一种Android平台上使用改进仿射投影算法的回声消除VOIP系统的制作方法
【技术领域】
[OOCn] 本发明设及一种Amlroid平台上使用改进仿射投影算法的回声消除VOIP系统，属 于计算机通信领域。
【背景技术】
[0002] 近几年来，计算机技术与网络技术得到了飞速地发展，=网融合逐渐成为未来互 联网发展的趋势。应运而生的VOIP得到了蓬勃的发展。VOIP就是俗称的IP电话，是一种 数字电话，是技术创新的通信服务业务。我们传统的PSTN电话采用了公共电话交换网，通 过电路交换的交换方式来传输语音信号，而VOIP则是采用分组交换的交换方式，在输入端 将模拟语音信号转化数字信号，再将载有语音信息的数据包通过互联网传输，最后在接收 端将数字信号转换成模拟语音信号。VOIP技术更加合理地利用了Internet网络资源，降低 了语音业务成本，易于部署和易于扩展业务。因此，它得到了快速的发展，比如Skype等IP 电话。
[0003]Amlroid操作系统凭借其强大的功能、良好的界面、广泛的商业支持，为用户带来 很好的体验，成为近几年最热口且发展最快的手机操作系统。基于Amlroid操作系统的 VOIP也得到了一定的发展，如SipDroid,IMSDroid,CSipsimple,Li吨hone,webrtc。
[0004]目前很多An化Oid的VOIP系统采用了SP邸X音频编码标准，使用CELP技术，占 用2~44肺PS的带宽。S阳EX是一套主要用于VOIP语音压缩开源库，支持对声音的压缩， 非常适合网络通信，支持多模式多速率语音编码，提供了窄带（8KHZ)、宽带化KHz)、超宽带 (32KH幻S种带宽的语音。
[0005]目前的VOIP常常会有回声问题。回声问题产生的原因是远端用户产生的语音信 号通过扬声器的传播后再被近端传声器采集，回传到远端用户的听筒，使得远端用户能听 到自己的说话内容，通话质量严重下降。
[0006] 目前的SPEEX编码器的回声消除模块采用了频率多延时自适应算法（Muti-delay Rrequen巧Domain, MDFO和标准最小均方差（Normalized LMS，NLM巧算法。
[0007] 目前主流的回声消除方法是自适应滤波器算法。常用的自适应算法有最小均方 (Xeastmeansquare,LM巧算法、变步长（Vari油IestepsizeLMS，VLM巧算法和NLMS算 法。
[0008] 因为语音是非平稳强相关的信号，NLMS及其改进信号在处理此类型号的时候，反 馈抑制的性能和稳定性都比较差。所W仿射投影算法（AffineProjectionalgorithm， APA)被提出。APA是NLMS的多维推广，APA算法通过重复使用输入信号，在输入数据具有 强相关性的情况下提高算法的收敛速度，但是APA需要选择合适的步长来取得收敛速度与 稳态误差之间的折中。而本发明能够很好地解决上面的问题。
【发明内容】
[0009] 本发明目的在于提供了一个基于Amlroid平台的VOIP系统，该系统可W很好地解 决在通话过程中的回声问题，提高语音质量，并且增强语音实时性，增加通话的舒适性。同 时，该系统还具备视频通话的功能，为用户提供便利。
[0010] 本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种Amlroid平台上使用改进仿射 投影算法的回声消除VOIP系统，该VOIP系统结合Amlroid开发技术W及NDK框架，主要分 为信令模块、传输模块、语音处理模块、视频处理模块、JNI模块和JAVA界面模块。
[0011] 信令模块实现了系统各种信令的交互功能，具体实现了SIP协议找。SIP协议找的 实现直接关系到整个系统的质量与效率，本发明采用了纯C语言开发的OSIP及EXOSIP库。
[0012]信令模块实现了一个完整的用户代理0JA)，它分为用户代理客户机扣AC)和用户 代理服务器OJA巧，实现了SIP的相关功能。主要包括注册功能、拨打电话功能、释放通话W 及接听电话的功能。该系统需设计两个线程，主线程之外设计接听消息的线程。
[0013] 传输模块用于在语音数据被编码后，把数据包通过互联网传送到目的方。在无线 网络数据包的传输过程中可能会遇到各种问题，如丢包、延迟、乱序等。如果不对此进行处 理，语音中将会产生抖动、回音或噪声等问题，从而导致通话质量下降。本发明使用开源的 ORTP协议来实现此传输功能。RTP协议具备差错控制的功能，一定程度上减轻丢包等带来 的影响，提高通话质量。ORTP库是使用纯C语言编写，专口用于语音数据的实时传输，具有 很强的移植性。
[0014] 语音处理模块将语音信号的处理分为语音的采集和播放、语音的编码和解码W及 语音数据的发送和接收。在编解码部分，本发明的语音处理模块中使用S阳EX协议，并在该 协议的基础上对其中的回声消除模块进行改进；所述回声消除中采用一种改进的仿射投影 算法，所述算法重复使用输入信号，并采用变步长算法。
[0015] 本发明中的回声消除部分采用了一种改进的仿射投影算法。该算法重复使用输入 信号，并采用变步长算法，具体算法如下：
[001引W(n+1) =W(n) +y(n)A(n)[AT(n)A(n) ]U(n)
[001引式中：iimin为最小步长；Cf2O')为先验误差Un)的能量，即打J(灼)=正CT':为噪声方差，即式=正jV(")|I。
[0020] 本发明的系统具备视频处理模块，支持H. 264视频编码标准，可W实现视频通话 功能。在视频编码方面，使用内置编码器。在Amlroid系统中，提供H. 264编码的支持，采 用UNIX域协议，获取化enCore媒体框架的编码数据。在视频解码中。采用移植FFmpeg的 方法，通过编程解决解码问题。
[0021] 由于本发明系统中信令模块、传输模块、语音处理模块等模块都采用了C语言编 写的协议找，为了能在Amlroid平台上调用运些模块的功能，本系统借助了NDK开发框架， 编写了JNI接口，即JNI模块。
[0022] JNI模块是为了JAVA界面模块在Amlroid平台上调用信令模块、传输模块、语音处 理模块等其它模块功能而设计的接口，因为所述系统中信令模块、传输模块、语音处理模块 等模块都采用了C语言编写的协议找；
[0023]JAVA界面模块负责用户界面的的设计与实现，调用各个JNI接口实现具体的SIP 功能，W及管理各个模块之间的通信。
[0024] 有益效果：
[00巧]1、本发明是一种在Amlroid平台上使用改进仿射投影算法消除回声的VOIP系统， 该系统具备语音通话和视频通话的功能。
[0026] 2、本发明的回声消除算法相比其它VOIP中的回声消除算法，具有较快的收敛速 度和较小的稳定失调，该VOIP系统相比现有的VOIP系统，通话质量W及通话的实时性都得 到了提高。
[0027] 3、本发明中的VOIP系统相比现有VOIP系统，增加了视频通话的功能。
【附图说明】
[0028] 图1为本发明的系统模块图。
[0029] 图2为本发明的回声消除原理示意图。
[0030] 图3为本发明的实现环境示意图。
[0031] 图4为本发明的注册界面功能图。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合说明书附图对本发明创造作进一步的详细说明。