[发明专利]基于回声频谱估计和语音存在概率的立体声回声抵消方法

说明书

技术领域

本发明涉及立体声回声抵消，特别涉及基于回声频谱估计和语音存在概率的立体声回声抵消方法。

背景技术

随着电视电话等通信系统的快速发展，为了给与会者提供更多的空间信息使其有身临其境的感觉，在系统中使用的麦克风和扬声器数目越来越多，这使得系统的回声路径增加，为保证通话质量，必须有一个回声抵消器来压制回声。

立体声回声抵消和单声道回声抵消有着本质的区别。第一、立体声的不同通道之间有着强相关性，这使得其相关矩阵是奇异的，因而没有唯一解；第二、立体声包含了远端房间的信息，因而如果远端房间的声学环境发生变化，如说话者的身体移动或者说话人变更都会使得回声路径改变从而导致自适应滤波器重新开始收敛，这就意味着自适应滤波器不仅要跟踪近端房间声学回声路径的变化而且还必须跟踪远端房间的发送信号产生路径的变化。

针对立体声回声抵消算法的这些问题，目前人们主要从两个方面进行研究，一是对输入信号进行预处理，以消除通道之间的强相关性，主要方法有对各路信号进行非线性处理，对各路信号添加随机噪声，采用全通时变滤波器对输入信号处理等等；二是设计性能更佳的自适应滤波器，包括：两路NLMS(Normalized Least Mean Square)算法、两路AP(Affine Projection)算法、两路FRLS(Fast Recursive Least Square)算法、ELMS(Extended LMS)算法和NLMS-OCF(Normalized LMS algorithm with orthogonal correction factors)算法。然而，现有的去相关算法并不是很有效，在对信号去相关的同时也带来了语音质量的下降；虽然有很多复杂的自适应滤波算法被开发出来，但由于远端信号之间的强相关性，自适应滤波算法收敛速度慢，对远端房间和近端房间回声路径的变化敏感，算法鲁棒性不好。

如图1所示，图1为传统的立体声回声抵消方案结构框图。它包含预处理模块102，自适应滤波模块104和后滤波模块108。后滤波模块108一般是在频域进行实施的，尽管后滤波模块108能进一步的消除残留回声，它却增加了计算量和系统的复杂度。

美国专利US 7,742,592B2公开了一种频域的立体声回声抵消方法。然而，该专利要求采用的必须是全向麦克风而不能是指向性麦克风，由此得到两个扬声器到麦克风的传递函数近似一致的条件，如果采用指向性麦克风还需要根据扬声器位置调节其增益，而该专利并没有给出增益调节的指导原则。

发明内容

本发明的目的在于，提出基于回声频谱估计和语音存在概率的立体声回声抵消方法，来克服现有立体声回声抵消技术收敛速度慢，且计算复杂度高的问题。

为实现上述发明目的，本发明提出一种基于回声频谱估计和语音存在概率的立体声回声抵消方法，该方法具体步骤包括：

步骤1)：将麦克风采集的信号y(n)进行分帧、加窗和傅里叶变换得到频域信号Y(i，k)；将接收到的M个远端通道传送过来的信号x_m(n)分别先后进行分帧、加窗和傅里叶变换得到频域信号X_m(i，k)；其中，M≥2，M∈N*；x_m(n)中m表示M个远端通道传送过来的信号中第m个信号；

步骤2)：估计出麦克风频域信号Y(i，k)与任一远端通道频域信号X_m(i，k)相关的回声频谱；

步骤3)：根据所述的步骤2)获得的回声频谱，计算出基于维纳增益和近端语音存在概率的最终增益；

步骤4)：根据所述的步骤3)获得的最终增益对麦克风频域信号Y(i，k)进行频谱修正；

步骤5)：估计频谱修正后的频域信号与其它任一远端通道频域信号X_m(i，k)相关的回声频谱；

步骤6)：根据所述的步骤5)获得的回声频谱，计算出基于维纳增益和近端语音存在概率的最终增益；

步骤7)：根据所述的步骤6)获得的最终增益再对频谱修正后的麦克风频域信号进行频谱修正；

当M≥3时，对步骤7)所得到的频谱修正后的频域信号依次重复所述的步骤5)、所述的步骤6)和所述的步骤7)进行处理，实现麦克风信号频谱修正来完成立体声回声抵消。