[发明专利]自适应全双工全频段回声消除的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通信及网络系统的回声消除的方法，特别涉及一种自适应 全双工全频段回声消除的方法。

背景技术

随着音视频会议系统和免提电话的普及，特别是高保真音频通讯系统的发 展，以及会议系统虚拟临场感的需求，远端语音信号通过扬声器播放出来使所 有与会者都能听见。本地的麦克风除了拾取本地发言人的语音的同时，也同样 拾取从扬声器播放出来的声音，经放大后送给远端。因此，远端与会者会听到 自己的声音从对方传回来。这种现象被称为回声。回声会扰乱会场的音响效果， 影响发言者的思路，严重时甚至引起反馈啸叫而毁坏会议效果。因此，回声消 除技术在会议电话和音视频会议系统中占有重要的地位。

传统的回声消除主要以增益抑制为主。其基本原理是，根据远端和本地两 边信号能量的强弱，以信号能量强的一方为语音信号，提升其增益使其通过， 而降低另一方的增益而抑制其信号，从而达到消除回声的效果。此技术控制双 向增益，在某一瞬间只使某一单方向信号通过来达到回声消除的目的，因此被 称为单工回声消除器。其优点是简单廉价，不足之处在于：由于单向导通的原因， 但在双边同时谈话时，一方的声音被切断(Cut Off)无法传到对方，影响通话效 果；特别在环境噪声较高的场合，其机制无法区分语音和噪音信号，无法达到 理想的效果。现代会议系统对回声消除技术的要求越来越高，传统的增益抑制 以及回波抑制式技术无法满足高端设备及用户的要求。

随着数字信号处理器功能的日益强大和数字信号处理技术的改进，自适应 滤波器模式的回声消除技术和应用逐渐得到推广。但自适应滤波器模式需要大 量数值计算，通常只能实现窄带频率响应的回声消除，如电话通讯和手机的回 声消除；如诺基亚的专利号为97195672.3的专利，主要针对电话和手机为对象。 而对于通讯新潮流的宽带频响(Wide Band：50Hz-7000Hz)，超宽带频响 (Super Wide Band：50Hz-14000Hz)，以及全频段频响(Whole Band：20Hz- 20000Hz)的需求很难或无法满足；如ClearOne的XAP400只有200Hz-7000Hz 的频率响应，宝利通的VORTEX只有200Hz-10000Hz的频率相应。进一步，由 于回声消除处理中背景噪声影响，双边同时谈话检测的难度和自适应滤波器自 适应调整的准确性不够，回声消除的效果受到影响，达不到足够的回声消除或 全双工的效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种自适应全双工全频段回声消除的方 法，可以全双工全频段消除回声。

为解决上述技术问题本发明的自适应全双工全频段回声消除的方法，包括 以下步骤：

将参考信号的本地扬声器输出信号经子带滤波器组进行滤波而得到子带参 考信号；

将麦克风输入信号经子带滤波器组进行滤波而得到子带麦克风输入信号；

将子带参考信号经由子带回声滤波器滤波而得到估算回声；

将子带麦克风输入信号和估算回声经子带回声抵消器而进行子带回声抵 消，得到残余信号；

对子带参考信号、子带麦克风输入信号、估算回声、以及残余信号进行加 权能量和频谱分析，决定非线性处理的方式；

根据对子带信号分析结果对残余信号进行非线性处理以进一步降低回音， 非线性处理具体方法为：当只有本地发言时，非线性处理器让残余回声通过；当 只有远端发言时，非线性处理器将残余回声阻断；当双边同时谈话时，非线性处 理器抑制残余回声；

将子带的信号、以及其信号分析结果经双边同时谈话检测器对双边的谈话 活动状态进行分析检测，以决定如何对子带回声滤波器进行修正，当只有回声 时，使用修正量修正自适应滤波器系数，采用PNLMS系数修正公式进行修正； 当双边同时谈话时，冻结自适应滤波器系数的修正；

根据双边同时谈话检测器和信号分析的结果对子带回声滤波器进行修正；

将来自所有子带的回声已消的信号经子带信号合成滤波器组还原为回声消 除后的全频段音频信号；

所述方法中还包括保持参考信号和回声信号同步的步骤。

在所述非线性处理后，可加入降噪、自动增益控制、舒适噪声技术。