[發明專利]一種仿射投影符號子帶凸組合自適應回聲消除方法

有效

• 申請號: 201410466057.0
• 申請日: 2014-09-13
• 公開（公告）號: CN104410761A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 趙海全;蘆璐
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H04M9/08
• 分類號: H04M9/08;H04B3/23
• 代理公司: 成都博通專利事務所 51208
• 代理人: 陳樹明

技術領域

本發明屬于通信的自適應回聲對消技術領域。

背景技術

近年來，隨著各種新興通信的發展，通信用戶對通話質量的關心與日俱增。在通信系統中，經常會碰到噪聲和回聲干擾的問題。在回聲干擾問題中，聲學回聲(Echo)是影響語音通話質量的最主要因素。通信過程中的聲學回聲是指用戶在通信過程中反復聽到自己的聲音。這種現象是由聲波反射以及麥克風和揚聲器間的聲學耦合產生的。聲學回聲延時短，具有多路徑的、時變的特征。在通信中，人耳又對于這種回聲及其敏感，延遲10ms的回聲就能被人耳捕捉感知到，超過32ms的回聲就會對通信質量造成極大的干擾。

目前，對于聲學回聲的消除方法，仍然是一個熱門的研究課題。歸納起來，目前國內外回聲消除的方法大致有一下6種：(1)移頻技術；(2)子帶中心削波技術；(3)話音控制開關技術:(4)梳狀濾波技術；(5)話筒陣列技術；(6)自適應回聲消除技術。前5種方法手段復雜，技術要求高，造價昂貴。自適應回聲消除方法造價低，是被公認的最具有前景的回聲消除技術，也是現在回聲消除的主流技術。

所謂自適應回聲消除技術，是利用自適應濾波器的一種回聲消除方法。自適應濾波器是能夠根據輸入信號自主調整性能進行數字信號處理的數字濾波器，作為對比，傳統的一些非自適應濾波器(如FIR濾波器，IIR濾波器)的參數是靜態的預先設定不可調整的。對于一些未知的環境來說，自適應濾波器能夠在工作過程中逐步學習出所需的統計特性，并以此為依據自動調整濾波器系數，以達到最佳濾波的效果；一旦輸入信號的統計特性發生變化，它又可以跟蹤這種變化，自動調整濾波器參數，使濾波性能重新達到最佳。在自適應回聲消除方法中，傳統的LMS(最小均方)濾波器、仿射投影APA濾波器、遞歸最小二乘RLS濾波器等，由于結構簡單、易于實現，已得到國內外研究者的廣泛關注。但是，通信中的回聲信道，大多數都是稀疏信道，這種稀疏信道的脈沖響應大多很小，而階數又比較長。傳統自適應濾波器在這種稀疏信道下的回聲消除收斂慢，穩態誤差大。而實際中的回聲又大多是相關信號，針對這種情況引入子帶濾波器，可以提高相關信號的處理能力，提高收斂速度。進一步的，固定步長的濾波器有收斂速度和穩態誤差的固有矛盾，引入凸組合策略，將一個快濾波器和一個慢濾波器凸組合，可以同時保證濾波器具有較快的收斂速度和較低的穩態誤差。

在實際通話中，經常會出現雙端通話的情況，即通信系統兩端的通話者同時講話。這種情況相當于麥克風接收到了很大的噪聲(這里把除了回聲以外的所有聲音都作為噪聲)，現有的自適應濾波算法對噪聲的變化非常敏感，常需要雙通話檢測器DTD的輔助。并且，在雙端通話的情況下，回聲消除自適應算法的收斂性能急劇下降。將仿射投影子帶算法引入符號算法是提高算法抗干擾能力的有效途徑之一，這類算法只與噪聲的符號相關，與噪聲的大小無關，降低了算法對噪聲變化的敏感度，且無需雙通話檢測器DTD，在降低了代價的同時增強了算法對雙端通話的魯棒性。

在目前的稀疏系統辨識的應用中，較成熟的方法有以下兩種：

(1)一種變正則化參數的符號子帶(VRP-SSAF)回聲消除方法

參考文獻1“Variable?regularisation?parameter?sign?subband?adaptive?filter”(J.Ni和F.Li，Electron.Lett.,vol.46,no.24,pp.1605–1607,Nov.2010.)該方法是將符號子帶(SSAF)算法加入變正則化參數策略，減少固定步長對收斂速度和穩態誤差的影響，在雙通話狀態下優于符號子帶(SSAF)回聲消除方法。但是該算法的穩態誤差仍然很大。

(2)仿射投影符號子帶(APSSAF)回聲消除方法

參考文獻2“Two?variants?of?the?sign?subband?adaptive?filter?with?improved?convergence?rate”(J.Ni,X.Chen和J.Yang,Signal?Process.,vol.96,pp.325–331,May.2014)。這種算法把仿射投影方法引入符號子帶(SSAF)方法中，進一步提高了稀疏信道雙通話情況下的回聲消除效果，初始收斂速度較原有算法相比有一定提高。但是該算法仍然存在自適應濾波器收斂速度和穩態誤差的固有矛盾。

發明內容

本發明的發明目的就是提供一種仿射投影符號子帶凸組合自適應回聲消除方法，該方法對通信系統的聲學回聲的消除效果好，收斂速度快，穩態誤差小。