Brevet FR2690581A1 — publié le 19931029

i La présente invention concerne de façon générale le domaine des télécom- munications et, plus particulièrement, l'élimination des échos acoustiques dans un dispositif de télécommunications à commande vocale. En environnement urbain, le système radiotéléphonique utilise de nombreuses antennes Chaque antenne est typiquement au centre d'une cellule, laquelle est divisée en six secteurs de 60 ' Chaque secteur possède un groupe de fréquences émises à faible puissance en vue de la communication avec des radio- téléphones mobiles ou portatifs se trouvant à l'intérieur du secteur Lorsque le radiotéléphone passe d'un secteur à un autre, la fréquence utilisée commute auto- matiquement, ce qui permet à la communication téléphonique de se poursuivre sans interruption L'utilisateur d'un radiotéléphone peut donc rester en contact avec le système téléphonique à lignes terrestres à tout moment lorsque le radiotéléphone se trouve dans les limites de la portée d'un système radiotéléphonique cellulaire. La popularité de ce type de transmission a amené certaines villes à appliquer une surtaxe aux communications radiotéléphoniques Il y a des moments o toutes les fréquences sont utilisées et o des utilisateurs doivent attendre, pour faire accès au système, qu'une fréquence se libère Ceci a amené les fabricants-de radiotéléphones cellulaires à mettre au point un nouveau système radiotélépho- nique cellulaire numérique faisant appel à la technique d'accès multiple par répar- tition dans le temps (TDMA) en remplacement du système analogique actuel. Le système TDMA divise chaque fréquence en tranches de temps, ce qui permet à un certain nombre de radiotéléphones d'utiliser une même fréquence en même temps Le système TDMA permet donc d'étendre beaucoup le nombre d'utilisateurs du système radiotéléphonique. On peut utiliser les radiotéléphones mobiles à l'aide d'un combiné ou bien dans le mode mais libres, ou commande vocale Le combiné possède un microphone et un haut-parleur et, pour communiquer, l'utilisateur doit le maintenir près de son visage Dans un système TDMA, le microphone est typiquement connecté de façon indirecte à un codeur vocal qui transforme le signal vocal analogique en mots de code constituant une représentation par paramètres quantifiés du signal vocal. Le mode à commande vocale, ou mains libres, permet à l'utilisateur d'effectuer une communication à une courte distance d'un microphone et d'un haut-parleur sans devoir tenir un combiné Pour obtenir un fonctionnement correct du mode à commande vocale, il faut atténuer le niveau audio du microphone lorsque le haut-parleur fonctionne Ceci réduit le signal audio du haut-parleur qui est reçu par le microphone et retransmis à l'interlocuteur avec lequel la communi- cation a lieu En l'absence d'atténuation, la personne se trouvant à l'autre extrémité de la ligne terrestre entendra sa propre voix en écho Le retard de cet écho est égal au temps mis par le signal vocal pour se déplacer dans le système et revenir à celui qui l'a émis. Selon le volume du signal audio du haut-parleur, il se peut que l'atténua- tion ne soit pas suffisante pour supprimer l'écho acoustique Ainsi, les systèmes radiotéléphoniques peuvent comporter un suppresseur d'écho acoustique servant à supprimer une plus grande partie de l'écho Encore une fois, en fonction du volume sonore délivré par le haut-parleur, même cette mesure peut laisser passer une quantité suffisante de l'écho pour que celui-ci soit décelable Il existe donc un besoin pour un procédé permettant d'éliminer complètement l'écho acoustique. Le procédé d'élimination des échos acoustiques selon l'invention peut être utilisé dans un dispositif de télécommunications à commande vocale qui commu- nique avec d'autres dispositifs de télécommunications ou avec une station de base. Le dispositif de télécommunications possède un trajet direct de télécommunica- tions, allant de la station de base au dispositif de télécommunications à commande vocale et un trajet retour de télécommunications, allant du dispositif de télécom- munication à commande vocale à la station de base Le procédé détermine d'abord si un écho acoustique est présent sur le trajet retour de télécommunications Si un écho est présent, il est remplacé par du bruit. Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de télécommuni- cations à commande vocale est un radiotéléphone cellulaire Le radiotéléphone communique avec une station de base qui est couplée au réseau téléphonique à lignes terrestres. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: la figure 1 représente un système radiotéléphonique à commande vocale selon l'invention; la figure 2 est un organigramme du procédé de l'invention; et la figure 3 est un graphe représentant un écho acoustique après traitement par un suppresseur d'échos de radiotéléphone typique. Le procédé de suppression de l'écho acoustique selon l'invention est illustré sur la figure 2 Ce procédé est utilisé dans un radiotéléphone mobile à commande vocale qui fonctionne dans un environnement radiotéléphonique cellulaire numérique En remplaçant les échos acoustiques par du bruit, le procédé élimine tous les échos acoustiques qui pourraient perturber les télécommunications entre le radiotéléphone et la ligne terrestre, ou d'autres utilisateurs de radiotéléphones Ce procédé agit sur les mots de code du signal vocal qui sont transmis et non sur un signal analogique Ces mots de code du signal vocal sont produits par un codeur vocal. La figure 1 montre un système radiotéléphonique typique mettant en oeuvre le procédé de l'invention Le côté "mobile" contient un ensemble micro- phone 122 et haut-parleur 121 du type à commande vocale, ou mains libres, qui est connectée à un émetteur-récepteur mobile 126 par l'intermédiaire d'un suppresseur d'écho acoustique 125, d'un codeur vocal 130, de l'éliminateur acoustique 123 de l'invention, et d'un atténuateur 124 du type commande vocale. Le côté "ligne terrestre" 110 du système est constitué par la station de base communiquant directement avec le radiotéléphone 120, la borne 113 de commande de la station de base, le central téléphonique 117 du réseau terrestre, et le circuit d'interface 118 qui réalise l'interface entre le central 117 et le télé- phone 119 du réseau terrestre. Selon le procédé, on commence par vérifier l'existence d'un signal vocal 201 dans le trajet direct de télécommunications (pas 201 de l'organigramme de la figure 2) Le trajet direct 101 ainsi que le trajet retour 102 sont représentés sur la figure 1 Le trajet direct 101 correspond à la direction du signal allant du côté ligne terrestre 110 au radiotéléphone 120 Le trajet retour correspond à la direction qui va du radiotéléphone 120 au côté ligne terrestre 110. S'il n'y a pas d'activité vocale sur le trajet direct 101, il est mis fin au processus (pas 210) Puisqu'il n'y a pas d'activité vocale sur le trajet, le haut-parleur 121 n'est pas en activité, le microphone 122 ne recueille aucun signal vocal de la part du haut-parleur 121, de sorte qu'aucun écho acoustique n'est présent. Si une activité vocale est détectée dans le sens direct, il faut trouver un seuil pour déterminer la présence d'un écho acoustique (pas 202) Tout signal se trouvant en-dessous de ce seuil est considéré comme un écho acoustique. On calcule le seuil à l'aide de l'équation suivante: seuil = D As Ac (d B) o: D est la gamme dynamique du signal audio (d B); As est l'atténuation appliquée du haut-parleur au microphone (d B); et Ac est l'atténuation due au suppresseur d'écho (d B). Cette équation place le seuil au point de l'écho le plus élevé, ce qui empêche décrêter un signal vocal qui ne serait pas un écho. Ceci est représenté sur la figure 3 Le niveau de bruit de base, qui est le niveau du bruit ambiant tout autour du rdiotéléphone, est à -50 d B Ce niveau de base est atténué (partie de courbe 302) par l'opération d'atténuation normale que réalise l'atténuateur 124 du radiotéléphone Un écho acoustique ayant échappé à cette atténuation (partie de courbe 303) est illustré comme se trouvant entre 0,3 et 0,5 S et comme montant au-dessus du niveau de bruit de base (partie de courbe 301). Dans le processus mis en oeuvre selon l'invention, on détermine ensuite si l'énergie présente sur le trajet retour de télécommunication est inférieur au seuil (pas 203) Si l'écho se trouve au-dessus du seuil, il est mis fin au processus (pas 210), puisque le fait de procéder au remplacement de signal pourrait amener l'écrêtage d'un signal vocal ne constituant pas un écho Si l'écho est plus bas que le seuil, on remplace l'écho par du bruit (pas 204). Le terme "bruit", tel qu'il est utilisé selon cette invention, est un terme général qui identifie des mots de code de signal vocal représentant la valeur statis- tique du bruit de base courant La valeur statistique du bruit de base courant possède l'énergie et le contenu spectral du bruit courant Ces mots de code repré- sentant du bruit sont mis à la place des mots de code représentant l'écho acoustique. Le bruit mis en remplacement possède le même niveau que le bruit de base. Ceci a pour effet d'éliminer l'écho acoustique gênant qui serait entendu par l'utili- sateur du téléphone à ligne terrestre Au lieu de cela, il entendra un bruit de fond cohérent correspondant à l'environnement du radiotéléphone. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir du procédé dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Procédé permettant d'éliminer les échos acoustiques dans un dispositif de télécommunications à commande vocale, le dispositif de télécommunications communiquant avec une station de base et possédant un trajet direct de télécom- munications, qui va de la station de base au dispositif de télécommunications, et un trajet retour de télécommunications qui va du dispositif de télécommunications à la station de base, le procédé étant caractérisé par les opérations suivantes: déterminer si un écho acoustique existe sur le trajet retour de télécom- munications; et remplacer l'écho acoustique à l'aide d'au moins un mot de code, produit par le dispositif de télécommunications, qui représente, en énergie et en contenu spectral, le bruit ambiant. 2 Procédé permettant d'éliminer les échos acoustiques dans un radiotélé- phone à commande vocale possédant un haut-parleur ( 121), un microphone ( 122) connecté à un codeur vocal ( 130) servant à produire des mots de code à partir d'un signal vocal, et un suppresseur d'écho acoustique ( 125), le radiotéléphone communiquant avec un réseau téléphonique commuté et possédant un trajet direct de télécommunications, qui va du réseau téléphonique commuté au radiotéléphone, et un trajet retour de télécommunications qui va du radiotéléphone au réseau téléphonique commuté, le procédé étant caractérisé par les opérations suivantes: déterminer si le signal vocal est actif sur le trajet direct de télécommuni- cations; si le signal vocal est actif sur le trajet direct de télécommunications, calculer un seuil pour les mots de code de l'écho acoustique sur le trajet retour de télécommunications; et si les mots de code de l'écho acoustique sur le trajet retour de télécom- munications ont une amplitude inférieure au seuil, remplacer les mots de code de l'écho acoustique par des mots de code représentant l'énergie et le contenu spectral du bruit ambiant. 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on calcule le seuil en soustrayant l'atténuation due au suppresseur d'écho acoustique de la différence entre la gamme dynamique du signal vocal et l'atténuation réalisée du haut-parleur au microphone.