語音調度系統(tǒng)的回聲消除技術

賈宗圣

【摘要】 語音調度系統(tǒng)在通播狀態(tài)下，若管理員或調度成員聲音過大將會出現(xiàn)比較嚴重的回音問題，影響調度口令的接收與傳達，針對這一問題，本文闡述了回聲產生的原理及解決方案，并針對調度系統(tǒng)的回聲問題提出有效的解決措施。

【關鍵詞】 語音調度系統(tǒng) 聲學回聲 回聲消除

一、引言

語音調度系統(tǒng)是實現(xiàn)語音通信指揮的重要手段，用于實現(xiàn)管理員對各調度成員的高效順暢指揮。通播功能是語音調度系統(tǒng)最常用且最重要的功能，調度員以廣播方式對調度群內所有或部分調度單機進行全雙工通話，且被加入通播的調度單機之間沒有通話鏈路。但是在語音調度系統(tǒng)的實際使用中，發(fā)現(xiàn)回音現(xiàn)象比較嚴重，也就是調度單機向管理員單機匯報的語音會再次通過管理員單機的話筒發(fā)送出去，從而將調度成員的語音廣播給調度群內其它調度單機，容易干擾管理員或者調度群內人員，影響通信質量。為了解決這一問題，提出通播狀態(tài)下進行消除回音的措施。

二、語音調度系統(tǒng)的組成

語音調度系統(tǒng)主要由調度服務器、管理員單機、調度單機組成，其組成如圖1所示。

調度服務器是語音調度系統(tǒng)的核心設備，主要完成系統(tǒng)的綜合調度控制、網絡控制、用戶以及異構業(yè)務系統(tǒng)接入等功能；管理員單機為通播群主席提供人機交互界面，支持對各類通播業(yè)務、點對點通話、排隊等業(yè)務的控制；調度單機為普通用戶提供人機操作界面，接受管理員單機發(fā)起的各類通播業(yè)務、點對點通話、排隊等業(yè)務請求。

三、回聲的分類與產生回聲的原因

根據(jù)回聲在調度系統(tǒng)中產生的原因，回聲可以分為電學回聲和聲學回聲。電學回聲是因為電路的阻抗不匹配造成的，它對系統(tǒng)的影響較小，一般不再考慮。聲學回聲則是指由受話方揚聲器輸出的聲音被受話方聽到的同時， 又通過多種路徑反射后再被麥克風拾取，然后傳輸?shù)桨l(fā)話方，這種回聲對系統(tǒng)影響較大，需要有效消除掉。由于聲音在空間傳播過程中多路徑反射的存在，使得不同路徑的回聲延時不同，根據(jù)路徑的不同將回聲分為直接回聲和間接回聲。直接回聲是指受話方揚聲器輸出的聲音直接通過受話方的話筒輸入到通信電路中被對方聽到，這種回聲時延最小，主要與遠端的輸入音量、受話方揚聲器的輸出音量、受話方揚聲器的聲場方向與話筒的拾音指向之間的夾角、揚聲器與話筒之間的距離、受話方話筒的靈敏度等因素影響；而間接回聲則是指由受話方揚聲器輸出的聲音經過不同的反射路徑再輸入到受話方的話筒所產生的回聲，間接回聲的特點是多路徑的、時變的。

四、消除聲學回聲的幾種措施

（1）改變設備周圍的環(huán)境來消除聲學回聲。根據(jù)上述聲學回聲產生的原因可知：通過改善受話方揚聲器所處的環(huán)境，比如對房間的墻壁覆蓋吸音材料，盡力減小揚聲器輸出聲音的反射，可以有效地抑制間接回聲。但是改變揚聲器環(huán)境并不能減小直接聲學回聲。

（2）通信鏈路中增加回聲衰減器減小聲學回聲。通過在接收和發(fā)送方向上各插入一個衰減器，這樣，自己發(fā)出的聲音經過一個衰減器傳輸?shù)绞茉挿剑芈晻涍^兩個衰減器傳輸回來，回音的衰減將比話音的衰減大2 倍，可以起到一定的回音消除效果。然而，由于不同操作人員的音量大小不一，所以對衰減器的性能指標存在差異，可能會導致話音電平降到無法聽清楚的水平，這一缺點使得該方法的實用性受到很大限制。

（3）采用回聲消除器AEC（Acoustic Echo Canceller）來消除回聲。AEC以揚聲器的輸出聲音和經多路徑反射后所產生回聲的相關性為基礎，建立對端語音輸入的模型。通過該模型估計回聲，并自適應修改濾波器系數(shù)，使得估計出的回聲十分接近真實回聲，之后從話筒的輸入中減去估計出的回聲，得的純凈的語音輸入。通過將揚聲器過去的輸出聲音存儲的緩存里面，AEC實時地將話筒的輸入聲音與之比較，可以將不同路徑反射回來的聲學回聲消除掉，使得設備不用局限于環(huán)境而無回聲。

五、語音調度系統(tǒng)通播狀態(tài)下回聲特點及解決措施

根據(jù)指揮調度系統(tǒng)通播狀態(tài)的特點：當管理員講話時候，下級調度人員只需要收聽上級語音，不需要發(fā)送語音；當下級某調度成員發(fā)話時候，管理員只需要收聽下級傳來的語音，也不需要發(fā)話，即管理員與下級調度人員之間實際是半雙工的工作狀態(tài)。因此可以在一方成員講話時候，關閉收聽方的話筒輸入來達到消除回聲的目的。

具體解決措施：

通過在話筒輸入端加裝一個繼電器，然后由揚聲器輸出信號來控制繼電器的通斷，當揚聲器有輸出時候，話筒是斷開狀態(tài)；當揚聲器無輸出時候，話筒處于接通狀態(tài)。由于實際測試中發(fā)現(xiàn)，只有當一方的語音信號強度達到一定值的情況下，才可以聽到比較明顯的回聲，為了避免話筒被誤切斷，通過調節(jié)繼電器控制電平，當該揚聲器電平達到某一閾值才觸發(fā)繼電器去切斷話筒輸入。

另外也可以在話筒輸入通路串聯(lián)自動增益控制器，當揚聲器有輸出的時候，降低話筒輸入增益來削弱回聲輸入。通過上述的簡單方法可以有效地解決調度系統(tǒng)中存在的回聲問題。

參 考 文 獻

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