[發明專利]一種變正則化比例歸一化子帶自適應濾波方法

有效

• 申請號: 201711189964.5
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN108200522B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 唐加能;鄭洋
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: H04R25/00
• 分類號: H04R25/00
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭

1.一種變正則化比例歸一化子帶自適應濾波方法，基于歸一化子帶自適應濾波算法的助聽器反饋抑制系統，所述助聽器反饋抑制系統包括分析濾波器組和合成濾波器組，用于對麥克風信號和揚聲器信號分別進行分解并生成相應的子帶信號；還包括一組對子帶信號進行處理而且系數相同的自適應濾波器組；所述自適應濾波器組包括多個子帶自適應濾波器，其特征在于：通過對每個子帶自適應濾波器的正則化因子進行更新，實現對每個子帶自適應濾波器系數的更新；

通過如下比例子帶自適應濾波算法實現對子帶自適應濾波器的系數進行更新，表達式為：

其中，其中w(k)表示子帶自適應濾波器的系數；μ表示變步長因子，值為1；u_i(k)表示第i個子帶的輸出信號；e_i，D(k)表示第i個子帶的誤差信號；k表示迭代次數，k+1表示上一次的更新；w(k+1)表示子帶自適應濾波器上一次的系數；N表示子帶濾波器的個數；δ_i(k)表示正則化因子；

引入一個對角矩陣Q(k)＝diag[g₀(k)，g₁(k)，...，g_N-1(k)]，上述算法表達為：

對角線矩陣Q(k)中的元素定義為：

其中，M表示聲反饋路徑長度；ε為常數；||·||₁表示向量l₁的范數運算符；-1≤α≤1；

對每個子帶自適應濾波器的正則化因子進行更新的方法如下：

a、將寫成矩陣形式，如下：

其中，U(k)＝[u_0，D(k) u_1，D(k) … u_N-1，D(k)]為子帶輸入信號；e_D(k)＝[e_0，D(k) e_1，D(k)… e_N-1，D(k)]^T為子帶誤差信號；Γ(k)＝Φ(k)+Δ(k)，Φ(k)＝diag[||u₀(k)||²||u₁(k)||²…||u_N-1(k)||²]，Δ(k)＝diag[δ₀(k) δ₁(k) … δ_N-1(k)]；

b、定義歸一化子帶自適應濾波算法的誤差向量e_D(k)、先驗誤差向量e_a和均方偏差m(k)分別如下：

其中，w_o＝[w_o，0 w_o，1 … w_o，k-1]表示聲反饋路徑w_o(z)的系數，向量d_D(k)為子帶期望信號，v_D(k)為子帶系統噪聲向量，定義第i個子帶系統噪聲為v_i，D(k)，由此得出kN時刻均方偏差之差：

根據均方偏差最大下降原理將上式最小化，將上式兩邊對δ_i(k)求偏導，令得到變正則化因子的更新公式如下：

其中，為輸入信號的方差功率；為子帶誤差信號的功率；為系統噪聲功率；E[·]表示數學期望；

c、令則變正則化因子更新為：

其中，是更新δ_i(k)時的步長因子，有助于變正則化因子的收斂，L_k取值為大于0的正數；δ_max(k)為允許的最大變正則化因子；k-1表示下一次的更新；

d、獲取輸入信號的方差功率和子帶誤差信號的功率如下：

其中，β為遺忘因子，取值為β＝0.995；

e、在子帶自適應濾波器處于靜態時估計中所示方法得到獲取系統噪聲功率