[發(fā)明專利]基于一范數(shù)零吸引的指數(shù)函數(shù)回聲消除方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710167928.2
• 申請日: 2017-03-21
• 公開（公告）號: CN107071195B
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙海全;羅正延
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號: H04M9/08
• 分類號: H04M9/08
• 代理公司: 成都博通專利事務(wù)所 51208
• 代理人: 陳樹明

基于一范數(shù)零吸引的指數(shù)函數(shù)回聲消除方法。本發(fā)明公開了一種零范數(shù)子帶回聲消除方法，其步驟包括：A、遠(yuǎn)端信號采樣；B、回聲信號估計；C、回聲信號消除；D、濾波器抽頭權(quán)系數(shù)更新；E、令n＝n+1，重復(fù)步驟B、C、D，即可實現(xiàn)實時的回聲消除；它在權(quán)系數(shù)向量更新公式推導(dǎo)中采用了權(quán)系數(shù)向量的一范數(shù)，即γ||W(n)||₁，其中γ為權(quán)系數(shù)向量的一范數(shù)的比例參數(shù)，在推導(dǎo)中得到零吸引子ρ(n)，ρ(n)＝b·sgnW(n)，即在針對稀疏系統(tǒng)時權(quán)系數(shù)向量向零更新的速度更快；權(quán)值更新時采用指數(shù)函數(shù)作為代價函數(shù)的方法，從而在權(quán)系數(shù)向量更新中代價函數(shù)變?yōu)椴⒁胄碌牟介L因子，使得在高斯信號以及稀疏系統(tǒng)的情況下，濾波器的輸出信號能夠獲得更為快速的收斂性和更低的穩(wěn)態(tài)失調(diào)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于一范數(shù)零吸引的指數(shù)函數(shù)回聲消除方法。

背景技術(shù)

自適應(yīng)信號處理作為信息技術(shù)的重要分支，在通信領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。而在通訊領(lǐng)域中，回聲消除是一個頗具關(guān)注度和挑戰(zhàn)性的熱點。聲音在封閉空間中經(jīng)過多次反射會形成回聲，由于傳輸介質(zhì)中阻抗不匹配也會在信號傳輸中形成回聲。通信回聲可以通過系統(tǒng)辨識模型來消除：所辨識系統(tǒng)為回聲信道，系統(tǒng)辨識的輸出為回聲信號的估計，通過含回聲信號的語音信號與回聲信號的估計相減便可實現(xiàn)回聲的消除，這就是自適應(yīng)回聲消除器的原理。

最小均方算法(LMS)作為經(jīng)典算法在系統(tǒng)辨識領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，該算法是基于均方誤差最小的原理推導(dǎo)而來，它的優(yōu)點在于較低的計算復(fù)雜度，并且容易實現(xiàn)。然而當(dāng)系統(tǒng)為稀疏系統(tǒng)時，LMS算法的效果有限。為此，針對稀疏系統(tǒng)帶來的問題，Yilun Chen提出了零吸引自適應(yīng)濾波器算法(Y.Chen,Y.Gu,and A.O.Hero,“Sparse LMS for systemidentification,”in:Proc.Int.Conf.Acoust.,Speech,Signal Process.(ICASSP),Taiwan,Apr.2009,pp.3125–3128)，簡稱為ZALMS算法，該算法在LMS算法的代價函數(shù)后加入了一個關(guān)于權(quán)系數(shù)向量的一范數(shù)，再通過梯度下降原理得到一個零吸引子，從而加快了權(quán)系數(shù)在迭代時向零更新的速度，一定程度上提高了穩(wěn)態(tài)失調(diào)。

通信中的回聲信道往往是稀疏的，而傳統(tǒng)ZALMS算法的回聲消除方法中使用了零吸引的方法，從而提高了LMS算法在稀疏系統(tǒng)中的穩(wěn)定性。在針對稀疏系統(tǒng)的特性時，LMS算法雖然加入了一范數(shù)形成了零吸引子加快了原算法的收斂速度，但是在濾波器的權(quán)系數(shù)向量的更新公式中仍然沿用了LMS算法中的線性組合的方式，而這種方式使得濾波器的權(quán)系數(shù)向量在更新中保持了一個固定的速度，從而對不同時刻的有用信號的敏感度下降，因此，原算法的收斂速度還有待于提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是提供一種基于一范數(shù)零吸引的指數(shù)函數(shù)回聲消除方法，該方法能夠獲得更快的收斂性，更低的穩(wěn)態(tài)失調(diào)，回聲消除效果更好。

本發(fā)明實現(xiàn)其發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是，一種基于一范數(shù)零吸引的指數(shù)函數(shù)回聲消除方法，其步驟如下：

A、遠(yuǎn)端信號采樣

將當(dāng)前時刻n到時刻n-L+1的遠(yuǎn)端采樣信號u(n)，u(n-1),…,u(n-L+1)，組成當(dāng)前時刻n的輸入信號向量U(n)，

U(n)＝[u(n)，u(n-1),…,u(n-L+1)]^T，上標(biāo)T表示轉(zhuǎn)置，L為自適應(yīng)濾波器的抽頭長度，其取值為16、32、128；

B、回聲信號估計

將當(dāng)前時刻n的輸入信號向量U(n)通過自適應(yīng)濾波器得到當(dāng)前時刻n的回聲信號的估計值即