[发明专利]一种变步长助听器自适应回声消除装置及回声消除方法

权利要求书

1.一种变步长助听器自适应回声消除装置，其特征在于，包括单频音检测器、步长控制器和自适应滤波器：

所述单频音检测器用于对误差信号e(n)样本进行频谱能量分析，计算当前助听器系统状态参数，并将参数传递给步长控制器，其中，系统状态参数包括最大单频能量P_max(m)和最大单频能量占功率谱总能量比值δ(m)；

所述步长控制器用于根据从单频音检测器获得的系统状态参数和归一修正系数f(m)判断系统所处状态，计算出自适应滤波器时变步长参数μ(m)，并将其传递给自适应滤波器，具体的：

1)若最大单频能量占功率谱总能量比值δ(m)小于设定的阈值Th2，则判定系统为稳态收敛，采用预设的稳态步长参数μ_a作为时变步长参数；

2)若最大单频能量占功率谱总能量比值δ(m)大于设定的阈值Th2，且最大单频能量P_max(m)小于设定的阈值Th3，则判定系统为相关干扰状态，使用归一修正系数f(m)修正时变步长参数：μ(m)＝f(m)·μ_a；

3)若最大单频能量占功率谱总能量比值δ(m)大于设定的阈值Th2，且最大单频能量P_max(m)大于设定的阈值Th3，且归一修正系数f(m)小于设定的阈值Th4，则判定系统为啸叫状态，此时优先处理啸叫，采用固定步长参数μ_b加速滤波器迭代：μ(m)＝μ_b，其中，μ_b＞μ_a；

4)若最大单频能量占功率谱总能量比值δ(m)大于设定的阈值Th2，且最大单频能量P_max(m)大于设定的阈值Th3，且归一修正系数f(m)大于设定的阈值Th4，则判定系统为双端发声状态，此时将时变步长参数置零停止滤波器的自适应迭代：μ(m)＝0；

所述自适应滤波器用于对缓存的扬声器远端信号u(n)样本进行滤波，计算估计回声信号后输出，并根据步长控制器计算的时变步长参数对自适应滤波器进行迭代更新；

其中，误差信号e(n)为近端语音信号v(n)减去估计回声信号

2.根据权利要求1所述的一种变步长助听器自适应回声消除装置，其特征在于，所述单频音检测器包括分帧FFT模块和频谱能量分析模块：

所述分帧FFT模块用于接收缓存的误差信号e(n)，对所述误差信号e(n)按照设定的频次进行快速傅里叶变换并计算该信号的功率谱并传递给频谱能量分析模块；

所述频谱能量分析模块对获得的信号分析信号频谱的最大单频能量P_max(m)、最大单频能量占功率谱总能量比值δ(m)，将获得的系统状态参数传递给步长控制器。

3.根据权利要求1所述的一种变步长助听器自适应回声消除装置，其特征在于，所述步长控制器包括状态选择模块，所述状态选择模块根据单频音检测器获得的系统状态参数选择系统所处状态，控制调整时变步长参数μ(m)，将时变步长参数μ(m)传递给自适应滤波器。

4.根据权利要求1所述的一种变步长助听器自适应回声消除装置，其特征在于，所述自适应滤波器包括归一化误差信号处理模块、系数更新模块和FIR滤波器模块：

所述归一化误差信号处理模块对误差信号e(n)相对于扬声器远端信号u(n)的欧式范数的平方进行归一化获得归一化误差信号

其中，U(n)＝{u(n)，u(n+1)，...，u(n+D-1)}为对应时延的远端信号向量，D为自适应滤波器阶数，ε为常数；

用凸组合一阶递归过程根据设定的频次对归一化误差信号e_norm(n)进行抽点平滑处理，获得归一化误差均值T(m)；

所述系数更新模块根据归一化误差信号e_norm(n)、归一化误差均值T(m)以及步长控制器获得的时变步长参数μ(m)，对自适应滤波器系数进行迭代更新；

所述FIR滤波器模块对远端信号u(n)进行滤波处理得到估计回声信号后输出。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种变步长助听器自适应回声消除装置，其特征在于，所述变步长助听器自适应回声消除装置适用于数字助听器系统。