基于Sigmoid变换及RLS算法的非线性回波消除制造技术

本申请公开了基于Sigmoid变换及RLS算法的非线性回波消除，包括以下步骤：获取回波信号，对所述信号进行处理，发生非线性形变；所述发生非线性形变的信号会被回波路径中的室内冲击响应干扰；通过自适应横向滤波器去除回波路径中室内冲击响应所造成的干扰，同时通过RLS算法更新横向滤波器中的系数向量，从而实现回波消除。本申请基于sigmoid函数的非线性变换，在此之后级联一个线性自适应滤波器。非线性变换及自适应滤波器的参数更新是通过LMS以及RLS两个算法完成。以及RLS两个算法完成。以及RLS两个算法完成。

【技术实现步骤摘要】
基于Sigmoid变换及RLS算法的非线性回波消除


[0001]本申请属于回波消除
，具体涉及基于Sigmoid变换及RLS算法的非线性回波消除。

技术介绍

[0002]在免提电话或远程电话会议等声音传输系统中遇到的声学回波往往会导致通话质量的下降。在扬声器或视频会议系统中沿用至今的经典回波消除算法都是基于回波路径是线性的这一假设前提而提出。虽然它们能有效抑制线性回波，但当面对放大器或扬声器所产生的非线性回波时，传统的回波消除算法通常变得束手无策。现如今，高质量的多媒体服务要求小巧的移动终端能随时保证高品质的通话质量。为了满足设计要求，我们需有效克服饱和非线性回波失真。针对这一问题，这些年来虽已提出不少解决方案，但目前仍然难于对各种类型的非线性失真构造一个通用模型，在各种解决方案中，非线性回波消除器的优劣与回波路径的特性息息相关。
[0003]研究人员已针对各种各样的回波路径构造出多种非线性回波系统模型。一个回波消除器，通常由一个非线性变换步骤以及一个自适应滤波器组成。提出了一个三级级联结构的回波消除器，这个级联结构只包含饱和曲线最大值这一参数，饱和曲线的最大值并不能自适应表征饱和曲线形状的变化。很明显，仅仅依靠单一参数的自适应调整并不能消除各种各样的非线性失真。级联结构降为两级，这将明显降低消除器的运算复杂度，但该方法只能消除理想的硬性削波失真，应用范围很有限。

技术实现思路

[0004]本申请提出了基于Sigmoid变换及RLS算法的非线性回波消除，将自适应sigmoid函数与传统自适应横向滤波器相结合来消除非线性回波，sigmoid函数中所涉及的参数以及横向滤波器中的系数向量可分别由LMS算法以及RLS算法进行更新。
[0005]为实现上述目的，本申请提供了如下方案：
[0006]基于Sigmoid变换及RLS算法的非线性回波消除，包括以下步骤：获取回波信号，对所述信号进行处理，发生非线性形变；所述发生非线性形变的信号会被回波路径中的室内冲击响应干扰；通过自适应横向滤波器去除回波路径中室内冲击响应所造成的干扰，同时通过RLS算法更新横向滤波器中的系数向量，从而实现回波消除。
[0007]优选的，采用sigmoid函数来进行非线性形变变换。
[0008]优选的，所述sigmoid函数公式如下：
[0009][0010]其中，参数α以及β分别决定饱和曲线的形状以及波形的削减值。
[0011]优选的，所述参数α以及β通过LMS算法来更新，公式如下所示：
[0012][0013][0014]其中，以及表示对J(n)分别对α以及β求得的偏导。
[0015]优选的，所述RLS算法可以简要描述为如下形式：
[0016]S
D
(n
‑
1)＝δI
[0017]n≥0
[0018]e
pri
(n)＝d(n)
‑
u
T
(n)w(n
‑
1)
[0019]ψ(n)＝S
D
(n
‑
1)u(n)
[0020][0021]w(n)＝w(n
‑
1)+e
pri
(n)S
D
(n)u(n)
[0022]其中，λ(0＜＜λ＜1)为遗忘因子，δ为一个较小的常数，用于矩阵初始化，初始矩阵可以选取FIR滤波器输入信号能量估计的倒数；对于参数α、β以及w(n)的更新是依据输入采样值逐个进行更新。
[0023]优选的，所述横向滤波器的输入为：
[0024][0025]优选的，所述实现回波消除用回波返回损耗增益作为评价回波消除算法优劣的客观评价指标。
[0026]优选的，所述回波返回损耗增益的评价公式为：
[0027][0028]其中，d(n)表示扩音器接收到的信号，e(n)表示回波消除后的残差信号。
[0029]本申请的有益效果为：
[0030]本申请提出了一个简单有效且快速收敛的非线性回波消除设计方案，用以解决回波路径中的饱和非线性失真。所提出的回波消除方案包含一个基于sigmoid函数的非线性变换，在此之后级联一个线性自适应滤波器。非线性变换及自适应滤波器的参数更新是通过LMS以及RLS两个算法完成。通过大量的实验可以说明在回波路径遭受饱和非线性失真时，本申请回波消除能力明显优于基于Volterra滤波器的回波消除方法。除此之外具有低复杂度以及快速收敛的特性。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为本申请实施例非线性回波消除器示意图；
[0033]图2为本申请实施例Sigmoid函数的收敛性示意图，其中，图2(a)为三种饱和失真类型,图2(b)为参数α的学习曲线,图2(c)为参数β的学习曲线；
[0034]图3为本申请实施例基于线性NLMS滤波器的ERLE对比实验示意图；
[0035]图4为本申请实施例基于二阶Volterra滤波器的ERLE对比实验示意图；
[0036]图5为本申请实施例基于Hammerstein模型的ERLE对比实验示意图；
[0037]图6为本申请实施例基于二阶Volterra滤波器以及三阶VF回波路径的ERLE对比实验示意图；
[0038]图7为本申请实施例Sigmoid函数在实际语音信号中的收敛性，其中，图7(a)为语音信号，图7(b)为参数α以及β的学习参数；
[0039]图8为本申请实施例语音信号中基于二阶Volterra滤波器的ERLE对比实验示意图。
具体实施方式
[0040]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0041]为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
[0042]如图1所示，为自适应非线性回波消除器示意图；包括以下步骤：获取回波信号，对所述信号进行处理，发生非线性形变；所述发生非线性形变的信号会被回波路径中的室内冲击响应干扰；通过自适应横向滤波器去除回波路径中室内冲击响应所造成的干扰，同时通过RLS算法更新横向滤波器中的系数向量，从而实现回波消除。其中，用户远端发送的信号首先在经过放大器或扬声器后产生非线性形变；其次，信号会被回波路径中的室内冲击响应干扰。本实施例所考虑的非线性失真是参数未知的饱和型失真。为了对非线性放大器进行补偿，利用一个非线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于Sigmoid变换及RLS算法的非线性回波消除，其特征在于，包括以下步骤：获取回波信号，对所述信号进行处理，发生非线性形变；所述发生非线性形变的信号会被回波路径中的室内冲击响应干扰；通过自适应横向滤波器去除回波路径中室内冲击响应所造成的干扰，同时通过RLS算法更新横向滤波器中的系数向量，从而实现回波消除。2.根据权利要求1所述的基于Sigmoid变换及RLS算法的非线性回波消除，其特征在于，采用sigmoid函数来进行非线性形变变换。3.根据权利要求2所述的基于Sigmoid变换及RLS算法的非线性回波消除，其特征在于，所述sigmoid函数公式如下：其中，参数α以及β分别决定饱和曲线的形状以及波形的削减值。4.根据权利要求3所述的基于Sigmoid变换及RLS算法的非线性回波消除，其特征在于，所述参数α以及β通过LMS算法来更新，公式如下所示：所述参数α以及β通过LMS算法来更新，公式如下所示：其中，以及表示对J(n)分别对α以及β求得的偏导。5.根据权利要求4所述的基于Sigmoid变换及RLS算法的非线性回波消除，其特征在于，所述RLS算法可以简要描述为如下形式：S
D
(n
‑
1)＝δIn≥...

【专利技术属性】
技术研发人员：付敬，曹瑞，刘莉，马鹏程，许统亮，
申请(专利权)人：南方医科大学南方医院，
类型：发明
国别省市：