[发明专利]基于零吸引的仿射投影自适应回声消除方法

摘要

本发明公开了一种基于零吸引的仿射投影自适应回声消除方法，其步骤如下：A、远端信号处理，将远端传来的远端信号采样得到为当前时刻n的远端信号离散值x(n)，进而构建当前时刻的自适应滤波器输入向量X(n)和仿射投影矩阵U(n)；B、回声估计，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)、也即回声的估计值y(n)；C、回声抵消，近端麦克风拾取出当前时刻n的带回声的近端信号d(n)，将当前时刻n的带回声的近端信号d(n)与当前时刻n的自适应滤波器的输出值y(n)相减得到残差信号e(n)，D、成比例仿射投影矩阵的构建；E、零吸引因子计算；F、权系数向量的更新；G、重复。该方法的辨识能力强，收敛速度快、稳态误差低，回声消除效果好。

主权项

1.基于零吸引的仿射投影自适应回声消除方法，其步骤如下：A、远端信号处理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)，将当前时刻n与之前的L‑1时刻的远端信号离散值x(n)，x(n‑1),...,x(n‑L+1)，构成当前时刻n的自适应滤波器输入向量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；将当前时刻n与之前的p‑1时刻的自适应滤波器输入向量X(n)，X(n‑1),...,X(n‑p+1))，构成当前时刻n的仿射投影输入矩阵U(n)，U(n)＝[X(n),X(n‑1),...,X(n‑p+1)]，其中p为仿射投影阶数，p＝2～8；B、回声估计将当前时刻n的滤波器输入向量X(n)通过自适应滤波器得到当前时刻n的输出值y(n)，也即当前时刻n的回声的估计值y(n)，y(n)＝WT(n)X(n)；其中，W(n)为当前时刻n的自适应滤波器的抽头权向量，W(n)＝[w1(n),w2(n),...,wl(n),...,wL(n)]T；其长度为L，其初始值为零向量即W(0)＝0，wl(n)为当前时刻n的自适应滤波器的第l个抽头权系数；C、回声抵消近端麦克风拾取出当前时刻n的带回声的近端信号d(n)；将当前时刻n的带回声的近端信号d(n)与当前时刻n的自适应滤波器的输出值y(n)相减，得到当前时刻n的残差信号e(n)，e(n)＝d(n)‑y(n)；再将当前时刻n的残差信号e(n)回送给远端；D、成比例仿射投影矩阵的构建D1、归一化平滑变化率的计算将当前时刻n的平滑时间窗的近半段的第l个抽头权系数wl(n)的绝对值加和，得到当前时刻n的第l个抽头权系数的近半段记忆值Ql(n),Ql(n)＝|wl(n)|+|wl(n‑1)|+...+|wl(n‑J/2+1)|；其中J为平滑时间窗的长度，其取值为10‑20间的偶数；将当前时刻n的平滑时间窗远半段的第l个抽头权系数w_l(n)的绝对值加和，得到当前时刻n的第l个抽头权系数的远半段记忆值进而得到当前时刻n的第l个抽头权系数wl(n)的归一化平滑变化率Vl(n)其中，min[·]为求最小值运算；D2、成比例因子参数的计算由下式计算出当前时刻n的的第l个抽头权系数wl(n)的成比例因子参数γl(n)其中，α是成比例控制因子，其取值范围为‑1～1，max(·)表示取最大值运算，ξ是正则化参数，其取值为0.001～0.01，||·||₁表示欧几里得一范数运算，为归一化平滑变化率阈值，取值为0.01～0.1；D3、成比例增益系数的计算用下式计算出当前时刻n的的第l个抽头权系数wl(n)的成比例增益系数gl(n)，将当前时刻n的所有抽头权系数wl(n)的成比例增益系数gl(n)，组成当前时刻n的成比例增益向量G(n)，G(n)＝[g1(n),g2(n),...,gL(n)]T；D4、成比例仿射投影矩阵的构建再由下式得出当前时刻n的成比例仿射投影矩阵P(n)：P(n)＝[G(n)⊙X(n),P‑1(n‑1)]其中，⊙表示两个向量的对应元素相乘的运算；P‑1(n‑1)为前一时刻n‑1的成比例仿射投影矩阵P(n‑1)的前p‑1列；成比例仿射投影矩阵的初始值为零矩阵，即P(0)＝0L×pE、零吸引因子计算由下式计算出当前时刻n的零吸引因子Z(n)，其中ρ为零吸引参数，取值为10‑8～10‑5，ε为零吸引控制因子，取值为1～20，sgn(·)为取符号运算；F、滤波器抽头权向量更新根据当前时刻n的：仿射投影输入矩阵U(n)、自适应滤波器的抽头权向量W(n)、零吸引因子Z(n)和成比例仿射投影矩阵P(n)，计算出下一时刻n+1的自适应滤波器的抽头权向量W(n+1)：W(n+1)＝W(n)+μP(n)(UT(n)P(n)+δIP)‑1e(n)‑Z(n)其中，μ为自适应滤波器的步长参数，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，Ip为p×p的单位矩阵；G、令n＝n+1,重复A～F的步骤,直至通话结束。