CN106657700A - 一种能消除回声的免提通话装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能消除回声的免提通话装置及其控制方法，装置包括声音输入模块和声音输出模块，所述声音输入模块包括麦克风、差分输入电路、前置放大电路、第二编解码器和回声消除模块，所述声音输出模块包括DSP芯片、第一编解码器和驱动功放电路和扬声器。本发明支持真正的全双工通信，不会出现半双工抑制，并通过回声消除模块能可处理高达400ms的回声尾长，适用于各种空间环境，能处理很强的回声，而且能快速的收敛和重收敛，在回声通路发生改变时也不会产生回声泄漏，具有降噪、防啸叫和自动增益效果。本发明可广泛应用于通话技术领域中。

Description

一种能消除回声的免提通话装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种能消除回声的免提通话装置及其控制方法。

背景技术

根据实现免提功能所采用的不同技术，免提通话的语音质量和性能会出现很大差别。最简单且仍然是最普遍采用的方法是半双工AEC算法，即在同一通话时间只允许一方讲话，而将另一方切断。在半双工方式中，只有音量最大的一方能够被对方听到。半双工方式需要不断根据音量大小来改变送话方，因此这种方式会导致通话中断，而且还会存在回声的问题，影响通话质量。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种支持全双工通信，且能提高通话质量的一种能消除回声的免提通话装置及其控制方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种能消除回声的免提通话装置，包括声音输入模块和声音输出模块，所述声音输入模块包括麦克风、差分输入电路、前置放大电路、第二编解码器和回声消除模块，所述声音输出模块包括DSP芯片、第一编解码器和驱动功放电路和扬声器，所述DSP芯片与第一编解码器连接，所述第一编解码器的输出端通过驱动功放电路进而与扬声器的输入端连接，所述第一编解码器与第二编解码器连接，所述第一编解码器与回声消除模块相连接，所述麦克风的输出端依次通过差分输入电路和前置放大电路进而第二编解码器的输入端连接。

作为所述的一种能消除回声的免提通话装置的进一步改进，所述回声消除模块包括自适应滤波器、延时模块、噪声消除器、电平均衡器、发送非线性处理器和自动增益调节器，所述第二编解码器的第一输出端通过延时模块连接至自适应滤波器的第一输入端，所述第二编解码器的第二输出端与自适应滤波器的第二输入端连接，所述自适应滤波器的输出端依次通过噪声消除器、电平均衡器、发送非线性处理器和自动增益调节器进而连接至第二编解码器。

作为所述的一种能消除回声的免提通话装置的进一步改进，所述回声消除模块与第二编解码器之间采用I2S接口通信。

本发明所采用的另一技术方案是：

一种能消除回声的免提通话控制方法，包括以下步骤：

将对方语音通过DSP芯片和第一编解码器处理后经过驱动功放电路后通过扬声器播出；

将本方用户语音通过麦克风输入，然后经过差分输入端和前置放大后通过第二编解码器后进入回声消除模块，回声消除模块对本方用户语音进行回声消除处理后，将其回传至第二编解码器后通过第一编解码器和DSP芯片传输至外网络。

作为所述的一种能消除回声的免提通话控制方法的进一步改进，所述的回声消除模块对本方用户语音进行回声消除处理，这一步骤具体包括：

从驱动功放电路的输入端获取回声参考信号，并通过第二编解码器传输至回声消除模块；

回声参考信号经过延时模块的添加延时后进入自适应滤波器，同时本方用户语音中的正常语音信号和声学回声信号也进入自适应滤波器，自适应滤波器将这两路的输入信号进行回声消除处理；

将自适应滤波器处理后得到的信号通过噪声消除器进行背景噪声去除处理；

将背景噪声去除处理后得到的信号进行校正因频率不同而引起的衰减及相位差不同的传输信道；

将校正后的信号进行回声残余进行抑制处理；

将抑制处理后的信号进行增益调节，得到回声消除处理后信号。

本发明的有益效果是：

本发明一种能消除回声的免提通话装置及其控制方法支持真正的全双工通信，不会出现半双工抑制，并通过回声消除模块能可处理高达400ms的回声尾长，适用于各种空间环境，能处理很强的回声，而且能快速的收敛和重收敛，在回声通路发生改变时也不会产生回声泄漏，具有降噪、防啸叫和自动增益效果。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

图1是本发明一种能消除回声的免提通话装置的原理方框图；

图2是本发明一种能消除回声的免提通话装置中回声消除模块的原理方框图；

图3是本发明一种能消除回声的免提通话控制方法的步骤流程图；

图4是本发明一种能消除回声的免提通话控制方法中回声消除的步骤流程图。

具体实施方式

参考图1，本发明一种能消除回声的免提通话装置，包括声音输入模块和声音输出模块，所述声音输入模块包括麦克风2、差分输入电路、前置放大电路、第二编解码器和回声消除模块，所述声音输出模块包括DSP芯片、第一编解码器和驱动功放电路和扬声器1，所述DSP芯片与第一编解码器连接，所述第一编解码器的输出端通过驱动功放电路进而与扬声器1的输入端连接，所述第一编解码器与第二编解码器连接，所述第一编解码器与回声消除模块相连接，所述麦克风2的输出端依次通过差分输入电路和前置放大电路进而第二编解码器的输入端连接。

参考图2，进一步作为优选的实施方式，所述回声消除模块包括自适应滤波器、延时模块、噪声消除器、电平均衡器、发送非线性处理器和自动增益调节器，所述第二编解码器的第一输出端通过延时模块连接至自适应滤波器的第一输入端，所述第二编解码器的第二输出端与自适应滤波器的第二输入端连接，所述自适应滤波器的输出端依次通过噪声消除器、电平均衡器、发送非线性处理器和自动增益调节器进而连接至第二编解码器。

进一步作为优选的实施方式，所述回声消除模块与第二编解码器之间采用I2S接口通信。

本实施例中，正常工作时，DSP芯片负责信令以及语音信号的对内、对外传输。对方语音通过DSP芯片、第一编解码器后经过功放放大电路进行驱动后通过扬声器1播出。本方用户语音通过差分输入电路和前置放大电路后经过第二编解码器传输至回声消除模块，经过运行于回声消除模块上进行回声处理后再回传至第二编解码器，最后通过第一编解码器以及DSP芯片传输至外网络。

其中，回声信号是指麦克风2从扬声器1捕获的被反射的音频信号。反射信号包括麦克风2与扬声器1之间直接声学耦合而产生的回声（即麦克风2直接从扬声器1捕获的音频信号），以及由房间内的各种表面反射而产生的回声。而进行回声消除时需要获取回声参考信号，回声参考信号通过扬声器1的驱动功放电路的输入端获取，从第二编解码器的LINEINL输入，再通过第二编解码器传输至ARM平台。同时声学回声和正常的语音信号通过麦克风2以及差分输入、前置放大电路后通过第二编解码器的LINEINR输入，再通过第二编解码器传输至回声消除模块。回声消除模块将此两路信号进行回声消除处理后再将语音信号通过第二编解码器的LINEOUT输出。回声消除模块与第二编解码器之间采用I2S接口通信。这样，用户就可以在接收对方语音的同时进行发话，但对方发过来的语音就不会回传，实现真正的全双工通信。

参考图3，本发明一种能消除回声的免提通话控制方法，包括以下步骤：

将对方语音通过DSP芯片和第一编解码器处理后经过驱动功放电路后通过扬声器1播出；

将本方用户语音通过麦克风2输入，然后经过差分输入端和前置放大后通过第二编解码器后进入回声消除模块，回声消除模块对本方用户语音进行回声消除处理后，将其回传至第二编解码器后通过第一编解码器和DSP芯片传输至外网络。

参考图4，进一步作为优选的实施方式，所述的回声消除模块对本方用户语音进行回声消除处理，这一步骤具体包括：

从驱动功放电路的输入端获取回声参考信号，并通过第二编解码器传输至回声消除模块；

回声参考信号EchoIn经过延时模块的添加延时后进入自适应滤波器，同时本方用户语音TxIn中的正常语音信号和声学回声信号也进入自适应滤波器，自适应滤波器将这两路的输入信号进行回声消除处理；

将自适应滤波器处理后得到的信号通过噪声消除器进行背景噪声去除处理；所述噪声消除器主要是去除背景噪音以提高传输信号的信噪比。在AEC算法中需要设置的参数有（nrSTIntervalMSec，nrLTIntervalMSec，nrMaxLossdB，nrHighSNRMarkdB，nrLowSNRMarkdB）；

将背景噪声去除处理后得到的信号进行校正因频率不同而引起的衰减及相位差不同的传输信道；本步骤中可采用电平均衡器EQ，其主要是用于校正因频率不同而引起的衰减（即传输损耗）及相位差不同的传输信道。在AEC算法中需要设置的参数有（pTxEqualizerdB10）；

将校正后的信号进行回声残余进行抑制处理；本步骤中可采用发送非线性处理器，若在自适应滤波器中的线性处理没有完全去除回声，发送非线性处理器TxNLP就对回声残余做抑制；

若扬声器1到麦克风2有很强的非线性，AEC 的线性处理就很难去除非线性回声，那么对回声的处理很大部分要依靠发送非线性处理器TxNLP进行处理，在AEC算法中需要设置的参数有（maxTxLossB,targetResidualLeveldBm，worstExpectedERLdB，maxTxNLPThresholddB）；

将抑制处理后的信号进行增益调节，得到回声消除处理后信号，本步骤中可采用主要是使电路的增益自动地随信号强度而调整。在AEC算法中需要设置的参数有（agcEnable，agcMaxGaindB，agcMaxLossdB，agcTargetLeveldBm，agcLowSigThreshdBm）。

本发明实施例中，通过AEC算法可处理高达400ms的回声尾长，适用于各种空间环境，能处理很强的回声；并且在没有非线性处理器（NLP）的情况下可取得40dB以上的ERLE(Echo Return Loss Enhancement)，回声消除非常干净；快速的收敛和重收敛，在回声通路发生改变时（如通话过程中调整音量或移动麦克风2的位置）不会产生回声泄漏。这些特点使得免提通话支持真正的全双工通信，不会出现半双工抑制。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (5)

1.一种能消除回声的免提通话装置，其特征在于：包括声音输入模块和声音输出模块，所述声音输入模块包括麦克风、差分输入电路、前置放大电路、第二编解码器和回声消除模块，所述声音输出模块包括DSP芯片、第一编解码器和驱动功放电路和扬声器，所述DSP芯片与第一编解码器连接，所述第一编解码器的输出端通过驱动功放电路进而与扬声器的输入端连接，所述第一编解码器与第二编解码器连接，所述第一编解码器与回声消除模块相连接，所述麦克风的输出端依次通过差分输入电路和前置放大电路进而第二编解码器的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种能消除回声的免提通话装置，其特征在于：所述回声消除模块包括自适应滤波器、延时模块、噪声消除器、电平均衡器、发送非线性处理器和自动增益调节器，所述第二编解码器的第一输出端通过延时模块连接至自适应滤波器的第一输入端，所述第二编解码器的第二输出端与自适应滤波器的第二输入端连接，所述自适应滤波器的输出端依次通过噪声消除器、电平均衡器、发送非线性处理器和自动增益调节器进而连接至第二编解码器。

3.根据权利要求1所述的一种能消除回声的免提通话装置，其特征在于：所述回声消除模块与第二编解码器之间采用I2S接口通信。

4.一种能消除回声的免提通话控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

将对方语音通过DSP芯片和第一编解码器处理后经过驱动功放电路后通过扬声器播出；

将本方用户语音通过麦克风输入，然后经过差分输入端和前置放大后通过第二编解码器后进入回声消除模块，回声消除模块对本方用户语音进行回声消除处理后，将其回传至第二编解码器后通过第一编解码器和DSP芯片传输至外网络。

5.根据权利要求4所述的一种能消除回声的免提通话控制方法，其特征在于：所述的回声消除模块对本方用户语音进行回声消除处理，这一步骤具体包括：

从驱动功放电路的输入端获取回声参考信号，并通过第二编解码器传输至回声消除模块；

回声参考信号经过延时模块的添加延时后进入自适应滤波器，同时本方用户语音中的正常语音信号和声学回声信号也进入自适应滤波器，自适应滤波器将这两路的输入信号进行回声消除处理；

将自适应滤波器处理后得到的信号通过噪声消除器进行背景噪声去除处理；

将背景噪声去除处理后得到的信号进行校正因频率不同而引起的衰减及相位差不同的传输信道；

将校正后的信号进行回声残余进行抑制处理；

将抑制处理后的信号进行增益调节，得到回声消除处理后信号。