CN1466359A - 一种实现回波抵消的方法 - Google Patents

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本发明公开了一种实现回波抵消的方法，该方法首先根据PSTN呼叫号码确定本次呼叫的回波纯延时，再根据所述纯延时设置延迟窗的时长，设置时长略大于回波散射延时的回波抵消自适应滤波器的时长，最后设置回波抵消器的时长为延迟窗的时长与回波抵消自适应滤波器的时长的和。所述根据PSTN呼叫号码确定本次呼叫的纯延时可以通过PSTN呼叫号码中的地址信息实现；采用上述方案，可以在不增加硬件设备的前提下显著提高通道密度和提高回波抵消器的收敛速度，以及提高语音质量。

Description

一种实现回波抵消的方法
技术领域
本发明涉及通讯系统中线路回波的抵消方法。
背景技术
在长途电话、移动通讯和分组语音(VOP)通讯中，由于端-端的传输时延较大，由公用交换电话网(PSTN)交换机2-4线转换器产生的线路回波极大地影响了语音质量。因此，在上述通讯业务中，通常装备回波抵消器抵消近端线路回波，回波抵消器通过对远端语音、近端语音和近端回音的测量、跟踪，来模拟2-4线转换器的特性产生回波，这个回波与真实的回波相位相反，能够相互抵消，由此减弱或消除回波的影响。上述回波抵消器的核心是采用自适应滤波器，通过它来仿真2-4线转换器的特性。为了能够抵消回波，通常要求自适应滤波器的时长应超过回波路径延时，否则不但无法正确地抵消回波，还可能增加额外的噪声。因此，采用现有的方法，通常需要设置一个较大的回波抵消时长，以保证能大于所有的呼叫产生的回波路径延时。例如，在移动通讯中通常设置64ms的回波抵消时长；在固网和移动的国际关口局通常设置128ms的回波抵消时长。此种做法可以保证回波抵消的效果，但是并不是所有的呼叫都需要这么大的回波抵消时长，大多数情况下回波尾端延迟都要远小于设置的回波抵消时长。因此这种静态设置的方法降低了回波抵消器的资源利用率，浪费较大、成本较高。而且过长的回波抵消时长反而会延长收敛时间并因引入噪声而影响语音质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成本较低、效果较好的实现回波抵消的方法。
为达到上述目的，本发明提供的实现回波抵消的方法，包括：
a.根据公用交换电话网(PSTN)呼叫号码确定本次呼叫的回波路径纯延时；
b.根据步骤a确定的回波路径纯延时设置延迟窗的时长；
c.设置回波抵消自适应滤波器的时长，使该时长略大于回波散射延时；
d.确定回波抵消器的时长为延迟窗的时长与回波抵消自适应滤波器的时长的和。
所述方法还包括：设置回波抵消自适应滤波器时长的保护冗余。
步骤a所述根据PSTN呼叫号码确定本次呼叫的回波纯延时通过PSTN呼叫号码中的地址信息实现。
上述通过PSTN呼叫号码中的地址信息确定本次呼叫的纯延时按照下述步骤实现：
C1.根据PSTN呼叫号码中的地址信息得到此呼叫的用户交换机相对于装备回波抵消器的设备之间的相对位置；
C2.根据网络的拓扑结构和局向配置，确定从装备回波抵消器的设备到产生回波的用户交换机之间的传输距离和经过的交换结点数量；
C3.根据步骤C1、C2中所获得的信息确定PSTN呼叫号码对应的回波纯延时。
步骤C所述回波散射延时的估值采用固定设置的值。
所述方法还包括：设置延迟窗时长对应表，用于存储不同地区的PSTN电话号码与延迟窗时长的对应关系。
在延迟窗时长对应表中，将无法获知PSTN电话号码和复杂网络的延迟窗时长设置为0，并且所设置的回波抵消自适应滤波器的时长超过回波路径延时，所述回波路径延时为回波路径纯延时与回波路径散射延时的和。
在从用户交换机到装备回波抵消器的设备之间存在多条路径且无法确定此次呼叫所使用的路径时，根据最短的回波路径延时设置延迟窗时长，根据最短和最长的回波路径之间延时的差值与回波散射延时的估计值的和设置回波抵消自适应滤波器的时长。
由于本发明根据PSTN呼叫号码确定本次呼叫的回波纯延时，并根据该纯延时设置延迟窗的时长，同时将回波抵消自适应滤波器的时长设置为略大于回波散射延时；采用上述方案，其显著的优点在于：首先，可以在不增加硬件设备的前提下显著提高通道密度。假设一个网关移动交换中心(GMSC)的呼叫量为：移动呼叫本地固定电话占70％，移动呼叫省内固定电话占20％，移动呼叫其他省固定电话占10％。假设按传统实现方法，统一设置回波抵消时长为64ms可支持1000路通道，使用本发明的方法，假设固定设置16ms的回波抵消自适应滤波器时长，动态调整延迟窗，则使用相同的回波抵消器可支持4000路通道，是传统实现方法的4倍。其次，可提高回波抵消器的收敛速度。回波抵消器中适应滤波器的收敛时间与滤波器的阶数，即回波抵消时长成正比，因此设置较小的回波抵消时长可以加快滤波器的收敛，从而提高通话建立初始时回波抵消的效果。例如移动通讯中通常设置64ms的回波抵消时长，如果使用本发明中的方法其回波抵消自适应滤波器的时长可能只有16ms。因此收敛速度是传统实现方法的4倍。有效提高了回波抵消的性能。第三，可以改善语音质量。由于通讯线路上除了回波信号、语音信号之外还有噪声信号，过长的回波抵消时长将引入这些噪声信号，反而影响了语音质量。如果按传统实现方法通常需要设置较长的回波抵消时长，而绝大多数呼叫的回波路径延时都远小于所设置的回波抵消时长，因此将会必不可免地引入额外的噪声；而采用本发明的方法，回波抵消滤波器的时长远远小于传统实现方法中的设置值，可以不引入或较少引入的噪声信号。测量表明，在通常的网络中，采用本发明的方法的信噪比可比传统方法提高20％以上。
附图说明
图1是本发明方法的实施例流程图；
图2是回波路径延时示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。
首先参考图2。图2是回波路径延时示意图。图2中，回波路径延时用td表示，由纯延时(回波路径的传输延时)和散射延时(回波信号的时长)两部分组成。其中纯延时由tr表示，散射延时由td-tr表示。通常而言，散射延时比较固定而且一般不超过10ms。而纯延时与回波抵消器到产生回波的装备2-4线转换器的交换机之间的传输距离和网络拓扑结构(中间经过多少交换机转接)相关。因此，不同的呼叫其回波纯延时不同，也就导致了不同的呼叫回波路径延时相差很大。例如，北京的移动用户呼叫深圳的固网用户，回波抵消器装在北京的GMSC上，而产生回波的2-4线转换器装在深圳的交换机上，中间经过数千公里的传输和多级交换，回波路径延时为40-60ms左右。在总共60ms的回波路径延时中，散射延时(回波信号本身的时长)不超过10ms，其他50ms都是纯延时(传输延时)。而对回波抵消滤波器真正有效的是回波信号本身(不超过10ms)，其他都是无用信号，反而会引入噪声。因此，如果能准确地判断出回波信号的纯延时，那么就可以在自适应滤波器之前叠加时延窗，通过时延窗来抵消纯延时部分，而回波抵消自适应滤波器时长只要涵盖散射延时就可以了。
同时，由于回波抵消器采用的自适应滤波器的时长越长，回波抵消的复杂度就越高，因此在某些特殊的场合，如果已知所有呼叫的回波路径时延都超过某值时，可以采用加延迟窗的方法抵消一部分纯延时，以降低回波抵消器的实现复杂度。例如，在国际关口局需要设置128ms的回波抵消时长，可采用64ms的回波抵消时长加64ms时延窗的方法等效于128ms的回波抵消时长。
图1是本发明方法的实施例流程图。按照图1，首先在步骤1根据PSTN呼叫号码确定本次呼叫的回波路径纯延时。该步骤通过PSTN呼叫号码中的地址信息实现，具体方法是：根据PSTN呼叫号码中的地址信息得到出此呼叫的用户交换机相对于装备回波抵消器的设备之间的相对位置，这可以通过号码中的长途区号确定；其次根据网络的拓扑结构和局向配置，确定从装备回波抵消器的设备到产生回波的用户交换机之间的传输距离和经过的交换结点数量，即确定传输路径，由此确定PSTN呼叫号码对应的回波路径纯时延。具体传输路径产生的回波纯延时由传输延时和交换延时组成，传输延时可以按距离比上光速得到，交换延时由交换节点产生，按照国标规范应小于1ms，假设经过一个结点按1ms计算，即可得知具体传输路径产生的回波纯延时。因此在步骤1确定出本次呼叫的回波纯延时后，在步骤2根据步骤1确定的回波纯延时设置延迟窗的时长，在步骤3设置回波抵消自适应滤波器的时长，该时长是固定的，其长度略大于回波散射延时。所述回波散射延时的估计值采用固定设置的值，例如10ms。最后在步骤4确定回波抵消器的时长为延迟窗的时长与回波抵消自适应滤波器的时长的和。
由于实际组网情况的复杂性，在步骤1中根据PSTN呼叫号码推断出的回波路径与真实的回波路径可能存在一定差距，设置回波抵消时长时应留有一定保护余量，因此本例中还包括：设置回波抵消自适应滤波器时长的保护冗余，使所设置回波抵消自适应滤波器的时长为原时长加上该保护冗余。
在图1所述实施例具体实施时，为了提高延迟窗时长的设置效率，还设置了延迟窗时长对应表，用于存储不同地区的PSTN电话号码与延迟窗时长的对应关系。该表是一个二维的表格，这个表格可以在安装设备时配置好，并可以通过后台修改维护。表格的行是PSTN电话号码，表格的列是应设置的延迟窗时长。当建立一个呼叫时，通过此呼叫的PSTN电话号码索引出此呼叫所应当设置的延迟窗时长。在延迟窗时长对应表中，将无法获知PSTN电话号码和复杂网络的延迟窗时长设置为0，并设置一个超过回波路径延时的回波抵消自适应滤波器的时长，所述回波路径延时为回波路径纯延时与回波路径散射延时的和。此时，等效于传统的静态设置回波抵消时长的方法。
由于网络拓扑的复杂性，从用户交换机到回波抵消设备之间可能存在多条路径，如果无法确定此次呼叫所使用的路径，则需要根据最短的路径所推断出的回波纯延时来设置延迟窗时长，根据最长的路径与最短的路径之间回波纯延时估计值的差值加上固定设置的回波散射延时的估计值来设置回波抵消器自适应滤波器的时长。当所需设置的回波抵消器自适应滤波器时长超过一定值(如64ms)时，则将延迟窗时长设置为0，并设置一个超过回波路径延时的回波抵消自适应滤波器的时长。

Claims (8)

1、一种实现回波抵消的方法，包括：
a.根据公用交换电话网(PSTN)呼叫号码确定本次呼叫的回波路径纯延时；
b.根据步骤a确定的回波路径纯延时设置延迟窗的时长；
c.设置回波抵消自适应滤波器的时长，使该时长略大于回波散射延时；
d.确定回波抵消器的时长为延迟窗的时长与回波抵消自适应滤波器的时长的和。
2、根据权利要求1所述的实现回波抵消的方法，其特征在于：所述方法还包括：设置回波抵消自适应滤波器时长的保护冗余。
3、根据权利要求1或2所述的实现回波抵消的方法，其特征在于：步骤a所述根据PSTN呼叫号码确定本次呼叫的回波纯延时通过PSTN呼叫号码中的地址信息实现。
4、根据权利要求3所述的实现回波抵消的方法，其特征在于：所述通过PSTN呼叫号码中的地址信息确定本次呼叫的纯延时按照下述步骤实现：
C1.根据PSTN呼叫号码中的地址信息得到此呼叫的用户交换机相对于装备回波抵消器的设备之间的相对位置；
C2.根据网络的拓扑结构和局向配置，确定从装备回波抵消器的设备到产生回波的用户交换机之间的传输距离和经过的交换结点数量；
C3.根据步骤C1、C2中所获得的信息确定PSTN呼叫号码对应的回波纯延时。
5、根据权利要求4所述的实现回波抵消的方法，其特征在于：步骤C所述回波散射延时的估值采用固定设置的值。
6、根据权利要求5所述的实现回波抵消的方法，其特征在于所述方法还包括：设置延迟窗时长对应表，用于存储不同地区的PSTN电话号码与延迟窗时长的对应关系。
7、根据权利要求6所述的实现回波抵消的方法，其特征在于：在延迟窗时长对应表中，将无法获知PSTN电话号码和复杂网络的延迟窗时长设置为0，并且所设置的回波抵消自适应滤波器的时长确定超过回波路径延时，所述回波路径延时为回波路径纯延时与回波散射延时的和。
8、根据权利要求7所述的实现回波抵消的方法，其特征在于：在从用户交换机到装备回波抵消器的设备之间存在多条路径且无法确定此次呼叫所使用的路径时，根据最短的回波路径延时设置延迟窗时长，根据最短和最长的回波路径之间延时的差值与回波散射延时的估计值的和设置回波抵消自适应滤波器的时长。
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