CC BY
25
12 января 2012 г, 16:16
ТЕХНОЛОГИИ
Сравнение процесса сходимости различных принципов эхоподавления в сети мобильной связи
Ключевые слова:
эффект электрического эха, эхокомпенсатор, эхолодовляющее устройство, сети мобильной связи.
Нгуен Ань Туан,
аспирант МТУСИ, апЫиапп/@дта^сот
Введение
Эффект электрического эха стал привычной проблемой для операторов мобильной связи и одним мешающим воздействием на качество абонентских речевых си талое. Как поко-зывает практика, для борьбы с мешающим воздействием эффекта электрического эха используются эхоподавляющие устройства (ЭПУ) классического компенсационного типа, встроенных в оборудование мобильных терминалов и центров коммутации, далеко не всегда обеспечивает эффективное подавление электрического эха.
Как показывает опыт исследований, главными причинами наличия в мобильных сетях эффекта электрического эха с заметнььм мешающим воздействием являются два обстоятельства: С использованием мобильных терминалов вне помещений, где доже создаваемый ветром и не сильно мешающий разговору шум может повысить уровень шума в тракте передачи, что чаще всего нарушает сходимость процесса компенсации эхосигналов ЭПУ Подключение транзитных входящих ЭПУ в других помещениях огранивается возможностями системы сигнализации ОКС-7 ЮиР-Я, обеспечивающими включение ЭПУ на дальнем по отношению к мобильному терминалу конце канала, когда задержка сигнала в эхотракте превышает допустимое для используемого типа ЭПУ значение.
С целью получения количественных оценок влияния шума в тракте передачи на процесс сходимости компенсационных алгоритмов в условиях наличия и отсутствия реального эхосиг-нала, проведен цикл экспериментальных исследований. С учетом перспектив использования в комбинированных типах ЭПУ в качестве алгоритма адаптации рассматривался нормализованный метод наименьших средних квадратов (НМИСК), обладающий наиболее высокой начальной скоростью сходимости [ 1 ].
Рассматриваются основные принципы подавления эффекта электрического эха как один простой способ повышения качества речевого сигнала в мобильной связи. Приведено сравнение процесса сходимости соответствующих компенсационных алгоритмов.
Модель исследований эхокомпенсатора.
Исследования проводились на специально разработанной модели, включающей модели эхокомпенсатора (ЭК), эхотракта (ЭТ), источники речевых сигналов и шумов и модели, описывающей их взаимодействие в динамике. Функциональная модель исследований представлена на рис. 1.
Здесь эхотракт в соответствии с рекомендациями МСЭ-Т [2] представлен в табличном виде импульсной характеристикой. В рамках настоящей работы не рассматривается влияние нелинейных эффектов, имеющих место в реальных ЭТ. Главное отличие условий функционирования ЭК в мобильном соединении от канала фиксированной оети заключается в высокой вероятности появления шума с высоким уровнем в тракте передачи ЭК мобильного терминала и в тракте приема станционного ЭК.
Источниками входных сигналов — х являются речевые файлы мужских и женских голосов на вьетнамском языке различной мощности, записанные в формате 16 бит моно, с частотой дискретизации 8 кГц длительностью 10- 20 с, в том числе и файл, который рекомендован для тестирования оборудования, использующего предиктивные алгоритмы сжатия речи. В качестве источника отсчетов мешающего шумового воздействия — у, записанного с выхода шумового генератора Г2-47. Отрезки шума
масштабировались в сторону уменьшения мощности, с целью обеспечения требуемого по условиям эксперимента отношения сигнал/шум.
Анализировались три вида мощности остаточного эхосигнала г — средняя на отрезке, усредненная на интервале 50 мс (порог внятности восприятия слогов) и усредненная на интервале 2 мс (пиковая). Максимальное значение пиковой мощности сигнала в используемых отрезках х! достигало порога перегрузки +3 дБ. Средняя мощность речи в отрезках находилась в пределах минус 8 — минус 20 дБ.
Процесс сходимости в динамике анализируется как по чистому остаточному эхосигналу г, так и по суммарному с шумом сигналу г, на выходе тракта передачи ЭК по критерию потери разборчивости и слышимости на фоне шума.
Адаптация коэффициентов Н по алгоритму НМНСК производилась в соответствии с выражением:
йу(/ + 1 )=Лу(/)+
(Ц + /м)
» 16 где р — параметр адаптации; т ” —
константа, используемая для предотвращения деления на ноль 131 я = £ V ,)
—дисперсия сигнала на вхсде тракта приема ЭК [4]; действующие в пределах модели сигналы:
Траневереальный фильтр эхокомпенсатора
У
СУММАТОР
Л<с. 1. Схема медали исследований эхокомпенсатора
58
Т-Сотт #2-201'
А
ТЕХНОЛОГИИ
Y
p 0..,3c с Зс
среднее 50 .не 2 мс среднее 50 мс 2 мс
1 -13.54 -2,11 1.09 -30,03 -12.84 -4,08
5 -26 -16,01 -9,19 -37.92 -28.43 -22
10 -27.82 -18,58 -13.15 -38,63 -27.48 -20,85
20 -29.13 -20.08 -14.36 -39,2 -27.46 -21.92
50 -32 -23.94 -17.59 -39 -27.98 -21.17
100 -31.99 -23,49 -16,73 -38.72 -28.36 -20.33
Таблица 3 0,4-4с с разных параметров адаптации.
Использование ЭК по комбинированному алгоритму, обеспечивает возможность практического подавления эффекта электрического эха в мобильных сетях без использования функции нелинейного процессора (естественно, в условиях ранее оговоренных ограничений).
W* Д ’Л -Л ■ 'V « "dtV
IV»c. 5. Разностный синал при (3 =0,01 и р" 10
Заключение
Результаты показали, что выбор параметров адаптации р в диапазоне 0,01 ...0,02 и р в диапазоне 5...10 обеспечивает приемлемые с точки зрения достижимого качества телефон-
ной передачи характеристики ЭК — скорость и динамику сходимости. ЭК работает на европейские речи (русский) со скоростью СХОДИМОСТИ больше чем на тональные речи (вьетнамский) — по НМ НС К алгоритму быстрее около 1с, по корреляционному алгоритму на
Литература
1 Шаврин СС Электрическое эхо: заграждать или комленсироеавать / Вестник связи, 2005, № 1. с30-32.
2. fTU-T. Digital Network Echo Cancelers. Draft text of revised Recommendation G. 168 including changes agreed at SG15 Plenary. Geneva, 3-14 April, 2000.
3 Шаврш СС Эффект электрического эха в телекоммуникационное системах — М.: Инсвязьмздат, 2009. -178 с.
4. ITU-T. Revised Recommendation G.114. Oneway Transmission Time. Geneva, May, 2000.
5. fTU-T. RecommenckJion G.729. Coding Of Speech Ai 8 kbit/s Using Conjugate — Structure Algebraic — Code — Excied Unear — Prediction (CS — ACELP). ITU.
6 LMtynw MX. Подавление электрического эха в телефонных каналах. — М: Радио и связь, 1988.- 112с
Comparison of convergence process between various echo cancellation principles in mobile networks
Nguyen Anh Tuan
Kaywords
Electric echo effect echo canceller, echo cancellation device, the mobile phone network.
The article describes basic echo cancellation principle, a simple way to improve voice call quality of mobile communication. Bring a comparison of convergence process in corresponding echo cancellation algorithms.
References
1. Shavrin S .S. Elektricheskoe ekho: zagrajdat ili kompensirovavat /Vestnik svyazi, 2005, № 1. p.30-32.
2. FTU-T. Digital Network Echo Cancellers. Draft text of revised Recommendation G.168 inducing changes agreed at SGI 5 Plenary. Geneva, 3-14 April, 2000.
3. Shavrin S .S. Effekt elektricheskovo ekha v telekommunikatsionnykh sistemakh — M.: Insvyazdat, 2009. -178 p.
4. ITU-T. Revised Recommendation G.l 14. One-way Transmission Time. Geneva, May, 2000.
5. fTU-T. Recommendation G.729. Coding Of Speech At 8 kbit/s Using Conjugate — Structure Algebraic — Code — Excited Unear — Prediction (CS — ACELP). ITU.
6. Tsybulin M.K. Podavlenie elektricheskovo ekha v »elefonykh kanabkK M.: Radio i svyaz, 1988. -112 p.
60
T-Comm #2-201
Ж
