回声消除的基本原理和调试经验

回声消除的基本原理和调试经验

本文讲的回声（Echo）是指语音通信时产生的回声，即打电话时自己讲的话又从对方传回来被自己听到。回声在固话和手机上都有，小时还可以忍受，大时严重影响沟通交流，它是影响语音质量的重要因素之一。可能有的朋友要问了，为什么我打电话时没有听见自己的回声，那是因为市面上的成熟产品回声都被消除掉了。

回声分为线路回声（line echo）和声学回声（acoustic echo），线路回声主要存在于固话中，是由于2-4线转换引入的回声，声学回声是由于空间声学反射产生的回声。回声消除（Echo canceller, EC）是语音前处理的重要环节，下面主要讲其基本原理和调试中的一些经验。

1、基本原理

1）自适应滤波器和自适应算法

一般滤波器的系数是固定的，而自适应滤波器的系数是变化的，是依据自适应算法来调整滤波器系数的。自适应滤波器的结构采用FIR或IIR均可，由于IIR存在稳定性问题，因此一般采用FIR。

下图是自适应滤波器的一般结构：

上图中，x(k)为输入信号，y(k)为输出信号，d(k)为期望信号，e(k)是d(k)和y(k)的误差信号。自适应滤波器的滤波器系数受误差信号e(k)控制，根据e(k)的值和自适应算法自动调整。

自适应算法一般采用LMS(least mean square，最小均方)算法及其变种（如NLMS算法）。LMS算法是随机梯度算法族中的一员。具体可以看相关的文章。

2）回声消除基本原理。

下图是回声消除基本原理的框图：

处理过程如下：

a) 算近端远端语音数据的energy，确定双方是silent还是talk。