]> git.openfabrics.org - ~emulex/infiniband.git/commitdiff
staging: echo: move to drivers/misc/
authorGreg Kroah-Hartman <gregkh@linuxfoundation.org>
Fri, 28 Feb 2014 22:08:42 +0000 (14:08 -0800)
committerGreg Kroah-Hartman <gregkh@linuxfoundation.org>
Fri, 28 Feb 2014 22:08:42 +0000 (14:08 -0800)
The code is clean, there are users of it, so it doesn't belong in
staging anymore, move it to drivers/misc/.

Cc: Steve Underwood <steveu@coppice.org>
Cc: David Rowe <david@rowetel.com>
Signed-off-by: Greg Kroah-Hartman <gregkh@linuxfoundation.org>
17 files changed:
drivers/misc/Kconfig
drivers/misc/Makefile
drivers/misc/echo/Kconfig [new file with mode: 0644]
drivers/misc/echo/Makefile [new file with mode: 0644]
drivers/misc/echo/echo.c [new file with mode: 0644]
drivers/misc/echo/echo.h [new file with mode: 0644]
drivers/misc/echo/fir.h [new file with mode: 0644]
drivers/misc/echo/oslec.h [new file with mode: 0644]
drivers/staging/Kconfig
drivers/staging/Makefile
drivers/staging/echo/Kconfig [deleted file]
drivers/staging/echo/Makefile [deleted file]
drivers/staging/echo/TODO [deleted file]
drivers/staging/echo/echo.c [deleted file]
drivers/staging/echo/echo.h [deleted file]
drivers/staging/echo/fir.h [deleted file]
drivers/staging/echo/oslec.h [deleted file]

index 6cb388e8fb7d5ae9fa6783f5b2fad8337ddfef22..3816b59d3e1e2b3f7abad31aca700c67421adb37 100644 (file)
@@ -526,4 +526,5 @@ source "drivers/misc/mei/Kconfig"
 source "drivers/misc/vmw_vmci/Kconfig"
 source "drivers/misc/mic/Kconfig"
 source "drivers/misc/genwqe/Kconfig"
+source "drivers/misc/echo/Kconfig"
 endmenu
index 99b9424ce31d809fac0f55928c70b1a9c875d6a1..7eb4b69580c093993a75d877f17def36726196c8 100644 (file)
@@ -54,3 +54,4 @@ obj-$(CONFIG_LATTICE_ECP3_CONFIG)     += lattice-ecp3-config.o
 obj-$(CONFIG_SRAM)             += sram.o
 obj-y                          += mic/
 obj-$(CONFIG_GENWQE)           += genwqe/
+obj-$(CONFIG_ECHO)             += echo/
diff --git a/drivers/misc/echo/Kconfig b/drivers/misc/echo/Kconfig
new file mode 100644 (file)
index 0000000..f1d41ea
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,9 @@
+config ECHO
+       tristate "Line Echo Canceller support"
+       default n
+       ---help---
+         This driver provides line echo cancelling support for mISDN and
+         Zaptel drivers.
+
+         To compile this driver as a module, choose M here. The module
+         will be called echo.
diff --git a/drivers/misc/echo/Makefile b/drivers/misc/echo/Makefile
new file mode 100644 (file)
index 0000000..7d4caac
--- /dev/null
@@ -0,0 +1 @@
+obj-$(CONFIG_ECHO) += echo.o
diff --git a/drivers/misc/echo/echo.c b/drivers/misc/echo/echo.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..9597e95
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,674 @@
+/*
+ * SpanDSP - a series of DSP components for telephony
+ *
+ * echo.c - A line echo canceller.  This code is being developed
+ *          against and partially complies with G168.
+ *
+ * Written by Steve Underwood <steveu@coppice.org>
+ *         and David Rowe <david_at_rowetel_dot_com>
+ *
+ * Copyright (C) 2001, 2003 Steve Underwood, 2007 David Rowe
+ *
+ * Based on a bit from here, a bit from there, eye of toad, ear of
+ * bat, 15 years of failed attempts by David and a few fried brain
+ * cells.
+ *
+ * All rights reserved.
+ *
+ * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
+ * it under the terms of the GNU General Public License version 2, as
+ * published by the Free Software Foundation.
+ *
+ * This program is distributed in the hope that it will be useful,
+ * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+ * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+ * GNU General Public License for more details.
+ *
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License
+ * along with this program; if not, write to the Free Software
+ * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
+ */
+
+/*! \file */
+
+/* Implementation Notes
+   David Rowe
+   April 2007
+
+   This code started life as Steve's NLMS algorithm with a tap
+   rotation algorithm to handle divergence during double talk.  I
+   added a Geigel Double Talk Detector (DTD) [2] and performed some
+   G168 tests.  However I had trouble meeting the G168 requirements,
+   especially for double talk - there were always cases where my DTD
+   failed, for example where near end speech was under the 6dB
+   threshold required for declaring double talk.
+
+   So I tried a two path algorithm [1], which has so far given better
+   results.  The original tap rotation/Geigel algorithm is available
+   in SVN http://svn.rowetel.com/software/oslec/tags/before_16bit.
+   It's probably possible to make it work if some one wants to put some
+   serious work into it.
+
+   At present no special treatment is provided for tones, which
+   generally cause NLMS algorithms to diverge.  Initial runs of a
+   subset of the G168 tests for tones (e.g ./echo_test 6) show the
+   current algorithm is passing OK, which is kind of surprising.  The
+   full set of tests needs to be performed to confirm this result.
+
+   One other interesting change is that I have managed to get the NLMS
+   code to work with 16 bit coefficients, rather than the original 32
+   bit coefficents.  This reduces the MIPs and storage required.
+   I evaulated the 16 bit port using g168_tests.sh and listening tests
+   on 4 real-world samples.
+
+   I also attempted the implementation of a block based NLMS update
+   [2] but although this passes g168_tests.sh it didn't converge well
+   on the real-world samples.  I have no idea why, perhaps a scaling
+   problem.  The block based code is also available in SVN
+   http://svn.rowetel.com/software/oslec/tags/before_16bit.  If this
+   code can be debugged, it will lead to further reduction in MIPS, as
+   the block update code maps nicely onto DSP instruction sets (it's a
+   dot product) compared to the current sample-by-sample update.
+
+   Steve also has some nice notes on echo cancellers in echo.h
+
+   References:
+
+   [1] Ochiai, Areseki, and Ogihara, "Echo Canceller with Two Echo
+       Path Models", IEEE Transactions on communications, COM-25,
+       No. 6, June
+       1977.
+       http://www.rowetel.com/images/echo/dual_path_paper.pdf
+
+   [2] The classic, very useful paper that tells you how to
+       actually build a real world echo canceller:
+        Messerschmitt, Hedberg, Cole, Haoui, Winship, "Digital Voice
+        Echo Canceller with a TMS320020,
+        http://www.rowetel.com/images/echo/spra129.pdf
+
+   [3] I have written a series of blog posts on this work, here is
+       Part 1: http://www.rowetel.com/blog/?p=18
+
+   [4] The source code http://svn.rowetel.com/software/oslec/
+
+   [5] A nice reference on LMS filters:
+        http://en.wikipedia.org/wiki/Least_mean_squares_filter
+
+   Credits:
+
+   Thanks to Steve Underwood, Jean-Marc Valin, and Ramakrishnan
+   Muthukrishnan for their suggestions and email discussions.  Thanks
+   also to those people who collected echo samples for me such as
+   Mark, Pawel, and Pavel.
+*/
+
+#include <linux/kernel.h>
+#include <linux/module.h>
+#include <linux/slab.h>
+
+#include "echo.h"
+
+#define MIN_TX_POWER_FOR_ADAPTION      64
+#define MIN_RX_POWER_FOR_ADAPTION      64
+#define DTD_HANGOVER                   600     /* 600 samples, or 75ms     */
+#define DC_LOG2BETA                    3       /* log2() of DC filter Beta */
+
+/* adapting coeffs using the traditional stochastic descent (N)LMS algorithm */
+
+#ifdef __bfin__
+static inline void lms_adapt_bg(struct oslec_state *ec, int clean, int shift)
+{
+       int i;
+       int offset1;
+       int offset2;
+       int factor;
+       int exp;
+       int16_t *phist;
+       int n;
+
+       if (shift > 0)
+               factor = clean << shift;
+       else
+               factor = clean >> -shift;
+
+       /* Update the FIR taps */
+
+       offset2 = ec->curr_pos;
+       offset1 = ec->taps - offset2;
+       phist = &ec->fir_state_bg.history[offset2];
+
+       /* st: and en: help us locate the assembler in echo.s */
+
+       /* asm("st:"); */
+       n = ec->taps;
+       for (i = 0; i < n; i++) {
+               exp = *phist++ * factor;
+               ec->fir_taps16[1][i] += (int16_t) ((exp + (1 << 14)) >> 15);
+       }
+       /* asm("en:"); */
+
+       /* Note the asm for the inner loop above generated by Blackfin gcc
+          4.1.1 is pretty good (note even parallel instructions used):
+
+          R0 = W [P0++] (X);
+          R0 *= R2;
+          R0 = R0 + R3 (NS) ||
+          R1 = W [P1] (X) ||
+          nop;
+          R0 >>>= 15;
+          R0 = R0 + R1;
+          W [P1++] = R0;
+
+          A block based update algorithm would be much faster but the
+          above can't be improved on much.  Every instruction saved in
+          the loop above is 2 MIPs/ch!  The for loop above is where the
+          Blackfin spends most of it's time - about 17 MIPs/ch measured
+          with speedtest.c with 256 taps (32ms).  Write-back and
+          Write-through cache gave about the same performance.
+        */
+}
+
+/*
+   IDEAS for further optimisation of lms_adapt_bg():
+
+   1/ The rounding is quite costly.  Could we keep as 32 bit coeffs
+   then make filter pluck the MS 16-bits of the coeffs when filtering?
+   However this would lower potential optimisation of filter, as I
+   think the dual-MAC architecture requires packed 16 bit coeffs.
+
+   2/ Block based update would be more efficient, as per comments above,
+   could use dual MAC architecture.
+
+   3/ Look for same sample Blackfin LMS code, see if we can get dual-MAC
+   packing.
+
+   4/ Execute the whole e/c in a block of say 20ms rather than sample
+   by sample.  Processing a few samples every ms is inefficient.
+*/
+
+#else
+static inline void lms_adapt_bg(struct oslec_state *ec, int clean, int shift)
+{
+       int i;
+
+       int offset1;
+       int offset2;
+       int factor;
+       int exp;
+
+       if (shift > 0)
+               factor = clean << shift;
+       else
+               factor = clean >> -shift;
+
+       /* Update the FIR taps */
+
+       offset2 = ec->curr_pos;
+       offset1 = ec->taps - offset2;
+
+       for (i = ec->taps - 1; i >= offset1; i--) {
+               exp = (ec->fir_state_bg.history[i - offset1] * factor);
+               ec->fir_taps16[1][i] += (int16_t) ((exp + (1 << 14)) >> 15);
+       }
+       for (; i >= 0; i--) {
+               exp = (ec->fir_state_bg.history[i + offset2] * factor);
+               ec->fir_taps16[1][i] += (int16_t) ((exp + (1 << 14)) >> 15);
+       }
+}
+#endif
+
+static inline int top_bit(unsigned int bits)
+{
+       if (bits == 0)
+               return -1;
+       else
+               return (int)fls((int32_t) bits) - 1;
+}
+
+struct oslec_state *oslec_create(int len, int adaption_mode)
+{
+       struct oslec_state *ec;
+       int i;
+       const int16_t *history;
+
+       ec = kzalloc(sizeof(*ec), GFP_KERNEL);
+       if (!ec)
+               return NULL;
+
+       ec->taps = len;
+       ec->log2taps = top_bit(len);
+       ec->curr_pos = ec->taps - 1;
+
+       ec->fir_taps16[0] =
+           kcalloc(ec->taps, sizeof(int16_t), GFP_KERNEL);
+       if (!ec->fir_taps16[0])
+               goto error_oom_0;
+
+       ec->fir_taps16[1] =
+           kcalloc(ec->taps, sizeof(int16_t), GFP_KERNEL);
+       if (!ec->fir_taps16[1])
+               goto error_oom_1;
+
+       history = fir16_create(&ec->fir_state, ec->fir_taps16[0], ec->taps);
+       if (!history)
+               goto error_state;
+       history = fir16_create(&ec->fir_state_bg, ec->fir_taps16[1], ec->taps);
+       if (!history)
+               goto error_state_bg;
+
+       for (i = 0; i < 5; i++)
+               ec->xvtx[i] = ec->yvtx[i] = ec->xvrx[i] = ec->yvrx[i] = 0;
+
+       ec->cng_level = 1000;
+       oslec_adaption_mode(ec, adaption_mode);
+
+       ec->snapshot = kcalloc(ec->taps, sizeof(int16_t), GFP_KERNEL);
+       if (!ec->snapshot)
+               goto error_snap;
+
+       ec->cond_met = 0;
+       ec->pstates = 0;
+       ec->ltxacc = ec->lrxacc = ec->lcleanacc = ec->lclean_bgacc = 0;
+       ec->ltx = ec->lrx = ec->lclean = ec->lclean_bg = 0;
+       ec->tx_1 = ec->tx_2 = ec->rx_1 = ec->rx_2 = 0;
+       ec->lbgn = ec->lbgn_acc = 0;
+       ec->lbgn_upper = 200;
+       ec->lbgn_upper_acc = ec->lbgn_upper << 13;
+
+       return ec;
+
+error_snap:
+       fir16_free(&ec->fir_state_bg);
+error_state_bg:
+       fir16_free(&ec->fir_state);
+error_state:
+       kfree(ec->fir_taps16[1]);
+error_oom_1:
+       kfree(ec->fir_taps16[0]);
+error_oom_0:
+       kfree(ec);
+       return NULL;
+}
+EXPORT_SYMBOL_GPL(oslec_create);
+
+void oslec_free(struct oslec_state *ec)
+{
+       int i;
+
+       fir16_free(&ec->fir_state);
+       fir16_free(&ec->fir_state_bg);
+       for (i = 0; i < 2; i++)
+               kfree(ec->fir_taps16[i]);
+       kfree(ec->snapshot);
+       kfree(ec);
+}
+EXPORT_SYMBOL_GPL(oslec_free);
+
+void oslec_adaption_mode(struct oslec_state *ec, int adaption_mode)
+{
+       ec->adaption_mode = adaption_mode;
+}
+EXPORT_SYMBOL_GPL(oslec_adaption_mode);
+
+void oslec_flush(struct oslec_state *ec)
+{
+       int i;
+
+       ec->ltxacc = ec->lrxacc = ec->lcleanacc = ec->lclean_bgacc = 0;
+       ec->ltx = ec->lrx = ec->lclean = ec->lclean_bg = 0;
+       ec->tx_1 = ec->tx_2 = ec->rx_1 = ec->rx_2 = 0;
+
+       ec->lbgn = ec->lbgn_acc = 0;
+       ec->lbgn_upper = 200;
+       ec->lbgn_upper_acc = ec->lbgn_upper << 13;
+
+       ec->nonupdate_dwell = 0;
+
+       fir16_flush(&ec->fir_state);
+       fir16_flush(&ec->fir_state_bg);
+       ec->fir_state.curr_pos = ec->taps - 1;
+       ec->fir_state_bg.curr_pos = ec->taps - 1;
+       for (i = 0; i < 2; i++)
+               memset(ec->fir_taps16[i], 0, ec->taps * sizeof(int16_t));
+
+       ec->curr_pos = ec->taps - 1;
+       ec->pstates = 0;
+}
+EXPORT_SYMBOL_GPL(oslec_flush);
+
+void oslec_snapshot(struct oslec_state *ec)
+{
+       memcpy(ec->snapshot, ec->fir_taps16[0], ec->taps * sizeof(int16_t));
+}
+EXPORT_SYMBOL_GPL(oslec_snapshot);
+
+/* Dual Path Echo Canceller */
+
+int16_t oslec_update(struct oslec_state *ec, int16_t tx, int16_t rx)
+{
+       int32_t echo_value;
+       int clean_bg;
+       int tmp;
+       int tmp1;
+
+       /*
+        * Input scaling was found be required to prevent problems when tx
+        * starts clipping.  Another possible way to handle this would be the
+        * filter coefficent scaling.
+        */
+
+       ec->tx = tx;
+       ec->rx = rx;
+       tx >>= 1;
+       rx >>= 1;
+
+       /*
+        * Filter DC, 3dB point is 160Hz (I think), note 32 bit precision
+        * required otherwise values do not track down to 0. Zero at DC, Pole
+        * at (1-Beta) on real axis.  Some chip sets (like Si labs) don't
+        * need this, but something like a $10 X100P card does.  Any DC really
+        * slows down convergence.
+        *
+        * Note: removes some low frequency from the signal, this reduces the
+        * speech quality when listening to samples through headphones but may
+        * not be obvious through a telephone handset.
+        *
+        * Note that the 3dB frequency in radians is approx Beta, e.g. for Beta
+        * = 2^(-3) = 0.125, 3dB freq is 0.125 rads = 159Hz.
+        */
+
+       if (ec->adaption_mode & ECHO_CAN_USE_RX_HPF) {
+               tmp = rx << 15;
+
+               /*
+                * Make sure the gain of the HPF is 1.0. This can still
+                * saturate a little under impulse conditions, and it might
+                * roll to 32768 and need clipping on sustained peak level
+                * signals. However, the scale of such clipping is small, and
+                * the error due to any saturation should not markedly affect
+                * the downstream processing.
+                */
+               tmp -= (tmp >> 4);
+
+               ec->rx_1 += -(ec->rx_1 >> DC_LOG2BETA) + tmp - ec->rx_2;
+
+               /*
+                * hard limit filter to prevent clipping.  Note that at this
+                * stage rx should be limited to +/- 16383 due to right shift
+                * above
+                */
+               tmp1 = ec->rx_1 >> 15;
+               if (tmp1 > 16383)
+                       tmp1 = 16383;
+               if (tmp1 < -16383)
+                       tmp1 = -16383;
+               rx = tmp1;
+               ec->rx_2 = tmp;
+       }
+
+       /* Block average of power in the filter states.  Used for
+          adaption power calculation. */
+
+       {
+               int new, old;
+
+               /* efficient "out with the old and in with the new" algorithm so
+                  we don't have to recalculate over the whole block of
+                  samples. */
+               new = (int)tx * (int)tx;
+               old = (int)ec->fir_state.history[ec->fir_state.curr_pos] *
+                   (int)ec->fir_state.history[ec->fir_state.curr_pos];
+               ec->pstates +=
+                   ((new - old) + (1 << (ec->log2taps - 1))) >> ec->log2taps;
+               if (ec->pstates < 0)
+                       ec->pstates = 0;
+       }
+
+       /* Calculate short term average levels using simple single pole IIRs */
+
+       ec->ltxacc += abs(tx) - ec->ltx;
+       ec->ltx = (ec->ltxacc + (1 << 4)) >> 5;
+       ec->lrxacc += abs(rx) - ec->lrx;
+       ec->lrx = (ec->lrxacc + (1 << 4)) >> 5;
+
+       /* Foreground filter */
+
+       ec->fir_state.coeffs = ec->fir_taps16[0];
+       echo_value = fir16(&ec->fir_state, tx);
+       ec->clean = rx - echo_value;
+       ec->lcleanacc += abs(ec->clean) - ec->lclean;
+       ec->lclean = (ec->lcleanacc + (1 << 4)) >> 5;
+
+       /* Background filter */
+
+       echo_value = fir16(&ec->fir_state_bg, tx);
+       clean_bg = rx - echo_value;
+       ec->lclean_bgacc += abs(clean_bg) - ec->lclean_bg;
+       ec->lclean_bg = (ec->lclean_bgacc + (1 << 4)) >> 5;
+
+       /* Background Filter adaption */
+
+       /* Almost always adap bg filter, just simple DT and energy
+          detection to minimise adaption in cases of strong double talk.
+          However this is not critical for the dual path algorithm.
+        */
+       ec->factor = 0;
+       ec->shift = 0;
+       if ((ec->nonupdate_dwell == 0)) {
+               int p, logp, shift;
+
+               /* Determine:
+
+                  f = Beta * clean_bg_rx/P ------ (1)
+
+                  where P is the total power in the filter states.
+
+                  The Boffins have shown that if we obey (1) we converge
+                  quickly and avoid instability.
+
+                  The correct factor f must be in Q30, as this is the fixed
+                  point format required by the lms_adapt_bg() function,
+                  therefore the scaled version of (1) is:
+
+                  (2^30) * f  = (2^30) * Beta * clean_bg_rx/P
+                  factor      = (2^30) * Beta * clean_bg_rx/P     ----- (2)
+
+                  We have chosen Beta = 0.25 by experiment, so:
+
+                  factor      = (2^30) * (2^-2) * clean_bg_rx/P
+
+                  (30 - 2 - log2(P))
+                  factor      = clean_bg_rx 2                     ----- (3)
+
+                  To avoid a divide we approximate log2(P) as top_bit(P),
+                  which returns the position of the highest non-zero bit in
+                  P.  This approximation introduces an error as large as a
+                  factor of 2, but the algorithm seems to handle it OK.
+
+                  Come to think of it a divide may not be a big deal on a
+                  modern DSP, so its probably worth checking out the cycles
+                  for a divide versus a top_bit() implementation.
+                */
+
+               p = MIN_TX_POWER_FOR_ADAPTION + ec->pstates;
+               logp = top_bit(p) + ec->log2taps;
+               shift = 30 - 2 - logp;
+               ec->shift = shift;
+
+               lms_adapt_bg(ec, clean_bg, shift);
+       }
+
+       /* very simple DTD to make sure we dont try and adapt with strong
+          near end speech */
+
+       ec->adapt = 0;
+       if ((ec->lrx > MIN_RX_POWER_FOR_ADAPTION) && (ec->lrx > ec->ltx))
+               ec->nonupdate_dwell = DTD_HANGOVER;
+       if (ec->nonupdate_dwell)
+               ec->nonupdate_dwell--;
+
+       /* Transfer logic */
+
+       /* These conditions are from the dual path paper [1], I messed with
+          them a bit to improve performance. */
+
+       if ((ec->adaption_mode & ECHO_CAN_USE_ADAPTION) &&
+           (ec->nonupdate_dwell == 0) &&
+           /* (ec->Lclean_bg < 0.875*ec->Lclean) */
+           (8 * ec->lclean_bg < 7 * ec->lclean) &&
+           /* (ec->Lclean_bg < 0.125*ec->Ltx) */
+           (8 * ec->lclean_bg < ec->ltx)) {
+               if (ec->cond_met == 6) {
+                       /*
+                        * BG filter has had better results for 6 consecutive
+                        * samples
+                        */
+                       ec->adapt = 1;
+                       memcpy(ec->fir_taps16[0], ec->fir_taps16[1],
+                              ec->taps * sizeof(int16_t));
+               } else
+                       ec->cond_met++;
+       } else
+               ec->cond_met = 0;
+
+       /* Non-Linear Processing */
+
+       ec->clean_nlp = ec->clean;
+       if (ec->adaption_mode & ECHO_CAN_USE_NLP) {
+               /*
+                * Non-linear processor - a fancy way to say "zap small
+                * signals, to avoid residual echo due to (uLaw/ALaw)
+                * non-linearity in the channel.".
+                */
+
+               if ((16 * ec->lclean < ec->ltx)) {
+                       /*
+                        * Our e/c has improved echo by at least 24 dB (each
+                        * factor of 2 is 6dB, so 2*2*2*2=16 is the same as
+                        * 6+6+6+6=24dB)
+                        */
+                       if (ec->adaption_mode & ECHO_CAN_USE_CNG) {
+                               ec->cng_level = ec->lbgn;
+
+                               /*
+                                * Very elementary comfort noise generation.
+                                * Just random numbers rolled off very vaguely
+                                * Hoth-like.  DR: This noise doesn't sound
+                                * quite right to me - I suspect there are some
+                                * overflow issues in the filtering as it's too
+                                * "crackly".
+                                * TODO: debug this, maybe just play noise at
+                                * high level or look at spectrum.
+                                */
+
+                               ec->cng_rndnum =
+                                   1664525U * ec->cng_rndnum + 1013904223U;
+                               ec->cng_filter =
+                                   ((ec->cng_rndnum & 0xFFFF) - 32768 +
+                                    5 * ec->cng_filter) >> 3;
+                               ec->clean_nlp =
+                                   (ec->cng_filter * ec->cng_level * 8) >> 14;
+
+                       } else if (ec->adaption_mode & ECHO_CAN_USE_CLIP) {
+                               /* This sounds much better than CNG */
+                               if (ec->clean_nlp > ec->lbgn)
+                                       ec->clean_nlp = ec->lbgn;
+                               if (ec->clean_nlp < -ec->lbgn)
+                                       ec->clean_nlp = -ec->lbgn;
+                       } else {
+                               /*
+                                * just mute the residual, doesn't sound very
+                                * good, used mainly in G168 tests
+                                */
+                               ec->clean_nlp = 0;
+                       }
+               } else {
+                       /*
+                        * Background noise estimator.  I tried a few
+                        * algorithms here without much luck.  This very simple
+                        * one seems to work best, we just average the level
+                        * using a slow (1 sec time const) filter if the
+                        * current level is less than a (experimentally
+                        * derived) constant.  This means we dont include high
+                        * level signals like near end speech.  When combined
+                        * with CNG or especially CLIP seems to work OK.
+                        */
+                       if (ec->lclean < 40) {
+                               ec->lbgn_acc += abs(ec->clean) - ec->lbgn;
+                               ec->lbgn = (ec->lbgn_acc + (1 << 11)) >> 12;
+                       }
+               }
+       }
+
+       /* Roll around the taps buffer */
+       if (ec->curr_pos <= 0)
+               ec->curr_pos = ec->taps;
+       ec->curr_pos--;
+
+       if (ec->adaption_mode & ECHO_CAN_DISABLE)
+               ec->clean_nlp = rx;
+
+       /* Output scaled back up again to match input scaling */
+
+       return (int16_t) ec->clean_nlp << 1;
+}
+EXPORT_SYMBOL_GPL(oslec_update);
+
+/* This function is separated from the echo canceller is it is usually called
+   as part of the tx process.  See rx HP (DC blocking) filter above, it's
+   the same design.
+
+   Some soft phones send speech signals with a lot of low frequency
+   energy, e.g. down to 20Hz.  This can make the hybrid non-linear
+   which causes the echo canceller to fall over.  This filter can help
+   by removing any low frequency before it gets to the tx port of the
+   hybrid.
+
+   It can also help by removing and DC in the tx signal.  DC is bad
+   for LMS algorithms.
+
+   This is one of the classic DC removal filters, adjusted to provide
+   sufficient bass rolloff to meet the above requirement to protect hybrids
+   from things that upset them. The difference between successive samples
+   produces a lousy HPF, and then a suitably placed pole flattens things out.
+   The final result is a nicely rolled off bass end. The filtering is
+   implemented with extended fractional precision, which noise shapes things,
+   giving very clean DC removal.
+*/
+
+int16_t oslec_hpf_tx(struct oslec_state *ec, int16_t tx)
+{
+       int tmp;
+       int tmp1;
+
+       if (ec->adaption_mode & ECHO_CAN_USE_TX_HPF) {
+               tmp = tx << 15;
+
+               /*
+                * Make sure the gain of the HPF is 1.0. The first can still
+                * saturate a little under impulse conditions, and it might
+                * roll to 32768 and need clipping on sustained peak level
+                * signals. However, the scale of such clipping is small, and
+                * the error due to any saturation should not markedly affect
+                * the downstream processing.
+                */
+               tmp -= (tmp >> 4);
+
+               ec->tx_1 += -(ec->tx_1 >> DC_LOG2BETA) + tmp - ec->tx_2;
+               tmp1 = ec->tx_1 >> 15;
+               if (tmp1 > 32767)
+                       tmp1 = 32767;
+               if (tmp1 < -32767)
+                       tmp1 = -32767;
+               tx = tmp1;
+               ec->tx_2 = tmp;
+       }
+
+       return tx;
+}
+EXPORT_SYMBOL_GPL(oslec_hpf_tx);
+
+MODULE_LICENSE("GPL");
+MODULE_AUTHOR("David Rowe");
+MODULE_DESCRIPTION("Open Source Line Echo Canceller");
+MODULE_VERSION("0.3.0");
diff --git a/drivers/misc/echo/echo.h b/drivers/misc/echo/echo.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..9b08c63
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,187 @@
+/*
+ * SpanDSP - a series of DSP components for telephony
+ *
+ * echo.c - A line echo canceller.  This code is being developed
+ *          against and partially complies with G168.
+ *
+ * Written by Steve Underwood <steveu@coppice.org>
+ *         and David Rowe <david_at_rowetel_dot_com>
+ *
+ * Copyright (C) 2001 Steve Underwood and 2007 David Rowe
+ *
+ * All rights reserved.
+ *
+ * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
+ * it under the terms of the GNU General Public License version 2, as
+ * published by the Free Software Foundation.
+ *
+ * This program is distributed in the hope that it will be useful,
+ * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+ * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+ * GNU General Public License for more details.
+ *
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License
+ * along with this program; if not, write to the Free Software
+ * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
+ */
+
+#ifndef __ECHO_H
+#define __ECHO_H
+
+/*
+Line echo cancellation for voice
+
+What does it do?
+
+This module aims to provide G.168-2002 compliant echo cancellation, to remove
+electrical echoes (e.g. from 2-4 wire hybrids) from voice calls.
+
+How does it work?
+
+The heart of the echo cancellor is FIR filter. This is adapted to match the
+echo impulse response of the telephone line. It must be long enough to
+adequately cover the duration of that impulse response. The signal transmitted
+to the telephone line is passed through the FIR filter. Once the FIR is
+properly adapted, the resulting output is an estimate of the echo signal
+received from the line. This is subtracted from the received signal. The result
+is an estimate of the signal which originated at the far end of the line, free
+from echos of our own transmitted signal.
+
+The least mean squares (LMS) algorithm is attributed to Widrow and Hoff, and
+was introduced in 1960. It is the commonest form of filter adaption used in
+things like modem line equalisers and line echo cancellers. There it works very
+well.  However, it only works well for signals of constant amplitude. It works
+very poorly for things like speech echo cancellation, where the signal level
+varies widely.  This is quite easy to fix. If the signal level is normalised -
+similar to applying AGC - LMS can work as well for a signal of varying
+amplitude as it does for a modem signal. This normalised least mean squares
+(NLMS) algorithm is the commonest one used for speech echo cancellation. Many
+other algorithms exist - e.g. RLS (essentially the same as Kalman filtering),
+FAP, etc. Some perform significantly better than NLMS.  However, factors such
+as computational complexity and patents favour the use of NLMS.
+
+A simple refinement to NLMS can improve its performance with speech. NLMS tends
+to adapt best to the strongest parts of a signal. If the signal is white noise,
+the NLMS algorithm works very well. However, speech has more low frequency than
+high frequency content. Pre-whitening (i.e. filtering the signal to flatten its
+spectrum) the echo signal improves the adapt rate for speech, and ensures the
+final residual signal is not heavily biased towards high frequencies. A very
+low complexity filter is adequate for this, so pre-whitening adds little to the
+compute requirements of the echo canceller.
+
+An FIR filter adapted using pre-whitened NLMS performs well, provided certain
+conditions are met:
+
+    - The transmitted signal has poor self-correlation.
+    - There is no signal being generated within the environment being
+      cancelled.
+
+The difficulty is that neither of these can be guaranteed.
+
+If the adaption is performed while transmitting noise (or something fairly
+noise like, such as voice) the adaption works very well. If the adaption is
+performed while transmitting something highly correlative (typically narrow
+band energy such as signalling tones or DTMF), the adaption can go seriously
+wrong. The reason is there is only one solution for the adaption on a near
+random signal - the impulse response of the line. For a repetitive signal,
+there are any number of solutions which converge the adaption, and nothing
+guides the adaption to choose the generalised one. Allowing an untrained
+canceller to converge on this kind of narrowband energy probably a good thing,
+since at least it cancels the tones. Allowing a well converged canceller to
+continue converging on such energy is just a way to ruin its generalised
+adaption. A narrowband detector is needed, so adapation can be suspended at
+appropriate times.
+
+The adaption process is based on trying to eliminate the received signal. When
+there is any signal from within the environment being cancelled it may upset
+the adaption process. Similarly, if the signal we are transmitting is small,
+noise may dominate and disturb the adaption process. If we can ensure that the
+adaption is only performed when we are transmitting a significant signal level,
+and the environment is not, things will be OK. Clearly, it is easy to tell when
+we are sending a significant signal. Telling, if the environment is generating
+a significant signal, and doing it with sufficient speed that the adaption will
+not have diverged too much more we stop it, is a little harder.
+
+The key problem in detecting when the environment is sourcing significant
+energy is that we must do this very quickly. Given a reasonably long sample of
+the received signal, there are a number of strategies which may be used to
+assess whether that signal contains a strong far end component. However, by the
+time that assessment is complete the far end signal will have already caused
+major mis-convergence in the adaption process. An assessment algorithm is
+needed which produces a fairly accurate result from a very short burst of far
+end energy.
+
+How do I use it?
+
+The echo cancellor processes both the transmit and receive streams sample by
+sample. The processing function is not declared inline. Unfortunately,
+cancellation requires many operations per sample, so the call overhead is only
+a minor burden.
+*/
+
+#include "fir.h"
+#include "oslec.h"
+
+/*
+    G.168 echo canceller descriptor. This defines the working state for a line
+    echo canceller.
+*/
+struct oslec_state {
+       int16_t tx;
+       int16_t rx;
+       int16_t clean;
+       int16_t clean_nlp;
+
+       int nonupdate_dwell;
+       int curr_pos;
+       int taps;
+       int log2taps;
+       int adaption_mode;
+
+       int cond_met;
+       int32_t pstates;
+       int16_t adapt;
+       int32_t factor;
+       int16_t shift;
+
+       /* Average levels and averaging filter states */
+       int ltxacc;
+       int lrxacc;
+       int lcleanacc;
+       int lclean_bgacc;
+       int ltx;
+       int lrx;
+       int lclean;
+       int lclean_bg;
+       int lbgn;
+       int lbgn_acc;
+       int lbgn_upper;
+       int lbgn_upper_acc;
+
+       /* foreground and background filter states */
+       struct fir16_state_t fir_state;
+       struct fir16_state_t fir_state_bg;
+       int16_t *fir_taps16[2];
+
+       /* DC blocking filter states */
+       int tx_1;
+       int tx_2;
+       int rx_1;
+       int rx_2;
+
+       /* optional High Pass Filter states */
+       int32_t xvtx[5];
+       int32_t yvtx[5];
+       int32_t xvrx[5];
+       int32_t yvrx[5];
+
+       /* Parameters for the optional Hoth noise generator */
+       int cng_level;
+       int cng_rndnum;
+       int cng_filter;
+
+       /* snapshot sample of coeffs used for development */
+       int16_t *snapshot;
+};
+
+#endif /* __ECHO_H */
diff --git a/drivers/misc/echo/fir.h b/drivers/misc/echo/fir.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..7b9fabf
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,216 @@
+/*
+ * SpanDSP - a series of DSP components for telephony
+ *
+ * fir.h - General telephony FIR routines
+ *
+ * Written by Steve Underwood <steveu@coppice.org>
+ *
+ * Copyright (C) 2002 Steve Underwood
+ *
+ * All rights reserved.
+ *
+ * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
+ * it under the terms of the GNU General Public License version 2, as
+ * published by the Free Software Foundation.
+ *
+ * This program is distributed in the hope that it will be useful,
+ * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+ * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+ * GNU General Public License for more details.
+ *
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License
+ * along with this program; if not, write to the Free Software
+ * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
+ */
+
+#if !defined(_FIR_H_)
+#define _FIR_H_
+
+/*
+   Blackfin NOTES & IDEAS:
+
+   A simple dot product function is used to implement the filter.  This performs
+   just one MAC/cycle which is inefficient but was easy to implement as a first
+   pass.  The current Blackfin code also uses an unrolled form of the filter
+   history to avoid 0 length hardware loop issues.  This is wasteful of
+   memory.
+
+   Ideas for improvement:
+
+   1/ Rewrite filter for dual MAC inner loop.  The issue here is handling
+   history sample offsets that are 16 bit aligned - the dual MAC needs
+   32 bit aligmnent.  There are some good examples in libbfdsp.
+
+   2/ Use the hardware circular buffer facility tohalve memory usage.
+
+   3/ Consider using internal memory.
+
+   Using less memory might also improve speed as cache misses will be
+   reduced. A drop in MIPs and memory approaching 50% should be
+   possible.
+
+   The foreground and background filters currenlty use a total of
+   about 10 MIPs/ch as measured with speedtest.c on a 256 TAP echo
+   can.
+*/
+
+/*
+ * 16 bit integer FIR descriptor. This defines the working state for a single
+ * instance of an FIR filter using 16 bit integer coefficients.
+ */
+struct fir16_state_t {
+       int taps;
+       int curr_pos;
+       const int16_t *coeffs;
+       int16_t *history;
+};
+
+/*
+ * 32 bit integer FIR descriptor. This defines the working state for a single
+ * instance of an FIR filter using 32 bit integer coefficients, and filtering
+ * 16 bit integer data.
+ */
+struct fir32_state_t {
+       int taps;
+       int curr_pos;
+       const int32_t *coeffs;
+       int16_t *history;
+};
+
+/*
+ * Floating point FIR descriptor. This defines the working state for a single
+ * instance of an FIR filter using floating point coefficients and data.
+ */
+struct fir_float_state_t {
+       int taps;
+       int curr_pos;
+       const float *coeffs;
+       float *history;
+};
+
+static inline const int16_t *fir16_create(struct fir16_state_t *fir,
+                                             const int16_t *coeffs, int taps)
+{
+       fir->taps = taps;
+       fir->curr_pos = taps - 1;
+       fir->coeffs = coeffs;
+#if defined(__bfin__)
+       fir->history = kcalloc(2 * taps, sizeof(int16_t), GFP_KERNEL);
+#else
+       fir->history = kcalloc(taps, sizeof(int16_t), GFP_KERNEL);
+#endif
+       return fir->history;
+}
+
+static inline void fir16_flush(struct fir16_state_t *fir)
+{
+#if defined(__bfin__)
+       memset(fir->history, 0, 2 * fir->taps * sizeof(int16_t));
+#else
+       memset(fir->history, 0, fir->taps * sizeof(int16_t));
+#endif
+}
+
+static inline void fir16_free(struct fir16_state_t *fir)
+{
+       kfree(fir->history);
+}
+
+#ifdef __bfin__
+static inline int32_t dot_asm(short *x, short *y, int len)
+{
+       int dot;
+
+       len--;
+
+       __asm__("I0 = %1;\n\t"
+               "I1 = %2;\n\t"
+               "A0 = 0;\n\t"
+               "R0.L = W[I0++] || R1.L = W[I1++];\n\t"
+               "LOOP dot%= LC0 = %3;\n\t"
+               "LOOP_BEGIN dot%=;\n\t"
+               "A0 += R0.L * R1.L (IS) || R0.L = W[I0++] || R1.L = W[I1++];\n\t"
+               "LOOP_END dot%=;\n\t"
+               "A0 += R0.L*R1.L (IS);\n\t"
+               "R0 = A0;\n\t"
+               "%0 = R0;\n\t"
+               : "=&d"(dot)
+               : "a"(x), "a"(y), "a"(len)
+               : "I0", "I1", "A1", "A0", "R0", "R1"
+       );
+
+       return dot;
+}
+#endif
+
+static inline int16_t fir16(struct fir16_state_t *fir, int16_t sample)
+{
+       int32_t y;
+#if defined(__bfin__)
+       fir->history[fir->curr_pos] = sample;
+       fir->history[fir->curr_pos + fir->taps] = sample;
+       y = dot_asm((int16_t *) fir->coeffs, &fir->history[fir->curr_pos],
+                   fir->taps);
+#else
+       int i;
+       int offset1;
+       int offset2;
+
+       fir->history[fir->curr_pos] = sample;
+
+       offset2 = fir->curr_pos;
+       offset1 = fir->taps - offset2;
+       y = 0;
+       for (i = fir->taps - 1; i >= offset1; i--)
+               y += fir->coeffs[i] * fir->history[i - offset1];
+       for (; i >= 0; i--)
+               y += fir->coeffs[i] * fir->history[i + offset2];
+#endif
+       if (fir->curr_pos <= 0)
+               fir->curr_pos = fir->taps;
+       fir->curr_pos--;
+       return (int16_t) (y >> 15);
+}
+
+static inline const int16_t *fir32_create(struct fir32_state_t *fir,
+                                             const int32_t *coeffs, int taps)
+{
+       fir->taps = taps;
+       fir->curr_pos = taps - 1;
+       fir->coeffs = coeffs;
+       fir->history = kcalloc(taps, sizeof(int16_t), GFP_KERNEL);
+       return fir->history;
+}
+
+static inline void fir32_flush(struct fir32_state_t *fir)
+{
+       memset(fir->history, 0, fir->taps * sizeof(int16_t));
+}
+
+static inline void fir32_free(struct fir32_state_t *fir)
+{
+       kfree(fir->history);
+}
+
+static inline int16_t fir32(struct fir32_state_t *fir, int16_t sample)
+{
+       int i;
+       int32_t y;
+       int offset1;
+       int offset2;
+
+       fir->history[fir->curr_pos] = sample;
+       offset2 = fir->curr_pos;
+       offset1 = fir->taps - offset2;
+       y = 0;
+       for (i = fir->taps - 1; i >= offset1; i--)
+               y += fir->coeffs[i] * fir->history[i - offset1];
+       for (; i >= 0; i--)
+               y += fir->coeffs[i] * fir->history[i + offset2];
+       if (fir->curr_pos <= 0)
+               fir->curr_pos = fir->taps;
+       fir->curr_pos--;
+       return (int16_t) (y >> 15);
+}
+
+#endif
diff --git a/drivers/misc/echo/oslec.h b/drivers/misc/echo/oslec.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..f417536
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,94 @@
+/*
+ *  OSLEC - A line echo canceller.  This code is being developed
+ *          against and partially complies with G168. Using code from SpanDSP
+ *
+ * Written by Steve Underwood <steveu@coppice.org>
+ *         and David Rowe <david_at_rowetel_dot_com>
+ *
+ * Copyright (C) 2001 Steve Underwood and 2007-2008 David Rowe
+ *
+ * All rights reserved.
+ *
+ * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
+ * it under the terms of the GNU General Public License version 2, as
+ * published by the Free Software Foundation.
+ *
+ * This program is distributed in the hope that it will be useful,
+ * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+ * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+ * GNU General Public License for more details.
+ *
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License
+ * along with this program; if not, write to the Free Software
+ * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
+ *
+ */
+
+#ifndef __OSLEC_H
+#define __OSLEC_H
+
+/* Mask bits for the adaption mode */
+#define ECHO_CAN_USE_ADAPTION  0x01
+#define ECHO_CAN_USE_NLP       0x02
+#define ECHO_CAN_USE_CNG       0x04
+#define ECHO_CAN_USE_CLIP      0x08
+#define ECHO_CAN_USE_TX_HPF    0x10
+#define ECHO_CAN_USE_RX_HPF    0x20
+#define ECHO_CAN_DISABLE       0x40
+
+/**
+ * oslec_state: G.168 echo canceller descriptor.
+ *
+ * This defines the working state for a line echo canceller.
+ */
+struct oslec_state;
+
+/**
+ * oslec_create - Create a voice echo canceller context.
+ * @len: The length of the canceller, in samples.
+ * @return: The new canceller context, or NULL if the canceller could not be
+ * created.
+ */
+struct oslec_state *oslec_create(int len, int adaption_mode);
+
+/**
+ * oslec_free - Free a voice echo canceller context.
+ * @ec: The echo canceller context.
+ */
+void oslec_free(struct oslec_state *ec);
+
+/**
+ * oslec_flush - Flush (reinitialise) a voice echo canceller context.
+ * @ec: The echo canceller context.
+ */
+void oslec_flush(struct oslec_state *ec);
+
+/**
+ * oslec_adaption_mode - set the adaption mode of a voice echo canceller context.
+ * @ec The echo canceller context.
+ * @adaption_mode: The mode.
+ */
+void oslec_adaption_mode(struct oslec_state *ec, int adaption_mode);
+
+void oslec_snapshot(struct oslec_state *ec);
+
+/**
+ * oslec_update: Process a sample through a voice echo canceller.
+ * @ec: The echo canceller context.
+ * @tx: The transmitted audio sample.
+ * @rx: The received audio sample.
+ *
+ * The return value is the clean (echo cancelled) received sample.
+ */
+int16_t oslec_update(struct oslec_state *ec, int16_t tx, int16_t rx);
+
+/**
+ * oslec_hpf_tx: Process to high pass filter the tx signal.
+ * @ec: The echo canceller context.
+ * @tx: The transmitted auio sample.
+ *
+ * The return value is the HP filtered transmit sample, send this to your D/A.
+ */
+int16_t oslec_hpf_tx(struct oslec_state *ec, int16_t tx);
+
+#endif /* __OSLEC_H */
index 40e5ca971a9c0464a1e3b81d0cbd2b7d6edc100b..2ce3169318f92a74ba821aa7cf0ef396e30546cd 100644 (file)
@@ -34,8 +34,6 @@ source "drivers/staging/winbond/Kconfig"
 
 source "drivers/staging/wlan-ng/Kconfig"
 
-source "drivers/staging/echo/Kconfig"
-
 source "drivers/staging/comedi/Kconfig"
 
 source "drivers/staging/olpc_dcon/Kconfig"
index 00735bbbd0fd4f44f36edf720560d09906cdcbaf..4d04090e4cb68c04403865c992660aad3ce9cebe 100644 (file)
@@ -9,7 +9,6 @@ obj-$(CONFIG_SLICOSS)           += slicoss/
 obj-$(CONFIG_USBIP_CORE)       += usbip/
 obj-$(CONFIG_W35UND)           += winbond/
 obj-$(CONFIG_PRISM2_USB)       += wlan-ng/
-obj-$(CONFIG_ECHO)             += echo/
 obj-$(CONFIG_COMEDI)           += comedi/
 obj-$(CONFIG_FB_OLPC_DCON)     += olpc_dcon/
 obj-$(CONFIG_PANEL)            += panel/
diff --git a/drivers/staging/echo/Kconfig b/drivers/staging/echo/Kconfig
deleted file mode 100644 (file)
index f1d41ea..0000000
+++ /dev/null
@@ -1,9 +0,0 @@
-config ECHO
-       tristate "Line Echo Canceller support"
-       default n
-       ---help---
-         This driver provides line echo cancelling support for mISDN and
-         Zaptel drivers.
-
-         To compile this driver as a module, choose M here. The module
-         will be called echo.
diff --git a/drivers/staging/echo/Makefile b/drivers/staging/echo/Makefile
deleted file mode 100644 (file)
index 7d4caac..0000000
+++ /dev/null
@@ -1 +0,0 @@
-obj-$(CONFIG_ECHO) += echo.o
diff --git a/drivers/staging/echo/TODO b/drivers/staging/echo/TODO
deleted file mode 100644 (file)
index 72a311a..0000000
+++ /dev/null
@@ -1,5 +0,0 @@
-TODO:
-       - send to lkml for review
-
-Please send patches to Greg Kroah-Hartman <greg@kroah.com> and Cc: Steve
-Underwood <steveu@coppice.org> and David Rowe <david@rowetel.com>
diff --git a/drivers/staging/echo/echo.c b/drivers/staging/echo/echo.c
deleted file mode 100644 (file)
index 9597e95..0000000
+++ /dev/null
@@ -1,674 +0,0 @@
-/*
- * SpanDSP - a series of DSP components for telephony
- *
- * echo.c - A line echo canceller.  This code is being developed
- *          against and partially complies with G168.
- *
- * Written by Steve Underwood <steveu@coppice.org>
- *         and David Rowe <david_at_rowetel_dot_com>
- *
- * Copyright (C) 2001, 2003 Steve Underwood, 2007 David Rowe
- *
- * Based on a bit from here, a bit from there, eye of toad, ear of
- * bat, 15 years of failed attempts by David and a few fried brain
- * cells.
- *
- * All rights reserved.
- *
- * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
- * it under the terms of the GNU General Public License version 2, as
- * published by the Free Software Foundation.
- *
- * This program is distributed in the hope that it will be useful,
- * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
- * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
- * GNU General Public License for more details.
- *
- * You should have received a copy of the GNU General Public License
- * along with this program; if not, write to the Free Software
- * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
- */
-
-/*! \file */
-
-/* Implementation Notes
-   David Rowe
-   April 2007
-
-   This code started life as Steve's NLMS algorithm with a tap
-   rotation algorithm to handle divergence during double talk.  I
-   added a Geigel Double Talk Detector (DTD) [2] and performed some
-   G168 tests.  However I had trouble meeting the G168 requirements,
-   especially for double talk - there were always cases where my DTD
-   failed, for example where near end speech was under the 6dB
-   threshold required for declaring double talk.
-
-   So I tried a two path algorithm [1], which has so far given better
-   results.  The original tap rotation/Geigel algorithm is available
-   in SVN http://svn.rowetel.com/software/oslec/tags/before_16bit.
-   It's probably possible to make it work if some one wants to put some
-   serious work into it.
-
-   At present no special treatment is provided for tones, which
-   generally cause NLMS algorithms to diverge.  Initial runs of a
-   subset of the G168 tests for tones (e.g ./echo_test 6) show the
-   current algorithm is passing OK, which is kind of surprising.  The
-   full set of tests needs to be performed to confirm this result.
-
-   One other interesting change is that I have managed to get the NLMS
-   code to work with 16 bit coefficients, rather than the original 32
-   bit coefficents.  This reduces the MIPs and storage required.
-   I evaulated the 16 bit port using g168_tests.sh and listening tests
-   on 4 real-world samples.
-
-   I also attempted the implementation of a block based NLMS update
-   [2] but although this passes g168_tests.sh it didn't converge well
-   on the real-world samples.  I have no idea why, perhaps a scaling
-   problem.  The block based code is also available in SVN
-   http://svn.rowetel.com/software/oslec/tags/before_16bit.  If this
-   code can be debugged, it will lead to further reduction in MIPS, as
-   the block update code maps nicely onto DSP instruction sets (it's a
-   dot product) compared to the current sample-by-sample update.
-
-   Steve also has some nice notes on echo cancellers in echo.h
-
-   References:
-
-   [1] Ochiai, Areseki, and Ogihara, "Echo Canceller with Two Echo
-       Path Models", IEEE Transactions on communications, COM-25,
-       No. 6, June
-       1977.
-       http://www.rowetel.com/images/echo/dual_path_paper.pdf
-
-   [2] The classic, very useful paper that tells you how to
-       actually build a real world echo canceller:
-        Messerschmitt, Hedberg, Cole, Haoui, Winship, "Digital Voice
-        Echo Canceller with a TMS320020,
-        http://www.rowetel.com/images/echo/spra129.pdf
-
-   [3] I have written a series of blog posts on this work, here is
-       Part 1: http://www.rowetel.com/blog/?p=18
-
-   [4] The source code http://svn.rowetel.com/software/oslec/
-
-   [5] A nice reference on LMS filters:
-        http://en.wikipedia.org/wiki/Least_mean_squares_filter
-
-   Credits:
-
-   Thanks to Steve Underwood, Jean-Marc Valin, and Ramakrishnan
-   Muthukrishnan for their suggestions and email discussions.  Thanks
-   also to those people who collected echo samples for me such as
-   Mark, Pawel, and Pavel.
-*/
-
-#include <linux/kernel.h>
-#include <linux/module.h>
-#include <linux/slab.h>
-
-#include "echo.h"
-
-#define MIN_TX_POWER_FOR_ADAPTION      64
-#define MIN_RX_POWER_FOR_ADAPTION      64
-#define DTD_HANGOVER                   600     /* 600 samples, or 75ms     */
-#define DC_LOG2BETA                    3       /* log2() of DC filter Beta */
-
-/* adapting coeffs using the traditional stochastic descent (N)LMS algorithm */
-
-#ifdef __bfin__
-static inline void lms_adapt_bg(struct oslec_state *ec, int clean, int shift)
-{
-       int i;
-       int offset1;
-       int offset2;
-       int factor;
-       int exp;
-       int16_t *phist;
-       int n;
-
-       if (shift > 0)
-               factor = clean << shift;
-       else
-               factor = clean >> -shift;
-
-       /* Update the FIR taps */
-
-       offset2 = ec->curr_pos;
-       offset1 = ec->taps - offset2;
-       phist = &ec->fir_state_bg.history[offset2];
-
-       /* st: and en: help us locate the assembler in echo.s */
-
-       /* asm("st:"); */
-       n = ec->taps;
-       for (i = 0; i < n; i++) {
-               exp = *phist++ * factor;
-               ec->fir_taps16[1][i] += (int16_t) ((exp + (1 << 14)) >> 15);
-       }
-       /* asm("en:"); */
-
-       /* Note the asm for the inner loop above generated by Blackfin gcc
-          4.1.1 is pretty good (note even parallel instructions used):
-
-          R0 = W [P0++] (X);
-          R0 *= R2;
-          R0 = R0 + R3 (NS) ||
-          R1 = W [P1] (X) ||
-          nop;
-          R0 >>>= 15;
-          R0 = R0 + R1;
-          W [P1++] = R0;
-
-          A block based update algorithm would be much faster but the
-          above can't be improved on much.  Every instruction saved in
-          the loop above is 2 MIPs/ch!  The for loop above is where the
-          Blackfin spends most of it's time - about 17 MIPs/ch measured
-          with speedtest.c with 256 taps (32ms).  Write-back and
-          Write-through cache gave about the same performance.
-        */
-}
-
-/*
-   IDEAS for further optimisation of lms_adapt_bg():
-
-   1/ The rounding is quite costly.  Could we keep as 32 bit coeffs
-   then make filter pluck the MS 16-bits of the coeffs when filtering?
-   However this would lower potential optimisation of filter, as I
-   think the dual-MAC architecture requires packed 16 bit coeffs.
-
-   2/ Block based update would be more efficient, as per comments above,
-   could use dual MAC architecture.
-
-   3/ Look for same sample Blackfin LMS code, see if we can get dual-MAC
-   packing.
-
-   4/ Execute the whole e/c in a block of say 20ms rather than sample
-   by sample.  Processing a few samples every ms is inefficient.
-*/
-
-#else
-static inline void lms_adapt_bg(struct oslec_state *ec, int clean, int shift)
-{
-       int i;
-
-       int offset1;
-       int offset2;
-       int factor;
-       int exp;
-
-       if (shift > 0)
-               factor = clean << shift;
-       else
-               factor = clean >> -shift;
-
-       /* Update the FIR taps */
-
-       offset2 = ec->curr_pos;
-       offset1 = ec->taps - offset2;
-
-       for (i = ec->taps - 1; i >= offset1; i--) {
-               exp = (ec->fir_state_bg.history[i - offset1] * factor);
-               ec->fir_taps16[1][i] += (int16_t) ((exp + (1 << 14)) >> 15);
-       }
-       for (; i >= 0; i--) {
-               exp = (ec->fir_state_bg.history[i + offset2] * factor);
-               ec->fir_taps16[1][i] += (int16_t) ((exp + (1 << 14)) >> 15);
-       }
-}
-#endif
-
-static inline int top_bit(unsigned int bits)
-{
-       if (bits == 0)
-               return -1;
-       else
-               return (int)fls((int32_t) bits) - 1;
-}
-
-struct oslec_state *oslec_create(int len, int adaption_mode)
-{
-       struct oslec_state *ec;
-       int i;
-       const int16_t *history;
-
-       ec = kzalloc(sizeof(*ec), GFP_KERNEL);
-       if (!ec)
-               return NULL;
-
-       ec->taps = len;
-       ec->log2taps = top_bit(len);
-       ec->curr_pos = ec->taps - 1;
-
-       ec->fir_taps16[0] =
-           kcalloc(ec->taps, sizeof(int16_t), GFP_KERNEL);
-       if (!ec->fir_taps16[0])
-               goto error_oom_0;
-
-       ec->fir_taps16[1] =
-           kcalloc(ec->taps, sizeof(int16_t), GFP_KERNEL);
-       if (!ec->fir_taps16[1])
-               goto error_oom_1;
-
-       history = fir16_create(&ec->fir_state, ec->fir_taps16[0], ec->taps);
-       if (!history)
-               goto error_state;
-       history = fir16_create(&ec->fir_state_bg, ec->fir_taps16[1], ec->taps);
-       if (!history)
-               goto error_state_bg;
-
-       for (i = 0; i < 5; i++)
-               ec->xvtx[i] = ec->yvtx[i] = ec->xvrx[i] = ec->yvrx[i] = 0;
-
-       ec->cng_level = 1000;
-       oslec_adaption_mode(ec, adaption_mode);
-
-       ec->snapshot = kcalloc(ec->taps, sizeof(int16_t), GFP_KERNEL);
-       if (!ec->snapshot)
-               goto error_snap;
-
-       ec->cond_met = 0;
-       ec->pstates = 0;
-       ec->ltxacc = ec->lrxacc = ec->lcleanacc = ec->lclean_bgacc = 0;
-       ec->ltx = ec->lrx = ec->lclean = ec->lclean_bg = 0;
-       ec->tx_1 = ec->tx_2 = ec->rx_1 = ec->rx_2 = 0;
-       ec->lbgn = ec->lbgn_acc = 0;
-       ec->lbgn_upper = 200;
-       ec->lbgn_upper_acc = ec->lbgn_upper << 13;
-
-       return ec;
-
-error_snap:
-       fir16_free(&ec->fir_state_bg);
-error_state_bg:
-       fir16_free(&ec->fir_state);
-error_state:
-       kfree(ec->fir_taps16[1]);
-error_oom_1:
-       kfree(ec->fir_taps16[0]);
-error_oom_0:
-       kfree(ec);
-       return NULL;
-}
-EXPORT_SYMBOL_GPL(oslec_create);
-
-void oslec_free(struct oslec_state *ec)
-{
-       int i;
-
-       fir16_free(&ec->fir_state);
-       fir16_free(&ec->fir_state_bg);
-       for (i = 0; i < 2; i++)
-               kfree(ec->fir_taps16[i]);
-       kfree(ec->snapshot);
-       kfree(ec);
-}
-EXPORT_SYMBOL_GPL(oslec_free);
-
-void oslec_adaption_mode(struct oslec_state *ec, int adaption_mode)
-{
-       ec->adaption_mode = adaption_mode;
-}
-EXPORT_SYMBOL_GPL(oslec_adaption_mode);
-
-void oslec_flush(struct oslec_state *ec)
-{
-       int i;
-
-       ec->ltxacc = ec->lrxacc = ec->lcleanacc = ec->lclean_bgacc = 0;
-       ec->ltx = ec->lrx = ec->lclean = ec->lclean_bg = 0;
-       ec->tx_1 = ec->tx_2 = ec->rx_1 = ec->rx_2 = 0;
-
-       ec->lbgn = ec->lbgn_acc = 0;
-       ec->lbgn_upper = 200;
-       ec->lbgn_upper_acc = ec->lbgn_upper << 13;
-
-       ec->nonupdate_dwell = 0;
-
-       fir16_flush(&ec->fir_state);
-       fir16_flush(&ec->fir_state_bg);
-       ec->fir_state.curr_pos = ec->taps - 1;
-       ec->fir_state_bg.curr_pos = ec->taps - 1;
-       for (i = 0; i < 2; i++)
-               memset(ec->fir_taps16[i], 0, ec->taps * sizeof(int16_t));
-
-       ec->curr_pos = ec->taps - 1;
-       ec->pstates = 0;
-}
-EXPORT_SYMBOL_GPL(oslec_flush);
-
-void oslec_snapshot(struct oslec_state *ec)
-{
-       memcpy(ec->snapshot, ec->fir_taps16[0], ec->taps * sizeof(int16_t));
-}
-EXPORT_SYMBOL_GPL(oslec_snapshot);
-
-/* Dual Path Echo Canceller */
-
-int16_t oslec_update(struct oslec_state *ec, int16_t tx, int16_t rx)
-{
-       int32_t echo_value;
-       int clean_bg;
-       int tmp;
-       int tmp1;
-
-       /*
-        * Input scaling was found be required to prevent problems when tx
-        * starts clipping.  Another possible way to handle this would be the
-        * filter coefficent scaling.
-        */
-
-       ec->tx = tx;
-       ec->rx = rx;
-       tx >>= 1;
-       rx >>= 1;
-
-       /*
-        * Filter DC, 3dB point is 160Hz (I think), note 32 bit precision
-        * required otherwise values do not track down to 0. Zero at DC, Pole
-        * at (1-Beta) on real axis.  Some chip sets (like Si labs) don't
-        * need this, but something like a $10 X100P card does.  Any DC really
-        * slows down convergence.
-        *
-        * Note: removes some low frequency from the signal, this reduces the
-        * speech quality when listening to samples through headphones but may
-        * not be obvious through a telephone handset.
-        *
-        * Note that the 3dB frequency in radians is approx Beta, e.g. for Beta
-        * = 2^(-3) = 0.125, 3dB freq is 0.125 rads = 159Hz.
-        */
-
-       if (ec->adaption_mode & ECHO_CAN_USE_RX_HPF) {
-               tmp = rx << 15;
-
-               /*
-                * Make sure the gain of the HPF is 1.0. This can still
-                * saturate a little under impulse conditions, and it might
-                * roll to 32768 and need clipping on sustained peak level
-                * signals. However, the scale of such clipping is small, and
-                * the error due to any saturation should not markedly affect
-                * the downstream processing.
-                */
-               tmp -= (tmp >> 4);
-
-               ec->rx_1 += -(ec->rx_1 >> DC_LOG2BETA) + tmp - ec->rx_2;
-
-               /*
-                * hard limit filter to prevent clipping.  Note that at this
-                * stage rx should be limited to +/- 16383 due to right shift
-                * above
-                */
-               tmp1 = ec->rx_1 >> 15;
-               if (tmp1 > 16383)
-                       tmp1 = 16383;
-               if (tmp1 < -16383)
-                       tmp1 = -16383;
-               rx = tmp1;
-               ec->rx_2 = tmp;
-       }
-
-       /* Block average of power in the filter states.  Used for
-          adaption power calculation. */
-
-       {
-               int new, old;
-
-               /* efficient "out with the old and in with the new" algorithm so
-                  we don't have to recalculate over the whole block of
-                  samples. */
-               new = (int)tx * (int)tx;
-               old = (int)ec->fir_state.history[ec->fir_state.curr_pos] *
-                   (int)ec->fir_state.history[ec->fir_state.curr_pos];
-               ec->pstates +=
-                   ((new - old) + (1 << (ec->log2taps - 1))) >> ec->log2taps;
-               if (ec->pstates < 0)
-                       ec->pstates = 0;
-       }
-
-       /* Calculate short term average levels using simple single pole IIRs */
-
-       ec->ltxacc += abs(tx) - ec->ltx;
-       ec->ltx = (ec->ltxacc + (1 << 4)) >> 5;
-       ec->lrxacc += abs(rx) - ec->lrx;
-       ec->lrx = (ec->lrxacc + (1 << 4)) >> 5;
-
-       /* Foreground filter */
-
-       ec->fir_state.coeffs = ec->fir_taps16[0];
-       echo_value = fir16(&ec->fir_state, tx);
-       ec->clean = rx - echo_value;
-       ec->lcleanacc += abs(ec->clean) - ec->lclean;
-       ec->lclean = (ec->lcleanacc + (1 << 4)) >> 5;
-
-       /* Background filter */
-
-       echo_value = fir16(&ec->fir_state_bg, tx);
-       clean_bg = rx - echo_value;
-       ec->lclean_bgacc += abs(clean_bg) - ec->lclean_bg;
-       ec->lclean_bg = (ec->lclean_bgacc + (1 << 4)) >> 5;
-
-       /* Background Filter adaption */
-
-       /* Almost always adap bg filter, just simple DT and energy
-          detection to minimise adaption in cases of strong double talk.
-          However this is not critical for the dual path algorithm.
-        */
-       ec->factor = 0;
-       ec->shift = 0;
-       if ((ec->nonupdate_dwell == 0)) {
-               int p, logp, shift;
-
-               /* Determine:
-
-                  f = Beta * clean_bg_rx/P ------ (1)
-
-                  where P is the total power in the filter states.
-
-                  The Boffins have shown that if we obey (1) we converge
-                  quickly and avoid instability.
-
-                  The correct factor f must be in Q30, as this is the fixed
-                  point format required by the lms_adapt_bg() function,
-                  therefore the scaled version of (1) is:
-
-                  (2^30) * f  = (2^30) * Beta * clean_bg_rx/P
-                  factor      = (2^30) * Beta * clean_bg_rx/P     ----- (2)
-
-                  We have chosen Beta = 0.25 by experiment, so:
-
-                  factor      = (2^30) * (2^-2) * clean_bg_rx/P
-
-                  (30 - 2 - log2(P))
-                  factor      = clean_bg_rx 2                     ----- (3)
-
-                  To avoid a divide we approximate log2(P) as top_bit(P),
-                  which returns the position of the highest non-zero bit in
-                  P.  This approximation introduces an error as large as a
-                  factor of 2, but the algorithm seems to handle it OK.
-
-                  Come to think of it a divide may not be a big deal on a
-                  modern DSP, so its probably worth checking out the cycles
-                  for a divide versus a top_bit() implementation.
-                */
-
-               p = MIN_TX_POWER_FOR_ADAPTION + ec->pstates;
-               logp = top_bit(p) + ec->log2taps;
-               shift = 30 - 2 - logp;
-               ec->shift = shift;
-
-               lms_adapt_bg(ec, clean_bg, shift);
-       }
-
-       /* very simple DTD to make sure we dont try and adapt with strong
-          near end speech */
-
-       ec->adapt = 0;
-       if ((ec->lrx > MIN_RX_POWER_FOR_ADAPTION) && (ec->lrx > ec->ltx))
-               ec->nonupdate_dwell = DTD_HANGOVER;
-       if (ec->nonupdate_dwell)
-               ec->nonupdate_dwell--;
-
-       /* Transfer logic */
-
-       /* These conditions are from the dual path paper [1], I messed with
-          them a bit to improve performance. */
-
-       if ((ec->adaption_mode & ECHO_CAN_USE_ADAPTION) &&
-           (ec->nonupdate_dwell == 0) &&
-           /* (ec->Lclean_bg < 0.875*ec->Lclean) */
-           (8 * ec->lclean_bg < 7 * ec->lclean) &&
-           /* (ec->Lclean_bg < 0.125*ec->Ltx) */
-           (8 * ec->lclean_bg < ec->ltx)) {
-               if (ec->cond_met == 6) {
-                       /*
-                        * BG filter has had better results for 6 consecutive
-                        * samples
-                        */
-                       ec->adapt = 1;
-                       memcpy(ec->fir_taps16[0], ec->fir_taps16[1],
-                              ec->taps * sizeof(int16_t));
-               } else
-                       ec->cond_met++;
-       } else
-               ec->cond_met = 0;
-
-       /* Non-Linear Processing */
-
-       ec->clean_nlp = ec->clean;
-       if (ec->adaption_mode & ECHO_CAN_USE_NLP) {
-               /*
-                * Non-linear processor - a fancy way to say "zap small
-                * signals, to avoid residual echo due to (uLaw/ALaw)
-                * non-linearity in the channel.".
-                */
-
-               if ((16 * ec->lclean < ec->ltx)) {
-                       /*
-                        * Our e/c has improved echo by at least 24 dB (each
-                        * factor of 2 is 6dB, so 2*2*2*2=16 is the same as
-                        * 6+6+6+6=24dB)
-                        */
-                       if (ec->adaption_mode & ECHO_CAN_USE_CNG) {
-                               ec->cng_level = ec->lbgn;
-
-                               /*
-                                * Very elementary comfort noise generation.
-                                * Just random numbers rolled off very vaguely
-                                * Hoth-like.  DR: This noise doesn't sound
-                                * quite right to me - I suspect there are some
-                                * overflow issues in the filtering as it's too
-                                * "crackly".
-                                * TODO: debug this, maybe just play noise at
-                                * high level or look at spectrum.
-                                */
-
-                               ec->cng_rndnum =
-                                   1664525U * ec->cng_rndnum + 1013904223U;
-                               ec->cng_filter =
-                                   ((ec->cng_rndnum & 0xFFFF) - 32768 +
-                                    5 * ec->cng_filter) >> 3;
-                               ec->clean_nlp =
-                                   (ec->cng_filter * ec->cng_level * 8) >> 14;
-
-                       } else if (ec->adaption_mode & ECHO_CAN_USE_CLIP) {
-                               /* This sounds much better than CNG */
-                               if (ec->clean_nlp > ec->lbgn)
-                                       ec->clean_nlp = ec->lbgn;
-                               if (ec->clean_nlp < -ec->lbgn)
-                                       ec->clean_nlp = -ec->lbgn;
-                       } else {
-                               /*
-                                * just mute the residual, doesn't sound very
-                                * good, used mainly in G168 tests
-                                */
-                               ec->clean_nlp = 0;
-                       }
-               } else {
-                       /*
-                        * Background noise estimator.  I tried a few
-                        * algorithms here without much luck.  This very simple
-                        * one seems to work best, we just average the level
-                        * using a slow (1 sec time const) filter if the
-                        * current level is less than a (experimentally
-                        * derived) constant.  This means we dont include high
-                        * level signals like near end speech.  When combined
-                        * with CNG or especially CLIP seems to work OK.
-                        */
-                       if (ec->lclean < 40) {
-                               ec->lbgn_acc += abs(ec->clean) - ec->lbgn;
-                               ec->lbgn = (ec->lbgn_acc + (1 << 11)) >> 12;
-                       }
-               }
-       }
-
-       /* Roll around the taps buffer */
-       if (ec->curr_pos <= 0)
-               ec->curr_pos = ec->taps;
-       ec->curr_pos--;
-
-       if (ec->adaption_mode & ECHO_CAN_DISABLE)
-               ec->clean_nlp = rx;
-
-       /* Output scaled back up again to match input scaling */
-
-       return (int16_t) ec->clean_nlp << 1;
-}
-EXPORT_SYMBOL_GPL(oslec_update);
-
-/* This function is separated from the echo canceller is it is usually called
-   as part of the tx process.  See rx HP (DC blocking) filter above, it's
-   the same design.
-
-   Some soft phones send speech signals with a lot of low frequency
-   energy, e.g. down to 20Hz.  This can make the hybrid non-linear
-   which causes the echo canceller to fall over.  This filter can help
-   by removing any low frequency before it gets to the tx port of the
-   hybrid.
-
-   It can also help by removing and DC in the tx signal.  DC is bad
-   for LMS algorithms.
-
-   This is one of the classic DC removal filters, adjusted to provide
-   sufficient bass rolloff to meet the above requirement to protect hybrids
-   from things that upset them. The difference between successive samples
-   produces a lousy HPF, and then a suitably placed pole flattens things out.
-   The final result is a nicely rolled off bass end. The filtering is
-   implemented with extended fractional precision, which noise shapes things,
-   giving very clean DC removal.
-*/
-
-int16_t oslec_hpf_tx(struct oslec_state *ec, int16_t tx)
-{
-       int tmp;
-       int tmp1;
-
-       if (ec->adaption_mode & ECHO_CAN_USE_TX_HPF) {
-               tmp = tx << 15;
-
-               /*
-                * Make sure the gain of the HPF is 1.0. The first can still
-                * saturate a little under impulse conditions, and it might
-                * roll to 32768 and need clipping on sustained peak level
-                * signals. However, the scale of such clipping is small, and
-                * the error due to any saturation should not markedly affect
-                * the downstream processing.
-                */
-               tmp -= (tmp >> 4);
-
-               ec->tx_1 += -(ec->tx_1 >> DC_LOG2BETA) + tmp - ec->tx_2;
-               tmp1 = ec->tx_1 >> 15;
-               if (tmp1 > 32767)
-                       tmp1 = 32767;
-               if (tmp1 < -32767)
-                       tmp1 = -32767;
-               tx = tmp1;
-               ec->tx_2 = tmp;
-       }
-
-       return tx;
-}
-EXPORT_SYMBOL_GPL(oslec_hpf_tx);
-
-MODULE_LICENSE("GPL");
-MODULE_AUTHOR("David Rowe");
-MODULE_DESCRIPTION("Open Source Line Echo Canceller");
-MODULE_VERSION("0.3.0");
diff --git a/drivers/staging/echo/echo.h b/drivers/staging/echo/echo.h
deleted file mode 100644 (file)
index 9b08c63..0000000
+++ /dev/null
@@ -1,187 +0,0 @@
-/*
- * SpanDSP - a series of DSP components for telephony
- *
- * echo.c - A line echo canceller.  This code is being developed
- *          against and partially complies with G168.
- *
- * Written by Steve Underwood <steveu@coppice.org>
- *         and David Rowe <david_at_rowetel_dot_com>
- *
- * Copyright (C) 2001 Steve Underwood and 2007 David Rowe
- *
- * All rights reserved.
- *
- * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
- * it under the terms of the GNU General Public License version 2, as
- * published by the Free Software Foundation.
- *
- * This program is distributed in the hope that it will be useful,
- * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
- * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
- * GNU General Public License for more details.
- *
- * You should have received a copy of the GNU General Public License
- * along with this program; if not, write to the Free Software
- * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
- */
-
-#ifndef __ECHO_H
-#define __ECHO_H
-
-/*
-Line echo cancellation for voice
-
-What does it do?
-
-This module aims to provide G.168-2002 compliant echo cancellation, to remove
-electrical echoes (e.g. from 2-4 wire hybrids) from voice calls.
-
-How does it work?
-
-The heart of the echo cancellor is FIR filter. This is adapted to match the
-echo impulse response of the telephone line. It must be long enough to
-adequately cover the duration of that impulse response. The signal transmitted
-to the telephone line is passed through the FIR filter. Once the FIR is
-properly adapted, the resulting output is an estimate of the echo signal
-received from the line. This is subtracted from the received signal. The result
-is an estimate of the signal which originated at the far end of the line, free
-from echos of our own transmitted signal.
-
-The least mean squares (LMS) algorithm is attributed to Widrow and Hoff, and
-was introduced in 1960. It is the commonest form of filter adaption used in
-things like modem line equalisers and line echo cancellers. There it works very
-well.  However, it only works well for signals of constant amplitude. It works
-very poorly for things like speech echo cancellation, where the signal level
-varies widely.  This is quite easy to fix. If the signal level is normalised -
-similar to applying AGC - LMS can work as well for a signal of varying
-amplitude as it does for a modem signal. This normalised least mean squares
-(NLMS) algorithm is the commonest one used for speech echo cancellation. Many
-other algorithms exist - e.g. RLS (essentially the same as Kalman filtering),
-FAP, etc. Some perform significantly better than NLMS.  However, factors such
-as computational complexity and patents favour the use of NLMS.
-
-A simple refinement to NLMS can improve its performance with speech. NLMS tends
-to adapt best to the strongest parts of a signal. If the signal is white noise,
-the NLMS algorithm works very well. However, speech has more low frequency than
-high frequency content. Pre-whitening (i.e. filtering the signal to flatten its
-spectrum) the echo signal improves the adapt rate for speech, and ensures the
-final residual signal is not heavily biased towards high frequencies. A very
-low complexity filter is adequate for this, so pre-whitening adds little to the
-compute requirements of the echo canceller.
-
-An FIR filter adapted using pre-whitened NLMS performs well, provided certain
-conditions are met:
-
-    - The transmitted signal has poor self-correlation.
-    - There is no signal being generated within the environment being
-      cancelled.
-
-The difficulty is that neither of these can be guaranteed.
-
-If the adaption is performed while transmitting noise (or something fairly
-noise like, such as voice) the adaption works very well. If the adaption is
-performed while transmitting something highly correlative (typically narrow
-band energy such as signalling tones or DTMF), the adaption can go seriously
-wrong. The reason is there is only one solution for the adaption on a near
-random signal - the impulse response of the line. For a repetitive signal,
-there are any number of solutions which converge the adaption, and nothing
-guides the adaption to choose the generalised one. Allowing an untrained
-canceller to converge on this kind of narrowband energy probably a good thing,
-since at least it cancels the tones. Allowing a well converged canceller to
-continue converging on such energy is just a way to ruin its generalised
-adaption. A narrowband detector is needed, so adapation can be suspended at
-appropriate times.
-
-The adaption process is based on trying to eliminate the received signal. When
-there is any signal from within the environment being cancelled it may upset
-the adaption process. Similarly, if the signal we are transmitting is small,
-noise may dominate and disturb the adaption process. If we can ensure that the
-adaption is only performed when we are transmitting a significant signal level,
-and the environment is not, things will be OK. Clearly, it is easy to tell when
-we are sending a significant signal. Telling, if the environment is generating
-a significant signal, and doing it with sufficient speed that the adaption will
-not have diverged too much more we stop it, is a little harder.
-
-The key problem in detecting when the environment is sourcing significant
-energy is that we must do this very quickly. Given a reasonably long sample of
-the received signal, there are a number of strategies which may be used to
-assess whether that signal contains a strong far end component. However, by the
-time that assessment is complete the far end signal will have already caused
-major mis-convergence in the adaption process. An assessment algorithm is
-needed which produces a fairly accurate result from a very short burst of far
-end energy.
-
-How do I use it?
-
-The echo cancellor processes both the transmit and receive streams sample by
-sample. The processing function is not declared inline. Unfortunately,
-cancellation requires many operations per sample, so the call overhead is only
-a minor burden.
-*/
-
-#include "fir.h"
-#include "oslec.h"
-
-/*
-    G.168 echo canceller descriptor. This defines the working state for a line
-    echo canceller.
-*/
-struct oslec_state {
-       int16_t tx;
-       int16_t rx;
-       int16_t clean;
-       int16_t clean_nlp;
-
-       int nonupdate_dwell;
-       int curr_pos;
-       int taps;
-       int log2taps;
-       int adaption_mode;
-
-       int cond_met;
-       int32_t pstates;
-       int16_t adapt;
-       int32_t factor;
-       int16_t shift;
-
-       /* Average levels and averaging filter states */
-       int ltxacc;
-       int lrxacc;
-       int lcleanacc;
-       int lclean_bgacc;
-       int ltx;
-       int lrx;
-       int lclean;
-       int lclean_bg;
-       int lbgn;
-       int lbgn_acc;
-       int lbgn_upper;
-       int lbgn_upper_acc;
-
-       /* foreground and background filter states */
-       struct fir16_state_t fir_state;
-       struct fir16_state_t fir_state_bg;
-       int16_t *fir_taps16[2];
-
-       /* DC blocking filter states */
-       int tx_1;
-       int tx_2;
-       int rx_1;
-       int rx_2;
-
-       /* optional High Pass Filter states */
-       int32_t xvtx[5];
-       int32_t yvtx[5];
-       int32_t xvrx[5];
-       int32_t yvrx[5];
-
-       /* Parameters for the optional Hoth noise generator */
-       int cng_level;
-       int cng_rndnum;
-       int cng_filter;
-
-       /* snapshot sample of coeffs used for development */
-       int16_t *snapshot;
-};
-
-#endif /* __ECHO_H */
diff --git a/drivers/staging/echo/fir.h b/drivers/staging/echo/fir.h
deleted file mode 100644 (file)
index 7b9fabf..0000000
+++ /dev/null
@@ -1,216 +0,0 @@
-/*
- * SpanDSP - a series of DSP components for telephony
- *
- * fir.h - General telephony FIR routines
- *
- * Written by Steve Underwood <steveu@coppice.org>
- *
- * Copyright (C) 2002 Steve Underwood
- *
- * All rights reserved.
- *
- * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
- * it under the terms of the GNU General Public License version 2, as
- * published by the Free Software Foundation.
- *
- * This program is distributed in the hope that it will be useful,
- * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
- * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
- * GNU General Public License for more details.
- *
- * You should have received a copy of the GNU General Public License
- * along with this program; if not, write to the Free Software
- * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
- */
-
-#if !defined(_FIR_H_)
-#define _FIR_H_
-
-/*
-   Blackfin NOTES & IDEAS:
-
-   A simple dot product function is used to implement the filter.  This performs
-   just one MAC/cycle which is inefficient but was easy to implement as a first
-   pass.  The current Blackfin code also uses an unrolled form of the filter
-   history to avoid 0 length hardware loop issues.  This is wasteful of
-   memory.
-
-   Ideas for improvement:
-
-   1/ Rewrite filter for dual MAC inner loop.  The issue here is handling
-   history sample offsets that are 16 bit aligned - the dual MAC needs
-   32 bit aligmnent.  There are some good examples in libbfdsp.
-
-   2/ Use the hardware circular buffer facility tohalve memory usage.
-
-   3/ Consider using internal memory.
-
-   Using less memory might also improve speed as cache misses will be
-   reduced. A drop in MIPs and memory approaching 50% should be
-   possible.
-
-   The foreground and background filters currenlty use a total of
-   about 10 MIPs/ch as measured with speedtest.c on a 256 TAP echo
-   can.
-*/
-
-/*
- * 16 bit integer FIR descriptor. This defines the working state for a single
- * instance of an FIR filter using 16 bit integer coefficients.
- */
-struct fir16_state_t {
-       int taps;
-       int curr_pos;
-       const int16_t *coeffs;
-       int16_t *history;
-};
-
-/*
- * 32 bit integer FIR descriptor. This defines the working state for a single
- * instance of an FIR filter using 32 bit integer coefficients, and filtering
- * 16 bit integer data.
- */
-struct fir32_state_t {
-       int taps;
-       int curr_pos;
-       const int32_t *coeffs;
-       int16_t *history;
-};
-
-/*
- * Floating point FIR descriptor. This defines the working state for a single
- * instance of an FIR filter using floating point coefficients and data.
- */
-struct fir_float_state_t {
-       int taps;
-       int curr_pos;
-       const float *coeffs;
-       float *history;
-};
-
-static inline const int16_t *fir16_create(struct fir16_state_t *fir,
-                                             const int16_t *coeffs, int taps)
-{
-       fir->taps = taps;
-       fir->curr_pos = taps - 1;
-       fir->coeffs = coeffs;
-#if defined(__bfin__)
-       fir->history = kcalloc(2 * taps, sizeof(int16_t), GFP_KERNEL);
-#else
-       fir->history = kcalloc(taps, sizeof(int16_t), GFP_KERNEL);
-#endif
-       return fir->history;
-}
-
-static inline void fir16_flush(struct fir16_state_t *fir)
-{
-#if defined(__bfin__)
-       memset(fir->history, 0, 2 * fir->taps * sizeof(int16_t));
-#else
-       memset(fir->history, 0, fir->taps * sizeof(int16_t));
-#endif
-}
-
-static inline void fir16_free(struct fir16_state_t *fir)
-{
-       kfree(fir->history);
-}
-
-#ifdef __bfin__
-static inline int32_t dot_asm(short *x, short *y, int len)
-{
-       int dot;
-
-       len--;
-
-       __asm__("I0 = %1;\n\t"
-               "I1 = %2;\n\t"
-               "A0 = 0;\n\t"
-               "R0.L = W[I0++] || R1.L = W[I1++];\n\t"
-               "LOOP dot%= LC0 = %3;\n\t"
-               "LOOP_BEGIN dot%=;\n\t"
-               "A0 += R0.L * R1.L (IS) || R0.L = W[I0++] || R1.L = W[I1++];\n\t"
-               "LOOP_END dot%=;\n\t"
-               "A0 += R0.L*R1.L (IS);\n\t"
-               "R0 = A0;\n\t"
-               "%0 = R0;\n\t"
-               : "=&d"(dot)
-               : "a"(x), "a"(y), "a"(len)
-               : "I0", "I1", "A1", "A0", "R0", "R1"
-       );
-
-       return dot;
-}
-#endif
-
-static inline int16_t fir16(struct fir16_state_t *fir, int16_t sample)
-{
-       int32_t y;
-#if defined(__bfin__)
-       fir->history[fir->curr_pos] = sample;
-       fir->history[fir->curr_pos + fir->taps] = sample;
-       y = dot_asm((int16_t *) fir->coeffs, &fir->history[fir->curr_pos],
-                   fir->taps);
-#else
-       int i;
-       int offset1;
-       int offset2;
-
-       fir->history[fir->curr_pos] = sample;
-
-       offset2 = fir->curr_pos;
-       offset1 = fir->taps - offset2;
-       y = 0;
-       for (i = fir->taps - 1; i >= offset1; i--)
-               y += fir->coeffs[i] * fir->history[i - offset1];
-       for (; i >= 0; i--)
-               y += fir->coeffs[i] * fir->history[i + offset2];
-#endif
-       if (fir->curr_pos <= 0)
-               fir->curr_pos = fir->taps;
-       fir->curr_pos--;
-       return (int16_t) (y >> 15);
-}
-
-static inline const int16_t *fir32_create(struct fir32_state_t *fir,
-                                             const int32_t *coeffs, int taps)
-{
-       fir->taps = taps;
-       fir->curr_pos = taps - 1;
-       fir->coeffs = coeffs;
-       fir->history = kcalloc(taps, sizeof(int16_t), GFP_KERNEL);
-       return fir->history;
-}
-
-static inline void fir32_flush(struct fir32_state_t *fir)
-{
-       memset(fir->history, 0, fir->taps * sizeof(int16_t));
-}
-
-static inline void fir32_free(struct fir32_state_t *fir)
-{
-       kfree(fir->history);
-}
-
-static inline int16_t fir32(struct fir32_state_t *fir, int16_t sample)
-{
-       int i;
-       int32_t y;
-       int offset1;
-       int offset2;
-
-       fir->history[fir->curr_pos] = sample;
-       offset2 = fir->curr_pos;
-       offset1 = fir->taps - offset2;
-       y = 0;
-       for (i = fir->taps - 1; i >= offset1; i--)
-               y += fir->coeffs[i] * fir->history[i - offset1];
-       for (; i >= 0; i--)
-               y += fir->coeffs[i] * fir->history[i + offset2];
-       if (fir->curr_pos <= 0)
-               fir->curr_pos = fir->taps;
-       fir->curr_pos--;
-       return (int16_t) (y >> 15);
-}
-
-#endif
diff --git a/drivers/staging/echo/oslec.h b/drivers/staging/echo/oslec.h
deleted file mode 100644 (file)
index f417536..0000000
+++ /dev/null
@@ -1,94 +0,0 @@
-/*
- *  OSLEC - A line echo canceller.  This code is being developed
- *          against and partially complies with G168. Using code from SpanDSP
- *
- * Written by Steve Underwood <steveu@coppice.org>
- *         and David Rowe <david_at_rowetel_dot_com>
- *
- * Copyright (C) 2001 Steve Underwood and 2007-2008 David Rowe
- *
- * All rights reserved.
- *
- * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
- * it under the terms of the GNU General Public License version 2, as
- * published by the Free Software Foundation.
- *
- * This program is distributed in the hope that it will be useful,
- * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
- * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
- * GNU General Public License for more details.
- *
- * You should have received a copy of the GNU General Public License
- * along with this program; if not, write to the Free Software
- * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
- *
- */
-
-#ifndef __OSLEC_H
-#define __OSLEC_H
-
-/* Mask bits for the adaption mode */
-#define ECHO_CAN_USE_ADAPTION  0x01
-#define ECHO_CAN_USE_NLP       0x02
-#define ECHO_CAN_USE_CNG       0x04
-#define ECHO_CAN_USE_CLIP      0x08
-#define ECHO_CAN_USE_TX_HPF    0x10
-#define ECHO_CAN_USE_RX_HPF    0x20
-#define ECHO_CAN_DISABLE       0x40
-
-/**
- * oslec_state: G.168 echo canceller descriptor.
- *
- * This defines the working state for a line echo canceller.
- */
-struct oslec_state;
-
-/**
- * oslec_create - Create a voice echo canceller context.
- * @len: The length of the canceller, in samples.
- * @return: The new canceller context, or NULL if the canceller could not be
- * created.
- */
-struct oslec_state *oslec_create(int len, int adaption_mode);
-
-/**
- * oslec_free - Free a voice echo canceller context.
- * @ec: The echo canceller context.
- */
-void oslec_free(struct oslec_state *ec);
-
-/**
- * oslec_flush - Flush (reinitialise) a voice echo canceller context.
- * @ec: The echo canceller context.
- */
-void oslec_flush(struct oslec_state *ec);
-
-/**
- * oslec_adaption_mode - set the adaption mode of a voice echo canceller context.
- * @ec The echo canceller context.
- * @adaption_mode: The mode.
- */
-void oslec_adaption_mode(struct oslec_state *ec, int adaption_mode);
-
-void oslec_snapshot(struct oslec_state *ec);
-
-/**
- * oslec_update: Process a sample through a voice echo canceller.
- * @ec: The echo canceller context.
- * @tx: The transmitted audio sample.
- * @rx: The received audio sample.
- *
- * The return value is the clean (echo cancelled) received sample.
- */
-int16_t oslec_update(struct oslec_state *ec, int16_t tx, int16_t rx);
-
-/**
- * oslec_hpf_tx: Process to high pass filter the tx signal.
- * @ec: The echo canceller context.
- * @tx: The transmitted auio sample.
- *
- * The return value is the HP filtered transmit sample, send this to your D/A.
- */
-int16_t oslec_hpf_tx(struct oslec_state *ec, int16_t tx);
-
-#endif /* __OSLEC_H */