一种低复杂度的电话回声自适应消除方法

摘要

一种低复杂度的电话回声自适应消除方法，其步骤主要是：A、远端信号滤波，得到大步长滤波值y₁(n)，和小步长滤波值y₂(n)；B、凸组合，将大步长滤波值y₁(n)和小步长滤波值y₂(n)进行凸组合得到组合滤波值y(n)，y(n)=λ(n)y₁(n)+(1-λ(n))y₂(n)，C、回声抵消，将近端麦克风拾取到带回声的近端信号d(n)与组合滤波值y(n)相减后再回送给远端，回送信号为总残差信号e(n)，e(n)=d(n)-y(n)，D、滤波器抽头权系数更新，E、滤波器的权重更新，混合参数a(n)通过符号函数简化后的公式来进行更新；F、滤波器的权重限定；G、令n=n+1,重复A、B、C、D、E、F的步骤,直至通话结束。该方法对电话通信这种稀疏系统的辨识能力强，尤其是过渡阶段的收敛速度快，稳态误差小；回声消除效果好；同时计算复杂度低，所需硬件成本低，容易实施。

主权项

一种低复杂度的电话回声自适应消除方法，其步骤如下：A、远端信号滤波将远端传来的远端信号采样得到远端信号的当前时刻n的离散值x(n)，将远端信号离散值x(n)通过凸组合自适应回声消除滤波器滤波后分别得到大步长滤波值y₁(n)，y₁(n)＝w₁(n)^Hx(n)和小步长滤波值y₂(n)，y₂(n)＝w₂(n)^Hx(n)；其中，w₁(n)和w₂(n)分别为当前时刻n的凸组合自适应回声消除滤波器中的大步长滤波器、小步长滤波器的抽头权系数，其初始值为零，上标H代表共轭转置；B、凸组合将大步长滤波值y₁(n)和小步长滤波值y₂(n)进行凸组合得到组合滤波值y(n)，y(n)＝λ(n)y₁(n)+(1‑λ(n))y₂(n)其中，λ(n)是大步长滤波器的权重，其表达式为a(n)为混合参数，其初始值为0；C、回声抵消将近端麦克风拾取到带回声的近端信号d(n)与组合滤波值y(n)相减后再回送给远端，回送信号为总残差信号e(n)，e(n)＝d(n)‑y(n)；D、滤波器抽头权系数更新将近端信号d(n)，分别与大步长滤波值y₁(n)、小步长滤波值y₂(n)相减，得到大步长残差信号e₁(n)和小步长残差信号e₂(n)，即：e₁(n)＝d(n)‑y₁(n)，e₂(n)＝d(n)‑y₂(n)；使用改进的成比例归一化均方滤波方法计算下一时刻n+1的自适应回声消除滤波器抽头权系数w(n+1)：$w_1(n+1)=w_1\left(n\right)+\frac{{\mu }_{1}X{\left(n\right)}^T{G}_1\left(n\right)e_1\left(n\right)}{X{\left(n\right)}^T{G}_1\left(n\right)X\left(n\right)+\delta }$w₂(n+1)＝w₂(n)+μ₂X(n)^TG₂(n)e₂(n)其中：μ₁为大步长回声消除滤波器的步长，其取值为0.5～0.8；μ₂为小步长回声消除滤波器的步长，其取值为0.1～0.3；δ为正则化参数，其取值为0.001～0.01；X(n)为远端信号x(n)在n到n‑L+1时刻构成的矩阵，X(n)＝[x(n)，...，x(n‑L+1)]^T；G₁(n)和G₂(n)分别为大步长矩阵和小步长矩阵，由下式计算$G_i\left(n\right)=\frac{1-{\kappa }_i}{2L}+(1+{\kappa }_i)\frac{\left|w_i\left(n\right)\right|}{2{\left|\right|w_i\left(n\right)\left|\right|}_1+{ϵ}_{\mathrm{ip}}},i=\mathrm{1,2}$其中，||·||₁表示1‑范数，k_i是成比例性控制参数k_i∈[‑1，1]，i＝1，2，ε_ip是正则化参数，其取值为0.001～0.01；E、滤波器的权重更新混合参数a(n)通过符号函数简化后的公式来进行更新：a(n+1)＝a(n)+μ_asgn[e(n)(e₂(n)‑e₁(n))]其中sgn表示符号函数μ_a是一个常数，取值为0.01；将更新后的混合参数a(n+1)代入步骤B的权重表达式中，得到滤波器权重的更新值λ(n+1)，$\lambda (n+1)=\frac{1}{1+e^{-a(n+1)}};$F、滤波器的权重限定如果λ(n+1)＜0.01，则令λ(n+1)＝0；如果λ(n+1)＞0.99，且4μ₁＜0.5，则令λ(n+1)＝0如果λ(n+1)＞0.99并且4μ₁＞0.5，则令λ(n+1)＝0.99G、令n＝n+1，重复A、B、C、D、E、F的步骤，直至通话结束。