一種稀疏路徑的回聲消除方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種針對稀疏系統(tǒng)的回聲消除技術(shù)，屬于信號處理【技術(shù)領(lǐng)域】。包括步驟：一、采樣產(chǎn)生一個采樣序列且其為一維信號；二、獲得濾波器輸出信號：兩個獨(dú)立的自適應(yīng)濾波器均采用改進(jìn)的比例仿射投影方法；三、獲得組合濾波器的輸出信號：利用組合系數(shù)將步驟二中的輸出信號進(jìn)行凸組合；四、進(jìn)行組合系數(shù)的更新：采用EG法計(jì)算新的組合系數(shù)，為進(jìn)一步迭代做準(zhǔn)備。本發(fā)明采用凸組合的方式，將兩個不同參數(shù)的IPAPA算法進(jìn)行結(jié)合，提高了其對系統(tǒng)不同稀疏特性的適應(yīng)性，也使其在收斂速度和估計(jì)精度方面達(dá)到了更好的折中。同時，采用EG準(zhǔn)則進(jìn)行組合參數(shù)的更新，使得計(jì)算量有所減少。本發(fā)明適用于回聲消除等各種隸屬于系統(tǒng)辨識的領(lǐng)域。
【專利說明】一種稀疏路徑的回聲消除方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:本發(fā)明涉及一種針對稀疏系統(tǒng)的回聲消除技術(shù)，基于凸組合和梯度下降的原理、采用自適應(yīng)濾波方法實(shí)現(xiàn)對稀疏路徑的辨識，屬于信號處理【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0002]【背景技術(shù)】:在車載電話、視頻會議等免提通話系統(tǒng)中，遠(yuǎn)端話音會被受話器捕獲并傳回給對方，形成回聲，干擾正常通話。在回路中采用自適應(yīng)濾波器，對遠(yuǎn)端語音信號傳輸?shù)穆窂竭M(jìn)行建模，則其輸出信號就是回聲信號的一個復(fù)本，從近端信號中將這個復(fù)本減掉，即可實(shí)現(xiàn)回聲消除。因此，回聲消除技術(shù)的核心是采用何種自適應(yīng)濾波方法有效地實(shí)現(xiàn)回聲路徑的建模，其實(shí)質(zhì)是系統(tǒng)辨識問題。
[0003]目前回聲消除技術(shù)面臨的問題之一是很多系統(tǒng)的時間響應(yīng)很長，相應(yīng)地要求自適應(yīng)濾波器也要具有足夠的長度，從而導(dǎo)致其收斂速度、穩(wěn)態(tài)失調(diào)等性能有所下降。但該類系統(tǒng)往往具有一種特殊的稀疏性，即只有一小部分的系統(tǒng)沖激響應(yīng)分量具有較大幅值，其它的分量均很小甚至為零。如VoIP (Vioce over IP)網(wǎng)絡(luò)中，傳輸時延是不確定的，且存在較大的抖動范圍，從而使得網(wǎng)絡(luò)回聲路徑的長度變得特別大，但其回聲路徑中大系數(shù)卻很少；又如一般辦公室或會議室環(huán)境里，由于地板墻壁等設(shè)施的吸音系數(shù)小，而導(dǎo)致混響時間達(dá)到64ms甚至128ms，卻只有很少的非零系數(shù)。這些系統(tǒng)的這種特殊性有力地推動了系數(shù)比例自適應(yīng)濾波方法的發(fā)展。該類方法通過對濾波器的不同權(quán)系數(shù)分配不同的步長，來保證每個權(quán)均獨(dú)立地進(jìn)行更新。同時要求該步長與所估計(jì)的濾波器權(quán)值成比例，即沖激響應(yīng)中占主導(dǎo)地位的、較大的系數(shù)獲得較大的步長，以加快整體收斂速度。第一個系數(shù)比例自適應(yīng)濾波方法是由Duttweiler針對網(wǎng)絡(luò)回聲消除提出的PNLMS (Proportionate NormalizedLeast Mean Square),此后其改進(jìn)方法被相繼提出。例如,針對車載電話、電話會議等系統(tǒng)中聲環(huán)境的溫度和壓力變化或者電話持有者的位置變化會導(dǎo)致系統(tǒng)的稀疏性在一個較大的范圍內(nèi)變化，人們提出了對不同系統(tǒng)稀疏度均適用的IPNLMS (Improved PNLMS)方法。將IPNLMS中比例系數(shù)的思想直接應(yīng)用于APA (Affine Projection Algorithm)中，得到了IPAPA (Improved Proportionate Affine Projection Algorithm),這種方法同時具有 APA的快速收斂速度和IPNLMS對系統(tǒng)稀疏度的廣泛適用性，且對于相關(guān)性很高的語音信號尤其有效。但該類方法一方面需在收斂速度和收斂精度這兩個方面進(jìn)行慎重地折中選擇，另一方面針對不同稀疏度的系統(tǒng)也必須進(jìn)行謹(jǐn)慎的參數(shù)選擇，從而限制了方法的靈活性。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明一種稀疏路徑的回聲消除方法，其目的是為了克服現(xiàn)有IPAPA方法的不足，提供一種基于凸組合和EG (EG:Exponentiated Gradient)法的自適應(yīng)濾波方法，以簡化參數(shù)選擇和計(jì)算量，并同時提高收斂和跟蹤性能。
[0005]技術(shù)方案:本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)施的:
[0006]一種稀疏路徑的回聲消除方法，其特征在于:該方法包括以下步驟:
[0007]步驟一、獲得一個采樣序列X (η),其中n = 1,2，…，N, N為采樣序列χ (η)的采樣點(diǎn)數(shù)量；所述的采樣序列x(n)是一維信號，且其中包含N個采樣點(diǎn)；
[0008]步驟二、獲得濾波器輸出信號:采用所得到的采樣序列χ (η)，根據(jù)誤差信號e (η)，應(yīng)用比例仿射投影算法，在每一離散時間點(diǎn)上進(jìn)行迭代，對未知的回聲路徑h進(jìn)行估計(jì)和更新調(diào)整，分別計(jì)算出兩個自適應(yīng)濾波器的輸出4(?)和&(?) ?
[0009]步驟三、獲得組合濾波器的輸出信號:利用組合系數(shù)λ (η)，將兩個輸出信號4(/0
和Λ(/ι)進(jìn)行組合，得到--(/?) = 2(/,)4(Λ) + [1-2(?)]i2(/7)，且 λ (n) e [O, I]；
[0010]步驟四、組合系數(shù)的更新:采用EG法計(jì)算新的組合系數(shù)；這樣利用組合參數(shù)和l(n) ^ ‘(》)得到組合自適應(yīng)濾波器的輸出；當(dāng)自適應(yīng)濾波器收斂后，該輸出信號即為回聲信號的一個復(fù)制，將其從期望信號d(n)中減去便可消除回聲。
[0011]步驟二中應(yīng)用比例仿射投影算法是在每一離散時間點(diǎn)上進(jìn)行迭代時，其更新過程為:
【權(quán)利要求】
1.一種稀疏路徑的回聲消除方法，其特征在于:該方法包括以下步驟步驟一、獲得一個采樣序列X (η)，其中η = 1，2，…，N，N為采樣序列χ(η)的采樣點(diǎn)數(shù)量；所述的采樣序列x(n)是一維信號，且其中包含N個采樣點(diǎn)；步驟二、獲得濾波器輸出信號:采用所得到的的采樣序列X (η)，根據(jù)誤差信號e (η)，應(yīng)用比例仿射投影算法，在每一離散時間點(diǎn)上進(jìn)行迭代，對未知的回聲路徑h進(jìn)行估計(jì)和更新調(diào)整，分別計(jì)算出兩個自適應(yīng)濾波器的輸出和i2(?);步驟三、獲得組合濾波器的輸出信號:利用組合系數(shù)λ (η)，將兩個輸出信號&⑷和J2(Ii)進(jìn)行組合，得到20) = 1(行)4(行)+ [1—1(?)]220),且 λ (n) e [O, I]；步驟四、組合系數(shù)的更新:采用自適應(yīng)濾波法計(jì)算新的組合系數(shù)；這樣利用組合參數(shù)和J2(?)得到組合自適應(yīng)濾波器的輸出；當(dāng)自適應(yīng)濾波器的收斂后，該輸出信號即為回聲信號的一個復(fù)制，將其從期望信號d(n)中減去便可消除回聲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀疏路徑的回聲消除方法，其特征在于:步驟二中應(yīng)用比例仿射投影算法是在每一離散時間點(diǎn)上進(jìn)行迭代時，其更新過程為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀疏路徑的回聲消除方法，其特征在于:步驟四中進(jìn)行凸組合自適應(yīng)濾波方法的組合系數(shù)更新時，更新過程定義為:
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的稀疏路徑的回聲消除方法，其特征在于:組合系數(shù)更新過程等價于求滿足下式的λ值:
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的稀疏路徑的回聲消除方法，其特征在于:所述的組合系數(shù)更新過程，其特征在于通過定義1 這就是組合系數(shù)完整的更新迭代過程。 ，得到
【文檔編號】H04M9/08GK103561185SQ201310566770
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月12日
【發(fā)明者】郭瑩, 侯明云, 周琳 申請人:沈陽工業(yè)大學(xué)