如何解決動態提高回聲與噪聲消除性能？

圖3：新方法將回聲與噪聲消除與其它音頻處理技術相集成

為了解決傳統技術的局限性，我們開發出一種可提高無線音頻質量的新方法(如圖 3 所示)。新老方法的基本差異在于：新方法將回聲消除、噪聲消除與其它音頻信號處理功能相集成，統一由新型全雙工控制模塊來控制。這種方法采用同一核心 NLMS 算法，不過擁有一些專門特性，這不僅能夠充分發揮這種集成型方法特有的系統技術廣度優勢，還能動態調節系統參數，以便加速 NLMS 的重新整合。

全雙工控制技術是新方法能夠提高性能的關鍵所在。通過將無線通信設備的音頻部分與最新數字信號處理技術相結合，就能采用非線性控制算法，就突發的環境變化做出調整，如背景中的關門聲或用戶拿電話的手突然做出什么手勢或動作等。由于在主控制器下同時優化了不同控制算法，從而進一步提高了音質。最后，由于采用了更強大的信號處理架構，因此我們還能添加新功能，如在背景中填充自然發聲的舒適噪聲以補償噪聲背景的改變，避免出現噪聲抽送 (noise pumping)。

將近端與遠端音頻路徑所有關鍵元件的系統處理技術加以整合，進而優化通話兩端的信號質量，這對前代 DSP 來說是非常困難的。近期推出的 DSP 在性能與高級片上存儲器容量間實現了適當平衡，其算法的復雜程度與音頻處理的集成度都足以適應不同音頻元件快速優化的要求，有助于實現最佳無線話音質量。

新方法的工作原理

新方法用整個系統來了解當前工作環境的情況，并動態調節系統參數以獲得最佳性能。分析與參數調節是集成式全雙工控制的任務。全雙工控制技術可評估近端與遠端信號，首先確定信號目前是否處于工作狀態，然后從不同角度評估信號質量。根據上述信息，全雙工控制機制將對各模塊進行全面的動態調節，以提高近端與遠端信號的質量。

近端信號通道上的全雙工控制機制控制著非線性處理器、回聲消除器以及噪聲消除器的參數，以降低回聲和噪聲。遠端信號路徑上的全雙工控制機制控制著動態處理機制，調節音頻信號，在降低揚聲器非線性的同時提高音量輸出。兩個信號路徑上都采用圖形均衡器與音質增強技術。圖形均衡器用于調節變送器(揚聲器與擴音器)，也可用于調節音頻信號的頻率特性。音質增強技術則用于調節音質，以實現最佳的話音清晰度。

使用這種系統技術的特點在于，全雙工控制技術采用系統了解到的環境信息實現了更高音量與更低回聲，并能快速適應不斷變化的環境。

設計新型音頻處理系統

新型音頻處理系統的集成度大幅提高，這給我們提出了一系列設計挑戰。首先，我們應找到一種適當的 DSP，在為新設計提供所需高性能的同時，提供適當的編程環境，以支持復雜度較傳統回聲與噪聲消除技術高得多的設計，從而能夠縮短移動通信系統的設計周期。

例如，德州儀器 (TI) 的 C5000 DSP 平臺就實現了處理性能與大容量片上存儲器的優化組合，有助于降低片外存儲器的工作強度，減少處理器的負擔。架構的選擇是非常重要的，該架構不僅要針對音頻處理進行優化，而且要包含豐富的器件，從而實現領先節電特性、豐富外設選擇與小型封裝的完美結合。TI 擁有廣泛的第三方開發商網絡，可提供多樣化的產品，有助于 OEM 與 ODM 廠商添加 MP3 與 WMA 文件的音頻流、藍牙、話音識別、電話簿下載等特性。

開發工作采用基于模型的設計方法，能就多個設備的復雜聲音行為進行建模，并就設備環境生成測試矢量。我們用 MathWorks 的 Simulink來設計與開發有關模型。設計人員可用 C 代碼創建自主算法模塊，并集成到仿真環境中用于測試。

工程師只需編寫相應腳本，描述典型工作情況，即可利用軟件提供的模型仿真回聲與噪聲消除系統的性能。這種方法使我們能評估多種設計方案，進一步了解性能，同時還能節省設計時間與成本。設計人員能快速修改模型，觀察性能變化，從而快速優化設計方案，實現最佳音頻性能。

工程師對系統仿真結果感到滿意后，就能針對 TMS320C5000? DSP 平臺生成 C 語言二進制代碼。我們用 Code Composer Studio? 集成式開發環境能很方便地創建二進制對象代碼，在對二進制影像進行測試同時，對其源代碼進行調試，從而幫助工程師方便地調試設計方案。建模技術與 Code Composer Studio 目標支持相結合使工程師能在實際硬件上用仿真輸入來驗證設計方案的性能有效性。隨后，他們還能用獨立于仿真模型的實時音頻輸入輸出來做進一步微調，在評估中對代碼作進一步優化。

回聲消除和噪聲消除能否實現最佳性能，取決于系統解決方案能否動態適應于不斷變化的環境。系統參數的動態調節應快速響應于環境的變化，避免間歇性回聲和噪聲干擾電流生成技術。只有采用良好的建模環境，才能做好上述解決方案的測試工作。成功的終端產品的關鍵在于選擇適當的 DSP 技術，不僅要提供強大的信號處理功能，還要提供開發基礎局端，以確保在一定時間內適時向市場投放產品。