VoIP 接入：回声问题与回声消除原理.pdf

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1、VoIP接入：回声问题与回声消除原理回声问题（一）：回声的来源与特性在电信系统中，需要考虑两种回声。一种是电学回声，由二四线混合电路产生。另外一种是声学回声，由扬声器发出的声音经过某种途径传递到麦克风而产生。在固网接入中，只需要考虑电学回声即可，下面是二四线混合电路的原理图。当平衡阻抗与外线阻抗相等时，从四线输入端反馈到四线输出端的信号等于0。所谓外线阻抗，指的是从接入设备的用户端口看出去的等效阻抗。等效阻抗包含电话线与终端所形成的阻抗，还得考虑到电话线之间、电话线与信号地之间的相互作用。这在电信的112测试标准中，有着详细的描述。而平衡阻抗，由用户端口电路提供。如果平衡阻抗与外线阻抗差异较大

2、，则会产生明显的回声，从而影响人的主观感受，甚至影响modem通信的质量。在老的接入设备上不存在回声问题，这是因为回声对人的主管感受的影响不但与回声的大小有关，而且与回声的时延有关。当时延很小时，回声不会对人的主观感受带来影响，就像我们在房间里面说话，和在山谷路面说话，虽然都有较大的回声（在房间里更大），但主观感受完全不一样。因为老接入设备用的是电路交换，语音信号的时延很小，此时回声不但不会降低主观感受，反而作为“侧音”让说话者能够感觉到自己正在说话。以上就是为什么老接入设备上，不需要考虑回声造成的不良后果的原因。回声问题（二）：回声带来的问题1VoIP接入：回声问题与回声消除原理VoIP接入

3、设备用UDP包来传递窄带信号，考虑到语音包的打包以及IP交换网的时延，回声的时延是相当可观的。所谓窄带信号，指的是经8KHz采样、8bitA率或u率量化的信号。较大的时延使得回声对人的主观感受造成了不良影响，我曾经处理过一次“小灵通”接入与VoIP固网接入设备之间的电话回声问题，在电信网中如果不考虑回声问题，确实会对用户造成不小的困扰。回声造成的更大问题是，会严重影响modem通信。ITU-T的V系列协议用于描述modem通信，常见的有：•V.21、V.17、V.32、V.34、V.90以及V.92描述调制解调算法、以及所构成的物理通道；•V.42描述数据传输的差错控制算法；•V.42bis描

4、述数据压缩算法；•V.8描述能力协商过程，通常被包含在V.34、V.90与V.92中。从通信类型上来分：•银行刷卡机，通常采用与V.21相似的调制解调技术；•低速传真，通常采用V.21传送传真信令，用V.17传送传真图像数据；•高速传真，采用V.34传送传真信令与图像数据；•高速modem，采用V.34、V.90与V.92传送数据。前三者都属于半双工通信，终端不会同时收发；而高速modem属于全双工通信，终端会同时收发数据。对于半双工通信，电话线上所连接的终端，在发送信号时不会接收，反之亦然，这样就不会被自己的回声所困扰。对于全双工通信，电话线上所连接的终端，必须采用频分复用或时分复用中的一种

5、，这样才能让电话线上的收发信号能够区分出来。而高速modem采用回声消除技术，在接收时消除自己发出去的信号的回声，从而实现全双工通信。强调一下，高速modem本身具有回声消除功能。现在问题来了：•对于半双工通信中的终端，如果回声的时延较大，那么它会不会误把自己的回声当作对方发过来的信号呢？•对于高速modem，它本身具有EC功能，如果VolP接入设备也具有EC功能，这种EC的串联工作是否会出问题呢？2VoIP接入：回声问题与回声消除原理这两个问题的答案，都是肯定的。在ITU-T标准中明确指出，EC的串联工作会带来不确定的效果，所以VoIP接入设备在承载modem高速通信业务时，应将自己的EC关

6、闭。不过ITU-T没有明确指出，VoIP接入设备在承载fax通信业务时，是否应关闭EC，而是说不同厂家的实现方式不同，且有着不同的效果；实际上在了解了EC的工作触发条件后，我建议打开EC。回声问题（三）：回声消除原理回声由2/4线混合电路产生，如果把整个外线和2/4线混合电路看成一个系统，则根据实际情况可知该系统是非时变或者缓慢变化的线性系统。如下图所示，该系统的输入为x(n)、输出为x’(n)，该系统一般被称为回声路径。那么当自适应滤波器的系统函数逼近回声路径的系统函数时，回声就可以被抵消掉。容易想到一个问题，自适应滤波器什么时候开始训练呢？显然只有在本地用户没有说话时，x’(n)才是x(n

7、)的回声，否则会混入用户的话音。EC通过对比TDMRX、TX上的信号的强弱，来判断本地与远端用户是否在说话。只有在远端用户在说话，同时本地用户没有说话时，才让自适应滤波器训练。显然EC要求回声路径传递回来的x’(n)，相对于x(n)有足够大的衰减，否则它认为x’(n)混入了话音，这样自适应滤波器就没有机会进行训练。判断EC性能好坏的指标有，自适应滤波器的收敛时间，以及经过EC处理后的x’(n)相对