[实用新型]一种用于小型免提语音通讯系统中的回声消除装置

说明书

本实用新型涉及回声消除技术领域，特别涉及一种用于小型免提语音通讯系统中的回声消除装置。

语音通讯中常有回声问题，受话端信号由受话器（也称为听筒、receiver、SPK或earphone等）播放后，经过线路和声学反射串入送话端（也称为麦克风或拾音器等）的接收信号中，并馈送到远端，使远端的通讯联络人听到回声。回声会给通话双方造成极大干扰，影响通话质量。回声很大时还可能导致受话器啸叫并损伤受话器。为保证通话质量和设备安全，需要在语音通讯中对回声进行抑制。

回声从产生机制上分可以分为线性回声成分和非线性回声成分两类，其中线性回声成分是由电声线路放大和声学传输产生，非线性回声成分是由受话器的非线性失真和声学传输产生。线性回声成分消除通常采用自适应回声消除技术，这种技术是应用很广泛的成熟技术，可以消除线性回声成分且不会损伤近端语音。但是非线性回声成分的消除很容易造成近端语音受损，致使双工性能变差，甚至会使信道变成半双工。

半双工现象在小型免提语音通讯设备上很常见，如具有免提功能的手机或对讲电话（speakerphone）中，因为这类设备的受话器非线性失真和非线性回声成分都较大。随着对语音通讯流畅度和舒适度需求的不断提升，需要在抑制回声的同时保护近端语音，保证双工效果。由于双工的损失主要出现在非线性回声成分消除中，因此特别需要对非线性回声成分消除技术做改进。

在小型免提语音通讯设备上的回声消除，提升双工性能的一类做法是借助送话器阵列，将回声滤波与阵列空间滤波相结合，利用回声传播到各个送话器的信号差异，实现回声提取并与语音分离，如中国专利申请号为201110326010.0的实用新型专利申请中提到的方法，应用阵列信号处理和回声消除，可以实现接近全双工的通话。但是这种方法需要精确判定回声和近端语音到送话器阵列的波达方向，因而对送话器一致性要求很高，不仅需要送话器灵敏度一致，更需要相位的一致性，因此需要严格的声学设计，而在小型免提设备上，由于结构紧凑，尺寸有限，很难完全满足声学设计尤其是相位一致性的要求，因此限制了其应用。

本实用新型提供一种小型免提语音通讯系统中的回声消除装置，在降低回声时减轻对近端语音的损伤，提升双工性能，同时不严格要求送话器的相位一致性。

本实用新型公开了一种用于小型免提语音通讯系统中回声消除的装置，所述小型免提语音通讯系统包括受话器、主送话器和辅送话器，主送话器与受话器之间的距离大于辅送话器与受话器之间的距离，其中，该装置包括在结构上依次级联的：阵列回声消除单元、自适应回声消除单元以及残留回声消除单元，阵列回声消除单元的输入是主送话器信号和辅送话器信号，通过阵列滤波，去除主送话器信号中的部分线性回声成分和部分非线性回声成分，得到一路输出信号；自适应回声消除单元的输入信号是受话器信号和阵列回声消除单元的输出信号以及辅送话器信号，通过自适应滤波，分别从阵列回声消除单元的输出信号中去除主送话器信号中的残余线性回声成分和从辅送话器信号中去除辅送话器信号中的线性回声成分，得到两路输出信号；残留回声消除单元的输入信号是自适应回声消除单元的两路输出信号，通过语音概率估计和回声匹配，去除主送话器信号中的残余非线性回声成分，得到一路输出信号作为消除回声后的语音信号。

本实用新型实施例的有益效果是：根据本实用新型的用于小型免提语音通讯系统中回声消除的装置，通过充分利用小型免提语音通讯系统的声学特性以及送话器和受话器的位置信息，通过对不同送话器信号进行总体轮廓匹配和幅度匹配，得到幅度匹配回声；利用回声到不同送话器的幅度差异，由于不同送话器信号幅度差异越大，近端语音概率越小，则能够提取指示语音和回声在各个时频区域的比例语音概率信息，将语音区域和回声区域划分开来，有效去除残留回声，并保护近端语音，提升双工性能，同时不严格要求送话器的相位一致性。

图1为本实用新型用于小型免提语音通讯系统中回声消除的装置所应用的受话器和送话器位置的示意图；

图2为本实用新型用于小型免提语音通讯系统中回声消除的装置所应用的桌面小型免提语音通讯系统的使用示意图；

图3为本实用新型用于小型免提语音通讯系统中回声消除的装置所应用的车用小型免提语音通讯系统的使用示意图；

图3为本实用新型用于小型免提语音通讯系统中回声消除的装置所应用的车用小型免提语音通讯系统的使用示意图；

图4（a）为两送话器信号中回声成分能量曲线示意图；

图4（b）为主辅送话器信号中的近端语音成分能量曲线示意图；