[發(fā)明專利]一種函數(shù)連接型自適應非線性回聲消除方法

在審

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• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN112037811A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發(fā)明（設計）人: 王仁杰;蘆璐;楊曉敏
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G10L21/0216
• 分類號: G10L21/0216;G10L25/27
• 代理公司: 成都虹橋?qū)＠聞账?普通合伙) 51124
• 代理人: 陳立志

本發(fā)明涉及回聲對消技術領域，公開了一種函數(shù)連接型自適應非線性回聲消除方法，用以提升回聲對消的效果。本發(fā)明將回聲路徑中的遠端輸入信號分別進行sigmoid非線性變換處理和函數(shù)連接擴展處理，將處理后的信號分別通過自適應濾波器進行濾波，并根據(jù)濾波結果更新自適應濾波器的權重；其中，sigmoid變換的參數(shù)值基于自適應濾波器的濾波結果以及權重估計。本發(fā)明適用于非線性回聲對消處理。

技術領域

本發(fā)明涉及回聲對消技術領域，特別涉及一種函數(shù)連接型自適應非線性回聲消除方法。

背景技術

近年來，通信和網(wǎng)絡技術不斷發(fā)展，使得人們對通信的質(zhì)量提出了新的要求，其中最主要的就是語音通話質(zhì)量。聲學回聲是降低語音通話質(zhì)量的重要因素之一。回聲是由于麥克風和揚聲器之間的回聲路徑的脈沖響應耦合效應而產(chǎn)生的。由于人耳對回聲非常敏感，延遲超過10ms的回聲就能被人耳捕捉到，超過32ms的回聲就會嚴重干擾通話質(zhì)量。因此，如何消除聲學回聲具有重要的現(xiàn)實意義。目前最普遍應用的方法是基于自適應濾波的回聲消除器(Acoustic Echo Cancellation,AEC)。AEC的基本原理是運用自適應濾波算法對回聲路徑的脈沖響應進行估計，其本質(zhì)是一個系統(tǒng)辨識的問題。然而當回聲路徑存在非線性的特性時，傳統(tǒng)的自適應濾波算法，比如最小均方算法(LMS)、歸一化最小均方算法(NLMS)的性能會出現(xiàn)明顯的下降。因此，如何對回聲路徑中的非線性特性建模，提出有效的非線性回聲對消方法具有重要意義。

目前的非線性回聲對消的方法中，具有代表性的有以下兩種：

(1)用于非線性回聲對消的函數(shù)連接型自適應濾波器(SFLAF)

參考現(xiàn)有方法(1)“Functional Link Adaptive Filters for NonlinearAcoustic Echo Cancellation”(Comminiello D,IEEE Transactions on Audio,Speech,and Language Processing,2013,21(7):1502-1512)。該方法的特點是對輸入信號進行非線性擴展，具體地說，是通過三角函數(shù)函數(shù)連接擴展，將未經(jīng)過變換的信號和經(jīng)過變換的信號分別用兩個濾波器進行濾波，以此達到同時對回聲路徑的線性和非線性特性建模的目的。

(2)利用sigmoid變換和RLS算法結合的非線性回聲對消器(RLS-sigmoid)

參考現(xiàn)有方法(2)“A Nonlinear Acoustic Echo Canceller Using SigmoidTransform in Conjunction With RLS Algorithm”(Fu J,IEEE Transactions onCircuits and Systems Ii-express Briefs,2008,55(10):1056-1060)。該方法將回聲路徑中的非線性變換設定為一種sigmoid變換，在進行濾波之前對sigmoid的參數(shù)進行估計，并結合RLS的快速收斂和強跟蹤能力，能快速使得估計值收斂到真實值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術問題是：提供一種函數(shù)連接型自適應非線性回聲消除方法，用以提升回聲對消的效果。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：將以上的兩種方法結合起來，對函數(shù)連接型自適應回聲對消器做出改進：其中在方法(1)中的SFLAF的線性濾波器中引入方法(2)的RLS-sigmoid方法，遠端輸入信號在進行非線性變換時設定為sigmoid類型的變換，并采用RLS-sigmoid來估計sigmoid變換的參數(shù)值，進一步增強了算法的非線性建模能力，提升了回聲對消的效果。

本發(fā)明的具體實現(xiàn)方式包括：將回聲路徑中的遠端輸入信號分別進行sigmoid非線性變換處理和函數(shù)連接擴展處理，將處理后的信號分別通過自適應濾波器進行濾波，并根據(jù)濾波結果更新自適應濾波器的權重；其中，sigmoid非線性變換的參數(shù)值基于自適應濾波器的濾波結果以及權重估計。