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随着国家“三网融合”的推进和“数字家庭”的不断普及,体现数字家庭理念的产品也层出不穷,无论是基于PC的、基于电视的还是基于数字电视机顶盒的,其中一个必不可少的重要功能就是高清晰视频、音频的通信交互功能。
数字家庭的核心系统的家庭可视电话设备中存在一些关键技术问题,如回声问题,由于数字家庭可视电话在语音编解码算法和网络传输时延等问题使得该系统必须要进行回声消除处理,同时在使用免提通话等用户操作时发生频率高于一般数字电话系统,对回声消除技术的跟踪能力和稳健性的要求更高。并且家庭可视电话系统强调“声形并茂”,对用户体验度要求较高,对回声消除技术的有效性要求也更为突出。因此回声消除技术是数字可视电话系统中一个非常关键也很难解决的技术。
回声抵消器原理是通过用一个自适应滤波器来跟踪辨识并模拟回声路径,以产生对回声信号的模拟来实现回声的对消。由于通信系统中语音信号的复杂性和不确定性,使得对回声抵消的自适应算法性能的要求很高,这需要很大的计算量和存储容量,直到随着近年来数字信号处理器的快速发展,才使得高性能自适应回声抵消器的实时、经济的实现成为可能。
本文首先对回声的情况进行分析,提出几种典型的可用于回声路径模拟的模型;然后在此基础上详细研究了典型的自适应滤波算法,针对数字可视电话系统中回声的特点和传统设计方法的不足,本文提出一种简化结构的自适应回声消除器的设计思想和实现算法,满足家庭可视电话系统中回声消除技术的有效性、实时性要求,理论分析给出改进的变步长的自适应回声抵消算法,本身考虑了双端通话状态和回声路径改变等情况,使算法更具实用性,理论分析和计算机仿真表明,算法具有一定的优越性。
在理论分析和仿真的基础上,利用BeagleBoard硬件平台的DSP实现并测试改进的算法,表明了算法的实际应用价值。