網(wǎng)絡回音及解決方案

網(wǎng)絡回音及解決方案1.1回音基本概念1.2感受到回音的必要條件1.3回音抑制器基本原理1.4回音消除器基本原理1.5回音消除器相關(guān)名詞解釋:參考文獻G.164：回音抑制器和數(shù)據(jù)單音閉塞器G.165：回音消除器和數(shù)據(jù)單音閉塞器G.168:數(shù)字網(wǎng)絡回音消除器G.703：2M數(shù)字接口的物理、電氣特性G.704：基群和二次群同步幀結(jié)構(gòu)G.711：音頻信號脈碼調(diào)制復用（PCM）G.712：PCM話路四線音頻接口性能特征G.732：2.048Mbps基群PCM復用設備特性G.823：基于2.048Mbps系列數(shù)字網(wǎng)絡的抖動和漂移控制音基本概念回音分混合回音和聲學回音?；旌匣匾羰请娫捑W(wǎng)絡中2/4線轉(zhuǎn)換混合線圈（Hybrid）阻抗不匹配造成的“回波效應”，四線收的信號沒有完全轉(zhuǎn)換到二線，而部分泄漏到四線端造成的。聲學回音常見于免提電話或手機，話機收話端發(fā)出的聲音經(jīng)空間多次反射又回傳到話機送話端造成的。1.2感受到的必要條件混合回音和聲學回音在電話網(wǎng)絡中總是存在的，但只有在下列情況下，電話用戶才能感受到回音：?回音通路延時足夠長（大于30ms）?返回回音信號足夠強如果電話網(wǎng)絡中的回音通路延遲時間短于30ms，一般不為發(fā)話方察覺。但如果延遲時間大于30ms,發(fā)話方將察覺到自己的回音，并影響聽話效果；延遲時間越長，聽話效果越差?；匾敉费舆t時間與傳輸媒介、傳輸距離、設備的處理延遲有關(guān)。一般市話網(wǎng)或本地網(wǎng)的回音通路延遲短于20ms，因此不需要安置回音消除器。而在衛(wèi)星通信網(wǎng)絡中信號長距離空間傳播，其傳播延時高達540毫秒以上，發(fā)話方將明顯感受到本人講話的回音而影響通話質(zhì)量，另外回音的存在將顯著降低衛(wèi)星通信網(wǎng)中的DCME設備的增益。而無線數(shù)字蜂窩網(wǎng)（GSM、CDMA等）中，由于采用低比特編碼技術(shù)，網(wǎng)絡聲碼器和手機聲碼器引起的處理延遲將達到200ms以上，數(shù)字手機用戶將明顯感受到來自PSTN側(cè)的混合回音而難以承受。IP網(wǎng)絡電話中，同樣存在煩人的回音問題，其網(wǎng)絡延遲時間一般也在幾百毫秒左右。因此如何消除回音是國內(nèi)衛(wèi)星通信網(wǎng)、國際出口局、數(shù)字蜂窩網(wǎng)、IP網(wǎng)絡電話等網(wǎng)絡所必須考慮的問題。

1.3回音抑制器基本原理早期的回音抑制或回音消除技術(shù)，主要是為了解決長途電話網(wǎng)絡，如衛(wèi)星網(wǎng)絡中的混合回音問題，相關(guān)建議有ITU-TG.161模擬回音抑制器（1977年）、G.164數(shù)字回音抑制器、G.165數(shù)字回音消除器（1993年）。隨著數(shù)字網(wǎng)絡的發(fā)展，ITU-T有關(guān)回音消除技術(shù)的建議不斷更新，1997年4月ITU-T第15研究組推出了G.168數(shù)字網(wǎng)絡回音消除器建議，此建議仍在不斷完善之中。回音抑制器主要由聲音激勵開關(guān)和衰減器兩部分組成。聲音激勵開關(guān)安置在四線發(fā)線路中，它只允許一定電平閾值的信號通過，由于回音信號較弱所以被抑制，換句話說，它以“半雙工”單向通話的方式來抑制回音；同時在四線收線路中置入衰減器。聲音激勵開關(guān)在閉合/斷開時，可能使對方聽不到開頭詞和結(jié)束詞。另外當雙方同時講話時，將阻止一方講話通過，誰的聲音響誰的話通過。如果試圖去掉這種不良影響，就需要它停止工作，但是回音又通過了。衰減器置入四線收線路中以衰減回音信號強度，但當對方講話時也削弱了對方的聲音。因此回音抑制器現(xiàn)在已不再使用。圖1.1回音抑制器工作原理圖圖1.1回音抑制器工作原理圖COHERE1.4回音消除器基本原理回音消除器按照一種自適應數(shù)學算法合成回音模式的方法消除回音（參見圖1.2回音消除器工作原理圖），串接在E1傳輸線路中。在四線收線路上采樣、存儲在X-寄存器中，收斂處理器按照自適應數(shù)學算法適配合成最佳“回音”模式，線性濾波器濾去返回路徑中所包含的“回音”信號，然后由中心削波器作非線性處理，將殘余回音消去。這樣當消除回音過程結(jié)束時，遠端用戶將收聽到清晰的不帶回音的聲音。為了解決回音消除器中的噪聲調(diào)制現(xiàn)象，在中心削波器后還有噪聲注入器?；匾粝鞲鶕?jù)混合線圈ERL損耗值和尾端電路延時的變化，不斷更信2M數(shù)字信號流中每條話路的回音模式，保證每一次電話接續(xù)的回音消除效果達到最佳。當DT1監(jiān)測到近端講話時，近端回音消除器“收斂過程”瞬間停止直到近端停止講話。這個過程中，回音消除器根據(jù)原先建立的回音估算值或適配系數(shù)進行回音消除過程。為了避免對近端講話方聲音的畸變，中心削波器在檢測到近端講話后2ms內(nèi)停止工作。當近端講話停止后，中心削波器又緩慢恢復正常?；匾粝魇菫橄匾粼O計的，但它必須能透明傳輸線路中的信令、連續(xù)檢校音和調(diào)制解調(diào)器的單音，閉塞回音消除功能。如果回音消除器不閉塞，當兩邊發(fā)送同一頻率的單音信號時，那么回音消除器就會把單音當作回音信號而消除掉。因此，回音消除器必須符合一定的單音閉塞標準以避免不希望的消除現(xiàn)象的產(chǎn)生。當回音消除器閉塞時，Sin端信號不經(jīng)處理直接傳輸?shù)絊out端。1.5回音消除器相關(guān)名詞解釋：回首(Echo)四線傳輸線路中，從接收線路反射到發(fā)送線路的話音信號。回首消除器(EchoCanceller)一種能在近端識別回音并把它消除的自適應慮波器。中心削波器(CenterClipper)一種自適應、非線性處理器，主要消除收斂處理后的殘余回音，在雙方同時講話時停止工作。收斂及收斂時間Convergence&ConvergenceTime)收斂是指按照一定的自適應算法，適配合成尾端電路中的“回音”模式的處理過程。收斂時間的定義是回音消除器Rin端輸入-10dBm0信號、6dBERL值時達到90%的ERLE最終值所需的時間。收斂時間越短，回音消除器消除回音效果越佳。雙方講話檢測器(DoubleTalkDetector)DT1、DT2檢測近端講話并判斷雙方是否同時講話，控制收斂處理器和中心削波器工作。ERL-回音返回損耗(EchoReturnLoss)ERL是回音信號在尾端電路中(包括2/4線混合線圈)造成的損耗。在同一個E1傳輸線路中，每條話路的ERL值不一樣，回音消除器將以最小ERL值為參考，以Rout和Sin端的平均電平差值來判斷Sin端是回音還是近端用戶講話，并控制收斂適配過程。ITU-T要求回音消除器最小ERL設置值為6dB；一般設置為6dB，如混合線圈平衡性較差，那么可以設置為3dB。根據(jù)最小ERL值的設置。ERLE-回音返回損耗增益值(EchoReturnLossEnhancement)ERLE是回音消除器有效消除回音得到的損耗增強，即Sin與Sout端回音信號電平差值，衡量回音消除器消除回音效果的主要指標其典型值為35dB(中心削波器不工作)?；匾粝饕话阒恍栊∮?0ms的時間就可獲得90%的ERLE典型值，即收斂時間小于50ms(按照ITU-TG.165建議計算)。單音閉塞器(ToneDisabler)指能識別單音信號并使回音消除器停止工作的電路?；匾敉费訒r或電路延時(CircuitDelay)指聲音信號從近端講話方傳到遠端，又從遠端回傳到近端方所需的傳輸時間。

(10)尾端電路和尾端電路延時(TailCircuit&TailCircuitDelay)尾端電路是指回音消除器到近端電話機的傳輸鏈路部分。信號從回音消除器的Rout端回傳到回音消除器Sin端所需的傳播時間稱“尾端電路延時”?；匾粝魇諗窟^程需要根據(jù)尾端電路延時來計算什么時候Sin端將出現(xiàn)回音信號，因此要求回音消除器有一定的硬件處理能力來存儲處理這段時間內(nèi)的Rin端信號。由于每條話路的尾端電路延時不一樣，因此回音消除器根據(jù)此E1電路中最長的尾端電路延時來設置硬件電路。回音消除器通?？梢詾橛脩綮`活提供32ms、64ms、128ms的尾端電路延時處理能力，以適于不同的衛(wèi)星、有線和蜂窩網(wǎng)絡。一般衛(wèi)星地面站為32ms配置，可以覆蓋800公里的本地電話業(yè)務；無線蜂窩網(wǎng)絡或國際出口局為64ms配置，可以覆蓋2000公里內(nèi)的有線電話業(yè)