[發明專利]一種聲學回聲消除器啟動階段穩健的步長調整方法

有效

• 申請號: 201510915783.0
• 申請日: 2015-12-09
• 公開（公告）號: CN105491256B
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發明（設計）人: 張濤;焦海泉;唐偉;趙鑫
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H04M9/08
• 分類號: H04M9/08
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

一種聲學回聲消除器啟動階段穩健的步長調整方法，包括：確定算法參數；先驗濾波：去除遠端信號向量中距離n時刻最遠的數據，將當前遠端信號更新至遠端信號向量；利用濾波器的前一狀態估計當前回聲信號，并將估計出的當前回聲信號從當前近端信號中濾除，得到先驗誤差信號；確定濾波器初始化步長；進行回聲消除，根據所選取的步長，利用欠定模型雙端通話魯棒的變步長歸一化最小均方誤差算法進行聲學回聲消除。本發明解決了VSS?NLMS?UMDT算法在啟動階段的系統容易失調的弊端，在濾波器收斂速度和系統性能之間取得折中，增強了系統的穩定性與實用性。

技術領域

本發明涉及一種聲學回聲消除器。特別是涉及一種聲學回聲消除器啟動階段穩健的步長調整方法。

背景技術

隨著通信技術的不斷發展，人們對便捷交流方式的要求越來越高，各種手持電信設備、視頻會議和VoIP軟件電話應用越來越廣。在這類通信終端中，近端語音由揚聲器傳到遠端，由于遠端傳聲器和揚聲器之間的耦合，使得近端語音傳回本地，形成聲學回聲。聲學回聲嚴重影響語音傳輸質量，因此聲學回聲抵消系統是不可或缺的。聲學回聲消除器(Acoustic Echo Canceller,AEC)是解決聲學回聲消除的最佳解決方案之一，一般的聲學回聲消除器至少包含雙端通話檢測模塊(Double TalkDetector,DTD)、線性回聲消除兩個部分。圖1是一個典型的聲學回聲消除系統。

麥克風在時刻n接收的信號為：

d(n)＝y(n)+v(n)+w(n) 1.1

式中：d(n)代表近端信號，y(n)代表遠端信號x(n)經過揚聲器播放后產生的回聲，v(n)代表近端語音信號，w(n)代表近端噪聲信號。遠端信號x(n)經過系統傳遞函數h濾波后形成y(n)

y(n)＝h*x 1.2

其中，

h＝[h₀(n)h₁(n),...,h_N-1(n)]^T

x＝[x(n)x(n-1),...,x(n-N+1)]

x是遠端信號向量，N為房間沖擊響應長度，T代表矩陣的轉置。

回聲消除的目標就是設計一個自適應有限沖擊響應濾波器估計出介于麥克風與揚聲器之間的回聲路徑然后根據這一估計路徑得到回聲估計信號將其從d(n)中消除，而保留v(n)。

e(n)代表線性回聲濾波器消除后得到的誤差信號，其中，

L為自適應濾波器長度，實際中一般L<N。一般認為，聲學回聲消除器處理的場景分為三種情況：遠端情況，只存在回聲信號而不存在近端語音信號；近端情況，不存在回聲，只存在近端語音信號；雙端通話情況，回聲信號與近端語音信號同時存在。

欠定模型雙端通話魯棒的變步長歸一化最小均方誤差算法(DOUBLE-TALK ROBUSTVariable Step Size Normalized Least-mean-square For Under-modeling,VSS-NLMS-UMDT)是一種新型較實用的雙端通話魯棒的回聲消除算法，與其它歸一化最小均方誤差算法(VSS-NLMS)算法相比不需要雙端通話檢測器(DTD)，就能夠在欠定和雙端通話情況下穩定工作，對近端信號干擾不敏感，依然保持較小且穩定的穩態失調，并且在實際應用中易于實施與控制，不需要聲學環境的任何參數，魯棒性很強。其提出的控制步長和濾波器更新方程是