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蓝牙技术

蓝牙与回音消除技术


回音消除技术在蓝牙声学中的应用

随着通信技术的不断发展和更新,蓝牙技术在蓝牙耳机中得到了越来越广泛的应用。目前,蓝牙耳机是取代移动电话传统的耳机与麦克风之间通讯的首选设备。但由于蓝牙耳机体积小,其扬声器与麦克风的距离短,当扬声器播放音频信号时,部分声波会直接传到麦克风,或是在蓝牙耳机外壳内经过一系列反射再传到麦克风,这就构成了声学回音。当声学回音通过麦克风再传回远程时,远程将产生回音现象,明显降低通讯质量。本文针对蓝牙耳机存在的回音问题介绍了自适应回音抵消技术,并采用DSP芯片,运用LMP自适应算法设计了有效消除回音的软硬件。

一、蓝牙系统的原理

在周围无蓝牙信号时含有蓝牙模块的便携设备会自身设定为主机,发射出蓝牙信号。当待机设备检测到主机发出的搜寻讯号时,设备将自动启动,设定为从属机,用相同的标识符与主机进行联系。主机收到来自属机设备反馈后,立即执行呼叫程确定并建立链接。当主机与属机信号同步后,同时执行跳频程序,即构成一个微网络。蓝牙耳机作为信号接收装置其蓝牙芯片,蓝牙协议堆栈与耳机配置软件,软硬件开发工具包等因素对于蓝牙耳机的消除回音效果都有较大影响。

二、回音消除的声学原理

早在2O世纪50年代,为减小回音对通话的影响人们提出了“通过网络衰减”法。此方法通过对接收和发送设备上装衰减设备使回音在接收和发送两个环节得到两次衰减,从而减小回音。但“通过网络衰减”的方法要求通信距离不能过长,防止经过许多衰减器的衰减叠加后话音声波降到不能正常听清,甚至无法通话。

此后,应用较多的是“回音抑制器”技术。这种技术是在“网络衰减”技术的基础上通过在开启发送路径上插入衰减从而消除回音的。但此“回音抑制器”技术在远程用户打断近端用户的话时会抑制近端用户的话音,在双方同时讲话时无法正常接收信息。

“自适应回音抵消”技术是通过估计回音路径参数,计算出模拟的回音路径和模拟回音信号,再在实际接收信号中减去计算的模拟信号,从而起到消除回音的目的。与前两种消除回音的技术相比较,“自适应回音消除”技术具有实时性强,信号失真小的特点,因此较好的应用于回音消除领域。

三、回音消除技术设计方法简介

3.1设计设备选取

在自适应回音抵消滤波器的设计过程中,采用了LMS指令结构为自适应滤波器实现自适应算法进行信号处理。硬件采用以数字信号处理为基础的可编程DSP芯片,该芯片具有速度快,精度高,可重复、稳定性、保密性好等特点,特别是对一些特殊指令结构仍可以很好实现。

3.2设计步骤

a.蓝牙测试对环境要求无电子及音频干扰,保证测试过程中外环境不会造成声音反射。本测试采用隔音箱作为测试环境。b.通过可编程DSP芯片编程,并调试自适应消除回音的基本程序。c.人说话的音频在500Hz一5000Hz,本测试选择500Hz,2000Hz,5000Hz的频率的信号做试验。d.通过计算机播放出固定频率的音频传送至手机,用PHS对讲机的功能将音频传送给其他手机,通过线路将音讯转送至蓝牙耳机。e.蓝牙耳机接收到音讯之后会从音频接收装置发出声音。通过计算机接收信号,将回传的声音加以分析。对回音衰减在1s后的回波衰减收连到一20dB的值进行比较。

3.3实验结果

由表1可知,本设计在回音消除性能指标上已经达到的预期效果。并具有以下优点:

表1 回音消除试验结果

a.收敛速度快。通过自适应回音处理技术收敛速度即快又好,结果表明在通话开始后,无明显的回音波存在。b.稳态残留回波。当自适应消回音滤波器收敛达到稳态后,测试到的回波分量很小,即此种方法残留的回波已接近0。因此可得出自适应回音消除技术对回音的抵消在以上两个主要指标中达到了很好的效果。

总结

本文对自适应回音消除技术做了较为详细的介绍,并基于DSP芯片,运用LMS自适应算法进行了软硬件设计。通过运用此方法前后的回声消除实验的数据对比,得出本文设计在消除回音中的有效性。

以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的回音消除技术在蓝牙声学中的应用。如果您有蓝牙产品设计开发需求,可以放心交给我们,我们有丰富的智能电子产品定制开发经验,可以尽快评估开发周期与IC价格,也可以核算PCBA报价。我们是多家国内外芯片代理商:松翰、应广、杰理、安凯、全志、realtek,有MCU、语音IC、BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。

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