一種線性回聲消除方法及其裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，公開(kāi)了一種線性回聲消除方法及其裝置，能夠提高線性回聲消除的效率。該方法包括：將全帶的參考信號(hào)和全帶的近端信號(hào)分別分析成N個(gè)子帶的參考信號(hào)和N個(gè)子帶的近端信號(hào)，所述N為大于1的整數(shù)；對(duì)所述N個(gè)子帶的參考信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)濾波，得到N個(gè)子帶的估計(jì)回聲信號(hào)；將所述N個(gè)子帶的近端信號(hào)與所述N個(gè)子帶的估計(jì)回聲信號(hào)作差得到N個(gè)子帶的殘差信號(hào)；對(duì)所述N個(gè)子帶的殘差信號(hào)進(jìn)行綜合濾波，得到全帶的殘差信號(hào)，所述全帶的殘差信號(hào)為線性回聲消除后的信號(hào)。該線性回聲消除方法用于回聲的消除。
【專利說(shuō)明】一種線性回聲消除方法及其裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，特別涉及一種線性回聲消除方法及其裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 在人們的日常生活和工作中，手機(jī)已經(jīng)成為不可缺少的工具。隨著多媒體音頻技 術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)手機(jī)的音頻性能要求也越來(lái)越高。但是，手機(jī)的麥克風(fēng)收到的回聲以及噪 聲等會(huì)影響手機(jī)的通話質(zhì)量。對(duì)于手機(jī)的麥克風(fēng)在無(wú)線環(huán)境中接收的回聲和噪聲，可以利 用回聲消除技術(shù)來(lái)消除，從而為用戶提供更好的通話質(zhì)量。
[0003] 目前，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)線性回聲消除的技術(shù)主要是基于NLMS(Normalizedleastmean square，歸一化的最小均方誤差）。在現(xiàn)有的NLMS中，計(jì)算處理一個(gè)回聲信號(hào)需要較大的 計(jì)算量及較長(zhǎng)的處理時(shí)間。示例的，在真實(shí)的手機(jī)通話中，回聲路徑長(zhǎng)度大概為40ms，對(duì)于 8KHz或16KHz采樣率的系統(tǒng)，回聲路徑長(zhǎng)度約為320或640階，在實(shí)際時(shí)域處理中，320階 的回聲路徑需要320次乘加計(jì)算來(lái)獲得一個(gè)估計(jì)回聲樣點(diǎn)，640階的回聲路徑需要640次乘 加計(jì)算來(lái)獲得一個(gè)估計(jì)回聲樣點(diǎn)，計(jì)算量較大。
[0004] 在NLMS中，依據(jù)最陡下降法來(lái)更新自適應(yīng)濾波器，更新自適應(yīng)濾波器即重新計(jì)算 自適應(yīng)濾波器系數(shù)向量，該自適應(yīng)濾波器系數(shù)向量的變化快慢受到步長(zhǎng)因子的影響，步長(zhǎng) 因子用于控制自適應(yīng)濾波器系數(shù)的變化速度，從理論上講，該步長(zhǎng)因子又受到近端語(yǔ)音信 號(hào)和近端噪聲信號(hào)的瞬時(shí)能量影響，但是，在時(shí)域全帶處理中，該近端語(yǔ)音信號(hào)和近端噪聲 信號(hào)波動(dòng)較快，在該近端語(yǔ)音、噪聲和回聲的混合信號(hào)中，分別提取近端語(yǔ)音信號(hào)能量和噪 聲能量需要非常復(fù)雜的算法，因此，使用時(shí)域全帶處理方法估計(jì)的步長(zhǎng)因子往往和其理論 值有較大偏差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種線性回聲消除方法及其裝置，能夠提高線性回聲消除 的效率。
[0006] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種線性回聲消除方法，包括：
[0007] 將全帶的參考信號(hào)和全帶的近端信號(hào)分別分析成N個(gè)子帶的參考信號(hào)和N個(gè)子帶 的近端信號(hào)，所述N為大于1的整數(shù)；
[0008] 對(duì)所述N個(gè)子帶的參考信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)濾波，得到N個(gè)子帶的估計(jì)回聲信號(hào)；
[0009] 將所述N個(gè)子帶的近端信號(hào)與所述N個(gè)子帶的估計(jì)回聲信號(hào)作差得到N個(gè)子帶的 殘差信號(hào)；
[0010] 對(duì)所述N個(gè)子帶的殘差信號(hào)進(jìn)行綜合濾波，得到全帶的殘差信號(hào)，所述全帶的殘 差信號(hào)為線性回聲消除后的信號(hào)。
[0011] 本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種線性回聲消除的裝置，包括：
[0012] 分析濾波器組，包括N個(gè)分析濾波器，用于將全帶的參考信號(hào)和全帶的近端信號(hào) 分別分析成N個(gè)子帶的參考信號(hào)和N個(gè)子帶的近端信號(hào)，所述N為大于1的整數(shù)；
[0013]自適應(yīng)濾波器組，包括N個(gè)自適應(yīng)濾波器，用于對(duì)所述分析濾波器輸出的N個(gè)子帶 的參考信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)濾波，得到N個(gè)子帶的估計(jì)回聲信號(hào)；
[0014] 處理單元，用于對(duì)所述N個(gè)子帶的近端信號(hào)與所述自適應(yīng)濾波器輸出的所述N個(gè) 子帶的估計(jì)回聲信號(hào)作差得到N個(gè)子帶的殘差信號(hào)；
[0015] 綜合濾波器組，包括N個(gè)綜合濾波器，用于對(duì)所述處理單元輸出的所述N個(gè)子帶的 殘差信號(hào)進(jìn)行綜合濾波，得到全帶的殘差信號(hào)，所述全帶的殘差信號(hào)為線性回聲消除后的 信號(hào)。
[0016] 本發(fā)明實(shí)施方式相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，首先，將參考信號(hào)和近端信號(hào)分別通過(guò)分 析濾波器分析成N個(gè)子帶的參考信號(hào)和N個(gè)子帶的近端信號(hào)，使得每次在進(jìn)行信號(hào)的回聲 消除處理時(shí)，可以對(duì)N個(gè)子帶的參考信號(hào)和N個(gè)子帶的近端信號(hào)同時(shí)進(jìn)行處理，然后，對(duì)N 個(gè)子帶的參考信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)濾波處理，得到線性回聲消除后的N個(gè)子帶估計(jì)回聲信號(hào)， 最后，對(duì)所述N個(gè)子帶的近端信號(hào)與所述N個(gè)子帶的估計(jì)回聲信號(hào)作差得到N個(gè)子帶的殘 差信號(hào)，并對(duì)所述N個(gè)子帶的殘差信號(hào)進(jìn)行綜合濾波，得到全帶殘差信號(hào)，這樣將全帶的自 適應(yīng)濾波器系數(shù)分解到N個(gè)子帶中去，每個(gè)子帶的自適應(yīng)濾波器長(zhǎng)度為全帶長(zhǎng)度的1 /N， 減少了線性回聲消除時(shí)的計(jì)算量，提高了線性回聲消除的效率。
[0017] 另外，在對(duì)所述N個(gè)子帶的參考信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)濾波，得到N個(gè)子帶的估計(jì)回聲信 號(hào)之后，所述方法還包括：更新所述自適應(yīng)濾波器的系數(shù)，所述自適應(yīng)濾波器的系數(shù)的更新 公式如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種線性回聲消除方法，其特征在于，包括： 將全帶的參考信號(hào)和全帶的近端信號(hào)分別分析成N個(gè)子帶的參考信號(hào)和N個(gè)子帶的近 端信號(hào)，所述N為大于1的整數(shù)； 對(duì)所述N個(gè)子帶的參考信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)濾波，得到N個(gè)子帶的估計(jì)回聲信號(hào)； 將所述N個(gè)子帶的近端信號(hào)與所述N個(gè)子帶的估計(jì)回聲信號(hào)作差得到N個(gè)子帶的殘差 信號(hào)； 對(duì)所述N個(gè)子帶的殘差信號(hào)進(jìn)行綜合濾波，得到全帶的殘差信號(hào)，所述全帶的殘差信 號(hào)為線性回聲消除后的信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性回聲消除方法，其特征在于，在對(duì)所述N個(gè)子帶的參考信 號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)濾波，得到N個(gè)子帶的估計(jì)回聲信號(hào)之后，所述方法還包括： 更新所述自適應(yīng)濾波器的系數(shù)，所述自適應(yīng)濾波器的系數(shù)的更新公式如下：
其中，m為離散時(shí)間，所述m為大于或等于0的整數(shù)，所述樂(lè)(W)為第m時(shí)刻自適應(yīng)濾波 器的系數(shù)向量，所述床(、,7; + 〇為第（m+1)時(shí)刻自適應(yīng)濾波器的系數(shù)向量，所述y (m)為第m 時(shí)刻自適應(yīng)濾波器的步長(zhǎng)因子，所述e(m)為在第m時(shí)刻，第X個(gè)子帶的參考信號(hào)經(jīng)過(guò)自適 應(yīng)濾波器的自適應(yīng)濾波之后得到的第X個(gè)子帶的殘差信號(hào)，所述玄(W)為第m時(shí)刻第X個(gè)子 帶的參考信號(hào)向量，所述義^(/種為第m時(shí)刻第X個(gè)子帶的參考信號(hào)的轉(zhuǎn)置向量，T表示轉(zhuǎn)置， 所述A為一個(gè)大于0的常數(shù)，所述K(m)為第m時(shí)刻比例因子正對(duì)角方陣。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的線性回聲消除方法，其特征在于，在所述更新所述自適應(yīng)濾 波器的系數(shù)中，按照如下公式計(jì)算所述K(m): 按照如下公式計(jì)算第m時(shí)刻K(m)的對(duì)角分量ki(m):
其中，所述a為與回聲路徑的稀疏程度有關(guān)的稀疏因子，其范圍為（-1,1)，所述 樂(lè)如)=Wg知)，W,(的，…，如).f，其中，所述(m)為m時(shí)刻巧的)中的第i個(gè)分量， 所述i為從0至U-1的整數(shù)，所述L，為自適應(yīng)濾波器長(zhǎng)度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的線性回聲消除方法，其特征在于，在所述更新所述自適應(yīng)濾 波器的系數(shù)中，按照如下公式計(jì)算所述y (m): a、根據(jù)W下公式獲取第m時(shí)刻第X子帶的近端信號(hào)P (m)、第m時(shí)刻第X子帶的估計(jì)回 聲信號(hào)^}(/；0和第m時(shí)刻第X子帶的殘差信號(hào)e(m)的瞬時(shí)能量馬^(^)、 Rpp (m) = A Rpp (m-1) + (1-入）p2 (m)

其中，所述A為一階遞歸平滑系數(shù)； b、根據(jù)所述Rpp(m)、氣w(w)、R。。(m)，計(jì)算步長(zhǎng)因子y (m)，計(jì)算所述y (m)的公式為：
其中，所述￡為大于0的常數(shù)，油s(〇表示取絕對(duì)值運(yùn)算，max(〇表示取最大值運(yùn) 算。
5. -種線性回聲消除裝置，其特征在于，包括： 分析濾波器組，包括N個(gè)分析濾波器，用于將全帶的參考信號(hào)和全帶的近端信號(hào)分別 分析成N個(gè)子帶的參考信號(hào)和N個(gè)子帶的近端信號(hào)，所述N為大于1的整數(shù)； 自適應(yīng)濾波器組，包括N個(gè)自適應(yīng)濾波器，用于對(duì)所述分析濾波器輸出的N個(gè)子帶的參 考信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)濾波，得到N個(gè)子帶的估計(jì)回聲信號(hào)； 處理單元，用于對(duì)所述N個(gè)子帶的近端信號(hào)與所述自適應(yīng)濾波器輸出的所述N個(gè)子帶 的估計(jì)回聲信號(hào)作差得到N個(gè)子帶的殘差信號(hào)； 綜合濾波器組，包括N個(gè)綜合濾波器，用于對(duì)所述處理單元輸出的所述N個(gè)子帶的殘差 信號(hào)進(jìn)行綜合濾波，得到全帶的殘差信號(hào)，所述全帶的殘差信號(hào)為線性回聲消除后的信號(hào)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的線性回聲消除裝置，其特征在于，所述自適應(yīng)濾波器組中的 每個(gè)自適應(yīng)濾波器還包括： 更新單元，用于更新所述自適應(yīng)濾波器的系數(shù)，所述自適應(yīng)濾波器的系數(shù)的更新公式 如下：
其中，m為離散時(shí)間，所述m為大于或等于0的整數(shù)，所述ff(w) (m)為第m時(shí)刻自適應(yīng) 濾波器的系數(shù)向量，所述扔W + 0為第（m+1)時(shí)刻自適應(yīng)濾波器的系數(shù)向量，所述y (m)為 第m時(shí)刻自適應(yīng)濾波器的步長(zhǎng)因子，所述e (m)為在第m時(shí)刻，第X個(gè)子帶的參考信號(hào)經(jīng)過(guò) 第X個(gè)自適應(yīng)濾波器的自適應(yīng)濾波之后得到的第X個(gè)子帶的殘差信號(hào)，所述方的偽第m時(shí) 刻第X個(gè)子帶的參考信號(hào)向量，所述義為第m時(shí)刻第X個(gè)子帶的參考信號(hào)的轉(zhuǎn)置向量， T表示轉(zhuǎn)置，所述A為一個(gè)大于0的常數(shù)，所述K(m)為第m時(shí)刻比例因子正對(duì)角方陣。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的線性回聲消除裝置，其特征在于，所述自適應(yīng)濾波器組中的 每個(gè)自適應(yīng)濾波器還包括： 對(duì)角分量計(jì)算單元，用于計(jì)算所述K(m)， 計(jì)算第m時(shí)刻K(m)對(duì)角分量ki(m)的公式為：



其中，所述a為與回聲路徑的稀疏程度有關(guān)的稀疏因子，其范圍為（-1,1)，所述 樂(lè)知)二|wg(/w)，Wi(CT)，...，Wig.-!(耐f，其中，所述Wi (m)為m時(shí)刻蒙如忡的第i個(gè)分量， 所述i為從0至U-1的整數(shù)，所述L，為自適應(yīng)濾波器長(zhǎng)度。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的線性回聲消除裝置，其特征在于，所述自適應(yīng)濾波器組中的 每個(gè)自適應(yīng)濾波器還包括： 自適應(yīng)步長(zhǎng)計(jì)算單元，用于計(jì)算所述y (m)，所述自適應(yīng)步長(zhǎng)計(jì)算單元包括W下子單 元： 瞬時(shí)能量計(jì)算子單元，用于根據(jù)第m時(shí)刻子帶的近端信號(hào)P (m)、估計(jì)回聲信號(hào)如M).和 殘差信號(hào)e (m)分別獲得所述近端信號(hào)P (m)、所述估計(jì)回聲信號(hào)為0；〇和所述殘差信號(hào)e (m) 的瞬時(shí)能量Rpp(m)、備^(02)、Rw(m)，具體公式如下： Rpp (m) = A Rpp (m-1) + (1-入）p2 (m) R ., {m) = AR^ - (m -1) + (1 - A)J'(m) Ree (m) = A Ree (m-1) + (1-入）e] (m) 其中，A為一階遞歸平滑系數(shù)； 步長(zhǎng)因子計(jì)算子單元，用于根據(jù)所述3。。〇11)、馬^"〇、1?。。(111)，計(jì)算步長(zhǎng)因子^(111)，計(jì)算 所述y (m)的公式為：
其中，所述￡為大于0的常數(shù)，油s( ?)表示取絕對(duì)值運(yùn)算；max( ?)表示取最大值運(yùn) 算。

【文檔編號(hào)】H04M9/08GK104427144SQ201310412655
【公開(kāi)日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】孫楊 申請(qǐng)人:聯(lián)芯科技有限公司