一种有偏补偿的归一化子带自适应回声消除方法技术

一种有偏补偿的归一化子带自适应回声消除方法，其步骤如下：A、获取子带信号；B、自适应滤波，将采样时刻n＝kM自适应滤波器的第m个输入向量Xm(k)通过自适应滤波器得到采样时刻n＝kM的第m个输出值ym(k)，C、回声抵消，将第m个近端子带信号的第k时段抽取值与采样时刻n＝kM的第m个滤波器输出值ym(k)相减得到采样时刻n＝kM的第m个子带残差em(k)，D、滤波器抽头权向量更新，使用有偏补偿的归一化子带的方法，得出自适应滤波器在n＝(k+1)M时刻的抽头权向量w(k+1)：E、令k＝k+1,重复B、C、D的步骤,直至通话结束。该方法对通信系统的声学回声的消除效果好，收敛速度快，稳态误差小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种有偏补偿的归一化子带自适应回声消除方法，属于通信的回声对消

技术介绍
回声存在于各种通信系统中，凡是在需要同时使用扬声器和麦克风的场合，例如免提电话、移动电话、网络电话以及电视电话会议系统中都不可避免地存在回声问题。以电视电话会议为例，因为扬声器和麦克风被置于同一空间，本地扬声器发出的远端语音被本地麦克风接收并传回远端，导致远端说话者听到自己的声音，这就是回声。在通信中，人耳又对于这种回声及其敏感，延迟10ms的回声就能被人耳捕捉感知到，超过32ms的回声就会对通信质量造成极大的干扰。因此，必须采取有效的措施来消除回声信号，提高语音通话质量。目前，研究人员提出了多种方法来消除回声。在众多回声消除方法中，自适应回声消除技术具有逐步调节性能，应用成本低，收敛速度快，回声残差小，得到了研究学者们的一致认可，是目前国际上公认的最有前景的回声消除技术，也是回声消除目前采用的主流技术。自适应滤波器是能够根据输入信号自主调整性能进行数字信号处理的数字滤波器，作为对比，传统的非自适应滤波器(如有限脉冲响应数字滤波器，无限脉冲响应数字滤波器)的参数是静态的预先设定不可调整的。对于一些未知的环境来说，自适应滤波器能够在工作过程中逐步学习出所需的统计特性，并以此为依据自动调整滤波器系数，以达到最佳滤波的效果；一旦输入信号的统计特性发生变化，它又可以跟踪这种变化，自动调整滤波器参数，使滤波性能重新达到最佳。自适应回声消除技术就是利用合适的自适应辨识策略来消除回声，通过一个自适应滤波器对实际未知的回声路径进行系统辨识是它的核心思想，并选取合适的自适应算法使滤波器的权系数与未知回声路径的脉冲响应相逼近，于是我们就可以获取回声估计信号，接着从近端接收到的信号中减去远端所获取的回声估计信号，从而把回声消除掉。自适应回声消除技术的核心是自适应回声消除算法。因此，如何完善和研究新的性能卓越的自适应回声消除算法是回声消除领域的主要研究方向。在目前的自适应回声消除应用中主要采用归一化子带回声消除方法，见参考文献1“Improving convergence of the NLMS algorithm using constrained subband updates”(K.A.Lee和W.S.Gan，IEEE Signal Process.Lett.,vol.11,no.9,pp.736–739,Sep.2004.)与传统的归一化最小均方方法相比，该方法能够获得更快的收敛速度。然而，该方法在自适应滤波器输入信号带噪声的情况下表现出较大的稳态误差。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的就是提供一种有偏补偿的归一化子带自适应回声消除方法，该方法对通信系统的声学回声的消除效果好，收敛速度快，稳态误差小。本专利技术实现其专利技术目的所采用的技术方案是，一种有偏补偿的归一化子带自适应回声消除方法，其步骤如下：一种有偏补偿的归一化子带自适应回声消除方法，其步骤如下：A、获取子带信号将远端传来的远端信号采样得到在采样时刻n的远端信号离散值x(n)，通过分析滤波器组得到采样时刻n的M个远端子带信号x1(n),x2(n),...xm(n),...xM(n)，其中，m为子带序号，xm(n)为第m个远端子带信号，M为子带数目，其取值为2、4、8、16、32；将近端麦克风拾取的带回声的近端信号采样得到在采样时刻n的近端信号离散值d(n)，通过分析滤波器组得到采样时刻n的M个近端子带信号d1(n),d2(n),...dm(n)...,dM(n)；其中，dm(n)为第m个近端子带信号；在采样时刻n＝kM时，将该时刻的第m个近端子带信号dm(n)＝dm(kM)记为第m个近端子带信号的第k时段抽取值其中，k为抽取时段序号；B、自适应滤波将采样时刻n＝kM及其前L-1个时刻的第m个远端子带信号xm(n)，构成自适应滤波器的第m个输入向量Xm(k)，Xm(k)＝[xm(kM)，xm(kM-1),...,xm(kM-L+1)]T，其中L为自适应滤波器抽头数，其取值为32、64、128、256、512、1024，T代表转置运算；将采样时刻n＝kM的第m个输入向量Xm(k)通过自适应滤波器得到采样时刻n＝kM的第m个输出值ym(k)，其中，w(k)为采样时刻n＝kM的自适应滤波器的抽头权向量，w(k)＝[w1(k),w2(k),...wl(k)...,wL(k)]T，wl(k)为采样时刻n＝kM的自适应滤波器的第l个抽头权系数，w(k)的初始值为零向量；C、回声抵消将第m个近端子带信号的第k时段抽取值与采样时刻n＝kM的第m个滤波器输出值ym(k)相减得到采样时刻n＝kM的第m个子带残差em(k)，将时刻n＝kM的各个子带残差em(k)通过综合滤波器组得到时刻n＝kM的残差e(kM)；并将时刻n＝kM的残差e(kM)传送给远端；在时刻n＝kM+M'，且M'＝1,2,3,...M-1时，令时刻n＝kM+M'的残差e(kM+M')＝e(kM)，并将时刻n＝kM+M'的残差e(kM+M')传送给远端；D、滤波器抽头权向量更新D1、计算有偏补偿向量由下式计算有偏补偿向量c(k)： c ( k ) = μ Σ m = 1 M δ w ( k ) | | X m ( k ) | | 2 2 ]]>其中，||·||2表示2范数，μ为自适应滤波器的步长因子，其取值范围为0～2，δ为有偏补偿因子，其取值范围为1×10-8～1；D2、滤波器抽头权向量更新使用有偏补偿的归一化子带的方法，得出自适应滤波器在n＝(k+1)M时刻的抽头权向量w(k+1)： w ( k + 1 ) = w ( k ) + μ Σ m = 1 M X m ( k ) e m ( k ) 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有偏补偿的归一化子带自适应回声消除方法，其步骤如下：A、获取子带信号将远端传来的远端信号采样得到在采样时刻n的远端信号离散值x(n)，通过分析滤波器组得到采样时刻n的M个远端子带信号x1(n),x2(n),...xm(n),...xM(n)，其中，m为子带序号，xm(n)为第m个远端子带信号，M为子带数目，其取值为2、4、8、16、32；将近端麦克风拾取的带回声的近端信号采样得到在采样时刻n的近端信号离散值d(n)，通过分析滤波器组得到采样时刻n的M个近端子带信号d1(n),d2(n),...dm(n)...,dM(n)；其中，dm(n)为第m个近端子带信号；在采样时刻n＝kM时，将该时刻的第m个近端子带信号dm(n)＝dm(kM)记为第m个近端子带信号的第k时段抽取值其中，k为抽取时段序号；B、自适应滤波将采样时刻n＝kM及其前L‑1个时刻的第m个远端子带信号xm(n)，构成自适应滤波器的第m个输入向量Xm(k)，Xm(k)＝[xm(kM)，xm(kM‑1),...,xm(kM‑L+1)]T，其中L为自适应滤波器抽头数，其取值为32、64、128、256、512、1024，T代表转置运算；将采样时刻n＝kM的第m个输入向量Xm(k)通过自适应滤波器得到采样时刻n＝kM的第m个输出值ym(k)，其中，w(k)为采样时刻n＝kM的自适应滤波器的抽头权向量，w(k)＝[w1(k),w2(k),...wl(k)...,wL(k)]T，wl(k)为采样时刻n＝kM的自适应滤波器的第l个抽头权系数，w(k)的初始值为零向量；C、回声抵消将第m个近端子带信号的第k时段抽取值与采样时刻n＝kM的第m个滤波器输出值ym(k)相减得到采样时刻n＝kM的第m个子带残差em(k)，将时刻n＝kM的各个子带残差em(k)通过综合滤波器组得到时刻n＝kM的残差e(kM)；并将时刻n＝kM的残差e(kM)传送给远端；在时刻n＝kM+M'，且M'＝1,2,3,...M‑1时，令时刻n＝kM+M'的残差e(kM+M')＝e(kM)，并将时刻n＝kM+M'的残差e(kM+M')传送给远端；D、滤波器抽头权向量更新D1、计算有偏补偿向量由下式计算有偏补偿向量c(k)：c(k)=μΣm=1Mδw(k)||Xm(k)||22]]>其中，||·||2表示2范数，μ为自适应滤波器的步长因子，其取值范围为0～2，δ为有偏补偿因子，其取值范围为1×10‑8～1；D2、滤波器抽头权向量更新使用有偏补偿的归一化子带的方法，得出自适应滤波器在n＝(k+1)M时刻的抽头权向量w(k+1)：w(k+1)=w(k)+μΣm=1MXm(k)em(k)||Xm(k)||22+c(k)]]>E、令k＝k+1,重复B、C、D的步骤,直至通话结束。...

【技术特征摘要】
1.一种有偏补偿的归一化子带自适应回声消除方法，其步骤如下：A、获取子带信号将远端传来的远端信号采样得到在采样时刻n的远端信号离散值x(n)，通过分析滤波器组得到采样时刻n的M个远端子带信号x1(n),x2(n),...xm(n),...xM(n)，其中，m为子带序号，xm(n)为第m个远端子带信号，M为子带数目，其取值为2、4、8、16、32；将近端麦克风拾取的带回声的近端信号采样得到在采样时刻n的近端信号离散值d(n)，通过分析滤波器组得到采样时刻n的M个近端子带信号d1(n),d2(n),...dm(n)...,dM(n)；其中，dm(n)为第m个近端子带信号；在采样时刻n＝kM时，将该时刻的第m个近端子带信号dm(n)＝dm(kM)记为第m个近端子带信号的第k时段抽取值其中，k为抽取时段序号；B、自适应滤波将采样时刻n＝kM及其前L-1个时刻的第m个远端子带信号xm(n)，构成自适应滤波器的第m个输入向量Xm(k)，Xm(k)＝[xm(kM)，xm(kM-1),...,xm(kM-L+1)]T，其中L为自适应滤波器抽头数，其取值为32、64、128、256、512、1024，T代表转置运算；将采样时刻n＝kM的第m个输入向量Xm(k)通过自适应滤波器得到采样时刻n＝kM的第m个输出值ym(k)，其中，w(k)为采样时刻n＝kM的自适应滤波器的抽头权向量，w(k)＝[w1(k),w2(k),...wl(k)...,wL(k)]T，wl(k)为采样时刻n＝kM的自适应滤波器的第l个抽头权系数，w(k)的初始值为零向量；C、回声抵消将第m个近端子带信号的第k时段抽取值与采样时刻n＝kM的第m个滤波器输出值ym(k)相减得到采样时刻n＝kM的第m个子带残差em(k)，将时刻n＝kM的各个子带残差em(k)通过综合滤波器组得到时刻n＝kM的残差e(kM)；并将时刻n＝kM的残差e(kM)传送给远端；在时刻n＝kM+M'，且M'＝1,2,3,...M-1时，令时刻n＝kM+M'的残差e(kM+M')＝e(kM)，并将时刻n＝kM+M'的残差e(kM+M')传送给远端；D、滤波器抽头权向量更新D1、计算有偏补偿向量由下式计算有偏补偿向量c(k)： c ( k ) = μ Σ m = ...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵海全，郑宗生，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51