[发明专利]一种双端发音鲁棒结构及其消除声学回声的方法

说明书

技术领域

本发明属于移动通信语音增强技术领域，特别涉及一种移动通信系统中声学回声消除的装置及方法，具体的说，是一种双端发音鲁棒结构及其消除声学回声的方法。

背景技术

声学回声是指近端扬声器播放的远端语音被近端麦克风采集后又传输到远端，使得远端用户听到自己之前说话的声音。声学回声的存在严重干扰了通信质量。声学回声消除器是解决这一问题的有效途径。因此，在移动通信系统中，回声消除器是必不可少的组成部分。为了使语音信号不受声学回声干扰，回声消除器在单端发音（single talk, ST）的情况下，加权的终端耦合损耗至少要达到46dB；而在双端发音（double talk, DT）的情况下要大于26dB。回声消除器的原理是以远端语音作为参考信号，通过自适应滤波器来逼近从扬声器到麦克风的耦合回声路径，得到近似的回声信号，并从近端信号中减去这部分估计的回声。理想的回声消除器在保证低失配值（misalignment）的前提下，应该具有快速收敛和跟踪（应对回声路径的时变特性）能力。这两个特性都取决于滤波器所采用的自适应算法。在ST情况下，现有的自适应算法都能得到满意的回声消除效果。在DT情况下，由于受近端语音的干扰，这些自适应算法将会发散，偏离实际的回声信道，使得回声消除的性能急剧恶化。根据统计结果，在一次通话过程中，DT发生的时间约占20%左右。因此DT时回声消除器的性能很重要。常用的解决方案是引入双端发音检测器（double talk detector, DTD）。当DTD检测到双端发音时，自适应滤波器停止更新。这种解决方案的缺点是，在DTD检测到双端发音时滤波器可能已经发散。针对这一问题，人们提出了各种变步长自适应算法。其思路是根据远、近端的语音特性，自动调节自适应滤波器的更新步长，ST时步长较大，DT时步长较小。但是这些变步长方法在ST和回声路径发生变化时收敛速度会受到影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种单端发音和回声路径发生变化的情况下具有快速跟踪能力从而保证全双工通信中的语音质量，避免了双端发音情况下滤波器发散问题的一种双端发音鲁棒结构及其消除声学回声的方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种双端发音鲁棒结构，包括有用于接收并保存远端语音数据的远端语音数据缓存模块及接收并保存近端语音数据的近端语音数据缓存模块，其中，远端语音数据缓存模块及近端语音数据缓存模块信号连接有自回归模型，自回归模型包括有能根据估计误差进行自适应学习的自适应滤波器，自回归模型连接有能将处理后信号输出至远端的残留回声抑制模块；自适应滤波器在双端发音时进行自适应调节，降低学习速度。

为优化上述技术方案，采取的措施还包括：

上述的残留回声抑制模块连接有连接有均衡化处理器。

上述的残留回声抑制模块连接有连接有自动增益控制处理器。

一种双端发音鲁棒结构消除声学回声的方法，其中，包括以下步骤：

步骤一：通过远端语音数据缓存模块将远端语音数据缓存后作为回声估计参考信号；

步骤二：通过近端语音数据缓存模块将近端语音数据缓存后作为麦克语音估计参考信号；

步骤三：根据近端语音估计参考信号，用自回归模型估计近端语音信号，自回归模型的系数根据估计误差进行自适应学习；

步骤四：根据回声估计参考信号，通过自适应滤波器估计从扬声器耦合到麦克的回声,并根据残留回声、近端语音和远端语音的能量自适应调节规则化因子，调整自适应滤波器学习速度；

步骤五：将近端语音减去估计的回声得到误差信号；

步骤六：将步骤五得到的误差信号作为残留回声抑制模块的输入；

步骤七：将残留回声抑制模块的输出经过均衡化处理器、自动增益控制处理器的处理后，发送到远端。

上述的自适应滤波器为自适应FIR滤波器。

上述的自适应滤波器在单端发音或回声路径发生变化时的学习速度高于在双端发音时的学习速度。

上述的残留回声抑制模块根据通信状态，对近端及远端语音进行衰减。