自适应声学回声抵消算法的研究

【摘要】： 自适应声学回声抵消是现代电话会议系统、车载电话等免提式通话设备中的关键技术之一,可以为免提通话设备提供全双工通信。如何提出改进的自适应滤波回声抵消算法实现高性能回声抵消器是近些年来研究的热点。 自适应声学回声抵消的理论主要来源于自适应滤波算法。自适应滤波声学回声抵消还存在以下问题:典型房间场地的混响时间长,为了能够将产生的声学回声抵消掉,自适应滤波器可能上千阶,采用这种自适应滤波器对回波通道建模,运算量非常大;语音信号的强相关性,导致自适应算法收敛慢,不能跟踪回波通道的变化,回声抵消的效果比较差;在双端会话时,近端会话将作为能量很大的噪声进入到自适应滤波器中,从而导致自适应滤波器系数发散;立体声学系统能够提供更加真实的会话环境,然而立体声学回声的抵消又带来了新的问题。本文通过研究上述回声抵消依然存在的问题,提出改进的自适应声学回声抵消算法。本文主要的研究工作及成果如下: 1.针对房间场地冲激响应时间长,造成自适应滤波回声抵消算法计算量大和自适应过程收敛缓慢的问题,提出了一种改进的过采样无延迟子带双通道滤波回声抵消算法,该算法在保证子带方法能够节省计算量及提高收敛性能的同时,将子带自适应滤波器映射到全带滤波器,减少了信号的延迟;比较残余回声功率来更新前置非自适应滤波器,使系统工作在较小残余回声功率下,仿真结果表明了算法的有效性。 2.针对自适应回声抵消滤波器的权系数在双边会话的情况下变得不稳定,而额外的双端会话检测器不仅代价高,而且冻结的滤波器权系数可能使滤波器的系数已偏离最优解,使回声抵消性能恶化的问题,提出了时变功率谱的无双端会话检测算法,该算法在双端会话的情况下,不需要对双端会话的状态进行检测也能使回声抵消正常进行,仿真结果表明了算法的有效性。 3.在上述研究单扬声器-房间场地-麦克风系统回声抵消的基础上,进一步研究了二维立体声学回声抵消系统。通过分析常规的线性组合自适应立体声学回声抵消器在最小均方条件下不能唯一确定回声路径的冲激响应,提出了一种改进的准确估计立体回声路径的回声抵消算法,提高了立体回声抵消的收敛性能。