語(yǔ)音調(diào)度系統(tǒng)的回聲消除技術(shù)

賈宗圣

【摘要】 語(yǔ)音調(diào)度系統(tǒng)在通播狀態(tài)下，若管理員或調(diào)度成員聲音過(guò)大將會(huì)出現(xiàn)比較嚴(yán)重的回音問(wèn)題，影響調(diào)度口令的接收與傳達(dá)，針對(duì)這一問(wèn)題，本文闡述了回聲產(chǎn)生的原理及解決方案，并針對(duì)調(diào)度系統(tǒng)的回聲問(wèn)題提出有效的解決措施。

【關(guān)鍵詞】 語(yǔ)音調(diào)度系統(tǒng) 聲學(xué)回聲 回聲消除

一、引言

語(yǔ)音調(diào)度系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音通信指揮的重要手段，用于實(shí)現(xiàn)管理員對(duì)各調(diào)度成員的高效順暢指揮。通播功能是語(yǔ)音調(diào)度系統(tǒng)最常用且最重要的功能，調(diào)度員以廣播方式對(duì)調(diào)度群內(nèi)所有或部分調(diào)度單機(jī)進(jìn)行全雙工通話，且被加入通播的調(diào)度單機(jī)之間沒(méi)有通話鏈路。但是在語(yǔ)音調(diào)度系統(tǒng)的實(shí)際使用中，發(fā)現(xiàn)回音現(xiàn)象比較嚴(yán)重，也就是調(diào)度單機(jī)向管理員單機(jī)匯報(bào)的語(yǔ)音會(huì)再次通過(guò)管理員單機(jī)的話筒發(fā)送出去，從而將調(diào)度成員的語(yǔ)音廣播給調(diào)度群內(nèi)其它調(diào)度單機(jī)，容易干擾管理員或者調(diào)度群內(nèi)人員，影響通信質(zhì)量。為了解決這一問(wèn)題，提出通播狀態(tài)下進(jìn)行消除回音的措施。

二、語(yǔ)音調(diào)度系統(tǒng)的組成

語(yǔ)音調(diào)度系統(tǒng)主要由調(diào)度服務(wù)器、管理員單機(jī)、調(diào)度單機(jī)組成，其組成如圖1所示。

調(diào)度服務(wù)器是語(yǔ)音調(diào)度系統(tǒng)的核心設(shè)備，主要完成系統(tǒng)的綜合調(diào)度控制、網(wǎng)絡(luò)控制、用戶以及異構(gòu)業(yè)務(wù)系統(tǒng)接入等功能；管理員單機(jī)為通播群主席提供人機(jī)交互界面，支持對(duì)各類通播業(yè)務(wù)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通話、排隊(duì)等業(yè)務(wù)的控制；調(diào)度單機(jī)為普通用戶提供人機(jī)操作界面，接受管理員單機(jī)發(fā)起的各類通播業(yè)務(wù)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通話、排隊(duì)等業(yè)務(wù)請(qǐng)求。

三、回聲的分類與產(chǎn)生回聲的原因

根據(jù)回聲在調(diào)度系統(tǒng)中產(chǎn)生的原因，回聲可以分為電學(xué)回聲和聲學(xué)回聲。電學(xué)回聲是因?yàn)殡娐返淖杩共黄ヅ湓斐傻模鼘?duì)系統(tǒng)的影響較小，一般不再考慮。聲學(xué)回聲則是指由受話方揚(yáng)聲器輸出的聲音被受話方聽(tīng)到的同時(shí)， 又通過(guò)多種路徑反射后再被麥克風(fēng)拾取，然后傳輸?shù)桨l(fā)話方，這種回聲對(duì)系統(tǒng)影響較大，需要有效消除掉。由于聲音在空間傳播過(guò)程中多路徑反射的存在，使得不同路徑的回聲延時(shí)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(yáng)聲器輸出的聲音直接通過(guò)受話方的話筒輸入到通信電路中被對(duì)方聽(tīng)到，這種回聲時(shí)延最小，主要與遠(yuǎn)端的輸入音量、受話方揚(yáng)聲器的輸出音量、受話方揚(yáng)聲器的聲場(chǎng)方向與話筒的拾音指向之間的夾角、揚(yáng)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(yáng)聲器輸出的聲音經(jīng)過(guò)不同的反射路徑再輸入到受話方的話筒所產(chǎn)生的回聲，間接回聲的特點(diǎn)是多路徑的、時(shí)變的。

四、消除聲學(xué)回聲的幾種措施

（1）改變?cè)O(shè)備周圍的環(huán)境來(lái)消除聲學(xué)回聲。根據(jù)上述聲學(xué)回聲產(chǎn)生的原因可知：通過(guò)改善受話方揚(yáng)聲器所處的環(huán)境，比如對(duì)房間的墻壁覆蓋吸音材料，盡力減小揚(yáng)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(yáng)聲器環(huán)境并不能減小直接聲學(xué)回聲。

（2）通信鏈路中增加回聲衰減器減小聲學(xué)回聲。通過(guò)在接收和發(fā)送方向上各插入一個(gè)衰減器，這樣，自己發(fā)出的聲音經(jīng)過(guò)一個(gè)衰減器傳輸?shù)绞茉挿?，回聲?huì)將會(huì)經(jīng)過(guò)兩個(gè)衰減器傳輸回來(lái)，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(duì)衰減器的性能指標(biāo)存在差異，可能會(huì)導(dǎo)致話音電平降到無(wú)法聽(tīng)清楚的水平，這一缺點(diǎn)使得該方法的實(shí)用性受到很大限制。

（3）采用回聲消除器AEC（Acoustic Echo Canceller）來(lái)消除回聲。AEC以揚(yáng)聲器的輸出聲音和經(jīng)多路徑反射后所產(chǎn)生回聲的相關(guān)性為基礎(chǔ)，建立對(duì)端語(yǔ)音輸入的模型。通過(guò)該模型估計(jì)回聲，并自適應(yīng)修改濾波器系數(shù)，使得估計(jì)出的回聲十分接近真實(shí)回聲，之后從話筒的輸入中減去估計(jì)出的回聲，得的純凈的語(yǔ)音輸入。通過(guò)將揚(yáng)聲器過(guò)去的輸出聲音存儲(chǔ)的緩存里面，AEC實(shí)時(shí)地將話筒的輸入聲音與之比較，可以將不同路徑反射回來(lái)的聲學(xué)回聲消除掉，使得設(shè)備不用局限于環(huán)境而無(wú)回聲。

五、語(yǔ)音調(diào)度系統(tǒng)通播狀態(tài)下回聲特點(diǎn)及解決措施

根據(jù)指揮調(diào)度系統(tǒng)通播狀態(tài)的特點(diǎn)：當(dāng)管理員講話時(shí)候，下級(jí)調(diào)度人員只需要收聽(tīng)上級(jí)語(yǔ)音，不需要發(fā)送語(yǔ)音；當(dāng)下級(jí)某調(diào)度成員發(fā)話時(shí)候，管理員只需要收聽(tīng)下級(jí)傳來(lái)的語(yǔ)音，也不需要發(fā)話，即管理員與下級(jí)調(diào)度人員之間實(shí)際是半雙工的工作狀態(tài)。因此可以在一方成員講話時(shí)候，關(guān)閉收聽(tīng)方的話筒輸入來(lái)達(dá)到消除回聲的目的。

具體解決措施：

通過(guò)在話筒輸入端加裝一個(gè)繼電器，然后由揚(yáng)聲器輸出信號(hào)來(lái)控制繼電器的通斷，當(dāng)揚(yáng)聲器有輸出時(shí)候，話筒是斷開(kāi)狀態(tài)；當(dāng)揚(yáng)聲器無(wú)輸出時(shí)候，話筒處于接通狀態(tài)。由于實(shí)際測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，只有當(dāng)一方的語(yǔ)音信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到一定值的情況下，才可以聽(tīng)到比較明顯的回聲，為了避免話筒被誤切斷，通過(guò)調(diào)節(jié)繼電器控制電平，當(dāng)該揚(yáng)聲器電平達(dá)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(dòng)增益控制器，當(dāng)揚(yáng)聲器有輸出的時(shí)候，降低話筒輸入增益來(lái)削弱回聲輸入。通過(guò)上述的簡(jiǎn)單方法可以有效地解決調(diào)度系統(tǒng)中存在的回聲問(wèn)題。

參 考 文 獻(xiàn)

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