficients ai, non signi¬ ficatifs pour un signal donné, de diverger lentement vers clés valeurs maximales. Dans les annuleurs d'écho de l'art antérieur, ce coefficient CF(n) a .une valeur constante, parfois nulle, cette valeur étant la plus faible possible afin d'assurer une bonne minimalisation du signal d'erreur. La présente invention a pour objet la mise en oeuvre d'un dispositif d'asservissement de la convergence d'un annuleur d'écho d'un signal numérique de parole.
Un autre objet de la présente invention est la mise en oeuvre, pour le dispositif d'asservissement précité, d'une loi de vitesse de convergence optimale, sans risque de divergence, par une adaptation optimale pour chaque échantillon ou groupe de M échantillons tant des valeurs du coefficient de contrôle K(n) que du coefficient de fuite CF(n).
Le dispositif d'asservissement de la convergence d'un annuleur d'écho d'un signal numérique de parole, succession d'échantillons d'ordre n émis, SE(n), superposé à un signal de parole utile reçu SR(n)u, objet de la présente invention, comprend un filtre auto-adaptatif recevant le signal de parole émis et délivrant un signal de correction SEF(n), un dispositif soustracteur recevant, d'une part, le signal de parole utile reçu SR(n)u et le signal d'écho formant ensemble le signal de parole reçu SR(n), et, d'autre part, le signal de correction SEF(n). Le dispositif soustracteur délivre un signal de parole reçu corrigé E(n) et le filtre auto-adaptatif reçoit celui-ci pour effectuer une adaptation récurrente du signal de correction SEF(n) de la forme:
I SEF(n) =^> ai(n).SE(n-i) i-1 où i désigne l'ordre de l'étage du filtre auto-adaptatif, avec ai(n+l) « ai(n) + K(n).E(n).SE(n-i) ± CF(n) , et -1 < ai(n) < 1, et où K(n) est un coefficient de contrôle de la vitesse d'évolution des coefficients ai(n) du filtre et CF(n) un coefficient de fuite constant ou nul. II est remarquable en ce que le dispositif d'asservissement comporte des moyens d'adaptation pour chaque échantillon, ou groupe de M échantillons, du coefficient de contrôle K(n) de façon à assurer la conver¬ gence optimale du filtre auto-adaptatif sur un critère de distinction de communication en simple parole ou en double parole correspondant à l'absence ou l'existence de simul¬ tanéité du signal de parole émis et du signal de parole reçu.
Le dispositif objet de l'invention peut avantageu- sèment être utilisé dans le domaine de la transmission numérique de signaux de parole tel que réseau numérique à intégration de services RNIS pour 1'annulation de 1'écho acoustique, par exemple, le domaine de la transmission téléphonique analogique, au-niveau des conversions analogiques-numériques locales, pour l'annulation des échos électrique ou acoustique. Une description plus détaillée du dispositif objet de la présente invention sera donnée en liaison avec les dessins ci-après dans lesquels outre la figure 1 relative à l'art antérieur,
- la figure 2a représente un schéma synoptique du disposi¬ tif objet de l'invention,
- la figure 2b représente un organigramme de calcul de différents signaux nécessaires au fonctionnement du dispositif selon l'invention tel que représenté en figure 2a,
- la figure 3a et la figure 3b représentent ensemble un organigramme général de calcul des coefficients de contrôle K(m) et de fuite CF(m) pour un groupe de M échantillons,
- la figure 4 représente une variante de réalisation avan¬ tageuse du dispositif objet de l'invention tel que repré¬ senté en figure 2a,
- la figure 5 représente une autre variante avantageuse du dispositif objet de l'invention dans lequel un filtre auto-adaptatif unique a été remplacé par une pluralité de filtres auto-adaptatifs identiques_placés en cascade, les valeurs de leurs coefficients de contrôle respectifs étant adaptées en conséquence.
Le dispositif d'asservissement de la convergence d'un annuleur d'écho d'un signal numérique de parole, objet de la présente invention, sera maintenant décrit en liaison avec les figures 2a et suivantes.
Dans les figures précitées, les mêmes références représentent les mêmes éléments. En outre, les références utilisées dans ces figures correspondent à celles utilisées en liaison avec la figure 1 relative à l'art antérieur.
Ainsi qu'on pourra le constater à 1'observation de la figure 2a, de manière classique le filtre auto-adaptatif FA reçoit le signal de parole corrigé E(n) pour effectuer une adaptation récurrente du signal de correction SEF(n) selon la relation précédemment donnée dans la description. En outre, les coefficient ai(n) du filtre auto¬ adaptatif vérifient également la relation précédemment mentionnée dans la description.
Dans cette relation, on rappelle que K(n) est un coefficient de contrôle de la vitesse d'évolution des coefficients ai(n) du filtre et CF(n) un coefficient de fuite correspondant.
Sur la figure 2a, l'annuleur d'écho porte la référence 2 et, de manière classique, celui-ci est constitué par le filtre auto-adaptatif FA et par le soustracteur S.
Selon l'invention, le dispositif d'asservissement de la convergence de 1'annuleur d'écho précité comporte un circuit d'adaptation pour chaque échantillon, ou groupe de M échantillons, du coefficient de contrôle K(n) de façon à assurer la convergence optimale du filtre auto-adaptatif FA sur un critère de distinction de communication en simple parole ou en double parole, correspondant à l'absence ou l'existence de simultanéité du signal de parole émis SE(n) et du signal de parole reçu SR(n).
On comprendra, bien sûr,. que les circuits d'asservissement comportent des éléments d'évaluation du coefficient de convergence K(n) et du coefficient de fuite CF(n). Ces éléments sont notés 1, 3, 4, 6 et 7 sur la figure 2a et seront décrits plus en détail ultérieurement dans la description.
D'une manière générale on indiquera que la loi d'évolution du coefficient de contrôle K(n) est établie sur un critère de distinction communication simple parole, communication double parole. L'évolution du coefficient précité permet alors un ajustement rapide des coefficients ai(n) du filtre auto-adaptatif FA pour assurer une convergence rapide de la fonction de transfert du filtre auto-adaptatif vers celle du chemin d'écho ou trajet d'écho CE en début de communication.
On notera, également, que le coefficient de contrôle K(n) peut être sensiblement annulé quasi- instantanément d'une part en présence d'un signal de parole émis SE(n) dont le niveau est inférieur ou égal au niveau du bruit de fond et d'autre part, en présence d'une communication en double parole, c'est-à-dire, lorsque le signal de parole émis SE(n) et le signal de parole reçu SR(n)u, signal de parole reçu utile, sont simultanés, l'évolution des coefficients ai(n) du filtre adaptatif FA étant alors bloquée ou rendue très lente. Lorsque la convergence du filtre auto-adaptatif FA est établie, la valeur du coefficient K(n) est maintenue à une valeur inférieure à une valeur de seuil déterminée afin d'éviter toute divergence fortuite du filtre auto¬ adaptatif, tout en autorisant toute nouvelle convergence en cas de modification du chemin d'écho CE précité.
On comprendra en fait, que le processus de gestion du coefficient de contrôle K(n) permet d'optimiser en permanence la valeur de ce coefficient en fonction des signaux de parole réels. Ainsi, l'évolution de la valeur du coefficient de contrôle K(n) pour assurer l'optimisation permanente des coefficients ai(n) du filtre auto-adaptatif est régie par les principes de base suivants :
- l'évolution de la valeur K(n) doit permettre un ajus- tement suffisamment rapide des coefficients du filtre précité pour assurer une convergence rapide de la fonc¬ tion de transfert du filtre FA vers celle du chemin d'écho CE en début de communication.
- la valeur du coefficient de contrôle K(n) doit être annulée ou réduite à une valeur très faible sensiblement instantanément :
. Dans le cas d'une absence de signal de parole émis
SE(n) ou lorsque ce signal ne dépasse pas le niveau du bruit de fond. La relation de récurrence de définition de la valeur des coefficients du filtre ai(n) montre que les échantillons SE(n) du signal de parole émis successifs sont utilisés pour calculer ces coeffi¬ cients. Dans le cas où la valeur de ces échantillons est trop faible, ce calcul n'a plus de sens et il est donc nécessaire de bloquer l'évolution des coefficients de filtre ai(n) dans un tel cas.
. Dans le cas de 1'existence d'une communication en dou¬ ble parole, les signaux de parole émis SE(n) et reçus SR(n) étant simultanés. Dans un tel cas, il est préfé¬ rable de bloquer ou de rendre très faible 1'évolution des coefficients de filtre ai(n) car le signal délivré par l'annuleur d'écho E(n) est alors constitué de la somme du signal d'écho résiduel, ou signal d'erreur, et du signal reçu utile SR(n)u et non du seul signal d'erreur. L'évolution des coefficients de filtre dans un tel cas serait alors faussée. La loi d'évolution des coefficients de contrôle K(n) et de fuite CF(n) permet d'effectuer une discrimination entre les cas où le si¬ gnal de parole SR(n) contient un signal de parole reçu utile SR(n)u non nul et non pas seulement une composan- "te due au signal d'écho. Une telle possibilité est par¬ ticulièrement avantageuse, surtout dans le cas où l'an¬ nuleur d'écho utilisé est un annuleur acoustique où le chemin d'écho CE est souvent très important et peut présenter un gain supérieur à l'unité. En outre, une fois la convergence du filtre auto¬ adaptatif FA établie, le coefficient de contrôle K(n) reste suffisamment faible pour éviter toute divergence accidentelle tout en autorisant de nouvelles conver¬ gences. De manière plus particulière, on notera que le calcul du coefficient de contrôle K(n) est effectué à partir des signaux d'enveloppe de crête SECl(n) et SEC2(n) du signal de parole SE(n) émis, du signal d'enveloppe de crête SRC(n), du signal de parole reçu SR(n) ainsi que du signal d'enveloppe de crête EC(n) du signal de parole reçu corrigé E(n) tel que délivré par l'annuleur d'écho. De manière générale, on notera que les signaux d'enveloppe de crête SECl(n) et SEC2(n) sont obtenus à partir des valeurs de crête du signal de parole SE(n) maintenu pendant une durée de l'ordre de 10 ms respective- ment I échantillon, où I représente la longueur d'écho maximum traitée par le filtre adaptatif.
On notera, en particulier, que la durée de 10 ms précitée correspond pour un son voisé à la période moyenne de la fréquence fondamentale pour une voix humaine masculine. Cette durée de 10 ms correspond à une durée de 80 échantillons par exemple, pour une fréquence d'échantillonnage de 8 Khertz. En ce qui concerne le nombre I d'échantillons, représentant la longueur d'écho maximum traitée par le filtre adaptatif FA, on rappelle que ce nombre I correspond au nombre de coefficients adaptatifs du filtre.
Une description plus détaillée d'un algorithme de calcul et d'obtention des signaux d'enveloppe de crête précités sera décrit en liaison avec la figure 2b. Sur la figure 2b précitée, on désigne par XC(n) tout signal d'enveloppe de crête tels que les signaux SECl(n), SEC2(n), SRC(n) et EC(n). On désigne également par X(n) les signaux SE(n), SE(n), SR(n) et E(n). On comprendra bien sûr qu'au signal de parole émis SE(n) correspond le signal d'enveloppe de crête SECl(n) ou le signal SEC2 (n), au signal SR(n) correspond SRC(n) et au signal E(n) correspond le signal d'enveloppe de crête EC(n).
Selon l'algorithme tel que représenté en figure 2b, sur réponse positive à un test noté 100, IX(n)l>XC(n-l), à la valeur de crête XC(n) est attribuée la valeur lX(n)I,
XC(n) = IX (n)l. A une variable MA(n) est affectée une valeur maximale MAMAX, MA(n) étant un indicateur du nombre d'échantillons ultérieurs pour lesquels XC(n) ne peut être diminué. Sur réponse négative au test 100 précité, à la variable MA(n) est attribuée la valeur MA(n-l)-l, et à la valeur d'enveloppe de crête XC(n) est attribuée la valeur de crête antérieurs,en 107,selon la relation XC(n)=XC(n-l), si MA(n) -. 0 et la valeur o .XC(n-l), valeur de crête pondérée avec appartenant [0,1], si selon la réponse au test 104,MA(n) < 0, la variable MA(n) en 105 étant prise égale à zéro.
Ainsi qu'on pourra le noter à l'observation de la figure 2a, les différents signaux d'enveloppe crête précités, soit SECl(n), SEC2(n), EC(n) et SRC(n),sont délivrés par des détecteurs de crête portant les références 3, 4, 7 et 6 respectivement. Les détecteurs d'enveloppes de crêtes précités comportent des temps de maintien noté, MA(n),pour un échantillon d'ordre n considéré. Les temps de maintien pour les détecteurs 3, 6 et 7 sont égaux ainsi que décrit précédemment et correspondent par exemple à 80 échantillons soit à 10 ms, cette valeur correspondant à la valeur MAMAX précédemment mentionnée. Le temps de maintien sur le détecteur d'enveloppe de crête 4 est au contraire pris égal ainsi que déjà mentionné à I échantillon. On préférera, de manière générale, des détecteurs d'enveloppe de crête de préférence à_ celle d'opérateurs de calcul des valeurs moyennes ou de valeur quadratique en raison de leur réaction instantanée à la montée des signaux en amplitude,ce qui permet une réaction plus rapide pour l'évolution correspondante de la valeur du coefficient de contrôle K(n) notamment en cas d'apparition de signaux de parole reçus SR(n) seuls ou en cas d'apparition de situation de double parole.
On notera que d'une manière générale, le critère de distinction communication simple parole, communication double parole est établi sur définition de trois états fonctionnels ; un premier état fonctionnel communication simple parole correspondant à l'existence du seul signal de parole émis SE(n), un deuxième état fonctionnel communica- tion double parole correspondant à l'existence simultanée du signal de parole émis SE(n) précité et du signal de parole reçu SR(n) et un troisième état fonctionnel communi¬ cation simple parole correspondant à l'existence du seul signal de parole reçu SR(n).
Selon une caractéristique particulièrement avanta- geuse du dispositif objet de l'invention, ce critère est établi par calcul d'auto-étalonnage pendant une phase de fonctionnement correspondant au premier état fonctionnel d'un premier indicateur
AFE(m) = SRC(m) / SEC2(m), 10 ce premier indicateur représentant la valeur moyenne du rapport SRC(m) / SEC2(m), et d'un deuxième indicateur
AFA(m) ≈ EC(m) / SRC(m), valeur moyenne du rapport EC(m) / SRC(m).
On notera que dans la définition du premier ^g indicateur, le paramètre m désigne en fait l'indice de comptage des groupes de M échantillons sur lesquels les valeurs moyennes précitées des rapports sont calculées, le paramètre M pouvant bien entendu prendre la valeur 1, auquel cas les calculs sont effectués pour chaque 0 échantillon, ou toutes valeurs supérieures arbitraires.
On comprendra également que_le premier indicateur est caractéristique de l'affaiblissement de l'écho dans le trajet d'écho CE alors que le deuxième indicateur est caractéristique de l'affaiblissement dans l'annuleur d'écho 5 2 pendant la phase de fonctionnement précitée. Les premier et deuxième indicateurs AFE(m) et AFA(m) prennent alors des valeurs minimales représentatives des affaiblissements d'échos correspondants pendant la phase de fonctionnement précédemment citée. Q En outre, le critère de distinction, précédemment mentionné, est établi par un calcul en permanence des paramètres d'évaluation u(m) ≈ SRC(m) / SEC2(m) et v(m) = EC(m) / SRC(m) et comparaison du paramètre u(m) au premier indicateur AFE(m) respectivement v(m) au deuxième 5 indicateur AFA(m). On comprendra, bien sûr, que le dispo¬ sitif est dans le premier état fonctionnel si la situation u(m)=AFE(m) et/ou v(m)=AFA(m) est vérifiée à une valeur de tolérance près alors que le dispositif selon 1'invention est dans le deuxième état fonctionnel ou dans le troisième état fonctionnel si la condition précédente n'est pas vérifiée. On comprendra en outre que pour M≈l dans les relations précédentes et afin de rendre homogène la notation, le coefficient de contrôle obtenu est noté K(n) puisque le calcul est effectué pour chaque échantillon d'ordre n. Il en est de même pour le coefficient de fuite CF(n). De préférence, le calcul des coefficients précités est effectué sur une pluralité d'échantillons soit pour M>1, à partir des valeurs d'enveloppe de crête,le coefficient de contrôle K(n) et le coefficient de fuite CF(n) étant réactualisés tous les M échantillon pour donner des valeurs lissées actuelles K(m) et CF(m) représentatives de ces coefficients pour les M échantillon antérieurs considérés. Ainsi ne sont pris en compte qu'un échantillon XC.m) tous les M échantillons, les échantillons pris en compte étant notés XC(m) et les coefficients K(n) et CF(n) correspondants étant notés K(m) et CF(m).
Une description plus détaillée du processus de calcul du coefficient de contrôle K(m) et du coefficient de fuite CF(m) sera maintenant donné en liaison avec les figures 3a et 3b. On comprendra, bien sûr, que les figures 3a et 3b constituent deux parties complémentaires d'un même organigramme du processus précité, les points a, b, c, d de chacune des figures 3a et 3b constituant les points de liaison entre les figures 3a et 3b précitées. Selon la figure 3a précitée, le processus de calcul du coefficient de contrôle K(m) comprend, en premier lieu, une procédure notée 1000 d'initialisation permettant d'établir les conditions initiales suivantes : m≈O, K(m)≈0, AFA(m)≈AFAMIN(m)=0,5,AFAMIN(m) désignant bien sûr une valeur minimale du deuxième indicateur. Le premier indicateur AFE(m) est initialisé à la valeur 1 dans le cas où l'annuleur d'écho utilisé est un annuleur acoustique et à la valeur 0,25 si l'annuleur utilisé est un annuleur électrique. On notera, enfin, que le paramètre KMAXl(m) est initialisé à une valeur KMINI, cette valeur KMINI désignant une valeur minimum du coefficient de contrôle K, le paramè¬ tre KMAXl(m) correspondant à une valeur intermédiaire d'une valeur maximale KMAX du coefficient de contrôle K(m),la va¬ leur intermédiaire KMAXl(m) précitée étant choisie à l'initialisation de façon à ne pas entraîner de divergence dès l'initialisation. De manière plus générale, on notera que la valeur KMAX, valeur maximale du coefficient de contrôle K(m) peut être prise égale à 1/8.
Ainsi qu'on l'a représenté sur la figure 3a, l'étape d'initialisation 1000 est suivie d'une étape de début de calcul notée 1001, cette étape consistant essentiellement en une incrémentation de la variable de comptage m des groupes de M échantillon, m=m+l.
La procédure de début précitée est suivie d'une procédure 2000 de gestion du coefficient de fuite CF(m). Cette procédure comprend un test noté 2000,1 de comparaison de supériorité du paramètre ou_ deuxième indicateur antérieur AFA(m-l), c'est-à-dire la valeur du deuxième indicateur pour le groupe antérieur de M échantillon,à une valeur notée AFAD représentant une limite significative de divergence du filtre adaptatif FA de l'annuleur d'écho.
Sur réponse positive au test 2000,1 précité une étape de calcul 2000,3 est prévue permettant d'obtenir le coefficient de fuite CF(m), vérifiant la relation : CF(m)=AFA(m-l).CXO + (AFA (m-1) - AFAD). CXI. Sur réponse négative au test 2000,1, une étape de calcul 2000,2 est prévue, permettant d'obtenir le coeffi¬ cient de fuite CF(m), vérifiant la relation : CF(m)=AFA(m).CX0. Dans les relations précitées, CX0 et CXI sont des coefficients multiplicateurs déterminés expérimen- talement.
Ainsi qu'on le remarquera à l'observation de la figure 3a, la procédure de gestion du coefficient de fuite CF(m) est ensuite cuivie d'une procédure 3000 de discrimi¬ nation de silence et de communication simple parole, communication double parole. La procédure 3000 précitée comporte un premier test noté 3000,4 de comparaison de supériorité du signal d'enveloppe de crête SECl(m) à une valeur de seuil SEUIL1 représentative du bruit de fond.
Un deuxième test 3000,5 permet d'effectuer une comparaison conditionnelle du signal d'enveloppe de crête reçu SRC(m) à une valeur de seuil SEUIL2 représentative du bruit de fond sur réponse positive au premier test 3000,4.
Une étape 3000,33 d'instanciation du coefficient K(m) à la valeur zéro est prévue sur réponse négative au premier 3000,4 et deuxième 3000,5 tests précités. On notera qu'une réponse positive au deuxième test 3000,5 est repré¬ sentative soit du premier état fonctionnel simple parole SE(n) émise, soit du deuxième état fonctionnel double parole SE(n), SR(n), soit du troisième état fonctionnel simple parole reçue SR(n).
Bien entendu, la procédure, de discrimination de silence 3000 précédemment mentionnée est suivie d'un retour à la procédure de début 1000,1 et d'incrémentation m - m+1 pour passage au groupe de M échantillons suivant. En outre, ainsi qu'on l'a représenté en figure 3a, la procédure 3000 de discrimination de silence et de communication simple parole, double parole est suivie sur réponse positive au deuxième test 3000,5 d'une procédure 4000 de discrimination simple parole émise SE(n)/simple parole reçue SER(n), double parole émise SE(n), reçue SR(n).
Cette procédure comporte un premier test noté
4000,6 de supériorité du produit des valeurs antérieurs du
1er et 2ème indicateurs AFE(m-l), AFA(m-l) et du signal crête d'émission courant ou actuel SECl(m) au signal de réception d'enveloppe crête EC(m),ce signal étant pondéré par un coefficient multiplicateur CX2 déterminé expérimen¬ talement. On notera qu'une réponse positive au premier test 4000,6 est significative d'une communication en simple parole émise SE(n). Sur réponse négative au premier test 4000,6 un deuxième test noté 4000,7 de comparaison de supériorité du produit de la valeur antérieure du premier indicateur AFE(m-l) et du signal d'enveloppe crête émis courant SECl(m) au signal d'enveloppe crête reçu SRC(m) pondéré par un coefficient de pondération CX3 déterminé expérimenta¬ lement est prévu. Une réponse positive au deuxième test 4000,7 est représentative d'une communication émission en simple parole SE(n) et une réponse négative à ce même deuxième test 4000,7 est représentative soit d'une communi- cation double parole SE(n), SR(n) ou d'une communication simple parole reçue SR(n).
En outre, sur réponse négative au deuxième test 4000,7 précité la procédure 4000 comprend ensuite une étape 4000,9 de calcul du deuxième indicateur AFA(m) à partir de la valeur antérieure AFA(m-l) augmentée d'une constante d'addition CA1 déterminée expérimentalement. Il en est de même pour le premier indicateur AFE(m) dont la valeur est calculée dans une étape de calcul 4000,16 à partir de la valeur antérieure AFE(m-l) augmentée d'une constante additive CA2 déterminé expérimentalement. Suite à l'étape précitée, la valeur du coefficient de contrôle K(m) est amenée à la valeur KMINI en une étape de calcul 34a terminant la procédure 4000 précitée, l'étape 34a étant elle-même suivie d'un retour à 1001 d'incrémentation pour passage au groupe suivant de M échantillons.
Ainsi qu'on l'a représenté, en outre en figure 3a, sur réponse positive au deuxième test 4000,7, la procédure 4000 est alors suivie d'une procédure 5000 de calcul et de réactualisation d'auto-étalonnage du deuxième indicateur AFA(m) et d'une procédure 6000 de calcul et de réactualisa¬ tion d'auto-étalonnage du premier indicateur AFE(m). On comprendra bien sûr que les procédures 5000 et 6000 permet¬ tent d'effectuer la réactualisation d'auto-étalonnage pour chaque groupe de M échantillon.
La procédure 5000 comporte par exemple, ainsi que représenté en figure 3a, un test 5000,8 de comparaison du produit de la valeur antérieure du deuxième indicateur AFA(m-l) et de la valeur du signal de crête reçu actuel SRC(m) à la valeur d'enveloppe de crête du signal délivré par l'annuleur d'écho EC(m). Sur réponse négative au test 5000,8 à la valeur actuelle du deuxième indicateur AFA(m) est attribuée la valeur antérieure AFA(m-l) pondérée par un coefficient multiplicateur CX4, supérieur à un, déterminé expérimentalement en une étape 10 de la procédure 5000 précitée. Sur réponse positive au test 5000,8, au contraire, à la valeur actuelle AFA(m) du deuxième indicateur est attribuée en 11 la valeur antérieure AFA(m-l) pondérée par un coefficient multiplicatieur CX5 déterminé expérimentalement, inférieur à un. Les deux étapes d'attribution 10 et 11 de la procédure 5 000 sont alors suivies d'un test 12 de comparaison d'infériorité de la valeur actuelle du deuxième indicateur AFA(m) à la valeur minimale antérieure de cet indicateur noté AFAMIN(m-l). Sur réponse négative au test 5000,12 précité, à la valeur minimale du deuxième indicateur AFAMIN(m) est attribuée en 13 la valeur antérieure AFAMIN(m-l) pondérée par un coefficient multiplicateur CX6 déterminé expérimen¬ talement, supérieur à un. Sur réponse positive au test 5000,12 à la valeur minimale du deuxième indicateur AFAMIN(m) est attribuée la valeur actuelle du deuxième in- dicateur AFA(m).
La procédure 6000 de calcul de réactualisation et auto-étalonnage du premier indicateur AFE(m) comporte essentiellement un test 6000,15 de comparaison de supério¬ rité du produit de la valeur antérieure du premier indica- teur AFE(m-l) et du signal d'enveloppe crête émis SEC2(m) au signal d'enveloppe crête reçu actuel SRC(m). Sur réponse négative au test 6000,15 précité, à la valeur actuelle AFE(m) du premier indicateur est attribuée en 17 la valeur antérieure pondérée par un coefficient multiplicateur CX7 déterminé expérimentalement, supérieur à un. Sur réponse positive au test 6000,15 à la valeur actuelle du premier indicateur AFE(m) est attribuée en 18 la valeur antérieure AFE(m-l) pondérée par un coefficient CX8 déterminé expéri¬ mentalement, inférieur à un.
Ainsi qu'on l'a représenté en figure 3b les procédures de calcul et de réactualisation d'auto- étalonnage du premier respectivement deuxième indicateur, c'est-à-dire les procédures 5000 et 6000 précitées, sont suivies d'une procédure 7000 de calcul d'une valeur intermédiaire Kl du coefficient de contrôle K(m). Cette valeur intermédiaire est proportionnelle à la valeur du deuxième indicateur AFA(m) et inversement proportionnelle au carré de la valeur du signal d'enveloppe crête émis SEC2(m).
Ainsi qu'on l'a représenté en figure 3b la procédure 7000 précitée comporte un premier test 19 de comparaison de supériorité de l'inverse de la valeur du signal d'enveloppe crête émis SEC2(m) à une valeur de seuil SEUIL3. Sur réponse négative au test précité, un deuxième test 20 est prévu de comparaison de la même valeur inver- sèment proportionnelle à la valeur du signal d'enveloppe crête émis SEC2(m) à une valeur de seuil SEUIL4. Sur réponse négative au deuxième test 20, la valeur du coefficient de contrôle K(m) est ramenée à l'étape 34b de la figure 3a à la valeur KMINI,un retour à la procédure de début 1001 étant ensuite effectué. Sur réponse positive au premier test 19, au contraire, la valeur à comparer à la valeur seuil3 du premier test est amenée à la valeur SEUIL3 en 21. Suite aux étapes 20 et 21 précitées, est alors prévu un troisième test 22 permettant d'effectuer une comparaison de supériorité du produit de la valeur minimale du deuxième indicateur AFAMIN(m) actuelle et du signal d'enveloppe crête reçu SRC(m) à la valeur du signal d'enveloppe crête délivré par l'annuleur EC(m), pondérée par un coefficient multiplicaeur CX9 déterminé expérimentalement. Sur réponse négative au troisième test 22, au coefficient de contrôle K(m) est attribuée en 34b de la figure 3a la valeur KMINI, un retour à l'étape de début 1001 étant en outre effectué. Sur réponse positive au troisième test 22 de la procédure 7000,à la valeur intermédiaire Kl du coefficient de contrôle K(m) est attribuée en 23 une valeur vérifiant la relation :
1
Kl = (AFA(m)+CA3).CX10
(SEC2(m))2 Dans cette relation, CX10 représente une constante multiplicative déterminée expérimentalement.
La procédure de 7000 de calcul d'une valeur inter¬ médiaire Kl du coefficient de contrôle K(m) est alors suivie d'une procédure 8000 d'évaluation du coefficient de contrôle K(m) par rapport à la valeur minimum KMINI et à la valeur intermédiaire Kl précitée.
Ainsi qu'on l'a représenté, en figure 3b, cette procédure comprend un premier test 8000,24 de comparaison de supériorité de la valeur antérieure du coefficient de contrôle K(m-l) à la valeur Kl. Une réponse positive au premier test permet d'attribuer à la valeur du coefficient de contrôle actuel K(m) la valeur antérieure K(m-l) dimi¬ nuée d'une valeur constante additive CA4 évaluée expérimen¬ talement. Une réponse négative au premier test précité permet au contraire d'attribuer à la valeur K(m) la valeur intermédiaire Kl.
Une étape 8000,27 de calcul d'une valeur maximale intermédiaire KMAXl(m) est prévue afin de permettre d'attribuer la valeur intermédiaire antérieure KMAXl(m-l) augmentée d'une valeur constante additive CA5 évaluée expérimentalement.
Un deuxième test 8000,28 de comparaison de supério- rite de la valeur KMAXl(m) maximale actuelle à la valeur maximale KMAX est prévu. A la valeur KMAXl(m) actuelle est attribuée en 8000,29 la valeur KMAX sur réponse positive au deuxième test 8000,28. Sur réponse négative à ce même deuxième test
8000,28, et suite à l'étape d'attribution 8000,29 précitée un troisième test 8000,30 de comparaison de supériorité de la valeur du coefficient de contrôle K(m) à la valeur intermédiaire actuelle KMAXl(m) est prévu. Sur réponse positive au troisième test 8000,30 est attribuée en 8000,31 la valeur intermédiaire actuelle KMAXl(m).
Sur réponse négative au troisième test 8000,30 et suite à l'étape d'attribution 8000,31 précitée un quatrième test 8000,32 de comparaison d'infériorité de la valeur actuelle du coefficient K(m) à la valeur minimale KMINI du coefficient de contrôle est prévu. A la valeur actuelle du coefficient de contrôle K(m) est attribué sur réponse positive au quatrième test 8000,32 la valeur KMINI minimale du coefficient de contrôle précité. Enfin, la réponse négative au quatrième test 8000,32 et l'étape d'attribution _ précédente 34b sont suivies d'un retour à l'étape de début 1001 ou d'incrémen¬ tation de passage au groupe M échantillons suivant.
Une description du mode opératoire du processus de calcul des coefficients de contrôle K(m) et de fuite CF(m) tels que représentés en figure 3a et 3b sera donnée ci-après.
Le processus de calcul précité permet essentielle¬ ment d'effectuer la discrimination des états fonctionnels simple parole-double parole.
Le premier et le deuxième indicateur, AFE(m) et AFA(m) permettent respectivement de suivre l'évolution de l'affaiblissement d'écho dans le trajet d'écho CE et de l'affaiblissement d'écho apporté par l'annuleur d'écho. Dans l'état fonctionnel de simple parole, les indicateurs AFE(m) et AFA(m) sont ajustés en permanence pour effectuer un calcul d'auto-étalonnage avec des constantes de temps lentes, supérieures par exemple à 8 échantillons successifs.
C'est un accroissement subit et important des variables u(m) et v(m) ou du produit de ces deux variables relativement aux valeurs actuelles correspondantes des premiers et deuxièmes indicateurs ou du produit des deux qui est donc significatif du passage en double parole.
Le paramètre AFAMIN(m) suit les valeurs minimales du deuxième indicateur AFA(m) et correspond donc aux affaiblissements d'écho les plus importants représentant ainsi le meilleur affaiblissement d'écho introduit par 1'annuleur dans un passé récent.
Les tests 2000,1 et étapes 2000,2 et 2000,3 permettent d'obtenir le coefficient de fuite CF(m). Le coefficient multiplicateur CX0 est suffisamment faible afin de ne pas gêner une convergence rapide en début de processus de convergence, le coefficient de fuite devenant sensiblement nul par le biais de l'arrondi vers la fin de la convergence , c'est-à-dire , lorsque le deuxième indica¬ teur AFA(m-l) est suffisamment petit. Si au contraire l'annuleur d'écho a tendance à diverger, le deuxième indicateur AFA(m-l) est supérieur à une valeur représenta¬ tive de cette divergence AFAD prise par exemple égale à 0,6. Le coefficient multiplicateur CXI est pris suffisam¬ ment grand pour que la fuite obtenue puisse supprimer la divergence. On notera que toutes les variables introduites dans le processus de calcul telles que représentées en figures 3a et 3b, ont des valeurs numérique comprises entre 0 et 1.
Le premier indicateur AFE(m) est calculé en 6000,15; 6000,17 et 6000,18 de façon que AFE(m) - 0,25 si SEC2(m)= SRC(m),c'est-à-dire si l'affaiblissement introduit par le chemin d'écho CE est nul, OdB. Le premier indicateur AFE(m) permet donc de suivre l'évolution de couplage d'échos positif pouvant aller jusqu'à 12dB. Le premier indicateur est initialisé à 1 pour les annuleurs d'échos acoustiques, couplage positif possi¬ ble, et à 0,25 pour les annuleurs d'échos électroniques, couplage positif improbable. Le deuxième indicateur AFA(m), et ainsi la valeur minimale de cet indicateur AFAMIN(m),est calculé en 5000,8; 5000,10; 5000,11 de façon que AFA(m)=0,5 si SRC(m)=EC(m) de manière à pouvoir suivre les divergences de l'annuleur d'écho pouvant aller jusqu'à 6dB. Au début de la communication, c'est-à-dire, suite à l'étape d'initialisation 1000, les premiers et deuxièmes indicateurs ont des valeurs élevées.
En cas d'apparition de simple parole émission SE(m) c'est-à-dire, sur réponse positive au test 4000,6, les premier et deuxième indicateurs AFE(m) et AFA(m) diminuent progressivement, tant que la réponse précitée est positive, puis s'ajustent à leur valeur d'équilibre. Ces états d'équilibre sont atteints par l'intermédiaire des tests
6000,15 et étapes 6000,17 ; 6000,18 respectivement test 5000,8 et étapes 5000,10 ; 5000,11. La valeur minimale du deuxième indicateur AFAMIN(m) suit les valeurs de AFA(m) par l'intermédiaire du test 5000,12 et des étapes 5000,13 et 5000,14.
La valeur du coefficient multiplicateur CX2 peut, par exemple être prise égale à 0,5.
La réponse au test 4000,6 est négative si le produit des variables u(m).v(m) a augmenté de plus de 6 dB par rapport à une situation d'équilibre de simple parole.
En situation d'équilibre en simple parole, la réponse au test 4000,6 est positive. Une telle situation a pour effet, les procédures 5000 et 6000 relatives aux deuxième et premier indicateur ayant été effectués, de provoquer l'appel de la procédure 7000. Sur réponse positi¬ ve au test 7000,19 et 7000,22 le coefficient de fuite intermédiaire Kl est calculé par l'étape 7000,23. On notera que la convergence du filtre adaptateur FA est d'autant plus rapide que AFA(m) et AFAMIN(m) sont encore grands. La vitesse de convergence diminue au fur et à mesure que la convergence aboutit et donc que AFA(m) et AFAMIN(m) dimi¬ nuent. La diminution de la vitesse de convergence précitée, permet d'une part d'atteindre une convergence plus précise et d'autre part d'éviter des débuts de divergences acciden¬ telles, par exemple sur des bruits impulsifs, brefs, qui peuvent affecter le signal de parole reçu SR(n).
La réponse au test 4000,6 peut être négative pour différentes raisons :
- Etat fonctionnel de simple parole émission SE(n). L'annu¬ leur d'écho vient de converger vers sa configuration optimum, mais le chemin d'écho CE se modifie, par exemple en raison du déplacement d'une personne à proximité de l'ensemble haut parleur/microphone dans le cas d'un annu¬ leur d'écho acoustique. Il est alors possible que la som¬ me de la dégradation de l'affaiblissement du chemin d'écho CE et de celle de l'affaiblissement de l'annuleur d'écho dépasse alors 6 dB par exemple, dans le cas du choix du coefficient multiplicateur CX2 précité. Dans un tel cas, la dégradation de 1'affaiblissement du seul chemin d'écho est nettement plus faible, et peut à la limite même, constituer une amélioration, et le coeffi¬ cient multiplicateur CX3 ayant une valeur du même ordre de grandeur que le coefficient multiplicateur CX2, la réponse au test 4000,7 reste positive. Les valeurs des premier et deuxième indicateurs AFE(m) et AFA(m) augmentent, ce qui augmente la vitesse de convergence, et la réponse au test 4000,6 redevient positive, ce qui introduit une nouvelle situation d'équilibre.
- Etat fonctionnel simple parole émission SE(n). L'annuleur d'écho a convergé vers une configuration satisfaisante pour un nombre encore restreint de phonèmes. Lors de la prononciation d'un phonème pour lequel 1'annuleur d'écho n'a pas encore trouvé sa configuration optimale, le para¬ mètre v(m) peut alors augmenter de plus de 1/CX2. Par contre le paramètre u(m) ne varie guère et la réponse au test 4000,7 est positive, comme dans le cas précédent en simple parole, la convergence du filtre auto-adaptatif FA se poursuit normalement jusqu'à une situation d'équili- bre.
- Etat fonctionnel simple parole réception SR(n), signal de parole émis SE(n) nul, mais bruit ambiant ou bruit de li¬ gne correspondant suffisamment important pour que la ré¬ ponse au test 3000,4 soit positive : • Dans ce cas, le signal d'enveloppe crête corrigé EC(m) est proche du signal d'enveloppe crête de parole reçu SRC(m) et la réponse aux tests 4000,6 ; 4000,7 est et reste forcément négative malgré la lente augmentation des premier et deuxième indicateurs par l'intermédiaire des étapes 4000,9 et 4000,16. Dans un tel cas, l'évolu¬ tion de l'annuleur d'écho est très fortement ralentie par l'attribution au coefficient de fuite K(m) d'une valeur KMINI très faible par l'étape 34a, ce qui permet d'éviter toute divergence de l'annuleur d'écho. - Etat fonctionnel double parole SE(n), SR(n) :
. Dans une telle situation les paramètres u(m) et v(m) augmentent brutalement dans des rapports supérieurs à 1/CX2 respectivement 1/CX3. Les réponses aux tests 4000,6 et 4000,7 sont alors négatives. Les passages en double parole sont suffisamment courts de sorte que les premier et deuxième indicateurs n'augmentent que faiblement par l'intermédiaire des étapes 4000,9 et 4000,16 pendant cette durée,les réponses aux tests 4000,6 et 4000,7 restant négatives pendant l'état fonc- tionnel de double parole. Le maintien du coefficient de fuite K(m) à la valeur KMINI pendant l'état de double parole évite toute divergence de l'annuleur d'écho pen¬ dant ce temps là. - Simple parole, émission SE(n). Le trajet d'écho CE se modifie brutalement, de manière accidentelle, par exemple, suite à établissement d'un mauvais contact dans un élément d'un équilibreur de ligne dans le cas d'un annuleur d'écho électrique par exemple. Les signaux d'enveloppe de crête EC(m) et corrigé E(m) d'enveloppe crête SRC(m) augmentent brutalement entraînant une réponse négative aux tests 4000,6 et 4000,7 ainsi qu'un blocage de l'évolution de l'annuleur d'écho par l'étape 34a. Mais grâce aux étapes 4000,9 et 4000,16, les premier et deuxième indicateurs augmentent très lentement jusqu'à ce qu'une des réponses aux tests 4000,6 et 4000,7 soit positive. Un tel événement se produisant au bout de quelques secondes par exemple. La convergence reprend alors dans des conditions normales pour réaliser l'annulation de ce nouveau trajet d'écho.
On notera qu'en situation d'équilibre l'amplitude du signal corrigé E(n) délivré par l'annuleur d'écho est proportionnelle à celle du signal de parole émis SE(n). L'amplitude crête du produit E(n). SE(n-i) peut être considérée comme proportionnelle à SEC2(m) . Afin de rendre la vitesse de convergence indépendante de 1'amplitude du signal SE(n) l'étape 7000,23 introduit un facteur proportionnel à 1'inverse du carré .du signal d'enveloppe crête SEC2(m).
Le coefficient additif CA3 permet de maintenir une vitesse de convergence encore suffisamment rapide lorsque le deuxième indicateur et la valeur minimale de ce dernier deviennent très petits en cas d'annulation optimum. Les coefficients CX10 et CA3 sont déterminés expérimentale¬ ment,pour minimiser le temps nécessaire à l'établissement de l'annulation optimum précitée. La valeur de seuil SEUIL3 permet de limiter la vitesse de convergence lorsque le signal d'enveloppe crête SEC2(m) devient trop faible, le calcul des coeffficients du filtre devenant moins significatifs. La valeur de seuil SEUIL4 indique le risque de saturation lié à une trop grande valeur du signal de parole émis SE(n) et du signal d'enveloppe crête SEC2( ). La réponse au test 7000,22 est négative si le paramètre v(m) caractérisant l'affaiblissement de l'écho apporté par l'annuleur d'écho s'éloigne trop,dans un rapport 4 par exemple, de l'affaiblissement minimum obtenu dans un passé récent symbolisé par AFAMIN(m). Le test 7000,22 peut être adapté en fonction des applications par le choix du coefficient multiplicateur CX9.
Dans la procédure 8000 de comparaison et établisse¬ ment du coefficient de fuite K(m) par rapport à la valeur intermédiaire Kl, KMAX est la valeur maximum que peut prendre le coefficient de contrôle K(m). Cette valeur maximum est déterminée pour assurer une vitesse de conver¬ gence optimum sans risque de divergence. Les risques précités sont beaucoup plus importants immédiatement après initialisation de l'annuleur d'écho. Pour éviter ce risque, la variable de limitation auxiliaire du coefficient de contrôle K(m) désigné par KMAXl(m) part de la valeur KMINI à l'initialisation pour atteindre la valeur KMAX à l'étape 8000,27 en un temps pouvant se situer entre une centaine de ms et une seconde selon les applications. Le test 8000,30 et l'étape 8000,31 assurent la limitation du coefficient de contrôle K(m) à la valeur de la variable auxiliaire KMAXl(m)et le test 8000,32 évite que coefficient de contrôle K(m) ne puisse prendre des valeurs inférieurs à la valeur minimale KMINI afin de ne pas diminuer les possibi¬ lités d'adaptation de l'annuleur d'écho en cas de conver¬ gence sensiblement établie puis de légères modifications dans le trajet d'écho CE. De la même manière. Kl est une valeur intermédiaire du coefficient de contrôle K(m) qui évite à celui-ci de diminuer intempestivement grâce à l'étape 8000,26.
En ce qui concerne la réalisation pratique d'un annuleur d'écho conforme à l'objet de la présente inven¬ tion, tel que représenté en figure 2a, on comprendra qu'il est possible d'utiliser des composants spécialisés qui réalisent de manière autonome le traitement et 1'adaptation des coefficients du filtre adaptateur correspondant. Il est nécessaire de fournir à l'annuleur d'écho les échantillons des signaux d'entrée SE(n) et SR.n) ainsi, bien entendu que les coefficients de contrôle K(n) et de fuite CF(n). L'annuleur d'écho fournit ainsi en sortie le signal corrigé E(n).
A titre d'exemple non limitatif, le circuit annuleur d'écho utilisé pour réaliser le dispositif objet de l'invention était un circuit commercialisé par la Société MOTOROLA sous la référence DSP 56200, permettant de traiter 1=256 échantillons.
On notera, en outre que le circuit d'asservissement comporte le calculateur numérique 1 représenté en figure 2a, lequel,on le rappelle,reçoit sur une pluralité de ports d'entrée les signaux d'émission crête SECl(n), SEC2(n), de réception crête SRC(n) et signal crête restitué par l'annu¬ leur d'écho EC(n). Le calculateur numérique 1 précité peut avantageusement être réalisé par tout processeur de traite¬ ment de signal tel qu'un processeur commercialisé par la Société TEXAS Instruments sous la référence TMS 320-C10 ou C25.
On notera que les circuits détecteurs d'enveloppe de crête 3,4,6,7 connectés entre la ligne d'émission délivrant le signal SE(n), la ligne de réception délivrant le signal SR(n) et la ligne de sortie de l'annuleur d'écho délivrant le signal E(n) corrigé peuvent être constitués par des circuits de type classique.
Ainsi que mentionné précédemment, l'annuleur d'écho objet de la présente invention, peut réaliser en début de convergence, des convergences partielles sur les premiers phonèmes prononcés, ces convergences pouvant être remises en cause par les phonèmes suivants.
Cet inconvénient peut être fortement atténué, conformément au mode de réalisation de la figure 4 en procédant à un traitement de préaccentuation des signaux entrant dans 1'annuleur d'écho et à un traitement de désaccentuation correspondant du signal de sortie de l'annuleur d'écho.
Dans ce but, le dispositif selon l'invention comporte en outre en entrée du filtre auto-adaptatif FA, côté signal d'émission SE(n) et côté signal réception SR(n),un module de pré-accentuation notés 2,8 introduisant une loi de gain en fonction de la fréquence. La sortie de l'annuleur d'écho est en outre munie d'un module 10 de désaccentuation correspondant. On sait en effet que le spectre moyen à long terme d'un signal de parole présente une désaccentuation de 6 à 12 dB/octave, selon le locuteur, à partir d'environ 500Hz. De ce fait, l'annuleur d'écho est statistiquement moins sollicité par des fréquences élevées du spectre de parole que par les fréquences basses. Une pré-accentuation des deux signaux d'entrée permet ainsi à l'annuleur d'écho de travailler dans des conditions plus optimales. L'expérience a montré que la vitesse et la sécurité de la convergence en sont notablement augmentées. Dans le mode de réalisation de la figure 4, deux signaux d'entrée pré-accentués sont donc fournis à l'annu¬ leur d'écho, lequel délivre le signal corrigé qui est ensuite désaccentuê.
Afin d'améliorer la vitesse de convergence et la sécurité de fonctionnement du dispositif annuleur d'écho objet de la présente invention, l'annuleur d'écho peut être constitué par une pluralité de filtres adaptatifs FA, notés
FA 1), 2), i), q), sur la figure 5. Ces filtres adaptatifs sont de longueur I identique et disposés en cascade. A chacun des filtres est appliquée la valeur actuelle du coefficient de contrôle K(m) pondérée par un coefficient de valeur, (p)i_1 avec p<l, p étant établi expérimentalement selon les valeurs de I et pouvant être pris égal à :
1 pour 1=256, vT où i représente le rang dans l'agencement en cascade du filtre auto-adaptatif considéré. De bons résultats de convergence sont ainsi obtenus.
On a ainsi décrit un dispositif d'asservissement de la convergence d'un annuleur d'écho, d'un signal numérique de parole particulièrement performant dans la mesure où d'une part, le coefficient de contrôle K(n), et le coeffi¬ cient de fuite CF(n) sont adaptés en permanence pour assurer,sur un groupe de M échantillons,la meilleure convergence possible de 1'adaptation du filtre sans risque aucun de divergence.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif d'asservissement de la convergence d'un annuleur du signal d'écho d'un signal numérique de parole, succession d'échantillons d'ordre n émis, SE(n), superposé 5 à un signal de parole utile reçu SR(n) u , comprenant un filtre auto-adaptatif recevant ledit signal de parole émis et délivrant un signal de correction SEF(n), un dispositif soustracteur recevant, d'une part, ledit signal de parole utile reçu SR(n) u et ledit signal d'écho formant ensemble 0 le signal de parole reçu SR(n) et, d'autrepart, ledit signal de correction SEF(n), ledit dispositif soustracteur délivrant un signal de parole reçu corrigé E(n) , ledit filtre auto-adaptatif recevant ledit signal de parole corrigé pour effectuer une adaptation récurrente du signal 5 de correction SEF(n) de la forme :
I SEF(n) »^> ai(n).SE(n-i) i-1 où i désigne l'ordre de l'étage du filtre auto-adaptatif, 0 avec : ai(n+l) ≈ ai(n) + K(n).E(n).SE(n-i) + CF(n), et -1 < ai(n) < 1, où K(n) est un coefficient de contrôle de la vitesse d'évolution des coefficients ai(n) du filtre et CF(n) un 5 coefficient de fuite constant ou nul, caractérisé en ce que ledit dispositif d'asservissement comporte des moyens d'adaptation pour chaque échantillon, ou groupe de M échan¬ tillons, dudit coefficient de contrôle K(n) de façon à assurer la convergence optimale du filtre auto-adaptatif Q sur un critère de distinction de communication en simple parole ou en double parole correspondant à 1'absence ou l'existence de simultanéiété du signal de parole émis et du signal de parole reçu.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la loi d'évolution du coefficient K(n) est établie sur un critère de distinction communication simple parole, communication double parole, ladite évolution de ce coeffi¬ cient permettant un ajustement rapide des coefficients ai(n) du filtre auto-adaptatif pour assurer une convergence rapide de la fonction de transfert du filtre auto-adapta- tif vers celle du chemin d'écho (CE) en début de communi¬ cation, ledit coefficient K(n) pouvant être sensiblement annulé quasi-instantanément , d'une part, en présence d'un signal de parole SE(n) dont le niveau est inférieur ou égal au niveau du bruit de fond, et, d'autre part, en présence d'une communication en double parole, le signal de parole émis SE(n) et le signal de parole reçu SR(n)u étant simul¬ tanés, l'évolution des coefficients ai(n) du filtre adapta¬ tif étant alors bloquée ou fortement ralentie, la valeur dudit coefficient K(n), la convergence étant établie, étant maintenue à une valeur Inférieure à une valeur de seuil déterminée afin d'éviter toute divergence fortuite du filtre auto-adaptatif tout en autorisant toute nouvelle convergence en cas de modification du chemin d'écho (CE).
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le calcul dudit coefficient K(n) est effectué à partir des signaux d'enveloppe de crête SECl(n), SEC2(n) du signal de parole SE(n), du signal d'enveloppe de crête SRC(n) du signal de parole reçu SR(n) et du signal d'enve¬ loppe de crête EC(n) du signal de parole reçu corrigé E(n), les signaux d'enveloppe de crête SECl(n), EC(n) et SRC(n) d'une part, et SEC2(n) d'autre part, étant obtenus à partir des valeurs de crête du signal de parole SE(n), E(n) et SR(n) maintenues pendant une durée de 10 ms respective¬ ment I échantillons, où I représente la longueur d'écho maximum traitée par le filtre adaptatif.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque signal d'enveloppe de crête XC(n) , avec XC(n)6: sECl(n), SEC2(n), SRC(n), EC(n)ldes signaux X(n), avec X(n) 5sE(n), SE(n), SR (n) ,E(n) est établi selon le critère ci-après:
- sur réponse positive à un test IX(n)I , XC(n-l), à la valeur de crête XC(n) est attribuée la valeur |X(n)I, XC(n) = IX(n)I, et, à une variable MA(n) est affectée une valeur maximale MAMAX, MA(n) étant un indicateur du nombre d'échantillons ultérieurs pour lesquels XC(n) ne peut être diminué,
- sur réponse négative audit test lX(n)l > XC (n-1), à la variable MA(n) est attribuée la valeur MA(n-l)-l, et à la valeur d'enveloppe de crête XC(n) est attribuée la valeur de crête antérieure XC(n) - XC (n-1), si MA (n) ^ 0 et la valeur0* XC(n-l), valeur de crête pondérée avec <%. & [0,1], si MA(n) < 0 la variable MA(n) étant alors prise égale à zéro.
5. Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que pour le calcul des coefficients K(n) et CF(n) ne sont pris en compte qu'un échantillon XC(n) tous les M échantillons, lesdits échantillons pris en compte étant notés XC(m) et les coefficients K(n) et CF(n) correspondants étant notés K(m) et CF(m).
6. Dispositif selon la revendication 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que le critère de distinction communica¬ tion simple parole, communication double parole est établi sur définition de trois états fonctionnels, un premier état fonctionnel, communication simple parole, correspondant à l'existence du seul signal de parole émis SE(n), un deuxième état fonctionnel, communication double parole, correspondant à l'existence simultanée du signal de parole émis SE(n) et du signal de parole reçu SR(n) et un troisième état fonctionnel, communication simple parole, correspondant à l'existence du seul signal de parole reçu SR(n), ledit critère étant établi par :
- calcul d'auto-étalonnage,pendant une phase de fonction¬ nement correspondant au premier état fonctionnel, d'un premier indicateur AFE(m) ≈ SRC(m)/SEC2(m), valeur moyenne du rapport SRC(m)/SEC2(m), et d'un deuxième indicateur AFA(m) = EC(m)/SRC(m),valeur moyenne du rap¬ port EC(m)/SRC(m), caractéristiques de l'affaiblissement de l'écho dans le trajet d'écho respectivement dans l'annuleur d'écho pendant cette phase de fonctionnement, lesdits premier et deuxième indicateur AFE(m), AFA(m) prenant des valeurs minimales représentatives des affaiblissements d'écho correspondants pendant ladite phase de fonctionnement, - calcul en permanence des paramètres d'évaluation u(m) = SRC(m)/SEC2(m) et v(m) ≈ EC(m)/SRC(m) et comparai¬ son du paramètre u(m) au premier indicateur AFE(m) respectivement v(m) au deuxième indicateur AFA(m), le dispositif étant dans le premier état fonctionnel si la condition u(m)= AFE(m) et/ou v(m)= AFA(m) est vérifiée à une valeur de tolérance près, et le dispositif étant dans le deuxième état fonctionnel ou dans le troisième état fonctionnel si ladite condition n'est pas vérifiée.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le processus de calcul du coefficient K(m) comprend une procédure (1000) d'initialisation permettant d'établir les conditions initiales : m-0 , K(m)«0 , AFA(m)=AFAMIN(m)-0,5 , AFE(m)-l où AFE(m)≈0,25 , KMAXl(m)=KMINI, où AFAMIN(m) et KMINI désignent respectivement la valeur la plus faible de AFA(m) et KMINI une valeur minimale de K(m).
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la procédure (1000) d'initialisation est suivie d'une procédure (2000) de gestion du coefficient de fuite CF(m) comportant un test (2000,1) de comparaison de supé¬ riorité du paramètre AFA(m) à une valeur AFAD représentati- ve de la divergence du filtre et, d'une part, sur réponse positive audit test, une étape de calcul (2000,3) du coef¬ ficient CF(m) vérifiant la relation :
CF(m) - AFA(m-l).CX0 + (AFA(m-l)-AFAD).CXI, et, d'autre part, sur réponse négative audit test, une étape de calcul (2000,2) du coefficient CF(m) vérifiant la relation : CF(m) = AFA (m).CX0, CXO et CXI étant des coefficients multiplicateurs détermi¬ nés.
9. Dispositif selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que le processus de calcul du coefficient K(m) comprend une procédure (3000) de discrimination de silence et de communication simple parole, communication double parole, ladite procédure comportant : . un premier test (3000,4) de comparaison de supériorité du signal SECl(m) à une valeur de seuil SEUIL1 représentati¬ ve du bruit de fond, . un deuxième test (3000,5) de comparaison de supériorité du signal SRC(m) à une valeur de seuil SEUIL2 représenta¬ tive du bruit de fond, sur réponse positive audit premier test,
. une étape (3000,33) d*instanciation du coefficient K(m) à la valeur zéro sur réponse négative audit premier(3000,4) ou deuxième (3000,5) test, une réponse positive audit deuxième test (3000,5) étant représentative soit du premier état fonctionnel simple parole SE(n), soit du deuxième état fonctionnel double parole SE(n), SR(n) soit du troisième état fonctionnel simple parole SR(n). 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite procédure (3 000) de discrimination de silence et de communication simple parole, double parole est suivie sur réponse positive audit deuxième test (3000,5) d'une procédure (4000) de discrimination simple parole SE(n)/simple parole SR(n), double parole SE(n), SR(n), ladite procédure comportant: - un premier test (4000,6) de supériorité du produit des valeurs antérieures des premier et deuxième indicateurs AFE(m-l), AFA(m-l) et du signal crête d'émission courant SECl(m) au signal de réception crête EC(m) pondéré par un coefficient inférieur à un, une réponse positive audit premier test étant significative d'une communication en simple parole à l'émission SE(n), - sur réponse négative audit premier test, un deuxième test (4000,7) de comparaison de supériorité du produit de la valeur antérieure du premier indicateur AFE(m-l) et du signal d'enveloppe crête émis courant SECl(m) au signal d'enveloppe crête reçu SRC(m) pondéré par un coefficient inférieur à un, une réponse positive audit deuxième test étant représentative d'une communication en simple parole émis SE(n) et une réponse négative audit deuxième test (4000,7) étant représentative d'une communication double parole SE(n), SR(n) ou d'une communication simple parole réception SR(n). 11. Dispositif selon la revendication 10, caractéri¬ sé en ce que ladite procédure (4000) de discrimination sim¬ ple parole émission SE(n)/simple parole réception SR(n) double parole SE(n), SR(n) est suivie :
- d'une procédure (5000) de calcul et de réactualisation d'auto-étalonnage dudit deuxième indicateur AFA(m), et
- d'une procédure (6000) de calcul et de réactualisation d'auto-étalonnage dudit premier indicateur AFE(m). 12« Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdites procédures de calcul et de réactualisa¬ tion d'auto étalonnage du premier respectivement deuxième indicateur sont suivies d'une procédure (7000) de calcul d'une valeur intermédiaire Kl du coefficient K(m), ladite valeur intermédiaire étant proportionnelle à la valeur dudit deuxième indicateur AFA(m) et inversement proportion¬ nelle au carré de la valeur du signal d'enveloppe crête émis SEC2(m).
13. Dispositif selon la revendication 12, caractéri- se en ce que ladite procédure (7000) de calcul d'une valeur intermédiaire Kl du coefficient K(m) est suivie d'une procédure (8000) d'évaluation du coefficient K(m) par rapport à la valeur minimum KMINI et à la valeur intermé¬ diaire Kl, ladite procédure comportant : - un premier test (8 000,24) de comparaison de supériorité de la valeur antérieure K(m-l) à la valeur Kl, une réponse positive audit test permettant d'attribuer à la valeur K(m) la valeur antérieure K(m-l) diminuée d'une valeur constante CA4 évaluée expérimentalement, et une réponse négative audit test permettant d'attribuer à la valeur K(m) la valeur intermédiaire Kl,
- une étape (8000,27) de calcul d'une valeur intermédiaire KMAX1 (m) permettant d'attribuer à celle-ci la valeur in- termédaire antérieure KMAXl(m-l) augmentée d'une valeur constante CA5 évaluée expérimentalement, - un test (8000,28) de comparaison de supériorité de la valeur KMAXl(m) actuelle à la valeur maximale KMAX, à la valeur intermédiaire KMAXl(m) actuelle étant attribuée (8000,29) la valeur KMAX sur réponse positive audit test, et, - sur réponse négative audit test (8000,28) et suite à une étape d'attribution (8000,29) un test (8000,30) de comparaison de supériorité de la valeur du coefficient K(m) à la valeur intermédiaire actuelle KMAXl(m), à la valeur actuelle du coefficient K(m) étant attribuée (8000,31) sur réponse positive audit test (8000,30) la valeur intermédiaire actuelle KMAXl(m), et, - sur réponse négative audit test (8000,30) et suite à une étape d'attribution (8000,31), un test (8000,32) de comparaison d'infériorité de la valeur actuelle du coefficient K(m) à la valeur KMINI de ce coefficient, à la valeur actuelle du coefficient K(m) étant attribuée en (34 b) la valeur KMINI sur réponse positive audit test, la réponse négative audit test (8000,32) et l'étape d'attribution précédente (34b) étant suivies d'un retour à l'étape de DEBUT (1001) ou d'incrémentation m = m + 1.
14. Dispositif selon l'une des revendications précé¬ dentes, caractérisé en ce que lesdits moyens d'asservisse¬ ment comportent :
- un calculateur numérique (1) recevant sur une pluralité de ports d'entrée les signaux d'enveloppe crête émis SECl(n), SEC2(n), d'enveloppe crête reçu SRC(n) et signal crête restitué par l'annuleur d'écho EC(n), ledit calcu¬ lateur numérique (1) délivrant audit filtre adaptatif (FA) les signaux de coefficients de fuite CF(m) et de contrôle K(m), - une pluralité de circuits détecteurs d'enveloppe de crête (3, 4,6, 7) lesdits circuits étant connectés respective¬ ment entre la ligne d'émission délivrant le signal SE(n), la ligne de réception délivrant le signal SR(n) et la ligne de sortie de 1'annuleur d'écho délivrant le signal E(n).
15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comporte en outre en entrée du filtre auto¬ adaptatif,côté signal d'émission SE(n) et côté signal ré¬ ception SR(n), un module de pré-accentuation (8,9) intro- duisant une loi de gain en fonction de la fréquence, la sortie de l'annuleur d'écho étant en outre munie d'un module (10) de désaccentuation correspondant.
16. Dispositif selon l'une des revendications précé¬ dentes, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de filtre auto-adaptatifs de longueur I identique, disposés en cascade, à chacun desdits filtres étant appliquée la valeur actuelle du coefficient de contrôle K(m) pondérée par un coefficient de valeur (p)i_1 où i représente le rang, dans l'agencement en cascade,du filtre auto-adaptatif considéré, et où p a une valeur inférieure à un.
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