GSM/WCDMA通信系統(tǒng)回聲產(chǎn)生原理及控制實(shí)例

劉海英

摘要:GSM/WCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)的回聲主要包括聲學(xué)回聲和電學(xué)回聲,聲學(xué)回聲的引入是由于某些手機(jī)聲學(xué)隔離性能不符合GSM協(xié)議要求,使對(duì)端手機(jī)聽到回聲。電學(xué)回聲源于PSTN端混合變換器(Hybrid)阻抗不匹配,導(dǎo)致發(fā)送信號(hào)被耦合到接收線路中,會(huì)在四線端產(chǎn)生回波。本文詳細(xì)記錄了秦皇島WCDMA建網(wǎng)之初對(duì)回聲問題處理經(jīng)過,希望能為類似問題的處理提供一些經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞:聲學(xué)回聲電學(xué)回聲回聲抑制

一、聲學(xué)回聲產(chǎn)生原理

手機(jī)產(chǎn)生的聲學(xué)回聲主要是因?yàn)橐苿?dòng)終端的MIC和揚(yáng)聲器一般靠得比較近,聲腔耦合器的隔離度不夠,造成聽筒輸出的聲音泄漏到話筒,加之無線通信系統(tǒng)的固有時(shí)延,最終形成了聲學(xué)回聲。當(dāng)終端設(shè)計(jì)指標(biāo)滿足要求時(shí),另一個(gè)可能導(dǎo)致聲學(xué)回聲的原因是通話環(huán)境剛好對(duì)話音具有較強(qiáng)的反射。

一般說來,回波延時(shí)在30毫秒左右,可明顯的被人查覺;延時(shí)大于50毫秒,就會(huì)嚴(yán)重影響通話質(zhì)量。ITU-T G.131和ITU-T G.161認(rèn)為當(dāng)回波延時(shí)超過25毫秒時(shí),回波可以被人感覺出來。對(duì)于聲學(xué)回聲,主要是由于終端指標(biāo)不符合要求所致,出現(xiàn)概率很小,不認(rèn)為是系統(tǒng)設(shè)備的問題。但在必要時(shí)也可以通過在系統(tǒng)中調(diào)節(jié)話音電平增益或增加聲學(xué)回聲消除設(shè)備解決。

二、電學(xué)回聲產(chǎn)生原理

電學(xué)回聲是由于PSTN一端2/4線轉(zhuǎn)換混合線圈阻抗不匹配,聲學(xué)回聲是由于固定話機(jī)收發(fā)隔離不好。當(dāng)回聲路徑時(shí)延大于30ms時(shí),PSTN近端產(chǎn)生的回聲就會(huì)使遠(yuǎn)端的用戶感覺到,這會(huì)影響通話的效果。 PLMN雖然不產(chǎn)生回聲,但是由于如下幾個(gè)方面的原因,使得移動(dòng)臺(tái)與PSTN用戶連接時(shí),回波的時(shí)延路徑被明顯地加長(zhǎng),接近64ms。因此,在GSM系統(tǒng)中需要配備回波抵消設(shè)備。

三、回聲控制實(shí)例

針對(duì)秦皇島聯(lián)通用戶反映回聲問題,我們跟蹤重現(xiàn)了投訴現(xiàn)象,基本確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)中兩種回聲都存在,根據(jù)回聲產(chǎn)生原理我們確定了在BSC側(cè)解決聲學(xué)回聲和在聯(lián)通移動(dòng)綜合關(guān)口局側(cè)解決電學(xué)回聲的原則。

首先是聲學(xué)回聲的處理。由于BSC對(duì)聲音的處理完全符合GSM協(xié)議,GSM協(xié)議對(duì)BSS系統(tǒng)沒有作出聲學(xué)回聲處理的規(guī)定。協(xié)議規(guī)定應(yīng)該由手機(jī)加強(qiáng)其隔離性設(shè)計(jì),從而避免聲學(xué)回聲的出現(xiàn)。BSC對(duì)聲音的處理是一視同仁的,無法判斷收到的聲音到底是回聲,還是正常通話,都將原封不動(dòng)的送到對(duì)端手機(jī),對(duì)端手機(jī)聽到回聲。因此,聲學(xué)回聲和TC的時(shí)隙,基站載頻時(shí)隙,以及數(shù)據(jù)的重新加載均沒有關(guān)系,而和手機(jī)的類型有關(guān)系。

秦皇島聯(lián)通BSC為華為BSC6000設(shè)備,開啟回聲抑制功能的做法是通過開啟BSC6000 的DSP的AEC功能實(shí)現(xiàn)的。為了確保該功能開啟不影響其他正常的手機(jī),我們首先將測(cè)試手機(jī)的呼叫TC資源綁定到指定DSP上面,開啟該DSP芯片的AEC功能,進(jìn)行大量指定撥測(cè),調(diào)整參數(shù),找到一組合適的消除回聲的AEC參數(shù),經(jīng)過大量測(cè)試和分析,我們采用了下述參數(shù):

1、回波延遲處理范圍默認(rèn)為400MS,回波返回?fù)p耗值17DB

2、確保AEC版本選擇為收斂較快的版本

3、打開下行ALC將下行的語音固定向下調(diào)整3db,將下行輸出的音量降下來

將BSC上所有DSP芯片的AEC功能開啟后,測(cè)試正常,撥打問題手機(jī)基本聽不到回聲。兩天后進(jìn)行投訴用戶回訪,基本聽不到回聲。

針對(duì)上述原因,我們首先對(duì)綜合關(guān)口局ECPOOL資源單板進(jìn)行逐一測(cè)試,結(jié)果資源單板全部正常,參數(shù)設(shè)置滿足要求。接下來我們根據(jù)回聲產(chǎn)生的投訴主要為秦皇島本地手機(jī)撥打唐山(深圳等地)固話存在回聲這一現(xiàn)象,對(duì)具體的來話和去話路由進(jìn)行了詳細(xì)梳理:

聯(lián)通省內(nèi)長(zhǎng)途話務(wù)模型,手機(jī)撥打長(zhǎng)途固定電話時(shí),端局將70%的話務(wù)送關(guān)口局,30%直接送長(zhǎng)途TMGW局。經(jīng)過長(zhǎng)途T局時(shí)沒有回聲,經(jīng)過關(guān)口局時(shí)有回聲。確定存在回聲時(shí)路徑如下:秦皇島BSC-秦皇島軟交換端局-秦皇島關(guān)口局(2個(gè)負(fù)荷分擔(dān))-長(zhǎng)途193局-唐山聯(lián)通關(guān)口局(2個(gè)負(fù)荷分擔(dān))-唐山固網(wǎng)匯接局(2個(gè)負(fù)荷分擔(dān))-唐山固定交換機(jī)端局)。

由于是手機(jī)和PSTN之間的回聲,而且是手機(jī)側(cè)聽到回聲,因此確定是電學(xué)回聲,電學(xué)回聲應(yīng)該在最接近固網(wǎng)側(cè)進(jìn)行抑制,問題較大可能是唐山聯(lián)通關(guān)口局的回聲抑制問題。原則上落地關(guān)口局必須在固網(wǎng)局向提供回聲抑制,也就是唐山關(guān)口局到固網(wǎng)匯接局的兩個(gè)中繼群,經(jīng)唐山檢查現(xiàn)網(wǎng)正確配置了回聲抑制,所以通過TMGW長(zhǎng)途匯接局的通路中具備回聲抑制功能。唐山關(guān)口局目前到193長(zhǎng)途局的中繼群是配置了回聲抑制的,因此通過關(guān)口局由193匯接的話路上存在2個(gè)回聲抑制,這兩個(gè)回聲抑制功能相互抵消,導(dǎo)致回聲抑制功能失效。

為了解決長(zhǎng)途回聲問題,必須確保所有通路上的回聲抑制是奇數(shù)的,這樣才能確保對(duì)回聲的有效抑制。為此我們關(guān)口局到193匯接局的中繼群上也配置了回聲抑制。經(jīng)過測(cè)試驗(yàn)證到唐山的長(zhǎng)途回聲問題不再出現(xiàn)。

四、結(jié)論

由于聲學(xué)回聲處理時(shí)對(duì)在BSC側(cè)對(duì)所有終端通話采用一致的抑制參數(shù),實(shí)際上很多地方都是從手機(jī)上傳過來的聲音已經(jīng)被剪切了,所以原來正常的手機(jī)可能通話時(shí)會(huì)出現(xiàn)不太明顯的斷續(xù),而且這種剪切也只是在rin與sin的能量差大于配置的ERL(17db)以上,里面夾雜著回聲的。但AEC算法在回波消除能力和雙講剪切之間很難折中,只能尋求最優(yōu)的參數(shù),但不能根除剪切感,現(xiàn)在的算法能夠保證rin與sin能量差小于配置ERL(17dB)的雙講時(shí)不會(huì)引入額外的剪切,也就是說正常通話情況下不影響。

根據(jù)GSM 的組網(wǎng)原則,EC設(shè)備一般放在“最靠近回聲產(chǎn)生的地方”,所以現(xiàn)網(wǎng)一般在綜合關(guān)口局連接固定網(wǎng)的中繼群上使用回聲抑制功能。但由于聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成比較復(fù)雜,雖然關(guān)口局在對(duì)固定網(wǎng)的中繼群側(cè)都采用了回聲抑制,但對(duì)網(wǎng)內(nèi)互聯(lián)時(shí)不僅有移動(dòng)網(wǎng)設(shè)備,還有長(zhǎng)途網(wǎng)、VOIP網(wǎng)、10010話務(wù)臺(tái)等設(shè)備,在對(duì)這些中繼群是否采用回聲抑制的問題上,全網(wǎng)應(yīng)有統(tǒng)一的規(guī)范,以避免在網(wǎng)內(nèi)多重設(shè)置造成混亂。◆

參考文獻(xiàn):

韓斌杰 GSM通信原理及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化機(jī)械工業(yè)出版社