回波产生原因

一、回声产生的原因 在通信网络中，产生回声的原因有两类：电学回声和声学回声。 1、电学回声：在目前几乎所有的通信网络中，信号的传递都是采用4 线传输，也就是在接收和发送两个方向上，各使用两条线传输信号，其中一条是参考地，另一条是信号线。而普通PSTN 电话用户使用的话机都是通过2 线传输的方式接入本地交换机，一条线是参考地，另一条信号线上同时传输收发双向的信号。于是，就在本地交换机中采用2/4 线转换(hybrid)实现这两种传输方式之间的转换。 由于实际使用的2/4 线变换器中混合线圈不可能做到理想状况，总是存在一定的阻抗不匹配，不能做到将发送端和接收端完全隔离，所以从4 线一侧接收的信号总有一部分没有完全转换到2 线一侧，部分泄露到了4 线一侧的发送端，因此产生回波（红色示意），如下图所示。 这种类型的回波称为电学回波，是回波的主要来源，一般的回波抵消器主要用来消除电学回波。 2、声学回声：由于话机问题导致话机在进行放音的过程中，部分音量从收话线路中被接受，产生回声（红色示意），如下图所示。 声学回波典型现象是在空旷的山谷中高声喊叫“哟——嗬——嗬——”，就能听到远处山谷的回声，还有北京天坛的回音壁与三音石也是同样道理。在通信网中，声学回波是因为在某些电话设备中，扬声器和传声器没有良好地隔离，发出的声音经空间多次反射回传到传声器而产生的，比如在空旷的房间或者汽车里使用免提电话就有这种情况。 从上述产生回音的原因可以看出，本端听到的回声是由对端造成的。电学回声是本端说话的声音转换成电信号传送到对端后从对端的二四线转换器泄漏回来的；而声学回声是信号一直到达对端话机又转换成声音信号后从对方话机的麦克泄漏回来的。 二、感知回声的条件 通信网中的回声主要是由于电学回声导致的，由回声产生的原理可以知道回声在电话网中总是存在的，但需要满足以下条件电话用户才能感受到回声： 1、回波通路延时足够长 从发话者发出声音，到回波返回发话者，所经过的时间叫做回波通路延时。如果回波通路延时很小，回波和用户发出的声音重叠在了一起，人是感觉不到回声的。对于大多数电话用户来说，如果回波通路延时时间： (1) 小于30ms，不易察觉； (2) 大于30ms，容易察觉，并影响听话效果； (3) 大于50ms，非常严重。 注：ITU-T G.111（A.4.4.1 Note3）指出：时延达到24ms，就会有感觉，需要加以控制； ITU-T G.131（Rule M）建议，当环程时延超过25ms时，需要采用回声消除器。 在通信网络中，延时有以下几个原因： (1) 无线链路、卫星中继传输的延时； (2) ATM 或IP 网络传输时延； (3) 长途电路传输时延； (4) 为实现可靠传输采用的信道编码产生的时延； (5) 为了实现话音压缩编码而产生的延时。 2、返回的回波信号足够强 即返回到讲话人一方的回音信号幅度足以形成干扰。 三、回声消除器 目前解决回声的办法就是在话路中插入回声抵消设备（也称回声抑制器，本文不加区分）。回声消除器监测接收路径上从远端(far end)来的话音，计算出回波的估值，然后在发送路径上减去这个估值。于是，回波被去除了，只有近端(near end)的话音被发送到远端。如果一次通话的主被叫用户都是PSTN 用户，由于两侧的2/4 线转换都会产生回声，因此一次通话需要两个回声抑制器，分别是： 去话EC：去话EC 是抑制、抵消主叫产生的回声，有利于被叫方。一般来说，去话EC 应尽量靠近主叫，这样源和回声间的时差较小，对硬件要求也相应较小。 来话EC：来话EC 是抑制、抵消被叫产生的回声，有利于主叫方。一般来说，来话EC 应尽量靠近被叫这样源和回声间的时差较小，对硬件要求也相应较小。 回波抵消器的工作原理决定了，回波通路时延越大，设备成本越高。例如由Tellabs 公司提供的CEC128 回波抵消芯片，可以同时处理32 个回波通路时延小于64ms 的话路，如果回波通路时延为128ms，则同样的芯片就只可以处理16 个话路。回波抵消设备所能支持的最大回波通路时延（有时也称最大尾端返回时延）就成了回波抵消设备最重要的一项指标。 因为上述原因，在安装回波抵消器的时候，要尽可能把回波抵消器安装在靠近2/4 线变换器的位置上。对于用户来说，回波通路时延没有改变，可对于回波抵消器来说，时延变小了。如下图所示： 对于上图中的回波抵消器1 来说，用户1 是它的近端（尾端），用户2 是它的远端，它的任务是消除近端产生的回波，也就是图中2/4 线变换器1 所产生的回波，保证用户2 听不到回声。这时，用户2 看到的回波通路时延是从用户2 到2/4 线变换器1，再返回用户2 所用的时间，这个时延决定了是否安装回波抵消；而回波抵消器1 看到的回波通路时延，只是从2/4 线变换器1 到回波抵消器1 的时延。于是，回波抵消器1 所要支持的最大返回时延就可以小很多，成本也就大大降低。可以看出，在这种典型组网中，回波抵消器只是单向工作的，受益的是远端用户。这样如果双方的2/4 线转换性能均比较差，则回波抵消器必须安装两个，分别用于保护参与通话的两个用户。从优化网络结构和降低回声抑制器成本的角度来说，去话回声抑制器应该尽量靠近主叫，而来话回声抑制器应该尽量靠近被叫，这样回声抑制器靠近回声源，对回声抑制器的硬件要求较低，抑止效果也最佳。