[发明专利]一种活性因子集员成比例子带自适应回声消除方法

摘要

一种活性因子集员成比例子带自适应回声消除方法，其步骤是：A、将远端信号的离散值构成的自适应回声消除子带滤波器输入向量X(n)分割成子带信号X_i(n)；B、对输入子带信号X_i(n)和近端子带信号d_i(n)进行N抽取得到抽取后的信号X_i(k)和d_i(k)；C、将抽取后的信号X_i(k)通过自适应回声消除子带滤波器得滤波值y_i(k)；D、将带回声的抽取后的近端子带信号d_i(k)与滤波值y_i(k)相减后再回送远端；E、通过计算活性因子f_l(k)、成比例矩阵G(k)和用集员滤波算法得到子带滤波器步长μ_i(k)，更新权系数向量W(k)；F、令k＝k+1，重复A-E的步骤,直至通话结束。该方法一方面能获得快的收敛速度和低的稳态误差，另一方面具有快速的跟踪能力，对通信系统的声学回声有很好的消除效果。

主权项

一种活性因子集员成比例子带自适应回声消除方法，其步骤如下：A、信号的分割将远端传来的信号采样得到远端信号的离散值x(t)，；当前时刻n与时刻n‑L+1之间的远端信号离散值x(t)，构成当前时刻n的滤波输入信号X(n)，即X(n)＝[x(n),x(n‑1),...,x(n‑L+1)]^T；L＝512是滤波器抽头数，上标T代表转置运算；将滤波输入信号X(n)经分析滤波器分割成N个滤波输入子带信号X_i(n)，X_i(n)＝[x_i(n),x_i(n‑1),...,x_i(n‑L+1)]^T；同时，近端麦克风拾取的当前时刻n的带回声的近端信号d(n)也经分析滤波器分割成N个近端子带信号d_i(n)；其中，i为滤波输入子带信号或近端子带信号的序号，i＝1,2，...,N；B、信号的抽取将A步骤得到的滤波输入子带信号X_i(n)经抽取器对其进行N抽取，即将n＝k＝KN时刻的滤波输入子带信号X_i(n)抽出得到滤波输入子带抽取信号X_i(k)，X_i(k)＝[x_i(KN),x_i(KN‑1),...,x_i(KN‑L+1)]^T，其中，K为抽取的序号，k为抽取的时刻；同时，将上述步骤得到的近端子带信号d_i(n)，也经抽取器对其进行N抽取，进而得到近端子带抽取信号d_i(k)，d_i(k)＝d_i(KN)；C、滤波器的输出将抽取后的滤波输入子带信号向量X_i(k)通过自适应回声消除子带滤波器后得到输出子带信号记为y_i(k)，其中W(k)为自适应子带滤波器在k时刻的权系数向量，其长度为L，初始值W(k)＝W(1)为零向量，且W(k)＝[w₁(k),w₂(k),..w_l(k).,w_L(k)]^T，l＝1,2,...,L为权系数向量W(k)中的权系数w_l(k)的序号；D、回声抵消将近端麦克风拾取到的k时刻的带回声的抽取后的近端子带信号d_i(k)与对应的自适应回声消除子带滤波器输出子带信号记为y_i(k)相减得到消除回声后的第i个子带误差信号e_i(k)，即e_i(k)＝d_i(k)‑y_i(k)，并送回给远端；E、权系数向量的更新E1、活性因子和比例函数的计算k＝1时，自适应子带滤波器权系数w_l(k)的活性因子f_l(k)＝f_l(1)的初始值取10^‑4‑10^‑2，初始时的自适应子带滤波器权系数w_l(k)的比例函数φ_l(1)与活性因子f_l(1)的初始值相等。当k＞1时，自适应子带滤波器权系数w_l(k)的比例函数φ_l(k)有下式算出：φ_l(k)＝max{f_l(k),|w_l(k)|}其中，|·|为求绝对值运算，max为求最大值运算。自适应子带滤波器权系数w_l(k)的活性因子f_l(k)则由下式算出：$f_l\left(k\right)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{1}{2}\left|w_l\left(k\right)\right|+\frac{1}{2}\left|{\mathrm{\φ}}_l(k-1)\right|,& k=mL,\\ f_l(k-1),& k\≠mL,\end{array}\right.$式中，m为正整数。E2、成比例矩阵的计算根据自适应子带滤波器权系数w_l(k)的比例函数φ_l(k)，计算得出自适应子带滤波器权系数w_l(k)的成比例矩阵中的第l个元素g_l(k)：$g_l\left(k\right)=\frac{{\mathrm{\φ}}_l\left(k\right)}{\frac{1}{L}\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}{\mathrm{\φ}}_i\left(k\right)};$进而得到自适应子带滤波器权系数向量W(k)的成比例矩阵G(k)：G(k)＝diag{g₁(k),g₂(k)...,g_L(k)}E3、用集员滤波算法得出自适应回声消除子带滤波器的步长由系统的噪声方差σ²_η，得出集员滤波的边界误差τ，再计算得出k时刻的自适应回声消除子带滤波器的抽头权系数向量W(k)的第i个步长μ_i(k)：${\mathrm{\μ}}_i\left(k\right)=\left\{\begin{array}{cc}1-\frac{\mathrm{\τ}}{\left|e_i\left(k\right)\right|}& \left|e_i\left(k\right)\right|\>\mathrm{\τ}\\ 0& \left|e_i\left(k\right)\right|\≤\mathrm{\τ}\end{array}\right.$E4、权系数向量更新计算k+1时刻的自适应回声消除子带滤波器的抽头权系数向量W(k+1)：$W(k+1)=W\left(k\right)+\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{\μ}}_i\left(k\right)\frac{G\left(k\right)X_i\left(k\right)}{X_i^T\left(k\right)G\left(k\right)X_i\left(k\right)+\mathrm{\δ}}{e}_i\left(k\right)$其中，δ为自适应回声消除子带滤波器抽头权系数向量的正则化参数，其取值为δ∈[0.001,0.1]；F、令k＝k+1，重复A、B、C、D、E的步骤,直至通话结束。