[發明專利]一種應用于回聲抵消系統的雙端通話檢測方法

有效

• 申請號: 201811000857.8
• 申請日: 2018-08-30
• 公開（公告）號: CN109348072B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 張正文;饒鼎;陳卓;李婕;熊厚博;韋琳
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: H04M3/22
• 分類號: H04M3/22;G10L21/0208
• 代理公司: 武漢帥丞知識產權代理有限公司 42220
• 代理人: 朱必武;劉丹

1.一種應用于回聲抵消系統的雙端通話檢測方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

步驟1，計算遠端信號和麥克風信號的信號包絡，得出判定函數ξ_env(n)，再與設定的閾值T進行比較判斷雙端通話是否發生；

步驟2，根據步驟1的判斷結果，如果判斷發生雙端通話，則濾波器停止更新，否則，利用遠端信號和麥克風信號進行NCC計算；

步驟3，利用步驟2得到的NCC判定式得到最終的判定函數η(n)，將NCC計算結果與設定的閾值K進行比較，最終確定雙端通話是否發生，如果判斷發生雙端通話，則濾波器停止更新，否則，濾波器繼續更新；

所述步驟1的具體實現過程包括：在計算信號包絡中，考慮信號包絡上升和下降的兩種情況分別計算，這樣麥克風信號x(n)的信號包絡使用以下公式計算：

其中，λ是遺忘因子，它定義為包絡檢測器對信號幅度的快速變化做出反應的速度，用于精確估計信號能量，0.85＜λ＜0.99；

麥克風的輸入信號y(n)包括近端語音信號s(n)，回聲信號d(n)，近端噪聲信號b(n)：

y(n)＝s(n)+d(n)+b(n) (2)

假設回聲信號d(n)的能量與遠端信號x(n)相比較低，在雙端通話期間，麥克風信號y(n)的能量大于遠端信號x(n)的能量，得到信號包絡不等式：

v_y(n)＞v_d(n)+v_b(n) (3)

在單邊通話期間，近似得到：

v_y(n)≈v_d(n)+v_b(n) (4)

因此，雙端通話檢測應該基于回聲和噪聲的信號包絡，回聲信號d(n)使用自適應濾波器產生的回聲估計來代替，背景噪聲的包絡通過恒定的閾值ε來估計，在雙端通話期間，采用與遠端信號x(n)成比例的近似回聲來判斷雙端通話，得到不等式：

其中，φ(n)是濾波器系數的發散度量，φ(n)≥0，在系統工作中，φ(n)應該隨著濾波器收斂而降低并在收斂期間接近零，濾波器系數的梯度向量的范數滿足這個條件，在隨著自適應濾波器收斂而單調下降，在某一時刻，自適應算法更新時，濾波器系數W(n)隨著△W(n)而改變，得到：

其中，α是比例常數，在頻域自適應濾波器的情況下，根據帕賽瓦爾定理可知一個信號的能量恒等于此信號在完備正交函數集中各分量能量之和，因此W(n)使用它的DFT之和代替，計算公式如下：

因此，得到雙端通話判定函數如下：

將ξ_env(n)與設定的閾值T進行比較，如果ξ_env(n)＞T，則判定發生雙端通話。

2.如權利要求1所述的應用于回聲抵消系統的雙端通話檢測方法，其特征在于，所述步驟2的具體實現過程包括：根據步驟1的結果，如果判定發生雙端通話，則濾波器停止更新，否則，利用遠端信號和麥克風信號進行NCC計算；

NCC算法是利用遠端信號x(n)與麥克風信號y(n)來構造檢測公式：

其中，r_xy＝E[x(n)y(n)]＝R_xxh，是麥克風信號的方差，且有：

其中，R_xx是x(n)的自相關矩陣，當沒有近端信號存在時，判定函數ξ_NCC(n)＝1，雙端通話期間，麥克風信號包含近端語音，因此相關系數會降低，當存在近端信號時0＜ξ_NCC(n)＜1，因此，設置一個略小于1的常數K作為閾值，然后將判定函數ξ_NCC(n)與K比較來判斷是否存在雙端通話，如果ξ_NCC(n)＜K，則表示存在雙端通話。

3.如權利要求1所述的應用于回聲抵消系統的雙端通話檢測方法，其特征在于，所述步驟3的具體實現過程包括：當信號包絡檢測無法準確的判斷雙端通話的發生時，NCC將作為最終的判斷，利用步驟2得到的NCC判定式，最終的判定函數如下：

當η(n)＝1時則判定為發生雙端通話，濾波器停止更新，否則，判定為單邊通話，濾波器繼續更新。