表1：PacketMedia的功能和能力
無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的聲學(xué)回聲控制
一．引言
二．電氣（混合）回聲
2.1 電氣（混合）回聲基本上是線性的
2.2 電氣（混合）回聲是穩(wěn)定的
三．聲學(xué)回聲
3.1 無(wú)線通信中感覺到聲學(xué)回聲的原因
3.2 數(shù)字無(wú)線應(yīng)用中的聲學(xué)回聲是非線性的
3.3 數(shù)字無(wú)線應(yīng)用中的聲學(xué)回聲是不穩(wěn)定的
四．控制數(shù)字無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的聲學(xué)回聲
4.1 主要考慮因素
4.2 方法
五．信號(hào)分類錯(cuò)誤
5.1 錯(cuò)誤類型1
5.2 錯(cuò)誤類型2
5.3 錯(cuò)誤類型3
六．聲學(xué)回聲的恰當(dāng)處理
6.1 使用降噪功能減少錯(cuò)誤類型1出現(xiàn)的可能性
6.2 使用智能語(yǔ)音檢測(cè)降低錯(cuò)誤類型1出現(xiàn)的可能性
6.3 減少錯(cuò)誤類型2出現(xiàn)的可能性
6.4 降低錯(cuò)誤類型3出現(xiàn)的可能性
本節(jié)所描述的信號(hào)分類錯(cuò)誤均基于實(shí)際的聲學(xué)回聲控制實(shí)施實(shí)例，這些實(shí)例是由眾多回聲消除器設(shè)備廠商提供的。下面，我們描述了在聲學(xué)回聲控制方面常見的三種不正確方法，并分析了其錯(cuò)誤的原因所在。
5.1.1 設(shè)置：
常用的閾值設(shè)置具有固定的相對(duì)功率電平，以便將聲學(xué)回聲信號(hào)與語(yǔ)音信號(hào)分離開（在聲學(xué)回聲控制器內(nèi)），該設(shè)置介于15~19 dB之間。它基于這樣的假定：大多數(shù)聲學(xué)回聲信號(hào)的功率電平比原始的語(yǔ)音信號(hào)源低15～19
dB（對(duì)用于電氣回聲消除器中的標(biāo)準(zhǔn)NLP功能，這是流行的設(shè)置）。
5.1.2 潛在結(jié)果：
假定實(shí)際聲學(xué)回聲信號(hào)的強(qiáng)度大于閾值設(shè)置。例如，假定回聲信號(hào)的功率電平僅比原來(lái)的語(yǔ)音信號(hào)源低10～12 dB。在這種情況下，聲學(xué)回聲信號(hào)將被誤認(rèn)為雙對(duì)話語(yǔ)音信號(hào)（即，聲學(xué)回聲控制器會(huì)得出不正確的結(jié)論，認(rèn)為呼叫中的兩個(gè)用戶正在同時(shí)說(shuō)話），從而不阻斷該聲學(xué)回聲信號(hào)，如圖5所示。
5.1.3 合理性：
盡管回聲信號(hào)的功率電平確實(shí)有可能比原始的語(yǔ)音信號(hào)源低15～19 dB，但與聲學(xué)回聲信號(hào)一起傳輸?shù)闹車h(huán)境噪音（背景線路噪音電平）會(huì)增大返回信號(hào)的功率（請(qǐng)參見圖5）。因此，這種情況會(huì)導(dǎo)致聲學(xué)回聲控制器內(nèi)的錯(cuò)誤解釋（即，將聲學(xué)回聲信號(hào)錯(cuò)誤地分類為雙對(duì)話語(yǔ)音信號(hào)），允許聲學(xué)回聲信號(hào)通過(guò)，從而降低了通信質(zhì)量。
表1：PacketMedia的功能和能力
5.2 錯(cuò)誤類型2
NMS PacketMedia平臺(tái)為開發(fā)基于IP的增值業(yè)務(wù)提供功能強(qiáng)大的、硬件和軟件加速器整合。使用額外的加速器以及它們相關(guān)的開發(fā)環(huán)境，在開發(fā)時(shí)、在性能上以及最重要的可升級(jí)能力方面，提供明顯的優(yōu)勢(shì)。
5.2.1 設(shè)置：
在該方法中，閾值設(shè)置具有固定的相對(duì)功率電平，以便將聲學(xué)回聲信號(hào)與語(yǔ)音信號(hào)分離開（在聲學(xué)回聲控制器內(nèi)），該設(shè)置介于10~12 dB之間。它基于這樣的假定：大多數(shù)聲學(xué)回聲信號(hào)的功率電平至少比原來(lái)的語(yǔ)音信號(hào)源低10～12
dB（考慮到引起不適并導(dǎo)致通信質(zhì)量降低的典型聲學(xué)回聲信號(hào)的功率電平，這是一個(gè)更為現(xiàn)實(shí)的假定）。
5.2.2 潛在結(jié)果：
在某一呼叫過(guò)程中，假定無(wú)線一端用戶的語(yǔ)音功率電平比另一端用戶的語(yǔ)音功率電平低10 dB，或無(wú)線發(fā)送端的噪音水平低于接收端的噪音水平。無(wú)論在那種情形下，聲學(xué)回聲控制器都很可能將雙對(duì)話語(yǔ)音信號(hào)誤認(rèn)為回聲，阻斷（抑制）來(lái)自無(wú)線端的實(shí)際語(yǔ)音信號(hào)，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的語(yǔ)音消波，如圖6所示。
5.2.3 合理性：
發(fā)送方向和接收方向的線路電平并非在任何時(shí)侯都是等同的。對(duì)于采用了基于平衡和等同線路電平的算法的回聲控制器來(lái)說(shuō)，很容易發(fā)生錯(cuò)誤，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的語(yǔ)音消波并降低語(yǔ)音質(zhì)量。
圖6 錯(cuò)誤類型2，將雙對(duì)話語(yǔ)音誤認(rèn)為回聲
5.3 錯(cuò)誤類型3
5.3.1 設(shè)置：
在這種情況下，對(duì)聲學(xué)回聲控制器的非線性處理器（NLP）進(jìn)行了編程，使之在預(yù)設(shè)的"操作時(shí)間"啟動(dòng)。
5.3.2 潛在結(jié)果：
如果規(guī)定的NLP"操作時(shí)間"未能與實(shí)際的回聲路徑時(shí)延同步，就會(huì)降低語(yǔ)音質(zhì)量。不會(huì)消除聲學(xué)回聲信號(hào)，此外，還能有可能導(dǎo)致嚴(yán)重的語(yǔ)音信號(hào)消波。
5.3.3 合理性：
想象一個(gè)自動(dòng)門打開和關(guān)閉的情形，它能檢測(cè)到人員的跑近（參見圖7）。如果自動(dòng)門僅在預(yù)先設(shè)定好的時(shí)間間隔內(nèi)打開（根據(jù)檢測(cè)到奔跑者出現(xiàn)的時(shí)間，從相當(dāng)一段距離處開始），那么當(dāng)奔跑者試圖通過(guò)自動(dòng)門時(shí)，自動(dòng)門已關(guān)閉的可能性很大。也就是說(shuō)，自動(dòng)門可能會(huì)在奔跑者面前關(guān)閉，尤其是當(dāng)自動(dòng)門的定時(shí)設(shè)置是基于平均奔跑速度時(shí)，更是如此。在這個(gè)類比中，奔跑者代表實(shí)際的語(yǔ)音信號(hào)，自動(dòng)門代表負(fù)責(zé)阻斷聲學(xué)回聲信號(hào)的NLP機(jī)制。顯然，NLP能在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間發(fā)揮其功能至關(guān)重要。同樣，如果NLP功能是基于平均時(shí)間間隔的話，將無(wú)法實(shí)現(xiàn)令人滿意的性能。一個(gè)更有效的方法是，以動(dòng)態(tài)方式調(diào)整NLP的功能，從而使得其定時(shí)機(jī)制能與每一次呼叫的唯一特性相符。
圖7 錯(cuò)誤類型3，依賴預(yù)設(shè)置的NLP操作定時(shí)
6.1 使用降噪功能減少錯(cuò)誤類型1出現(xiàn)的可能性
與聲學(xué)回聲信號(hào)一起傳輸?shù)沫h(huán)境噪音（背景線路的噪音功率電平）能夠增強(qiáng)返回信號(hào)的功率，從而使聲學(xué)回聲控制器得出錯(cuò)誤的解釋，并觸發(fā)錯(cuò)誤的行動(dòng)（例如，錯(cuò)誤地將聲學(xué)回聲信號(hào)解釋為有效的語(yǔ)音信號(hào)）。然而，在聲學(xué)回聲控制功能發(fā)揮作用前，在回波信號(hào)上應(yīng)用降噪（NR）功能，能夠使聲學(xué)回聲控制器更加準(zhǔn)確地確定出回波信號(hào)的功率電平。也就是說(shuō)，可以消除因噪音附著而導(dǎo)致的失真，如圖8所示。通過(guò)使聲學(xué)回聲控制器具備獲取準(zhǔn)確讀數(shù)的能力，就能顯著降低將聲學(xué)回聲信號(hào)誤認(rèn)為有效語(yǔ)音信號(hào)的可能性。注意，在分析該方法時(shí)，請(qǐng)比對(duì)圖5和圖8。
圖8 使用NR減少錯(cuò)誤類型1發(fā)生的可能性
6.2 使用智能語(yǔ)音檢測(cè)降低錯(cuò)誤類型1出現(xiàn)的可能性
當(dāng)通信鏈路的的另一端被設(shè)計(jì)為傳輸可變強(qiáng)度的信號(hào)時(shí)，"錯(cuò)誤類型1"的影響會(huì)急劇增大。在這種情況下，根據(jù)功率電平的絕對(duì)差異來(lái)決定阻斷/允許信號(hào)的聲學(xué)回聲控制器會(huì)增大"錯(cuò)誤類型1"出現(xiàn)的可能性。也就是說(shuō)，使用絕對(duì)功率電平差異時(shí)，將聲學(xué)回聲信號(hào)誤認(rèn)為有效語(yǔ)音信號(hào)的概率很大。
然而，如果判斷過(guò)程是根據(jù)功率電平的相對(duì)差異來(lái)進(jìn)行的（而不是絕對(duì)差異），測(cè)量結(jié)果將更為準(zhǔn)確。通過(guò)在靜音期間測(cè)量?jī)蓚�(gè)傳輸方向上的線路功率電平，就能得知相對(duì)的功率電平差異。使用在靜音期間獲得的信息，在分類信號(hào)前（即決定信號(hào)是聲學(xué)回聲還是有效語(yǔ)音），對(duì)呼叫兩端的功率電平差異進(jìn)行修正，就能更加準(zhǔn)確地了解相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度。該方法稱為智能語(yǔ)音檢測(cè)，它能顯著降?quot;錯(cuò)誤類型1"出現(xiàn)的可能性，如圖9所示。注意，在分析該方法時(shí)，請(qǐng)比對(duì)圖5和圖9。
圖9 使用智能語(yǔ)音檢測(cè)降低錯(cuò)誤類型1出現(xiàn)的可能性
6.3 減少錯(cuò)誤類型2出現(xiàn)的可能性
在圖10中，給出了通信網(wǎng)絡(luò)中"錯(cuò)誤類型1"和"錯(cuò)誤類型2"出現(xiàn)的概率。注意，其中兩條曲線是針對(duì)"錯(cuò)誤類型1"的。虛線"錯(cuò)誤類型1"曲線代表未采用語(yǔ)音增強(qiáng)措施（如降噪和智能語(yǔ)音檢測(cè)）的呼叫，實(shí)線"錯(cuò)誤類型1"曲線代表經(jīng)過(guò)這些增強(qiáng)措施處理過(guò)的呼叫。這表明，經(jīng)過(guò)語(yǔ)音增強(qiáng)措施處理過(guò)的呼叫具有更好的性能表現(xiàn)，以及較低的"錯(cuò)誤類型1"出現(xiàn)概率（請(qǐng)參見圖8和圖9）。
降噪和智能語(yǔ)音檢測(cè)技術(shù)不僅能降低"錯(cuò)誤類型1"出現(xiàn)的概率，還能幫助降低"錯(cuò)誤類型2"出現(xiàn)的概率。但是，要想同時(shí)控制"錯(cuò)誤類型1"和"錯(cuò)誤類型2"，總會(huì)導(dǎo)致"折衷"的設(shè)計(jì)方案，這是因?yàn)�，較高的NLP設(shè)置會(huì)降低"錯(cuò)誤類型2"出現(xiàn)的概率，但卻會(huì)增大"錯(cuò)誤類型1"出現(xiàn)的概率（如圖10所示）。使用降噪和智能語(yǔ)音檢測(cè)技術(shù)，能夠更準(zhǔn)確地判斷出從無(wú)線電話返回的相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度，將NLP閾值設(shè)置在較高的電平上，以便阻止將聲學(xué)回聲信號(hào)發(fā)送給PSTN用戶（參見圖10中的實(shí)線"錯(cuò)誤類型1"曲線）。同樣，這些較高的NLP閾值電平設(shè)置（如15~19
dB）能夠顯著降低將雙對(duì)話語(yǔ)音信號(hào)誤認(rèn)為聲學(xué)回聲信號(hào)的概率，從而防止了"錯(cuò)誤類型2"。總之，在"錯(cuò)誤類型1"（實(shí)線曲線，具有語(yǔ)音增強(qiáng)特性）和"錯(cuò)誤類型2"曲線的交叉點(diǎn)上，通過(guò)與之對(duì)應(yīng)的NLP設(shè)置，可以獲得最佳的性能（請(qǐng)參見圖10）。
圖10 錯(cuò)誤類型1和錯(cuò)誤類型2的可能性：作為NLP閾值設(shè)置的函數(shù)
6.4 降低錯(cuò)誤類型3出現(xiàn)的可能性
"錯(cuò)誤類型3"指的是因不正確的NLP操作時(shí)間而導(dǎo)致的信號(hào)衰落，對(duì)于該類錯(cuò)誤，可以通過(guò)實(shí)施動(dòng)態(tài)的自適應(yīng)回聲路徑時(shí)延估計(jì)程序解決它。在目前，NMS是能提供實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)聲學(xué)回聲路徑時(shí)延估算能力的唯一回聲消除器廠商，通過(guò)該項(xiàng)技術(shù)，能夠恰當(dāng)?shù)毓芾鞱LP聲學(xué)回聲控制功能的操作時(shí)間。
有些時(shí)候，聲學(xué)回聲也被描述成一種間歇現(xiàn)象。它出現(xiàn)在大多數(shù)數(shù)字無(wú)線呼叫中，但在某些情形下，它會(huì)徹底消失。這與使用無(wú)線電話的環(huán)境有關(guān)（例如，嘈雜的公共區(qū)域，安靜的辦公場(chǎng)所，移動(dòng)的車輛中，等等）。作為對(duì)客戶需要的響應(yīng)，大多數(shù)知名的回聲消除器設(shè)備廠商均在它們提供的產(chǎn)品中包含了聲學(xué)回聲控制功能。然而，這些解決方案的有效性卻因廠商的不同存在很大的差異。
例如，一家回聲消除器設(shè)備廠商提供了一種"聲學(xué)回聲解決方案"，該方案采用了線性卷積來(lái)控制標(biāo)準(zhǔn)的NLP功能。很清楚，使用線性卷積方法來(lái)消除數(shù)字無(wú)線通信中的聲學(xué)回聲是徒勞無(wú)益的嘗試，而且可能會(huì)在無(wú)意間為信號(hào)帶來(lái)有害的副作用。在這種配置下，消除聲學(xué)回聲信號(hào)的任務(wù)基本上是由NLP功能完成的。此外，這家特殊的廠商還有意將NLP閾值設(shè)置在相對(duì)較低的電平上，從而增大了"錯(cuò)誤類型2"和嚴(yán)重語(yǔ)音消波出現(xiàn)的概率。
另一家主要的回聲消除器設(shè)備廠商則簡(jiǎn)單地使用了不具備線性卷積特性的標(biāo)準(zhǔn)NLP，并將其作為它們的"控制聲學(xué)回聲的解決方案"。本文前面所闡述的相同事宜和問(wèn)題也適用于這種配置。這兩種方法之間的主要區(qū)別是成本。取消線性卷積算法、僅僅依賴于NLP功能（典型實(shí)施是采用了數(shù)字信號(hào)處理器DSP）的確能降低成本，但卻無(wú)法有效地控制聲學(xué)回聲。
NMS通信公司的回聲消除器產(chǎn)品采用了復(fù)雜的算法和技術(shù)，以控制源自有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)端點(diǎn)的聲學(xué)回聲。采用這些方法，能夠高度準(zhǔn)確地讀取相對(duì)信號(hào)的強(qiáng)度。它明顯增強(qiáng)了判斷精度，降低了"錯(cuò)誤類型1"和/或"錯(cuò)誤類型2"出現(xiàn)的概率。因此，NMS通信公司的解決方案能更有效地消除聲學(xué)回聲現(xiàn)象，而且不會(huì)引發(fā)信號(hào)衰落或語(yǔ)音消波問(wèn)題。此外，這種對(duì)NLP操作的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)定時(shí)控制功能進(jìn)一步消除了聲學(xué)回聲現(xiàn)象，并改善了聲音質(zhì)量。
NMS通信①公司從事技術(shù)領(lǐng)先系統(tǒng)和組件的開發(fā)、營(yíng)銷和支持業(yè)務(wù)，為通信行業(yè)的最新語(yǔ)音服務(wù)提供了多種無(wú)線和有線解決方案。NMS與其他技術(shù)、組件和集成廠家，以及眾多應(yīng)用提供商建立了多種戰(zhàn)略合作關(guān)系，通過(guò)提供開發(fā)環(huán)境下獨(dú)一無(wú)二的技術(shù)，向客戶提供了價(jià)值。NMS公司為下一代通信解決方案，語(yǔ)音、視頻和數(shù)據(jù)的結(jié)合，以及Web與電話的連接提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，通過(guò)它們，NMS公司幫助其客戶將對(duì)明天高價(jià)值應(yīng)用和服務(wù)的希望轉(zhuǎn)化成了今天的收入機(jī)會(huì)。NMS公司是世界頂尖的通信設(shè)備供應(yīng)商、解決方案開發(fā)商、和服務(wù)提供商，使用NMS公司的產(chǎn)品和服務(wù)，他們就能以較低的成本，更快地將他們的應(yīng)用和服務(wù)推向市場(chǎng)。
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