[发明专利]一种组合步长成比例仿射投影回声消除方法

摘要

一种组合步长成比例仿射投影回声消除方法，其步骤如下：A、在电话扬声器处采集远端传来的声音信号x(n)和电话麦克风处采集期望信号d(n)；B、将声音信号x(n)作为自适应滤波器的输入，其输出为回声信号的估计值C、回声抵消—将d(n)减去得到的误差信号e(n)作为消除回声后的干净信号传送给远端；D、计算自适应滤波器的误差向量；E、计算自适应滤波器的权值更新增量Δw(n)；F、计算组合步长μ(n)；G、更新自适应滤波器的权值向量w(n+1)＝w(n)+μ(n)Δw(n)；H、令n＝n+1,重复A、B、C、D、E、F、G的步骤,直至通话结束。本发明具有收敛速度快、同时稳态误差低的优点。

主权项

1.一种组合步长成比例仿射投影回声消除方法，其步骤如下：A、信号采集将电话的扬声器发出的信号采样，得到当前时刻n的声音信号离散值x(n)；同时，将电话的麦克风感应出的信号采样，得到当前时刻n的期望信号离散值d(n)；B、回声信号估计将声音信号离散值x(n)在n到n‑L+1时刻的值x(n),x(n‑1)...,x(n‑L+1)，构成当前时刻n的自适应滤波器输入向量x(n)，x(n)＝[x(n),x(n‑1)...,x(n‑L+1)]^T，其中，L表示自适应滤波器的长度，L＝512或1024，上标T代表转置；将声音信号离散值x(n)作为输入信号输入自适应滤波器，得到当前时刻n的自适应滤波器的输出信号其中，w(n)为当前n时刻自适应滤波器的权值向量，其长度等于L，初始值为零向量；C、回声抵消将A步得到的当前时刻n的期望信号离散值d(n)，减去当前时刻n的自适应滤波器的输出信号得到当前时刻n的误差信号e(n)；并将当前时刻n的误差信号e(n)，作为消除回声后的干净信号传送给远端；D、自适应滤波器的误差向量计算D1、用当前时刻n到时刻n‑M+1的自适应滤波器输入向量x(n),x(n‑1),...,x(n‑M+1)，构成自适应滤波器在当前时刻n的输入矩阵X(n)，X(n)＝[x(n),x(n‑1),...,x(n‑M+1)]，其中，M为仿射投影阶数，其取值范围为4～10；D2、用当前时刻n到时刻n‑M+1的期望信号d(n),d(n‑1),...,d(n‑M+1)，构成当前时刻n的期望信号向量d(n)，d(n)＝[d(n),d(n‑1),...,d(n‑M+1)]^T；D3、将当前时刻n的期望信号向量d(n)减去当前时刻n的输入矩阵X(n)的转置与自适应滤波器的权值向量w(n)的乘积，得到当前时刻n的自适应滤波器的误差向量e(n)，e(n)＝d(n)‑X^T(n)w(n)；E、自适应滤波器的权值更新E1、比例因子的计算当前时刻n的自适应滤波器的第i个比例因子g_i(n)，由下式得出：其中，w_i(n)为自适应滤波器在当前时刻n时刻的权值向量w(n)的第i个元素，i∈[1，L]，||·||₁表示求向量的1‑范数，κ是成比例性控制参数k∈[‑1,1]，ε是正则化参数，其取值为0.0001～0.001；将当前时刻n的自适应滤波器的所有比例因子g₁(n),g₂(n)...g_i(n)...,g_L(n)，构成自适应滤波器在当前时刻n的列向量G(n),G(n)＝[g₁(n),...g_i(n)...,g_L(n)]^T；E2、成比例中间矩阵的计算将初始时刻n＝0的自适应滤波器的比例因子列向量G(0)的对角矩阵diag{G(0)}与初始时刻n＝0的自适应滤波器的输入矩阵X(0)相乘，得到初始时刻n＝0的成比例中间矩阵P(0)，P(0)＝diag{G(0)}X(0)；根据自适应滤波器在当前时刻n的比例因子列向量G(n)和当前时刻的自适应滤波器输入向量x(n)，由下式计算得到L行M列的当前时刻n的成比例中间矩阵的P(n)，P(n)＝[G(n)⊙x(n),P_‑1(n)]，其中，⊙表示点乘运算，P_‑1(n)由前一时刻(n‑1)的中间矩阵P(n‑1)的前面M‑1个列向量构成；E3、自适应滤波器的权值更新当前时刻n的自适应滤波器的权值更新增量Δw(n)，由下式得出：Δw(n)＝P(n)[δ×I+X^T(n)P(n)]^‑1e(n)，其中，I表示一个M×M的单位矩阵，[·]^‑1表示求逆矩阵，δ是稳定控制参数、其取值为0.001～0.01；F、组合步长的计算F1、当前时刻的组合步长辅助参数a(n)按以下公式得出：a(n)＝a(n‑1)+μ_a(μ₁‑μ₂)[λ(n‑1)(1‑λ(n‑1))+θ]e(n)x^T(n)Δw(n‑1)其中，μ_a是组合步长的学习控制参数，取值为100～300；μ₁是大步长，其值为1；μ₂是小步长，其取值范围为0＜μ₂≤0.1；θ是组合步长稳定参数，取值为1×10^‑5；Δw(n‑1)是前一时刻(n‑1)自适应滤波器的权值更新增量，其初始值Δw(0)为0；辅助参数a(n)的初始值为a(0)＝4；λ(n‑1)为前一时刻(n‑1)的步长混合参数，其初始值λ(0)为0；F2、步长混合参数的的计算当前时刻n的步长混合参数λ(n)按以下方法得出：如果则λ(n)＝0；如果则λ(n)＝1；如果则其中，C是一个混合控制常数，取值范围是2～4；F3、组合步长的计算当前时刻n的组合步长μ(n)由下式得出：μ(n)＝λ(n)μ₁+(1‑λ(n))μ₂G、自适应滤波器的权值更新根据步骤E计算得到的自适应滤波器的权值更新增量Δw(n)和步骤F计算得到的组合步长μ(n)，更新得到下一时刻(n+1)的自适应滤波器的权值向量w(n+1)，w(n+1)＝w(n)+μ(n)Δw(n)；H、重复令n＝n+1,重复A、B、C、D、E、F、G的步骤,直至通话结束。