[发明专利]一种活性因子集员成比例子带自适应回声消除方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种活性因子集员成比例子带自适应回声消除方法，属于通信的回声消除技术领域。

背景技术

近些年来,随着通信技术的发展，通信用户对通话质量的要求也越来越高。在通信系统中，经常会遇到回声干扰的问题。在此问题中，声学回声是影响语音通话质量的最主要因素。因此，消除回声是提高通话质量的关键技术之一。通信过程中的声学回声是指用户在通信过程中反复听到自己的声音。这种现象是由声波反射以及麦克风和扬声器间的声耦合产生的。人耳对其非常敏感，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，如何采取有效的方法消除回声，来提高通信质量，成为一个热门的研究课题。

目前，国内外消除回声的方法大致有以下6种：(1)子带中心削波技术；(2)移频技术；(3)梳状滤波技术；(4)话音控制开关技术；(5)话筒阵列技术；(6)自适应回声消除技术。前5种方法因其技术要求高，手段复杂，且造价昂贵，所以在实际应用上受到了限制。但自适应回声消除技术因其成本低、效果好，得到了一致认可，也是目前国际上公认的最有前景的回声消除技术之一。

自适应回声消除技术是利用自适应滤波器的一种回声消除方法。从基本原理上来看，自适应回声消除是对未知系统进行辨识的过程，因此，它属于系统辨识的一个实际应用。以免提电话系统为例，该系统必须配备有声学回声消除器(AcousticEchoCancellation，AEC)。免提电话的扬声器和麦克风之间的空间距离导致来自扬声器的一部分信号会经过房间内壁的多重反射进入麦克风而产生声学回声，这部分信号所传输的路径便是声学回声信道，可用房间脉冲响应来描述。为了消除这类声学回声，AEC中的自适应滤波器辨识房间脉冲响应并得到回声的估计值，从而在麦克风端减去回声的估计值来达到消除回声的目的。

在自适应回声消除方法中，传统的归一化最小均方(NLMS)滤波器、仿射投影(APA)滤波器、递归最小二乘(RLS)滤波器等，由于其结构简单、易于实现，已得到国内外研究者的广泛关注。但是，通信中的回声信道，大多数都是稀疏信道，这种稀疏信道的脉冲响应大多数很小，而阶数又比较长。传统自适应滤波器在这种稀疏信道下的回声消除收敛速度慢，稳态误差大，跟踪性能差。而实际中的回声信号又大多是相关信号，针对这种情况引入子带滤波器，可以提高对相关信号的处理能力，从而提高收敛速度。为了利用回声信道的稀疏特性，引入成比例思想大大加快了子带滤波器的收敛速度。然而，定步长滤波器在收敛速度和稳态误差存在着固有矛盾，引入集员滤波策略。集员滤波是一类基于预先定义的误差边界的递归估计算法，寻求产生有界滤波输出误差的参数集合，其精确地依赖这个指定的误差边界。即，该方法在滤波器输出误差有界约束下进行推导，主要是通过时间稀疏的数据选择性更新来减低计算复杂度。同时，它又改善了定步长自适应算法的收敛速度和稳态误差之间的固有矛盾，可保证滤波器具有较快的收敛速度和较低的稳态误差。

在目前的稀疏系统辨识的应用中，效果较好为成比例归一化子带类的自适应滤波算法(PNSAF)和与集员滤波思想相结合的成比例归一化子带类的自适应滤波算法(SM-PNSAF)。参考文献“Afamilyofproportionatenormalizedsubbandadaptivefilteralgorithms”(M.S.E.Abadi,S.Kadkhodazadeh,JournaloftheFranklinInstitute,vol.348,no.2,pp.212–238,Mar.2011)中提出了上述的两种算法。这两种方法具有将相关信号分解成相互独立的子带信号的特性，大大加快收敛速度。但是传统的PNSAF和SM-PNSAF算法又依赖于预先设定的一些参数，这些参数影响着算法的收敛速度。因此，欲得到期望的性能参数，则需要进行很多次的实验来进行选择，这对实际应用造成了一定的困难。

发明内容

本发明的目的就是提供一种活性因子集员成比例子带自适应回声消除方法。该方法一方面能获得快的收敛速度和低的稳态误差，另一方面具有快速的跟踪能力，对通信系统的声学回声有很好的消除效果。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是，一种活性因子集员成比例子带自适应回声消除方法，其步骤如下：

A、信号的分割