网络回音及解决方案

网络回音及解决方案1.1回音基本概念1.2感受到回音的必要条件1.3回音抑制器基本原理1.4回音消除器基本原理1.5回音消除器相关名词解释:参考文献G.164：回音抑制器和数据单音闭塞器G.165：回音消除器和数据单音闭塞器G.168:数字网络回音消除器G.703：2M数字接口的物理、电气特性G.704：基群和二次群同步帧结构G.711：音频信号脉码调制复用（PCM）G.712：PCM话路四线音频接口性能特征G.732：2.048Mbps基群PCM复用设备特性G.823：基于2.048Mbps系列数字网络的抖动和漂移控制音基本概念回音分混合回音和声学回音。混合回音是电话网络中2/4线转换混合线圈（Hybrid）阻抗不匹配造成的“回波效应”，四线收的信号没有完全转换到二线，而部分泄漏到四线端造成的。声学回音常见于免提电话或手机，话机收话端发出的声音经空间多次反射又回传到话机送话端造成的。1.2感受到的必要条件混合回音和声学回音在电话网络中总是存在的，但只有在下列情况下，电话用户才能感受到回音：•回音通路延时足够长（大于30ms）•返回回音信号足够强如果电话网络中的回音通路延迟时间短于30ms，一般不为发话方察觉。但如果延迟时间大于30ms,发话方将察觉到自己的回音，并影响听话效果；延迟时间越长，听话效果越差。回音通路延迟时间与传输媒介、传输距离、设备的处理延迟有关。一般市话网或本地网的回音通路延迟短于20ms，因此不需要安置回音消除器。而在卫星通信网络中信号长距离空间传播，其传播延时高达540毫秒以上，发话方将明显感受到本人讲话的回音而影响通话质量，另外回音的存在将显著降低卫星通信网中的DCME设备的增益。而无线数字蜂窝网（GSM、CDMA等）中，由于采用低比特编码技术，网络声码器和手机声码器引起的处理延迟将达到200ms以上，数字手机用户将明显感受到来自PSTN侧的混合回音而难以承受。IP网络电话中，同样存在烦人的回音问题，其网络延迟时间一般也在几百毫秒左右。因此如何消除回音是国内卫星通信网、国际出口局、数字蜂窝网、IP网络电话等网络所必须考虑的问题。

1.3回音抑制器基本原理早期的回音抑制或回音消除技术，主要是为了解决长途电话网络，如卫星网络中的混合回音问题，相关建议有ITU-TG.161模拟回音抑制器（1977年）、G.164数字回音抑制器、G.165数字回音消除器（1993年）。随着数字网络的发展，ITU-T有关回音消除技术的建议不断更新，1997年4月ITU-T第15研究组推出了G.168数字网络回音消除器建议，此建议仍在不断完善之中。回音抑制器主要由声音激励开关和衰减器两部分组成。声音激励开关安置在四线发线路中，它只允许一定电平阈值的信号通过，由于回音信号较弱所以被抑制，换句话说，它以“半双工”单向通话的方式来抑制回音；同时在四线收线路中置入衰减器。声音激励开关在闭合/断开时，可能使对方听不到开头词和结束词。另外当双方同时讲话时，将阻止一方讲话通过，谁的声音响谁的话通过。如果试图去掉这种不良影响，就需要它停止工作，但是回音又通过了。衰减器置入四线收线路中以衰减回音信号强度，但当对方讲话时也削弱了对方的声音。因此回音抑制器现在已不再使用。图1.1回音抑制器工作原理图图1.1回音抑制器工作原理图COHERE1.4回音消除器基本原理回音消除器按照一种自适应数学算法合成回音模式的方法消除回音（参见图1.2回音消除器工作原理图），串接在E1传输线路中。在四线收线路上采样、存储在X-寄存器中，收敛处理器按照自适应数学算法适配合成最佳“回音”模式，线性滤波器滤去返回路径中所包含的“回音”信号，然后由中心削波器作非线性处理，将残余回音消去。这样当消除回音过程结束时，远端用户将收听到清晰的不带回音的声音。为了解决回音消除器中的噪声调制现象，在中心削波器后还有噪声注入器。回音消除器根据混合线圈ERL损耗值和尾端电路延时的变化，不断更信2M数字信号流中每条话路的回音模式，保证每一次电话接续的回音消除效果达到最佳。当DT1监测到近端讲话时，近端回音消除器“收敛过程”瞬间停止直到近端停止讲话。这个过程中，回音消除器根据原先建立的回音估算值或适配系数进行回音消除过程。为了避免对近端讲话方声音的畸变，中心削波器在检测到近端讲话后2ms内停止工作。当近端讲话停止后，中心削波器又缓慢恢复正常。回音消除器是为消除回音设计的，但它必须能透明传输线路中的信令、连续检校音和调制解调器的单音，闭塞回音消除功能。如果回音消除器不闭塞，当两边发送同一频率的单音信号时，那么回音消除器就会把单音当作回音信号而消除掉。因此，回音消除器必须符合一定的单音闭塞标准以避免不希望的消除现象的产生。当回音消除器闭塞时，Sin端信号不经处理直接传输到Sout端。1.5回音消除器相关名词解释：回首(Echo)四线传输线路中，从接收线路反射到发送线路的话音信号。回首消除器(EchoCanceller)一种能在近端识别回音并把它消除的自适应虑波器。中心削波器(CenterClipper)一种自适应、非线性处理器，主要消除收敛处理后的残余回音，在双方同时讲话时停止工作。收敛及收敛时间Convergence&ConvergenceTime)收敛是指按照一定的自适应算法，适配合成尾端电路中的“回音”模式的处理过程。收敛时间的定义是回音消除器Rin端输入-10dBm0信号、6dBERL值时达到90%的ERLE最终值所需的时间。收敛时间越短，回音消除器消除回音效果越佳。双方讲话检测器(DoubleTalkDetector)DT1、DT2检测近端讲话并判断双方是否同时讲话，控制收敛处理器和中心削波器工作。ERL-回音返回损耗(EchoReturnLoss)ERL是回音信号在尾端电路中(包括2/4线混合线圈)造成的损耗。在同一个E1传输线路中，每条话路的ERL值不一样，回音消除器将以最小ERL值为参考，以Rout和Sin端的平均电平差值来判断Sin端是回音还是近端用户讲话，并控制收敛适配过程。ITU-T要求回音消除器最小ERL设置值为6dB；一般设置为6dB，如混合线圈平衡性较差，那么可以设置为3dB。根据最小ERL值的设置。ERLE-回音返回损耗增益值(EchoReturnLossEnhancement)ERLE是回音消除器有效消除回音得到的损耗增强，即Sin与Sout端回音信号电平差值，衡量回音消除器消除回音效果的主要指标其典型值为35dB(中心削波器不工作)。回音消除器一般只需小于50ms的时间就可获得90%的ERLE典型值，即收敛时间小于50ms(按照ITU-TG.165建议计算)。单音闭塞器(ToneDisabler)指能识别单音信号并使回音消除器停止工作的电路。回音通路延时或电路延时(CircuitDelay)指声音信号从近端讲话方传到远端，又从远端回传到近端方所需的传输时间。

(10)尾端电路和尾端电路延时(TailCircuit&TailCircuitDelay)尾端电路是指回音消除器到近端电话机的传输链路部分。信号从回音消除器的Rout端回传到回音消除器Sin端所需的传播时间称“尾端电路延时”。回音消除器收敛过程需要根据尾端电路延时来计算什么时候Sin端将出现回音信号，因此要求回音消除器有一定的硬件处理能力来存储处理这段时间内的Rin端信号。由于每条话路的尾端电路延时不一样，因此回音消除器根据此E1电路中最长的尾端电路延时来设置硬件电路。回音消除器通常可以为用户灵活提供32ms、64ms、128ms的尾端电路延时处理能力，以适于不同的卫星、有线和蜂窝网络。一般卫星地面站为32ms配置，可以覆盖800公里的本地电话业务；无线蜂窝网络或国际出口局为64ms配置，可以覆盖2000公里内的有线电话业