[科普中国]-回波

概述

回波，是指通过不同于正常路径的其他途径而到达给定点上的信号。在该点上，此信号有足够的大小和时延，以致可觉察出它与由正常路径传送来的信号有区别。

产生原因在目前几乎所有的通信网络中，信号的传递都是采用4线传输，也就是在接收和发送两个方向上，各使用两条线传输信号，其中一条是参考地，另一条是信号线。而普通PSTN电话用户使用的话机都是通过2线传输的方式接入本地交换机，一条线是参考地，另一条信号线上同时传输收发双向的信号。于是，就在本地交换机中采用2/4线转换(hybrid)实现这两种传输方式之间的转换。

由于实际使用的2/4线变换器中混合线圈不可能做到理想状况，总是存在一定的阻抗不匹配，不能做到将发送端和接收端完全隔离，所以从4线一侧接收的信号总有一部分没有完全转换到2线一侧，部分泄露到了4线一侧的发送端，因此产生回波（红色示意），如下图所示。这种类型的回波称为电学回波，是回波的主要来源，一般的回波抵消器主要用来消除电学回波。

感知回波的条件通信网中的回波主要是由于电学回波导致的，由回声产生的原理可以知道回声在电话网中总是存在的，但需要满足以下条件电话用户才能感受到回波：

回波通路延时足够长从发话者发出声音，到回波返回发话者，所经过的时间叫做回波通路延时。如果回波通路延时很小，回波和用户发出的声音重叠在了一起，人是感觉不到回声的。对于大多数电话用户来说，如果回波通路延时时间：

(1)小于30ms，不易察觉；

(2)大于30ms，容易察觉，并影响听话效果；

(3)大于50ms，非常严重。

注：ITU-TG.111（A.4.4.1Note3）指出：时延达到24ms，就会有感觉，需要加以控制；ITU-TG.131（RuleM）建议，当环程时延超过25ms时，需要采用回声消除器。 在通信网络中，延时有以下几个原因：

(1)无线链路、卫星中继传输的延时

(2)A； TM或IP网络传输时延；

(3)长途电路传输时延；

(4)为实现可靠传输采用的信道编码产生的时延；

(5)为了实现话音压缩编码而产生的延时。

返回的回波信号足够强即返回到讲话人一方的回音信号幅度足以形成干扰。

回波消除器目前解决回波的办法就是在话路中插入回波抵消设备（也称回声抑制器，本文不加区分）。回波消除器监测接收路径上从远端(farend)来的话音，计算出回波的估值，然后在发送路径上减去这个估值。于是，回波被去除了，只有近端(nearend)的话音被发送到远端。如果一次通话的主被叫用户都是PSTN用户，由于两侧的2/4线转换都会产生回声，因此一次通话需要两个回声抑制器，分别是：

去话EC：去话EC是抑制、抵消主叫产生的回声，有利于被叫方。一般来说，去话EC应尽量靠近主叫，这样源和回声间的时差较小，对硬件要求也相应较小。

来话EC：来话EC是抑制、抵消被叫产生的回声，有利于主叫方。一般来说，来话EC应尽量靠近被叫这样源和回声间的时差较小，对硬件要求也相应较小。

回波抵消器的工作原理决定了，回波通路时延越大，设备成本越高。例如由Tellabs公司提供的CEC128回波抵消芯片，可以同时处理32个回波通路时延小于64ms的话路，如果回波通路时延为128ms，则同样的芯片就只可以处理16个话路。回波抵消设备所能支持的最大回波通路时延（有时也称最大尾端返回时延）就成了回波抵消设备最重要的一项指标。

因为上述原因，在安装回波抵消器的时候，要尽可能把回波抵消器安装在靠近2/4线变换器的位置上。对于用户来说，回波通路时延没有改变，可对于回波抵消器来说，时延变小了。如下图所示：

对于上图中的回波抵消器1来说，用户1是它的近端（尾端），用户2是它的远端，它的任务是消除近端产生的回波，也就是图中2/4线变换器1所产生的回波，保证用户2听不到回声。这时，用户2看到的回波通路时延是从用户2到2/4线变换器1，再返回用户2所用的时间，这个时延决定了是否安装回波抵消；而回波抵消器1看到的回波通路时延，只是从2/4线变换器1到回波抵消器1的时延。于是，回波抵消器1所要支持的最大返回时延就可以小很多，成本也就大大降低。可以看出，在这种典型组网中，回波抵消器只是单向工作的，受益的是远端用户。这样如果双方的2/4线转换性能均比较差，则回波抵消器必须安装两个，分别用于保护参与通话的两个用户。从优化网络结构和降低回声抑制器成本的角度来说，去话回声抑制器应该尽量靠近主叫，而来话回声抑制器应该尽量靠近被叫，这样回声抑制器靠近回声源，对回声抑制器的硬件要求较低，抑止效果也最佳。

回波处理回波处理是提高太赫兹时域光谱系统频谱分辨率的重要方法。为了研究样品存在非线性吸收情况下的回波滤除方法，在解卷积算法的基础上考虑介质对太赫兹脉冲的吸收情况和群延迟效应，将已有算法所需的四个参数缩减为与样品种类、厚度无关的两个参数，进一步提高了太赫兹光谱恢复的准确度。经实验验证，该方法可有效滤除太赫兹时域光谱系统中的GaAs天线基底以及ZnTe探测晶体产生的回波,将时间窗宽度增加一倍，使系统频谱分辨率提高到20 GHz。1