[发明专利]基于块稀疏成比例重用权系数仿射投影的回声消除方法

摘要

一种基于块稀疏成比例重用权系数仿射投影的回声消除方法，其步骤主要是：A、远端信号滤波,将滤波器输入向量X(n)通过自适应滤波器得到输出值y(n)；B、回声抵消,将近端麦克风拾取到当前时刻带回声的近端信号d(n)与滤波器输出值y(n)相减后的误差为残差信号e(n)，e(n)＝d(n)‑y(n)，并送回给远端；C、滤波器抽头权向量更新；D、令n＝n+1,重复A、B、C的步骤,直至通话结束。该方法对稀疏系统的语音通信的回声消除能力强，收敛速度快，稳态误差小；回声消除效果好。

主权项

1.一种基于块稀疏成比例重用权系数仿射投影的回声消除方法，其步骤如下：A、远端信号滤波A1、将远端传来的远端信号采样得到当前时刻n的远端信号离散值x(n)，远端信号离散值x(n)在n到n‑L+1时刻的值x(n),x(n‑1),...,x(n‑L+1)构成当前时刻n的滤波器输入向量X(n),X(n)＝[x(n),x(n‑1),...,x(n‑L+1)]T，其中L＝512是滤波器抽头数，T代表转置运算；A2、将滤波器当前时刻n的输入向量X(n)通过自适应滤波器得到当前时刻n的滤波器输出值y(n)，y(n)＝XT(n)w(n)；其中w(n)为自适应回声消除滤波器当前时刻n的抽头权系数向量，w(n)＝[w1(n),w2(n),...wl(n),...,wL(n)]T，其长度为L,初始值为零向量，wl(n)为抽头权系数向量w(n)中的第l个元素；将n到n‑M+1时刻的滤波器输出值y(n)进行平滑，得到当前时刻n的滤波器输出平滑值M为重用权向量的个数，其取值为2，4，6；A3、将当前时刻n和前K‑1个时刻的滤波器输入向量X(n),X(n‑1),...,X(n‑K+1)组合，得到滤波器仿射投影输入向量U(n),U(n)＝[X(n),X(n‑1)...X(n‑K+1)],其中K代表仿射投影阶数，K＝4,8,16；B、回声抵消将近端麦克风拾取到的当前时刻n的带回声的近端信号d(n)与当前时刻n的滤波器输出平滑值的差值，作为当前时刻n的残差信号并送回给远端；C、滤波器抽头权向量更新C1、残差向量的组成：将时刻n到时刻n‑K+1的残差信号组成当前时刻n的残差向量C2、欧几里德2，1范数的计算：将A2步的当前时刻n的抽头权系数向量w(n)均分成I＝L/P个分组，每组的抽头权系数个数为P，得到当前时刻n第i组抽头权系数向量w_[i](n),w_[i](n)＝[w_((i‑1)P+1),w_((i‑1)P+2),...w_((i‑1)P+p),...,w_((i‑1)P+P)]，进而得到当前时刻n第i组抽头权系数向量w_[i](n)的欧几里德2，1范数||w_[i](n)||₂，其中，p为第i组抽头权系数向量中的元素w_((i‑1)P+p)的序号，p＝1,2,...,P；C3、欧几里德范数的修定：求出各组抽头权系数向量w[i](n)的欧几里德2，1范数||w[i](n)||2与抽头权系数设定阈值q间的最大值，将该最大值与设定加权系数ρ的积作为当前时刻n的范数下限值λ(n)，λ(n)＝ρmax{q,||w[1](n)||2,||w[2](n)||2,...,||w[i](n)||,...,||w[I](n)||2}，其中，max表示取最大值运算，加权系数ρ的取值为0.01‑0.05；再由下式得出当前时刻n第i组抽头权系数向量w[i](n)的欧几里德2，1范数修定值γi(n)，γi(n)＝max{λ(n),||w[i](n)||2}，C4、成比例矩阵的计算：由下式算出当前时刻n第i组抽头权系数向量w[i](n)的范数归一化值γ'i(n)，将当前时刻n各组抽头权系数向量w[i](n)的范数归一化值由下式扩展组成抽头权系数向量w[i](n)的范数归一化值矩阵Γ(n)，Γ(n)＝[γ'1(n)·1P,γ'2(n)·1P,..γ'i(n)·1P.,γ'I(n)·1P]T，式中，1P表示长度为P的元素全为一的行向量，·表示向量的点乘；再由当前时刻n的抽头权系数向量w[i](n)的范数归一化值矩阵Γ(n)和当前时刻n的滤波器输入向量X(n)，算出当前时刻n的成比例矩阵G(n)，G(n)＝[Γ(n)⊙X(n),G‑1(n)]其中，⊙表示两个矩阵的各个元素相乘，G‑1(n)表示n‑1时刻成比例矩阵的前K‑1列，初始时为零矩阵；C5、滤波器抽头权向量更新计算下一时刻n+1的自适应回声消除滤波器的抽头权系数向量w(n+1)；其中，μ为自适应滤波器的步长，其取值范围为0＜μ＜2，δ为防止矩阵求逆计算困难的常数，其取值为0.001～0.01，IK为K×K的单位矩阵；D、令n＝n+1,重复A、B、C的步骤,直至通话结束。