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电话会议系统中多路回声消除理论与应用研究

向赛辉  
【摘要】:在电话会议系统中,回声是不可避免的。随着电话会议和免提电话的实用化,对声学回声消除的研究一直是国际上研究的热点。对多通路声学回声信号消除技术的研究成果与单通路声学回波消除相比还相差甚远,仅仅处于探索阶段,还有很多理论问题及研究方法、研究手段、实现技术等都需要人们共同努力研究。 在多路回声消除中,当多个传输的语音来源于同一个声源时,待解的自适应滤波器的正规方程是奇异的,回波消除器不能提供一个唯一的回波路径解。另外,多路回波消除的本质问题在于多路输入信号之间的强相关性。由于输入信号之间存在着强相关性,自相关矩阵的条件数变差,特征值发散程度很大。这会降低一般梯度自适应算法的收敛速度,使各种递归自适应算法的数值稳定性变差,输入信号间的相关性还会引起权系数向量的失调问题。 在电话会议系统中回声消除的核心问题是自适应算法的收敛速度和计算复杂度,如果收敛速度很慢,或者计算复杂度很高,都不能及时跟踪回声通道的变化,残留回声会严重影响会议效果。一般情况下,收敛速度的提高是以牺牲计算复杂度为代价的,本文是以保证收敛速度和降低计算复杂度为目标,尽量在收敛速度和计算复杂度之间找到平衡点,以求最佳的实时效果 本文力求打破传统的思维模式,不是对同一语音信号采取同一方法进行处理,而是充分利用语音信号在频域的分布特点,即低频段语音聚集的能量多,高频段语音聚集的能量少,在不同的频域段采取不同的自适应处理方法作为本文的创新点。 在综合分析了两路仿射投影算法和归一化最小均方误差算法后发现,两路仿射投影算法虽然收敛速度快,但计算复杂度明显高于两路归一化最小均方误差算法。另外,考虑到分析滤波器组(子带滤波器)在不同的通道进行了抽取,并对得到的信号进行自适应滤波,这样每个子带自适应滤波器通常比全频带滤波器具有更短的冲激响应,计算复杂度得到很大降低。基于上面的分析,本文综合利用两路仿射投影算法和归一化最小均方误差算法,分析滤波器组的优势,以及语音信号频域的分布特点,提出了组合算法,并对结果进行了仿真试验。实验结果表明组合算法具有与仿射投影算法相近的收敛速度,但计算复杂度达到了明显降低,更适合回声消除系统中的实时性。


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