stringtranslate.com

سرکوب و لغو اکو

سرکوب اکو و لغو اکو روش هایی هستند که در تلفن برای بهبود کیفیت صدا با جلوگیری از ایجاد اکو یا حذف آن پس از وجود آن استفاده می شود. علاوه بر بهبود کیفیت صوتی ذهنی، سرکوب اکو ظرفیت به دست آمده از طریق سرکوب سکوت را با جلوگیری از عبور اکو در یک شبکه مخابراتی افزایش می دهد . سرکوبگرهای اکو در دهه 1950 در پاسخ به اولین استفاده از ماهواره ها برای ارتباطات راه دور ساخته شدند.

روش‌های سرکوب و لغو اکو معمولاً سرکوب اکو آکوستیک ( AES ) و لغو اکو آکوستیک ( AEC ) و به ندرت لغو اکو خط ( LEC ) نامیده می‌شوند . در برخی موارد، این عبارات دقیق‌تر هستند، زیرا انواع و علل مختلف اکو با ویژگی‌های منحصربه‌فرد وجود دارد، از جمله اکو آکوستیک (صداهای بلندگو که توسط میکروفون منعکس و ضبط می‌شوند، که می‌تواند در طول زمان به طور قابل‌توجهی متفاوت باشد) و پژواک خط ( تکانه های الکتریکی ناشی از، به عنوان مثال، جفت شدن بین سیم های ارسال و دریافت، عدم تطابق امپدانس، بازتاب های الکتریکی، و غیره، [1] که بسیار کمتر از اکو آکوستیک متفاوت است). با این حال، در عمل، از تکنیک‌های مشابهی برای درمان انواع اکو استفاده می‌شود، بنابراین یک حذف کننده اکو آکوستیک می‌تواند اکو خط و همچنین اکو آکوستیک را لغو کند. AEC به طور خاص معمولاً برای اشاره به لغو کننده های اکو به طور کلی استفاده می شود، صرف نظر از اینکه آنها برای اکو آکوستیک، اکو خط یا هر دو در نظر گرفته شده اند.

اگرچه مهارکننده‌های اکو و لغو کننده‌های اکو اهداف مشابهی دارند - جلوگیری از شنیدن پژواک صدای خود توسط یک فرد سخنگو - روش‌هایی که آنها استفاده می‌کنند متفاوت است:

استانداردهای ITU G.168 و P.340 به ترتیب الزامات و آزمایش‌های مربوط به لغو اکو را در کاربردهای دیجیتال و PSTN شرح می‌دهند .

تاریخچه

در تلفن ، اکو کپی منعکس شده صدای فرد است که مدتی بعد شنیده می شود. اگر تأخیر نسبتاً قابل توجه باشد (بیش از چند صد میلی ثانیه)، آزاردهنده تلقی می شود. اگر تأخیر بسیار کوچک باشد (ده ها میلی ثانیه یا کمتر [3] )، این پدیده را سایدتون می نامند . اگر تأخیر کمی بیشتر باشد، حدود 50 میلی ثانیه، انسان نمی تواند پژواک را به عنوان یک صدای متمایز بشنوند، اما در عوض افکت کر را می شنوند . [3]

در روزهای اولیه ارتباطات از راه دور، از سرکوب اکو برای کاهش ماهیت اعتراض آمیز اکو برای کاربران انسانی استفاده می شد. یک نفر صحبت می کند در حالی که دیگری گوش می دهد و آنها به عقب و جلو صحبت می کنند. یک سرکوبگر اکو تلاش می کند تا تعیین کند کدام جهت اصلی است و به آن کانال اجازه می دهد تا به جلو برود. در کانال معکوس، تضعیف را برای مسدود کردن یا سرکوب هر سیگنالی با این فرض که سیگنال پژواک است، قرار می دهد. اگرچه سرکوبگر به طور موثر با اکو برخورد می کند، این رویکرد منجر به مشکلات متعددی می شود که ممکن است برای هر دو طرف تماس ناامید کننده باشد.

در پاسخ به این، آزمایشگاه‌های بل تئوری لغو اکو را در اوایل دهه 1960 توسعه دادند، [4] [5] که پس از آن در اواخر دهه 1960 به حذف کننده‌های اکو آزمایشگاهی و در دهه 1980 لغو کننده‌های اکو تجاری منجر شد. [6] یک لغو کننده اکو با تولید تخمینی از پژواک از سیگنال سخنگو کار می کند و آن تخمین را از مسیر برگشت کم می کند. این تکنیک به یک فیلتر تطبیقی ​​نیاز دارد تا سیگنالی را با دقت کافی تولید کند تا به طور موثر اکو را لغو کند، جایی که اکو می تواند به دلیل انواع مختلف تخریب در طول مسیر با اصلی متفاوت باشد. از زمان اختراع در AT&T Bell Labs [5] الگوریتم‌های لغو اکو بهبود یافته و بهبود یافته‌اند. مانند تمام فرآیندهای لغو پژواک، این الگوریتم‌های اولیه برای پیش‌بینی سیگنالی طراحی شده‌اند که ناگزیر دوباره وارد مسیر انتقال می‌شود و آن را لغو می‌کند.

پیشرفت های سریع در پردازش سیگنال دیجیتال باعث شد تا حذف کننده های اکو کوچکتر و مقرون به صرفه تر شوند. در دهه 1990، حذف کننده های اکو برای اولین بار در سوئیچ های صوتی (در DMS-250 مخابرات شمالی ) به جای دستگاه های مستقل پیاده سازی شدند. ادغام لغو اکو به طور مستقیم در سوئیچ به این معنی است که لغو کننده های اکو می توانند به طور قابل اعتمادی بر اساس تماس به تماس روشن یا خاموش شوند و نیاز به گروه های داخلی جداگانه برای تماس های صوتی و داده را از بین ببرند. فن‌آوری تلفن امروزی اغلب از حذف کننده‌های اکو در دستگاه‌های ارتباطی کوچک یا دستی از طریق یک موتور صوتی نرم‌افزار استفاده می‌کند . چنین سیستم هایی معمولاً بازتاب های اکو را تا 64 میلی ثانیه تاخیر لغو می کنند.

عملیات

یک حذف کننده اکو تطبیقی ​​برای مدار تلفن. عملکرد H ، ترانسفورماتور ترکیبی ، هدایت گفتار ورودی از انتهای x k به تلفن محلی و هدایت گفتار از تلفن به انتهای دور است. با این حال، ترکیبی هرگز کامل نیست، بنابراین خروجی آن d k شامل هر دو گفتار مورد نظر از تلفن محلی به علاوه گفتار فیلتر شده از انتهای دور است. حذف کننده اکو فیلتر تطبیقی ​​f k است که سعی می کند سیگنال خطا ε k را با فیلتر کردن گفتار انتهایی ورودی به یک کپی از گفتار انتهای دور که از طریق ترکیبی نشت می کند، به حداقل برساند. هنگامی که تطبیق کامل شد، سیگنال خطا عمدتاً از گفتار تلفن محلی تشکیل می شود.

فرآیند لغو اکو به شرح زیر عمل می کند:

  1. یک سیگنال دور به سیستم تحویل داده می شود.
  2. سیگنال انتهای دور بازتولید می شود.
  3. سیگنال انتهای دور فیلتر شده و به تأخیر می افتد تا شبیه سیگنال نزدیک شود.
  4. سیگنال پایان دور فیلتر شده از سیگنال پایان نزدیک کم می شود.
  5. سیگنال حاصل صداهای موجود در اتاق را به استثنای هر گونه صدای مستقیم یا طنین دار نشان می دهد.

چالش اصلی برای یک حذف کننده اکو، تعیین ویژگی های پاسخ فیلتر است که باید به سیگنال انتهای دور اعمال شود، به طوری که شبیه اکو انتهای نزدیک حاصل شود. این فیلتر در اصل مدلی از بلندگو، میکروفون و ویژگی های صوتی اتاق است. حذف کننده های اکو باید تطبیق پذیر باشند زیرا ویژگی های بلندگو و میکروفون نزدیک به پایان معمولاً از قبل مشخص نیست. ویژگی‌های صوتی اتاق نزدیک به پایان نیز معمولاً از قبل شناخته نشده است و ممکن است تغییر کند (به عنوان مثال، اگر میکروفون نسبت به بلندگو جابجا شود، یا اگر افراد در اطراف اتاق راه می‌روند و باعث ایجاد تغییراتی در بازتاب‌های صوتی می‌شود). [2] [7] با استفاده از سیگنال انتهای دور به عنوان محرک، سیستم‌های مدرن از یک فیلتر تطبیقی ​​استفاده می‌کنند و می‌توانند از عدم لغو به 55 دسی‌بل لغو در حدود 200 میلی‌ثانیه همگرا شوند . [ نیازمند منبع ]

لغو اکو به تنهایی ممکن است در بسیاری از برنامه ها ناکافی باشد. لغو و سرکوب اکو می تواند برای دستیابی به عملکرد قابل قبول در کنار هم کار کند.

انعکاس کمی

اکو به عنوان اندازه گیری می شوداز دست دادن بازگشت اکو (ERL). این نسبتسیگنال اصلی و اکو آندسی بل[8]مقادیر بالا به معنای پژواک بسیار ضعیف است، در حالی که مقادیر پایین به معنای اکو بسیار قوی است. منفی نشان می دهد پژواک قوی تر از سیگنال اصلی است، که اگر علامت آن را بردارید باعثبازخورد صوتی.

عملکرد یک حذف کننده اکو در افزایش افت بازگشت اکو (ERLE) اندازه گیری می شود، [3] [9] که مقدار تلفات سیگنال اضافی اعمال شده توسط لغو کننده اکو است. اکثر لغو کننده های اکو می توانند 18 تا 35 دسی بل ERLE را اعمال کنند.

مجموع از دست دادن سیگنال اکو (ACOM) مجموع ERL و ERLE است. [9] [10]

استفاده های فعلی

منابع پژواک در محیط های روزمره یافت می شوند مانند:

در برخی از این موارد، صدای بلندگو تقریبا بدون تغییر وارد میکروفون می شود. مشکلات در لغو اکو ناشی از تغییر صدای اصلی توسط فضای محیط است. این تغییرات می تواند شامل فرکانس های خاصی باشد که توسط اثاثیه نرم و انعکاس فرکانس های مختلف با قدرت های متفاوت جذب می شوند.

پیاده‌سازی AEC به تخصص مهندسی و یک پردازنده سریع، معمولاً به شکل پردازشگر سیگنال دیجیتال (DSP) نیاز دارد، این هزینه در قابلیت پردازش ممکن است هزینه بالایی داشته باشد، با این حال، بسیاری از سیستم‌های تعبیه‌شده یک AEC کاملاً کاربردی دارند.

بلندگوهای هوشمند و سیستم‌های پاسخ صوتی تعاملی که گفتار را برای ورودی می‌پذیرند از AEC استفاده می‌کنند در حالی که پیام‌های گفتاری پخش می‌شوند تا از تشخیص نادرست اعلان‌های پژواک و سایر خروجی‌ها توسط تشخیص گفتار خود سیستم جلوگیری شود.

مودم ها

خطوط تلفن استاندارد از یک جفت سیم برای ارسال و دریافت صدا استفاده می کنند که منجر به بازتاب مقدار کمی از سیگنال خروجی می شود. این برای افرادی که با تلفن صحبت می کنند مفید است، زیرا به گوینده سیگنال می دهد که صدای آنها از طریق سیستم پخش می شود. با این حال، این سیگنال منعکس شده برای یک مودم مشکل ایجاد می کند، که قادر به تشخیص سیگنال از مودم راه دور و اکو سیگنال خود نیست.

به همین دلیل، مودم‌های شماره‌گیری قبلی فرکانس‌های سیگنال را تقسیم می‌کردند، به طوری که دستگاه‌های دو طرف از زنگ‌های متفاوتی استفاده می‌کردند و به هر کدام اجازه می‌داد سیگنال‌هایی را در محدوده فرکانسی که برای ارسال استفاده می‌کرد، نادیده بگیرند. با این حال، این مقدار پهنای باند موجود برای هر دو طرف را کاهش داد.

لغو اکو این مشکل را کاهش داد. در طول دوره تنظیم تماس و مذاکره، هر دو مودم یک سری آهنگ های منحصر به فرد ارسال می کنند و سپس برای بازگشت از طریق سیستم تلفن به آنها گوش می دهند. آنها کل زمان تاخیر را اندازه گیری می کنند، سپس یک خط تاخیر را برای همان دوره پیکربندی می کنند. پس از اتمام اتصال، سیگنال های خود را به طور معمول به خطوط تلفن ارسال می کنند، اما همچنین به خط تاخیر ارسال می کنند. هنگامی که سیگنال آنها به عقب منعکس می شود، با سیگنال معکوس از خط تاخیر مخلوط می شود، که اکو را لغو می کند. این به هر دو مودم اجازه داد تا از طیف کامل موجود استفاده کنند و سرعت ممکن را دو برابر کند.

لغو اکو نیز توسط بسیاری از شرکت های مخابراتی به خود خط اعمال می شود و به جای بهبود سیگنال می تواند باعث خرابی داده ها شود. برخی از سوئیچ‌ها یا مبدل‌های تلفن (مانند آداپتورهای ترمینال آنالوگ) هنگامی که زنگ‌های پاسخ 2100 یا 2225 هرتز مرتبط با چنین تماس‌هایی را تشخیص می‌دهند، مطابق با توصیه G.164 یا G.165 ITU-T، سرکوب اکو یا لغو اکو را غیرفعال می‌کنند .

مودم‌های ISDN و DSL که در فرکانس‌های بالاتر از باند صوتی روی سیم‌های تلفن استاندارد جفت تابیده کار می‌کنند، از لغو خودکار اکو نیز استفاده می‌کنند تا امکان ارتباط همزمان داده‌های دو طرفه را فراهم کنند. پیچیدگی محاسباتی در اجرای فیلتر تطبیقی ​​در مقایسه با لغو اکو صوتی بسیار کاهش یافته است زیرا سیگنال ارسال یک جریان بیت دیجیتال است. به جای یک ضرب و یک عملیات جمع برای هر ضربه در فیلتر، فقط جمع مورد نیاز است. یک طرح لغو اکو مبتنی بر جدول جستجوی RAM [11] [12] حتی عملیات اضافه را با آدرس دادن به یک حافظه با یک جریان بیت انتقال کوتاه شده برای به دست آوردن تخمین اکو حذف می کند. لغو اکو اکنون معمولاً با تکنیک‌های پردازشگر سیگنال دیجیتال (DSP) اجرا می‌شود.

برخی از مودم‌ها از فرکانس‌های ورودی و خروجی جداگانه استفاده می‌کنند یا شکاف‌های زمانی جداگانه‌ای را برای ارسال و دریافت اختصاص می‌دهند تا نیازی به لغو اکو نباشد. فرکانس‌های بالاتر فراتر از محدودیت‌های طراحی اولیه کابل‌های تلفن، به دلیل ضربه‌های پل و تطبیق ناقص امپدانس، دچار اعوجاج میرایی قابل توجهی می‌شوند . شکاف‌های فرکانس باریک و عمیق که با لغو اکو قابل اصلاح نیستند، اغلب به وجود می‌آیند. اینها در طول مذاکره اتصال شناسایی و ترسیم می شوند.

همچنین ببینید

مراجع

  1. ↑ «Octasic: بهبود کیفیت صدا و لغو اکو». بایگانی شده از نسخه اصلی در 2014-08-21 . بازبینی شده در 14 آوریل 2014 .
  2. ^ آب انروث، پیتر (2001). لغو اکو آکوستیک استریوفونیک: تئوری و پیاده سازی (PDF) (پایان نامه). دانشگاه لوند شابک 91-7874-110-6. ISSN  1402-8662 . بازیابی شده در 2015-06-25 .
  3. ^ abc "Echo in Voice over IP Systems" . بازبینی شده در 2 جولای 2014 .
  4. ↑ سوندی، من موهان (مارس 1967). "یک لغو کننده اکو تطبیقی" (PDF) . مجله فنی سیستم بل . 46 (3): 497-511. doi :10.1002/j.1538-7305.1967.tb04231.x. بایگانی شده از نسخه اصلی (PDF) در 2014-04-16 . بازبینی شده در 14 آوریل 2014 .
  5. ^ ab US 3500000, Kelly Jr., John L., "Self-adaptive Echo Canceller" منتشر شده در 1970-03-10، اختصاص داده شده به Bell Telephone Laboratories, Inc. 
  6. ↑ مورانو، کازوئو؛ اونگامی، شیگیوکی؛ آمانو، فومیو (ژانویه 1990). "لغو اکو و برنامه ها" (PDF) . مجله ارتباطات IEEE . 28 (1): 49-55. doi :10.1109/35.46671. ISSN  0163-6804. S2CID  897792 . بازبینی شده در 14 آوریل 2014 .
  7. ^ Åhgren، Per (نوامبر 2005). "لغو اکو آکوستیک و تشخیص Double Talk با استفاده از برآورد پاسخ های ضربه ای بلندگو" (PDF) . معاملات IEEE در پردازش گفتار و صدا . 13 (6): 1231-1237. CiteSeerX 10.1.1.530.4556 . doi :10.1109/TSA.2005.851995. S2CID  2575877. 
  8. ↑ «Echo Return Loss (ERL) چیست و چگونه بر کیفیت صدا تأثیر می گذارد؟». بایگانی شده از نسخه اصلی در 2015-06-26.
  9. ^ ab "تحلیل اکو برای صدا از طریق IP". سیستم های سیسکو بازبینی شده در 2 جولای 2014 .
  10. ↑ کوسانوویچ، بوگدان (۱۱-۰۴-۲۰۰۲). "لغو اکو قسمت 1: اصول و لغو اکو آکوستیک". ای ای تایمز بازبینی شده در 7 جولای 2014 .
  11. ^ هولت، ن. Stueflotten، S. (1981). "یک حذف کننده اکو دیجیتال جدید برای خطوط مشترک دو سیم". معاملات IEEE در ارتباطات . 29 (11): 1573-1581. doi :10.1109/TCOM.1981.1094923. ISSN  1558-0857.
  12. ↑ US 4237463, Bjor, Håkon E. & Raad, Bjørn H., "Directional coupler" منتشر شده در 1980-12-02، اختصاص داده شده به Elektrisk Bureau A/S 

لینک های خارجی