移动手持终端、无线网络、免提设备及其它移动通讯体系的语音质量是树立顾客偏好的要害要素。回声和噪声是无线通讯固有的缺点。咱们需求信号处理技能来处理语音质量问题，保证供给能被商场承受的高质量音频输出。传统办法是在近端或传输途径上选用独立的回声和噪声消除模块，这种办法在周边条件不变的状况下表现出色，但假如周围环境产生了改动，如呈现开门或较大的噪声，那么音频体系会很难习惯改动，且音频功用也会下降。
新办规律集回声消除、噪声按捺及其它音响增强技能于一体，可以依据环境改动更快地动态调理体系参数。在大多数状况下，顾客还没发现音质呈现问题之前，咱们就能完结调理。相同，这种新办法完成了更高的集成度，能处理较大的噪声和回声问题，然后可以完成听起来十分天然的全双工语音通话。
回声和噪声消除技能的巨大进步来得十分及时，因为美国许多州都拟定了相关法规，全面或部分地制止驾驭人员在驾车时手握移动电话通话。欧洲大多数国家及全球许多其它国家也都现已有了相关的法规。上述法规的呈现，进一步进步了免提技能的需求，并要求能在轿车内部环境中有用消除噪声及回声，这也是免提体系的最大规划应战地点。规划人员需求简略易用的软硬件，以便可以为免提音频产品供给与传统手持产品相同的音质，这样才干满足用户的需求。
无线通讯中的回声来历
无线体系中的回声有两大来历：电气回声和声学回声。假如规划方案欠安，导致扬声器信号直接耦合到扩音器信号，那么就会呈现电气回声。这一问题的最佳处理方案便是做好规划作业。
对咱们提出更严峻应战的问题在于声学回声。假如扩大后的扬声器信号经过扩音器产生回声，那么就会呈现声学回声。消除这种回声恰当困难，咱们有必要考虑到多个要素。扩大后的扬声器声响会在不一起刻在多个通道上反射。这种直接的回声显着滞后于原始信号，这是因为声响在空气中的传播速度仅为300米/秒，并且因为机械振动加大了杂乱性，回声反射也会失真。
半双工沟通技能
图1：半双工处理方案
处理回声问题的最根本办法便是在检测到远端语音时禁用近端语音通道，这虽然能消除声学回声，但每次只答应一个人说话。举例来说，就传统的对讲机而言，按下通话按钮，就不能听到其它在线人说的话了，因而双向无线电通话规矩中要求说话人讲完话时有必要清晰表明“结束”。后来又有新技能用语音活动检测器 (VAD) 替代了通话按钮，它能在检测到远端语音时主动开／关近端语音通道。在移动通讯初期阶段，咱们尚能承受这种有局限性的技能，但随着用户逐步习惯于全双工有线通话，他们往后不再承受这种限制性的单向通话技能。因为全双工有线通话技能使他们可以随意沟通，表达主意，赞同或不赞同对方的观念，随时中止，不必忧虑扩音器忽然不能运用。
图2：传统回声消除技能
下 面咱们将叙述为什么简直一切手机、免提设备以及带扩音器的电话均供给某种回声消除技能。现在，简直一切设备都经过监控远端信号，然后从接纳信号中去除远端信号这一根本办法来消除回声。假如回声量已知且坚持不变，那么上述办法就很简单完成回声消除。但实践上回声起伏及时刻取决于无线设备运用的环境，而这一环境常常会产生改动，为此传统回声消除技能需求继续监控近端及远端信号。声学回声消除器算法用近端扬声器的参阅信号来预算回声通道，并从近端扩音器信号中去除回声。
自习惯滤波器的规划与调理是回声消除功用的决定性要素。滤波器一般运用音频信号已知的特性来核算回声估值，并就此调理滤波器的参数，以尽或许减小差错。咱们一般用归一化最小均方 (NLMS) 算法来更新滤波器系数，以此来消除回声。该算法可最小化消除器的均方差错，该差错为剩余回声。自习惯一般依据信号功率加以归一，以独立于信号电平。
咱们在大多数状况下都能以满足的精确度进行上述核算，以下降可感觉到的回声。问题在于，算法能否发挥作用，取决于扬声器与扩音器之间的回声途径的稳定性。只需电话邻近呈现阻止声响传递的物体（比方说把手里的电话放到桌面上，接触键区，把纸张盖在扬声器上），或当扩音器到扬声器的间隔改动时（带线话筒放回原位），回声途径就会产生改动。当途径改动时，算法就要依据新的回声途径进行调整，这就会呈现推迟。在自习惯推迟进程中，回声就会在近端信号途径上传输。
在规划回声消除器时，了解这种器材的作业环境十分重要。扩音器与扬声器是否处于固定方位？方位改动是否会对正常作业产生影响？器材作业环境答应的最长回声途径是多少？估计噪声有多大？噪声是否会产生改动（比如在轿车环境中）？设备音量应有多大？扬声器与扩音器间的回声回来损耗多大？近端通话人的说话音量与扩音器端的回声比较应有多大？只要答复了上述问题，才干规划出可依据已知环境进行调整的最佳传统回声消除器。不过，当环境改动时，滤波器系数还在习惯新的回声通道，咱们就现已听到回声了。依据初始参数设置的不同，习惯进程需求 5 到 10 秒的时刻。
除了回声影响近端信号质量的问题外，布景噪声也会形成不良影响。针对这一问题的处理方案便是选用噪声消除器。典型的噪声消除器独立于回声消除器作业，任何搅扰问题都可忽略不计。与回声消除器不同，噪声消除器没有参阅信号作为依据。它有必要对噪声进行估测，并将其从扬声器信号中消除，要么就只能估测语音。不管怎么说，上述两种状况下都应瞄准噪声，以尽或许进步功用。结合运用噪声消除器与 AEC 的操控信号，咱们能完成更精确的语音活动检测环境，进步整合作用。假如没有上述相互作用，体系或许会把语音信号当作噪声而误消除。
图3：新办法将回声与噪声消除与其它音频处理技能相集成
为了处理传统技能的局限性，咱们开宣布一种可进步无线音频质量的新办法（如图 3 所示）。新老办法的根本差异在于：新办法将回声消除、噪声消除与其它音频信号处理功用相集成，一致由新式全双工操控模块来操控。这种办法选用同一中心 NLMS 算法，不过具有一些专门特性，这不只可以充分发挥这种集成型办法特有的体系技能广度优势，还能动态调理体系参数，以便加快 NLMS 的从头整合。
全双工操控技能是新办法可以进步功用的要害地点。经过将无线通讯设备的音频部分与最新数字信号处理技能相结合，就能选用非线性操控算法，就突发的环境改动做出调整，如布景中的关门声或用户拿电话的手忽然做出什么手势或动作等。因为在主操控器下一起优化了不同操控算法，然后进一步进步了音质。最终，因为选用了更强壮的信号处理架构，因而咱们还能增加新功用，如在布景中填充天然发声的舒适噪声以补偿噪声布景的改动，防止呈现噪声抽送 (noise pumping)。
将近端与远端音频途径一切要害元件的体系处理技能加以整合，然后优化通话两头的信号质量，这对前代 DSP 来说是十分困难的。近期推出的 DSP 在功用与高档片上存储器容量间完成了恰当平衡，其算法的杂乱程度与音频处理的集成度都足以习惯不同音频元件快速优化的要求，有助于完成最佳无线话音质量。
新办法的作业原理
新办法用整个体系来了解当时作业环境的状况，并动态调理体系参数以取得最佳功用。剖析与参数调理是集成式全双工操控的使命。全双工操控技能可评价近端与远端信号，首要确认信号现在是否处于作业状况，然后从不同视点评价信号质量。依据上述信息，全双工操控机制将对各模块进行全面的动态调理，以进步近端与远端信号的质量。
近端信号通道上的全双工操控机制操控着非线性处理器、回声消除器以及噪声消除器的参数，以下降回声和噪声。远端信号途径上的全双工操控机制操控着动态处理机制，调理音频信号，在下降扬声器非线性的一起进步音量输出。两个信号途径上都选用图形均衡器与音质增强技能。图形均衡器用于调理变送器（扬声器与扩音器），也可用于调理音频信号的频率特性。音质增强技能则用于调理音质，以完成最佳的话音清晰度。
运用这种体系技能的特色在于，全双工操控技能选用体系了解到的环境信息完成了更高音量与更低回声，并能快速习惯不断改动的环境。
规划新式音频处理体系
新式音频处理体系的集成度大幅进步，这给咱们提出了一系列规划应战。首要，咱们应找到一种恰当的 DSP，在为新规划供给所需高功用的一起，供给恰当的编程环境，以支撑杂乱度较传统回声与噪声消除技能高得多的规划，然后可以缩短移动通讯体系的规划周期。
例如，德州仪器 (TI) 的 C5000 DSP 渠道就完成了处理功用与大容量片上存储器的优化组合，有助于下降片外存储器的作业强度，削减处理器的担负。架构的挑选是十分重要的，该架构不只要针对音频处理进行优化，并且要包括丰厚的器材，然后完成抢先节电特性、丰厚外设挑选与小型封装的完美结合。TI 具有广泛的第三方开发商网络，可供给多样化的产品，有助于 OEM 与 ODM 厂商增加 MP3 与 WMA 文件的音频流、蓝牙、话音辨认、电话簿下载等特性。
开发作业选用根据模型的规划办法，能就多个设备的杂乱声响行为进行建模，并就设备环境生成测验矢量。咱们用 MathWorks 的 Simulink来规划与开发有关模型。规划人员可用 C 代码创立自主算法模块，并集成到仿真环境中用于测验。
工程师只需编写相应脚本，描绘典型作业状况，即可使用软件供给的模型仿真回声与噪声消除体系的功用。这种办法使咱们能评价多种规划方案，进一步了解功用，一起还能节约规划时刻与本钱。规划人员能快速修正模型，调查功用改动，然后快速优化规划方案，完成最佳音频功用。
工程师对体系仿真成果感到满足后，就能针对 TMS320C5000? DSP 渠道生成 C 言语二进制代码。咱们用 Code Composer Studio? 集成式开发环境能很方便地创立二进制方针代码，在对二进制印象进行测验一起，对其源代码进行调试，然后协助工程师方便地调试规划方案。建模技能与 Code Composer Studio 方针支撑相结合使工程师能在实践硬件上用仿真输入来验证规划方案的功用有用性。随后，他们还能用独立于仿真模型的实时音频输入输出来做进一步微调，在评价中对代码作进一步优化。
回声消除和噪声消除能否完成最佳功用，取决于体系处理方案能否动态习惯于不断改动的环境。体系参数的动态调理应快速响应于环境的改动，防止间歇性回声和噪声搅扰电流生成技能。只要选用杰出的建模环境，才干做好上述处理方案的测验作业。成功的终端产品的要害在于挑选恰当的 DSP 技能，不只要供给强壮的信号处理功用，还要供给开发根底局端，以保证在必定时刻内当令向商场投进产品。
