[科普中国]-近端回声

含义

随着通信技术的发展，通信质量需求的不断提高，出现了许多噪声环境复杂，又需要提供免提功能的场合(例如:车载，机载)。这时，在使用免提电话的空间中，从远方传送来的信号(即远端信号)通过电话的扬声器播放出来，声波被周围的障碍物如:车顶、地板和四壁等反射，这些反射波和直达波都会被电话的麦克风拾取，作为麦克风信号发送回远端，形成回声。这种回声有一定的延迟，当延迟超过50毫秒，并且没有衰减或只有很小衰减的时候，人们就会感觉到清晰的回声，这种回声是通过声学途径产生的，称之为声回声(Acoustic Echo)。回声会严重影响通话质量和系统的稳定性。1

抵消回声x(n)表示远端信号，W(n)表示自适应回声抵消滤波器的权矢量，H(n)表示LEM系统的回声路径，d(n)表示输入x(n)通过LEM系统后所得的回声信号，s(n)表示近端语音信号，v(n)表示环境噪声信号，y(n)表示麦克风所采集到的信号(包括近端语音信号s(n)，回声信号d(n)和环境噪声信号(n)), d(n)表示自适应滤波器模拟出的回声信号估计值，e(n)表示误差信号(包括未抵消干净的回声残余信号，近端语音信号，环境噪声信号)。

如图所示，远端信号x(n)通过实际LEM系统后产生一个回声信号d(n)，此信号在混合了近端的语音信号s(n)和噪声信号v(n)后被送入麦克风，形成麦克风信号。如果直接将此麦克风信号送出，则会将回声信号d(n)、近端语音信号s(n)和噪声信号v(n)一同输出到了远端，在实际通话中会使得远端通话者听到了自己的、被延时了的回声，影响了通话质量，严重时会导致通话系统失效。但能够模拟出和实际LEM系统具有相同特性的系统，并将远端输入信号x(n)通过该系统，则可得到与回声信号相同的信号，这样就可以将混合在麦克风信号中的回声信号消去，保留我们所需的近端信号，这样一个过程称为回声抵消。上述的抵消过程可以用公式表达如下d(n)=X(n)，e(n) = y(n)一d (n)，即输入信号X(n)通过回声抵消滤波器W(n)，获得了LEM系统回声信号的估计值d(n)，再将其从y(n)中减去，我们就获得了不包含回声信号的近端语音信号。由此可见这样一个回声抵消器的核心是:通过一个自适应滤波器来模拟实际的LEM系统。对自适应滤波的要求是收敛速度快，计算复杂度低，稳健性好和失调误差小等。1