高性能免提车载套件的设计考虑
回声对消和全双工操作
回声对消电路消除了由环境产生的回声。如果使用带有模拟端口的蜂窝电话连接到该车载套件，将需要使用线路回声对消器来消除由该模拟端口上的侧音产生的回声。如果使用带有蓝牙连接的蜂窝电话连接到该车载套件，则侧音将不复存在，因此将不需要线路回声对消器。在回声对消电路中，声学回声消除模块负责降低声学回声；非线性处理器负责消除残余回声；噪声抑制模块则负责降低背景噪声。
高性能车载套件的其它重要特性还有全双工操作和良好的对讲性能。全双工车载套件允许双向语音信号同时传送，支持自然对话方式。目前，大多数商用车载套件都选用半双工避让方式，通信时只允许单个方向传送语音信号。此时，在对讲情况下，只有最高功率电平的信号才会被发送，从而造成通话时断时续。
即便是全双工通信，目前的大多数全双工算法在对讲状况下性能也较差。当对讲停止时，这些双工算法冻结自适应性功能，算法将不得不重新适应回声环境。这将导致在单讲结束时和对讲过程中出现突发回声。为了在对讲期间保持高性能，算法必须继续收敛并跟踪回声路径中的变化。
声学回声对消器
声学回声对消器和非线性处理器是全双工算法的关键组件。图4显示了一个声学回声对消电路框图。
图4：用于消除声学回声的回声对消器框图
该声学回声对消电路使用了一个最小均方(LMS)滤波器，或类似类型的滤波器，来生成回声特征信号模型。回声特征信号用于估计从回声路径中的输入信号中减去的回声信号。该算法连续跟踪回声特征的变化并更新估计的回声。
当回声路径为线性时，回声对消效果良好，但在非理想状况下(例如对讲情况)则开始变差。在对讲期间，为了避免对消效果变差，许多厂商用全双工算法将冻结自适应功能并停止对源的跟踪，而是根据冻结自适应功能之前所获取的特征来对消回声。这样，当源信号的特征在对讲期间发生变化时，算法将无法对其跟踪，从而将出现残余回声或突发回声。为达到最佳的回声对消性能，算法必须在对讲状况下也能继续收敛。
非线性处理器
任何声学回声对消器都不是完美的。精确估计回声路径的非线性是不可能的。非线性源在编解码器中被量化，在回声路径中被削波和扭曲。通常一个声学回声对消器只能对消最高30dB的回声。要达到更好的性能，则必须使用一个非线性处理器(NLP)来降低回声和处理非线性。
一个简单的NLP就是一个有源开关。激活单讲期间时，NLP打开路径并注入舒适噪声，从而可实现极佳的语音质量。而在对讲状况下，系统将完全依赖于回声对消器。
许多声学回声对消器主要依赖于NLP来实现快速收敛和掩盖回声对消器的不良性能。但是，如果NLP关闭不够快，将导致对讲期间语音中断。如果NLP被用来掩盖回声对消器的不良性能，则在对讲状况下将出现较大的残余回声。通常，商业回声对消器将给出反映回声对消和NLP性能的回波反射损耗(ERL)参数。不过，该参数不反映对讲期间回声对消的性能。
AEC和NLP应按如下方式交互：AEC跟踪回声路径中的变化并在对讲期间连续收敛，NLP则通过进一步减小回声和处理非线性效应，掩盖AEC的不足。
削波补偿
免提车载套件性能是依据最终用户语音信号的质量来判断的。如果一个免提车载套件是为满足关窗行驶时车内最坏情况设计的，那么当汽车开窗行驶时该设计将无法满足要求。当车窗打开时，风将大大提高噪声信号电平，此时，来自话筒的信号将被削波，而且模数转换器也将过载。
图5显示了一个被严重削波的信号。
图5：强噪声引起严重削波后的信号波形
语音和背景噪声信号似乎完全相同，电路几乎无法将语音从背景噪声中区分出来。在这些状况下，AEC将无法收敛于回声，噪声抑制算法将无法轻易区分背景噪声并减小它。图6显示了同一信号经过噪声抑制算法处理但没有削波补偿的情况。其结果是信号仍然被削波、噪声仍然很高。
图6：严重削波信号经过没有削波补偿的噪声抑制算法处理后的结果
图7显示了同一信号经过噪声抑制算法处理且有削波补偿的情况。在这些状况下，AEC工作很好，因为消除了信号削波现象。
图7：严重削波信号经过具有削波补偿的噪声抑制算法处理后的结果
本文小结
从上述中可以发现，对于高性能的免提车载通信套件来说，必须具备良好的噪声抑制、声学回声对消、对讲性能和削波补偿性能。要实现这些高性能，就离不开良好的AGC、AEC、NLP以及性能优异的削波补偿电路。卓联半导体公司开发的免提通信应用的单芯片器件系列，就是专为实现上述高性能而设计的。公司最新免提解决方案ZL38004是一款专用语音处理器，它将集成双通道编解码器和多种接口结合在一起，并支持回声对消、噪声抑制和削波补偿。芯片的专利软件算法持续跟踪回声路径上的变化，即使在对讲期间也能保持跟踪，并在保持高语音质量的情况下减小背景噪声。即使在语音信号较低的情况下，ZL38004平台也将全双工操作，允许进行自然的双向通话。
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