[科普中國]-近端回聲

含義

隨著通信技術(shù)的發(fā)展，通信質(zhì)量需求的不斷提高，出現(xiàn)了許多噪聲環(huán)境復(fù)雜，又需要提供免提功能的場合(例如:車載，機(jī)載)。這時(shí)，在使用免提電話的空間中，從遠(yuǎn)方傳送來的信號(hào)(即遠(yuǎn)端信號(hào))通過電話的揚(yáng)聲器播放出來，聲波被周圍的障礙物如:車頂、地板和四壁等反射，這些反射波和直達(dá)波都會(huì)被電話的麥克風(fēng)拾取，作為麥克風(fēng)信號(hào)發(fā)送回遠(yuǎn)端，形成回聲。這種回聲有一定的延遲，當(dāng)延遲超過50毫秒，并且沒有衰減或只有很小衰減的時(shí)候，人們就會(huì)感覺到清晰的回聲，這種回聲是通過聲學(xué)途徑產(chǎn)生的，稱之為聲回聲(Acoustic Echo)。回聲會(huì)嚴(yán)重影響通話質(zhì)量和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。1

抵消回聲x(n)表示遠(yuǎn)端信號(hào)，W(n)表示自適應(yīng)回聲抵消濾波器的權(quán)矢量，H(n)表示LEM系統(tǒng)的回聲路徑，d(n)表示輸入x(n)通過LEM系統(tǒng)后所得的回聲信號(hào)，s(n)表示近端語音信號(hào)，v(n)表示環(huán)境噪聲信號(hào)，y(n)表示麥克風(fēng)所采集到的信號(hào)(包括近端語音信號(hào)s(n)，回聲信號(hào)d(n)和環(huán)境噪聲信號(hào)(n)), d(n)表示自適應(yīng)濾波器模擬出的回聲信號(hào)估計(jì)值，e(n)表示誤差信號(hào)(包括未抵消干凈的回聲殘余信號(hào)，近端語音信號(hào)，環(huán)境噪聲信號(hào))。

如圖所示，遠(yuǎn)端信號(hào)x(n)通過實(shí)際LEM系統(tǒng)后產(chǎn)生一個(gè)回聲信號(hào)d(n)，此信號(hào)在混合了近端的語音信號(hào)s(n)和噪聲信號(hào)v(n)后被送入麥克風(fēng)，形成麥克風(fēng)信號(hào)。如果直接將此麥克風(fēng)信號(hào)送出，則會(huì)將回聲信號(hào)d(n)、近端語音信號(hào)s(n)和噪聲信號(hào)v(n)一同輸出到了遠(yuǎn)端，在實(shí)際通話中會(huì)使得遠(yuǎn)端通話者聽到了自己的、被延時(shí)了的回聲，影響了通話質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致通話系統(tǒng)失效。但能夠模擬出和實(shí)際LEM系統(tǒng)具有相同特性的系統(tǒng)，并將遠(yuǎn)端輸入信號(hào)x(n)通過該系統(tǒng)，則可得到與回聲信號(hào)相同的信號(hào)，這樣就可以將混合在麥克風(fēng)信號(hào)中的回聲信號(hào)消去，保留我們所需的近端信號(hào)，這樣一個(gè)過程稱為回聲抵消。上述的抵消過程可以用公式表達(dá)如下d(n)=X(n)，e(n) = y(n)一d (n)，即輸入信號(hào)X(n)通過回聲抵消濾波器W(n)，獲得了LEM系統(tǒng)回聲信號(hào)的估計(jì)值d(n)，再將其從y(n)中減去，我們就獲得了不包含回聲信號(hào)的近端語音信號(hào)。由此可見這樣一個(gè)回聲抵消器的核心是:通過一個(gè)自適應(yīng)濾波器來模擬實(shí)際的LEM系統(tǒng)。對(duì)自適應(yīng)濾波的要求是收斂速度快，計(jì)算復(fù)雜度低，穩(wěn)健性好和失調(diào)誤差小等。1