IP電話(huà)回聲消除器的設計及其DSP實(shí)現

　　其中，H（z）傳遞函數用來(lái)表示回聲通道的特性。NLMS自適應濾波器就是要盡快地調整自己的系數，使其沖擊響應盡量逼近H（z）的沖擊響應，這樣才能使誤差信號e（n）逼近0。具體的實(shí)現過(guò)程如下。
自適應濾波器的輸出由式（1）給出：

其中：N是NLMS自適應濾波器的階數。BT＝〔b0，b1Λ，bN－1〕是濾波器的系數矢量。-1），Λ，y（n－N＋1）〕是濾波器n時(shí)刻的輸入信號矢量。
　　由于前面已經(jīng)假設為遠端說(shuō)話(huà)模式，故，近端語(yǔ)音信號x（n）為0。誤差信號e（n）可由式（2）給出：

其中：μ為步長(cháng)因子，是一個(gè)常數，由試驗來(lái)確定，μ的選取至關(guān)重要，為了確保收斂，必須滿(mǎn)足0＜μ＜2。μ取值過(guò)大，雖然可以加快自適應濾波器的收斂速度，但是誤差信號e（n）也會(huì )大，μ取值過(guò)小，則使收斂速度變慢。e（n）由式（2）計算。P（n）是n時(shí)刻輸入信號矢量yn的短時(shí)平均功率，。

4　語(yǔ)音檢測器
　　語(yǔ)音檢測器在整個(gè)回聲消除系統中也占據非常重要的地位，這是因為不同的語(yǔ)音模式自適應濾波器所要求執行的功能是不相同的，下面分別說(shuō)明。
4．1　遠端說(shuō)話(huà)檢測器
　　當近端用戶(hù)不說(shuō)話(huà)而只有遠端用戶(hù)說(shuō)話(huà)的時(shí)候，就是遠端說(shuō)話(huà)模式。式（4）用于檢測遠端說(shuō)話(huà)模式。

代表遠端信號和近端信號的較短窗功率估計值。是閥值常量，要由實(shí)驗來(lái)確定，取得太大或者太小都會(huì )導致檢測錯誤。
　　如果檢測出為遠端說(shuō)話(huà)模式，那么，應該通過(guò)圖1中的NLMS控制器同時(shí)打開(kāi)NLMS自適應濾波器的濾波功能和系數更新功能。
4．2　雙端說(shuō)話(huà)檢測器
　　當近端用戶(hù)和遠端用戶(hù)同時(shí)說(shuō)話(huà)的時(shí)候，就是雙端說(shuō)話(huà)模式。式（5）用于檢測雙端說(shuō)話(huà)模式。

表誤差信號和近端信號的短窗功率估計值。C是系數常量，C＝10ERLE／10，一般ERLE取為8dB。D是閥值常量，要由實(shí)驗來(lái)確定，取得太大或者太小都會(huì )導致檢測錯誤，影響濾波效果。
　　如果檢測出為雙端說(shuō)話(huà)模式，則要凍結FIR濾波器的系數更新功能，只需要完成濾波功能，即只要計算濾波器輸出r（n）的值。
4．3　近端說(shuō)話(huà)檢測器
　　當只有近端用戶(hù)說(shuō)話(huà)而遠端用戶(hù)不說(shuō)話(huà)的時(shí)候，就是近端說(shuō)話(huà)模式。式（6）用于檢測近端說(shuō)話(huà)模式。

表近端信號短窗功率估計值和長(cháng)窗功率估計值。NES　MARGIN是閥值常量，要由實(shí)驗來(lái)確定。
　　如果檢測出為近端說(shuō)話(huà)模式，那么，應該通過(guò)圖1中的NLMS控制器同時(shí)凍結NLMS自適應濾波器的濾波功能和系數更新功能。
5　粗略時(shí)延估計器
　　由于遠端信號y（n）通過(guò)回聲通道要經(jīng)過(guò)編碼、打包和壓縮的處理，會(huì )花費大量的時(shí)間，這就必然會(huì )產(chǎn)生延時(shí)。而且這種延時(shí)還是在一定范圍內隨機波動(dòng)的，這就增加了估計的難度，要想準確地計算出延時(shí)的大小是不可能的，只能是一個(gè)粗略的估計值，故稱(chēng)為粗略時(shí)
　　延估計器?？梢园凑帐剑?）和式（8）來(lái)估計延時(shí)值：

　　首先按照式（7）計算從近端傳到遠端的聲學(xué)信號和誤差信號的互相關(guān)函數，然后從中選出絕對值最大者，作為延時(shí)的估計參數。
6　DSP芯片簡(jiǎn)介及關(guān)鍵代碼介紹
　　本文選擇TI公司的DSPTMS320C5402為硬件平臺來(lái)實(shí)現回聲消除，TMS320C54x是一款低功耗、高性能的定點(diǎn)數字信號處理器，運行速度可達到100MIPS。有兩個(gè)40位累加器A、B，192K字可尋址空間（64K字的程序存儲器、64K字數據存儲器及64K字I／O空間）。采用8總線(xiàn)增強型哈佛結構，多級流水線(xiàn)操作，專(zhuān)用的硬件乘法器，DSP的專(zhuān)用指令（如FIRS，LMS）。
　　下面是用DSP實(shí)現回聲消除的NLMS算法的關(guān)鍵代碼：