Sistema de cancelameto de eco
Um problema recorrente encontrado em sistemas de telefonia convencional é o fenômeno de eco, o qual pode comprometer significativamente a comunicação entre usuários. Esse fenômeno é caracterizado por um sinal que retorna ao emissor com certo atraso após sofrer atenuação [1]. Geralmente, em sistemas de telefonia convencional (veja a Figura 1), o eco é originado na híbrida (ponto de transformação de dois para quatro fios) devido a um descasamento de impedância entre o circuito do assinante e a central local [1]-[3]. A híbrida se mostra necessária para possibilitar o uso de amplificadores, tendo em vista a inerente atenuação sofrida pelo sinal transmitido. Também, o uso da híbrida proporciona redução de custos já que possibilita a multiplexação de várias ligações locais através de um único circuito utilizado para interligar centrais telefônicas. Vale salientar ainda que problemas semelhantes envolvendo eco (em particular, eco acústico) são encontrados em sistemas VoIP (voice over internet protocol), de videoconferência e telefones celulares (para uma breve revisão, veja [4]).
Figura 1. Topologia simplificada de um sistema de telefonia (adaptado de [5]).
Visando mitigar o problema do eco sem a interrupção do circuito (como ocorre com supressores de eco [2]), técnicas de filtragem adaptativa vêm sendo amplamente consideradas para sintetizar uma estimativa do eco que retorna pela linha [6]-[8]. Para ilustrar, a Figura 2 apresenta a topologia de um cancelador de eco, o qual é composto por uma estrutura de filtragem e um algoritmo adaptativo. Especificamente, a partir de um sinal de referência (fala) e do sinal de erro (eco residual), o algoritmo ajusta iterativamente os coeficientes da estrutura de filtragem de forma a modelar a resposta ao impulso da híbrida (canal). Dentre os algoritmos utilizados, destacam-se o LMS (least-mean-squares), NLMS (normalized LMS), PNLMS (proportionate NLMS), VSS-NLMS (variable step-size NLMS), TDLMS (transform-domain LMS), AP (affine projection) e RLS (recursive least-squares) [6]-[8]. Então, na saída da estrutura de filtragem, é sintetizada uma estimativa do eco produzido na híbrida, sendo assim possível realizar o cancelamento do eco por subtração no domínio elétrico. Note que a topologia discutida segue a Recomendação G.168 da International Telecommunication Union (ITU) [9].
Figura 2. Topologia de um sistema de cancelamento de eco (adaptado de [6]).
Neste contexto, o LAPSE vem realizando pesquisas relacionadas ao cancelamento de eco em sistemas de telefonia, envolvendo especialmente a implementação e análise de desempenho de diferentes algoritmos adaptativos em condições práticas de operação. Para exemplificar, o desempenho do sistema de cancelamento de eco implementado em nosso laboratório pode ser verificado através das seguintes amostras (assume-se que o Assinante B está em silêncio):
i) Para um atraso de 30ms,
Sinal de fala corrompido pelo eco (original).
*Sistema de cancelamento de eco desativado.*
Sinal de erro (eco residual).
*Sistema de cancelamento de eco ativo.*
Sinal de fala resultante após processamento (filtrado).
*Sistema de cancelamento de eco ativo.*
ii) Para um atraso de 100ms,
Sinal de fala corrompido pelo eco (original).
*Sistema de cancelamento de eco desativado.*
Sinal de erro (eco residual).
*Sistema de cancelamento de eco ativo.*
Sinal de fala resultante após processamento (filtrado).
*Sistema de cancelamento de eco ativo.*
Os áudios utilizados para sintetizar as amostras apresentadas aqui são de direitos autorais da International Telecommunication Union (ITU) [10].
REFERÊNCIAS