一种回声消除装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种回声消除装置，包括：远端缓存模块，近端缓存模块，自适应双滤波模块、第一加法器和第二加法器。本发明专利技术装置只需部署在终端侧，降低了部署的复杂性和维护成本。本发明专利技术同时公开了一种回声消除方法，分别根据已保存的声学回声消除后的近端信号或近端输入信号和电学回声消除后的远端信号或远端输入信号估计电学回声和声学回声，进一步得到当前声学回声消除后的近端信号和电学回声消除后的远端信号。本发明专利技术方法可以独立应用于网络电话中，同时消除电学回声和声学回声，并可将一段长时间的参考信号保存在终端侧的存储设备中，从而有效消除长拖尾回声。

【技术实现步骤摘要】
一种回声消除装置和方法
本专利技术涉及语音信号处理领域，具体涉及一种回声消除装置和方法。
技术介绍
Internet网络技术、软件技术和计算机多媒体技术的快速发展和相互结合，不断推动着新业务的产生和融合。传统上一些需要多种专有硬件设备支撑的业务也可以通过软件实现并部署在通用计算机上，软件实现的网络电话就是其中之一。与传统的实时电话相比，目前的网络电话在语音质量上还存在一定的差距，其中，回声是影响其语音质量的最关键因素之一。图1是电信网络中的回声示意图，图中的Sin表示近端要发送的信号，Sout表示远端接收的来自近端的信号，Rin表示远端要发送的信号，Rout表示近端接收的电学回声消除后的远端信号，如图1所示，回声根据产生原因可分为两种：一种是“电学回声”，它产生的主要原因是由于通讯系统中存在的2-4线转换。如图1所示，网络侧的本地接入交换机将近端发送的语音信号Sin输出到网络侧的2/4线转换电路上，2/4线转换电路要进行2-4线转换即将双线本地环路连接到4线干线上，在2-4线转换过程中因阻抗匹配等原因，会将近端发送路径上的一些信号“泄漏”到近端接收路径上，结果导致近端用户听见自己的语音。另一种是“声学回声”，它是由语音播放设备与语音采集设备之间的语音耦合而产生的。如图1所示，以近端为例，扬声器播放出来的来自远端的语音信号Rout经不同的路径一次或多次反射、或者未经任何反射，然后传递到话筒，被话筒拾取后，重新发送至远端，结果远端用户听到自己的语音。-->现有的回声消除方案是多点式方案，即在终端侧和网络侧都采用专用的DSP芯片进行回声消除。在具体部署时，是根据回声种类的不同，将回声消除器部署在系统的不同位置上。由于电学回声主要是在网络侧产生的，因此电学回声消除器通常部署在网络侧，图2是现有的实现电学回声消除的示意图，图中Sin、Rout、Rin、Sout的含义与图1中对应符号的含义相同。如图2所示，具体地，电学回声消除器部署在网络侧的本地接入交换机和2/4线转换电路之间。电学回声消除的具体过程是：由于电学回声信号re是由于近端发送路径上Sin的部分能量通过2/4线转换电路泄露到近端接收路径上而产生的，因此，电学回声消除器根据Sout估计出电学回声信号的值re′，然后从混有电学回声信号的Rin中减去re′，这样，最终得到的Rout近似等同于远端发送的真实语音信号。由于声学回声主要是在终端侧产生的，因此声学回声消除器(AEC，Acoustic Echo Canceller)通常部署在终端侧，如话筒中。图3是现有的实现声学回声消除的示意图，图中Sin、Rout、Rin、Sout的含义与图1中对应符号的含义相同。如图3所示，以近端为例，由于声学回声信号ra来自于扬声器的信号即Rout，所以AEC根据Rout估计出声学回声信号的值ra′，然后从混有声学回声信号的Sin中减去ra′，这样最终得到的Sout近似等同于近端发送的真实语音信号。现有技术的缺点是：1、由于需要在网络侧和终端侧多点部署回声消除器，因此，当网络侧部署的回声消除器性能下降或失效时，对系统中与该回声消除器有关联的所有终端的通话质量均会带来不利影响。2、由于在现实网络环境中，实际的网络是由多种不同网络技术的子网互联而成的，因此，部署在网络侧某一位置的电学回声消除器只能解决其部署位置的该段网络通路的回声，难以从整体上保证最终用户端的回声消除效果。例如，部署在PSTN上的回声消除器尽管会去掉一部分回声，但仍会有-->一部分回声通过IP电话网关进入IP网络中，传递到IP网络终端，影响通话质量。3、现有的方案基本上是硬件解决方案，采用专用的DSP芯片，回声消除的成本和维护代价很高。更重要的是回声消除需要保存过去一段时间内的语音信号作为回声估计的参考信号，由于DSP受硬件内存等条件限制，对于超过128ms的长拖尾回声的消除难以支持，特别是在IP网络中，报文时延并不能保证总小于128ms，这就导致现有的回声消除对于IP网络上的语音数据业务的支持存在着不足之处。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种回声消除装置，以解决多点部署回声消除器带来的回声消除效果相互影响问题，以及只能消除部分网络侧的回声的问题，实现全面消除电学回声和声学回声，并降低部署回声消除器的复杂性和维护回声消除器的成本；同时，本专利技术的主要目的在于提供一种回声消除方法，实现同时消除电学回声和声学回声，并有效消除网络电话中的长拖尾回声。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种回声消除装置，应用于终端侧，该装置包括：用于进行声学回声消除的远端缓存模块和第一加法器，用于进行电学回声消除的近端缓存模块和第二加法器，用于同时支持声学回声消除和电学回声消除的自适应双滤波模块，其中，自适应双滤波模块根据远端缓存模块输出的电学回声消除后的远端信号或远端输入信号进行声学回声估计的自适应滤波，当滤波结果收敛时，根据声学回声滤波系数和电学回声消除后的远端信号计算出声学回声信号，然后将声学回声信号输出到第一加法器；第一加法器计算近端输入信号和声学回声信号的差值从而得到声学回声消除后的近端信号，并将该信号输出到近端缓存模块，且向远端输出；-->自适应双滤波模块根据近端缓存模块输出的的声学回声消除后的近端信号或近端输入信号进行电学回声估计的自适应滤波，当滤波结果收敛时，根据电学回声滤波系数和声学回声消除后的近端信号计算出电学回声信号，然后将电学回声信号输出到第二加法器；第二加法器计算远端输入信号和电学回声信号的差值从而得到电学回声消除后的远端信号，并将该信号输出到远端缓存模块，且向近端输出。所述装置进一步包括，近端语音检测模块，用于接收近端输入信号或声学回声消除后的近端信号，判断出该信号为语音时，向自适应滤波系数调整模块发送近端语音触发信号；远端语音检测模块，用于接收远端输入信号或电学回声消除后的远端信号，判断出该信号为语音时，向自适应滤波系数调整模块发送远端语音触发信号；自适应滤波系数调整模块，当只接收到近端语音检测模块发送来的近端语音触发信号时，将电学回声微调步长发送给自适应双滤波模块，自适应双滤波模块根据该步长调整当前的电学回声滤波系数，当只接收到远端语音检测模块发送来的远端语音触发信号时，将声学回声微调步长发送给自适应双滤波模块，自适应双滤波模块根据该微调步长调整当前的声学回声滤波系数，当没有接收到任何触发信号时，向自适应双滤波模块查询当前滤波结果是否收敛，若收敛，就同时将电学回声微调步长和声学回声微调步长发送给自适应双滤波模块，自适应双滤波模块根据电学回声微调步长调整当前的电学回声滤波系数，根据声学回声微调步长调整当前的声学回声滤波系数，若不收敛，就同时将电学回声快调步长和声学回声快调步长发送给自适应双滤波模块，自适应双滤波模块根据电学回声快调步长调整当前的电学回声滤波系数，根据声学回声快调步长调整当前的声学回声滤波系数，当同时接收到近端语音检测模块和远端语音检测模块发送来的近端语音触发信号和远端语音触发信号时，将这两个触发信号同时转发给自适应双-->滤波模块以通知自适应双滤波模块不调整当前的电学回声和声学回声滤波系数。所述近端语音检测模块包括：近端能量计算模块，用于接收近端输入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种回声消除装置，应用于终端侧，其特征在于，该装置包括：用于进行声学回声消除的远端缓存模块和第一加法器，用于进行电学回声消除的近端缓存模块和第二加法器，用于同时支持声学回声消除和电学回声消除的自适应双滤波模块，其中，自适应双滤波模块根据远端缓存模块输出的电学回声消除后的远端信号或远端输入信号进行声学回声估计的自适应滤波，当滤波结果收敛时，根据声学回声滤波系数和电学回声消除后的远端信号计算出声学回声信号，然后将声学回声信号输出到第一加法器；第一加法器计算近端输入信号和声学回声信号的差值从而得到声学回声消除后的近端信号，并将该信号输出到近端缓存模块，且向远端输出；自适应双滤波模块根据近端缓存模块输出的的声学回声消除后的近端信号或近端输入信号进行电学回声估计的自适应滤波，当滤波结果收敛时，根据电学回声滤波系数和声学回声消除后的近端信号计算出电学回声信号，然后将电学回声信号输出到第二加法器；第二加法器计算远端输入信号和电学回声信号的差值从而得到电学回声消除后的远端信号，并将该信号输出到远端缓存模块，且向近端输出。

【技术特征摘要】
1、一种回声消除装置，应用于终端侧，其特征在于，该装置包括：用于进行声学回声消除的远端缓存模块和第一加法器，用于进行电学回声消除的近端缓存模块和第二加法器，用于同时支持声学回声消除和电学回声消除的自适应双滤波模块，其中，自适应双滤波模块根据远端缓存模块输出的电学回声消除后的远端信号或远端输入信号进行声学回声估计的自适应滤波，当滤波结果收敛时，根据声学回声滤波系数和电学回声消除后的远端信号计算出声学回声信号，然后将声学回声信号输出到第一加法器；第一加法器计算近端输入信号和声学回声信号的差值从而得到声学回声消除后的近端信号，并将该信号输出到近端缓存模块，且向远端输出；自适应双滤波模块根据近端缓存模块输出的的声学回声消除后的近端信号或近端输入信号进行电学回声估计的自适应滤波，当滤波结果收敛时，根据电学回声滤波系数和声学回声消除后的近端信号计算出电学回声信号，然后将电学回声信号输出到第二加法器；第二加法器计算远端输入信号和电学回声信号的差值从而得到电学回声消除后的远端信号，并将该信号输出到远端缓存模块，且向近端输出。2、如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括，近端语音检测模块，用于接收近端输入信号或声学回声消除后的近端信号，判断出该信号为语音时，向自适应滤波系数调整模块发送近端语音触发信号；远端语音检测模块，用于接收远端输入信号或电学回声消除后的远端信号，判断出该信号为语音时，向自适应滤波系数调整模块发送远端语音触发信号；自适应滤波系数调整模块，当只接收到近端语音检测模块发送来的近端语音触发信号时，将电学回声微调步长发送给自适应双滤波模块，自适应双滤波模块根据该步长调整当前的电学回声滤波系数，当只接收到远端语音检测模块发送来的远端语音触发信号时，将声学回声微调步长发送给自适应双滤波模块，自适应双滤波模块根据该微调步长调整当前的声学回声滤波系数，当没有接收到任何触发信号时，向自适应双滤波模块查询当前滤波结果是否收敛，若收敛，就同时将电学回声微调步长和声学回声微调步长发送给自适应双滤波模块，自适应双滤波模块根据电学回声微调步长调整当前的电学回声滤波系数，根据声学回声微调步长调整当前的声学回声滤波系数，若不收敛，就同时将电学回声快调步长和声学回声快调步长发送给自适应双滤波模块，自适应双滤波模块根据电学回声快调步长调整当前的电学回声滤波系数，根据声学回声快调步长调整当前的声学回声滤波系数，当同时接收到近端语音检测模块和远端语音检测模块发送来的近端语音触发信号和远端语音触发信号时，将这两个触发信号同时转发给自适应双滤波模块以通知自适应双滤波模块不调整当前的电学回声和声学回声滤波系数。3、如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述近端语音检测模块包括：近端能量计算模块，用于接收近端输入信号或声学回声消除后的近端信号，计算该信号的能量，并根据静默期的该信号的能量确定近端语音阈值，将该近端语音阈值和正式通话时的该信号的能量输出到近端语音判断模块；近端语音判断模块，用于接收近端语音阈值和正式通话时的近端输入信号或声学回声消除后的近端信号的能量，比较二者的大小以判断近端输入信号或声学回声消除后的近端信号是否为语音，若为语音，给自适应滤波系数调整模块发送近端语音触发信号。4、如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述远端语音检测模块包括：远端能量计算模块，用于接收远端输入信号或电学回声消除后的远端信号，计算该信号的能量，并根据静默期该信号的能量确定远端语音阈值，将该远端语音阈值和正式通话时的该信号的能量输出到远端语音判断模块；远端语音判断模块，用于接收远端语音阈值和正式通话时的远端输入信号或电学回声消除后的远...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭东晖，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]