[發明專利]一種自適應濾波的系數更新方法及裝置

有效

• 申請號: 201610046280.9
• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN105654959B
• 公開（公告）日: 2020-03-06
• 發明（設計）人: 文昊翔;洪遠泉;羅歡;周永明
• 申請（專利權）人: 韶關學院
• 主分類號: G10L19/16
• 分類號: G10L19/16;G10L19/24
• 代理公司: 廣州駿思知識產權代理有限公司 44425
• 代理人: 吳靜芝

本發明公開了一種自適應濾波的系數更新方法，包括步驟1：將k時刻的濾波器W(k)的長度等分為M段；步驟2：求取每段濾波器的系數的二次范數；步驟3：將一矩形窗在該M段濾波器上移動，對窗口內的各分段濾波器系數的二次范數進行累加以獲得最大累加值；步驟4：以最大累加值所在窗口內的各濾波器分段作為濾波器活躍系數分段W_a(k)，其余則為非活躍系數分段W_n?a(k)；步驟5：更新濾波器的全部活躍系數分段W_a(k)并循環更新一段非活躍系數分段W_n?a(k)。本發明更新濾波器的全部活躍系數并循環更新一小段非活躍系數，降低濾波器有效長度，提高收斂速度，降低了算法復雜度。本發明同時提供一種自適應濾波的系數更新裝置。

技術領域

本發明涉及自適應降噪領域，尤其涉及一種自適應濾波的系數更新方法及裝置。

背景技術

隨著近年來技術的進步，通信技術日益發展，各種新興通信層出不窮，但最主要的通信方式仍然是語音通信，用戶也越來越關心語音通信質量。而在使用電子、網絡通信設備或免提通信設備時，使用者經常會在接收端聽到自己的聲音，這種現象稱為通信回聲現象。通信回聲嚴重影響通信質量，在極端情況下可引起嘯叫，使通信無法進行。針對通信回聲現象，常用的解決方案是在通信設備內置回聲消除(echo cancellation，簡稱EC)系統以抑制回聲能量，提高通信質量。

回聲消除系統可簡化為自適應理論中的系統辨識問題，其核心是自適應濾波器，通過自適應算法對濾波器系數進行自適應更新，以實現最佳濾波。請參閱圖1，其是自適應系統辨識原理圖。若將聲學傳播信道的沖激響應序列記為H＝[h₁，h₂，…，h_N]，其中N為序列長度，設k時刻輸入信號為X(k)＝[x(k-1)，x(k-2)，…，x(k-N)]。X(k)與H卷積加上背景噪聲v(k)干擾得到回聲信號d(k)，其中d(k)的計算公式如下：

d(k)＝X(k)H^T+v(k)

為消除d(k)，以自適應濾波器W(k)＝[w₁(k)，w₂(k)，。。。，w_N(k)]自適應辨識沖激響應H，以X(k)與W(k)的卷積結果y(k)作為d(k)的估計值，兩者相減以抑制回聲能量。

為辨識沖激響應H，需要對濾波器的系數進行自適應更新，通常采用歸一化最小均方(NorMalized Least Mean Square，簡稱NLMS)算法對所有系數進行迭代更新，具體的系數迭代更新方程為：

e(k)＝d(k)-W(k)X^T(k)；

式中，μ為收斂因子，取值范圍為0<μ<1；為輸入信號序列X(k)的二次范數，計算公式為||X(k)||＝X(k)X^T(k)，作為NLMS算法的歸一化因子，可通過自回歸方式得到，自回歸算法如下：

綜上可知，NLMS算法迭代一次約需算2N次加法、2N次乘法。

因聲學信道延時的不確定性，為保證充分辨識沖激響應序列，在某些極端條件下，自適應濾波器需要上千個系數，而過長的濾波器將導致自適應系統收斂速度下降、計算復雜度增加，進而將嚴重影響自適應系統的性能。

發明內容

本發明在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種降低濾波器有效長度、提高系統收斂速度、降低算法復雜度的自適應濾波的系數更新方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：一種自適應濾波的系數更新方法，包括如下步驟：

步驟1：將k時刻的濾波器W(k)的長度等分為M段；其中M為大于1的整數；