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1、回音抵消技術的探討陳立峰回波的分類及產生原因通信系統(tǒng)中回波包括電學回聲和聲學回聲。在PSTN中，為了降低電話中心局與電話用戶之間電話線的價格，用戶線間的連接采用兩線制；而電話中心局之間連接采用四線制。在采用的混合電路中，由于阻抗的失配，會不可避免地產生電流泄漏。電流泄漏使得一部分信號的能量反射回信號源，這種反射和信道延遲結合在一起，使講話者聽到自己的聲音或者回聲，聽話者也聽到回聲，即為電學回聲。聲學回聲是指揚聲器播出的聲音在被受話方聽到的同時,也通過多種路徑被麥克風拾取到。多路徑反射的結果產生了不同延時的回聲,包括直接
2、回聲和間接回聲。直接回聲是指由揚聲器播出的聲音未經任何反射直接進入麥克風。這種回聲的延時最短,它同遠端說話者的語音能量,揚聲器與麥克風之間的距離、角度,揚聲器的播放音量,麥克風的拾取靈敏度等因素直接相關;而間接回聲是指由揚聲器播出的聲音經過不同的路徑(如房屋或房屋內的任何物體)的一次或多次反射后進入麥克風所產生的回聲的集合。房屋內的任何物體的任何變動都會改變回聲的通道。因此,這種回聲的特點是多路徑的、時變的?；匾艨刂萍夹g發(fā)展歷史為控制回音的影響,人們最早提出的是“通過網絡衰減”的方法。該方法在發(fā)送和接收方向上分別插入一
3、個衰減器,所以,回音的衰減比話音的衰減大2倍。然而,當通信距離很長時,由于話路會經過許多衰減器,因此話音衰減隨著傳輸距離的增加而增加,最后可能導致話音電平降到無法聽清楚的地步。這一缺點,使得“通過網絡衰減”的方法的實用性受到很大限制。20世紀50年代,人們在“通過網絡衰減”技術的基礎上提出了回音抑制器技術?；匾粢种破魍ㄟ^開啟發(fā)送路徑或在發(fā)送路徑上插入較大的衰減來達到控制回音的目的。理想情況下,回音抑制器應在遠端用戶說話時開啟發(fā)送路徑而在遠端用戶接收時關閉發(fā)送路徑。然而,這很難做到,即使是最好的回音抑制器也經常同時將遠端
4、用戶的回音和一部分遠端用戶正在接收的話音同時去除，因此回音抑制器要求通話的雙方都很禮貌。當遠端用戶打斷近端用戶的話時,回音抑制器往往會開啟發(fā)送路徑,從而使近端用戶的話音受到抑制。以上兩種方法都存在較大缺陷和局限性。鑒于“通過網絡衰減”及回音抑制器方法存在的上述缺陷,人們迫切希望能發(fā)明一種新技術以便有效地控制回音的影響。20世紀60年代,朗訊科技貝爾實驗室首先提出回音抵消器技術,由于回音抵消器技術的自適應濾波方法有望克服以往方法存在的缺陷,該技術提出后,得到廣大專家與廠家的推廣與重視。60年代后期,美國通信衛(wèi)星公司首先推
5、出第一批模擬回音抵消系統(tǒng),但該系統(tǒng)由于體積及制造成本等原因,沒有得到商業(yè)推廣。1979年,貝爾實驗室研制成功第一批數(shù)字回音抵消器產品。數(shù)字回音抵消器產品的誕生,標志著回音控制技術進入了一個新紀元。自適應回音抵消理論-6-自適應回音抵消的基本思想是估計回音路徑的特征參數(shù),產生一個模擬的回音路徑,得出模擬回音信號,從接收信號中減去該信號,實現(xiàn)回音抵消。其關鍵就是得到回聲路徑的沖擊響應,由于回音路徑通常是未知的和時變的,所以一般采用自適應濾波器來模擬回音路徑。自適應回音消除的顯著特點是實時跟蹤，實時性強。1、自適應濾波器的結
6、構圖1自適應濾波器的結構圖1中所示的濾波器的輸入是，濾波器的權系數(shù)是，為期望輸出信號，為濾波器的實際輸出，也稱估計值，。是誤差，。由誤差經過一定的自適應濾波算法來調整濾波系數(shù)，使得濾波器的實際輸出接近期望輸出信號。2、自適應回音消除的實現(xiàn)原理圖2給出了單向傳輸?shù)穆晫W消回聲器AEC(AcousticEchoCancellation)的原理圖。圖中y(n)代表來自遠端的信號,r(n)是經過回聲通道而產生的不期望的回聲,x(n)是近端的語音信號。D口的近端信號疊加有不期望的回聲。對消回聲器來說,接收到的遠端信號作為一個參考信
7、號,消回聲器根據(jù)它由自適應濾波器產生回聲的估計值,將從近端帶有回聲的語音信號減去,就得到近端傳送出去的信號。在理想情況下,經過消回聲處理后,殘留的回聲誤差將為0，從而實現(xiàn)回音消除。-6-圖2AEC原理圖回音抵消的主要性能指標收斂速度：濾波器的收斂速度越快越好，使正常通話開始后，通話者很快就感覺不到明顯的回波存在。穩(wěn)態(tài)殘留回波：即當濾波器收斂達到穩(wěn)態(tài)后的回波輸出量，實際中總是希望該參數(shù)越小越好。ITU-TG.168對各種回音抵消器產品在包括以上兩個主要指標在內的各種指標規(guī)定了必須達到的標準。目前常見的自適應算法研究與比較
8、常見自適應濾波算法有：遞推最小二乘算法，最小均方誤差算法，歸一化均方誤差算法，快速精確最小均方誤差算法，子帶濾波，頻域的自適應濾波等等。其中最典型最有代表性的兩類自適應算法就是遞推最小二乘算法和最小均方誤差算法，以下對幾種較常用的算法進行介紹：1、遞歸最小二乘法(RLS)RLS算法的基本方法為:K(n)稱為Kalman增益向量,λ
