在免提语音通话中,声学回声的出现会影响语音通话质量。传统声学回声消除系统采用时域自适应滤波器跟踪模拟回声路径进行回声消除。当麦克风接收信号包括回声和近端人语音信号时,可能因为双讲状态检测不准确,出现漏判或误判,导致回声无法消除或语音信号传输不完整。传统单麦克风语音采集范围小,已经逐渐被多麦克风语音采集方法代替,但声学回声消除也变得困难。针对上述问题,本文在研究声学回声消除和双讲状态检测的基础理论上,提出一种准确性高的双讲状态检测方法,保证完整的双端通话过程;然后基于麦克风阵列的自适应波束形成技术提出一种声学回声消除方法,以提升声学回声消除效果,详细工作如下:(1)针对声学回声消除系统中自适应滤波器在发生双讲状态情况下容易发散问题,提出一种基于信号包络检测和互相关估计相结合的双讲状态检测方法。该方法先使用远端信号与麦克风信号的能量包络来判断双讲状态,当近端语音信号能量较小,包络检测法不能准确的判断双讲状态,再使用远端信号与麦克风信号的互相关估计确定双讲状态的最终判断结果。仿真结果表明,与传统的能量比较法和互相关检测方法相比,提出的方法准确判断双讲过程的发生,避免自适应滤波器发散问题,对声学回声消除性能的提升更有利。(2)针对多麦克风声学回声消除系统中使用时域自适应滤波器进行回声消除效果不佳的问题,提出将频域自适应滤波与自适应波束形成相结合的声学回声消除方法。麦克风采集的语音信号首先通过语音状态检测,根据检测结果控制频域自适应滤波器进行回声消除;然后利用自适应波束形成使零陷方向指向干扰源方向以消除残余回声,主瓣指向讲话人方向以语音增强。仿真结果显示,该方法能提升回声消除效果,增大语音采集范围。(3)设计四阵元麦克风阵列的测试系统验证本文提出的声学回声消除方法。该测试系统以Xcore处理器为核心设计,并基于USB音频系统框架设计实现声学回声消除。最后在实际会议室中进行测试,结果表明在消除声学回声的同时保证了完整双端通话过程,同时具有5米的语音采集范围。