[发明专利]一种自适应回声消除中自适应滤波器系数更新方法

说明书

技术领域

本发明涉及到实时语音通信、人机交互过程中的回声处理技术，特别涉及到一种自适应回声消除中自适应滤波器系数更新方法。

背景技术

在实时语音通信过程中，通信终端扬声器发出的声音，总会被该终端的麦克风拾取到，若是不处理就发送出去，对方总能听到自己说话的声音；在人机交互领域，由于交互终端发出的声音又被麦克风拾取回去，同时拾取了控制者的说话声，若在麦克风拾取信号中不消除交互终端发出的声音，那么交互终端在识别控制者说话声音时将引入很强的干扰，降低了识别的成功率，最终造成交互困难。因此，在实时语音通信过程中，需要对回声进行自适应消除，自适应回声消除通常是利用自适应滤波器来实现的，为了更好的实现回声消除，需要根据实际的回声干扰情况，对自适应滤波器的自适应滤波器系数进行更新。

针对自适应回声消除中自适应滤波器系数更新的问题，现有技术也提出了一些技术方案，典型的如中国专利申请“一种用于消除声学回声的自适应滤波器及滤波方法”(申请号:201410073711.1)中所提出一种用于回声消除的自适应滤波方案。该技术方案是一种频域自适应滤波方法，利用远端信号x(n)作为参考信号，通过自适应滤波对传播路径h(n)进行系统估计，并利用估计的系统参数w(n)对参考信号进行滤波，进而消除终端麦克风采集到的信号d(n)中的回声得到残差信号e(n)。一方面将e(n)作为滤波结果直接输出，另一方面利用e(n)对自适应滤波器系数进行迭代控制。该方案中在对滤波器系数进行迭代控制时，自适应滤波器每迭代R次对滤波器系数限制参数进行一次更新，其中R是预先设定的固定值。

现有方案的问题在于：一方面，自适应滤波器系数的更新与滤波效果(残留信号)没有关联起来，且没有根据回声强度实时调整自适应步长因子，不能很好的保证在各种不同的话音状态下回声消除的精确度。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出了一种自适应回声消除中自适应滤波器系数更新方法，以实现在各种话音状态下有效的自适应回声消除。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种自适应回声消除中自适应滤波器系数更新方法，包括：

根据发音单元的参考信号x(k)通过自适应滤波器估计回声信号y(k)；

根据所述y(k)和麦克风拾取的信号d(k)计算残留信号e(k):

e(k)＝d(k)-y(k)

计算频域参考信号X(f)的功率谱xPow(f)；

计算频域残留信号E(f)的功率谱ePow(f)；

其中，E(f)＝FFT[0_M个0,e(k)]；

计算所述E(f)的共轭残留信号E^*(f)与所述X(f)的相关功率谱xePow(f)；

xePow(f)＝||X(f)·E^*(f)||²

计算X(f)与E^*(f)的相关系数cohxe(f)；

将各cohxe(f)中的中间值cohxe_med作为自适应滤波器在各频点的自适应步长因子，更新自适应滤波器系数：

其中，所述k为时刻，k＝1,2……M,M为所述自适应滤波器长度；所述f为频点；W_k+1(f)为频点f的更新后的自适滤波器系数；W_k(f)为频点f的更新前的自适应滤波器系数。

进一步的，所述估计回声信号y(k)包括：

将扬声器单元的参考信号x(k)转换为频域参考信号X(f)；

X(f)＝FFT[x(k-M),...,x(k),...,x(k+M-1)]

估计频域回声信号Y(f)，

对所述Y(f)进行快速傅立叶逆变换获得y(k)；

y(k)＝IFFT[Y(f)]

其中，所述IFFT为快速傅立叶逆变换，为频域卷积操作；W(f)为自适应滤波器当前在频点f所使用的自适应滤波器系数。

进一步，所述更新自适应滤波器系数包括：

对所述频域残留信号E(f)进行归一化处理，获得归一化后的频域残留信号E_nor(f)；

根据所述E_nor(f)更新自适应滤波器系数。