CN102165707A - 回波消除装置 - Google Patents

Abstract

自适应滤波器部(103)输出从发送输入信号去除了回波的发送中间信号，功率比较部(107)计算出接收信号功率与发送中间信号功率的功率比。在受话ST检测部(104)检验到受话侧的单向通话状态的情况下，声结合量推测部(108)根据功率比推测推测声结合量并更新。残留回波功率推测部(109)根据接收信号功率和推测声结合量推测推测残留回波功率，信号对回波比推测部(110)推测发送中间信号功率与推测残留回波功率之比。振幅抑制系数确定部(111)确定与该比对应的振幅抑制系数，振幅抑制部(112)对发送中间信号进行振幅抑制。

Description

回波消除装置

技术领域

本发明涉及语音通信中使用的声回波消除装置。

背景技术

在使用线性回波处理的声回波消除装置中，通过自适应滤波器等单元，推测从扬声器至话筒的回波路径的传递函数，生成虚拟回波信号。然后，通过从输入到话筒的送话声音信号中减去虚拟回波信号，去除送话声音中包含的回波。该声回波消除装置具有即使在回波和送话声音重叠的状态即双向通话状态下，也可以不损害送话声音地仅去除回波这样的优点。但是，由于在回波路径的传递函数中产生推测误差、以及因非线性回波等而产生残留回波，在所得到的回波消除效果中存在界限。

另一方面，在使用非线性回波处理的声回波消除装置中，对声音信号，通过声音开关、中心削波器以及可变衰减器等实施振幅抑制处理，从而直接抑制了回波。该声回波消除装置具有以简单结构，不会产生残留回波就可以可靠地去除回波这样的优点。但是，在双向通话状态下，由于与回波一起抑制掉送话声音，所以存在损害音质这样的问题。

为了解决上述那样的问题，一般的声回波消除装置采用了如下构成：通过线性回波处理去除回波的主分量，对于消除而剩下的残留回波，仅在送话声音不是有音的情况下，通过非线性回波处理去除。这样的构成例如记载于非专利文献1中。

但是，在信号功率中送话声音对回波比例比较恶劣的环境中，送话声音易于被回波淹没，所以难以判定送话声音是否为有音。其结果，声回波装置无法在双向通话状态下检测出送话声音，而会实施过度的非线性回波处理，从而存在损害送话声音这样的问题。

为了解决上述那样的问题，例如专利文献1公开了在非线性回波处理中灵活地控制声音信号的振幅抑制中使用的抑制系数的方法。

专利文献1公开的回声抑制装置通过从送话声音和回波重叠了的发送信号的功率中减去回波信号的功率而仅计算出送话声音的功率，对该送话声音功率加上规定的屏蔽阈值，进而用发送信号的功率值进行标准化，将由此得到的值作为抑制系数。回声抑制装置通过使用该抑制系数来进行非线性回波处理，从而在存在送话声音的双向通话状态下自动地减弱抑制，使送话声音不易损害。另外，通过接收信号的功率与回波路径的声结合量之积，推测了回波信号的功率。

非专利文献1：ITU-T标准G.165(第17页～第20页)

专利文献1：日本特开2002-84212号公报(0039段～0042段)

在例如专利文献1记载那样的以往的回波消除装置中，根据接收信号的功率与回波路径的声结合量之积来推测了回波信号的功率，但由于该声结合量受到回波路径的变动、周围噪声的影响，所以难以实现正确的测定。因此，在所推测出的回波信号的功率中必然存在推测误差，因此，在根据该回波信号的功率计算出的送话声音功率中也存在误差。

特别是，在免提电话等送话声音对回波比例非常恶劣的环境中，该误差的影响显著，在从发送信号的功率中减去回波信号的功率的推测值来计算送话信号的功率时，有时送话声音功率的推测值会成为0以下。其结果，引起了在非线性回波处理中发生过大的回波抑制，送话声音被损害这样的问题。

以往的回波消除装置由于以上那样构成，所以存在在送话声音对回波比例恶劣的环境中，在双向通话状态下会损害送话声音这样的课题。

另外，在以专利文献1为例子说明的以往的方法中，为了避免送话声音被损害的课题，需要将前述屏蔽阈值设定得非常高来减轻回波抑制。但是，在该情况下作为弊病引起无法充分地抑制回波这样的问题。

本发明是为了解决上述那样的课题而完成的，其目的在于得到一种回波消除装置，在送话声音对回波比例恶劣的环境中，即使在双向通话状态下，也不会损害送话声音而实现充分的回波处理性能。

发明内容

本发明提供一种回波消除装置，具备：自适应滤波器部，从送话声音和回波混合存在的发送输入信号中去除回波而输出发送中间信号；受话单向通话检测部，使用接收信号和发送中间信号，检验受话侧的单向通话状态；第1功率计算部，计算出接收信号的功率；第2功率计算部，计算出发送中间信号的功率；声结合量推测部，在由受话单向通话检测部检验到单向通话状态的情况下，根据发送中间信号与接收信号的功率比推测声结合量并更新；残留回波功率推测部，根据接收信号的功率和声结合量，推测发送中间信号的残留回波功率；信号对回波比推测部，根据发送中间信号的功率与残留回波功率之比，推测信号对回波比；振幅抑制系数确定部，根据信号对回波比确定振幅抑制系数；以及振幅抑制部，根据振幅抑制系数，对发送中间信号进行振幅抑制。

由此，可以得到在送话声音对回波比例恶劣的环境中，即使在无法正确地推测残留回波功率的情况下，也不会损害送话声音而实现充分的回波处理性能的回波消除装置。

本发明提供一种回波消除装置，具备：自适应滤波器部，从送话声音和回波混合存在的发送输入信号中去除回波而输出发送中间信号；受话单向通话检测部，使用接收信号和发送中间信号，检验受话侧的单向通话状态；第1频率变换部，将接收信号变换为频谱；第1功率谱计算部，根据接收信号的频谱计算出功率谱；第2频率变换部，将发送中间信号变换为频谱；第2功率谱计算部，根据发送中间信号的频谱计算出功率谱；声结合量推测部，在由受话单向通话检测部检验到单向通话状态的情况下，根据发送中间信号和接收信号的功率谱比，推测声结合量并更新；残留回波功率谱推测部，根据接收信号的功率谱和声结合量，推测发送中间信号的残留回波功率谱；信号对回波谱比推测部，根据发送中间信号的功率谱与残留回波功率谱之比，推测信号对回波谱比；振幅抑制系数谱确定部，根据信号对回波谱比确定振幅抑制系数谱；振幅抑制部，根据振幅抑制系数谱，对发送中间信号的频谱进行振幅抑制；以及逆频率变换部，将振幅抑制后的发送中间信号的频谱变换为时序列信号。

由此，可以在频域上针对每个频带计算出不同的振幅抑制系数而在频域中进行振幅抑制，与在时域中进行振幅抑制的情况相比，可以进一步减少话者声音的损失。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式1的回波消除装置的结构的框图。

图2是示出本发明的实施方式1的回波消除装置中的振幅抑制增益的特性的曲线图。

图3是示出本发明的实施方式2的回波消除装置中的振幅抑制增益的特性曲线的曲线图。

图4是示出本发明的实施方式3的回波消除装置的结构的框图。

图5是示出本发明的实施方式3的回波消除装置的振幅抑制增益特性设定部保存的特性数据的一个例子的曲线图。

图6是示出本发明的实施方式4的回波消除装置的结构的框图。

具体实施方式

以下，为了进一步详细说明本发明，根据附图说明具体实施方式。

实施方式1.

图1是示出本发明的实施方式1的回波消除装置的结构的框图。回波消除装置具备扬声器101、话筒102、自适应滤波器部103、受话单向通话检测部(以下，受话ST检测部)104、第1以及第2功率计算部105、106、功率比较部107、声结合量推测部108、残留回波功率推测部109、信号对回波比推测部110、振幅抑制系数确定部111、以及振幅抑制部112。在图1中，r_in(k)是接收信号，s_in(k)是发送输入信号，k表示时刻。

接下来，说明回波消除装置的动作。

扬声器101将所接收到的接收信号r_in(k)作为受话声音而输出。话筒102拾取扬声器101输出的受话声音而作为回波，生成话者发出的送话声音和回波混合存在的发送输入信号s_in(k)。接下来，自适应滤波器部103从话筒102接收发送输入信号s_in(k)，通过线性回波处理，从发送输入信号s_in(k)去除回波而生成发送中间信号s_mid(k)。

另外，自适应滤波器部103无法完全去除回波，在发送中间信号s_mid(k)中包含残留回波。在自适应滤波器部103中，通常情况下使用被熟知的NLMS(Normalized Least Mean Square，归一化最小均方)算法等即可。

接下来，受话ST检测部104根据接收信号r_in(k)和从自适应滤波器部103输入的包含残留回波的发送中间信号s_mid(k)，检验出通话状态是受话侧的单向通话状态、即发送输入信号大致被回波占据的状态。然后，受话ST检测部104将检验标志RST(k)作为单向通话状态的检验结果，输出到声结合量推测部108。

在检验标志RST(k)中，0表示受话单向通话以外的状态，1表示受话单向通话状态。其中，受话ST检测部104仅在可以明确地判断为受话单向通话状态的状态时，判定为受话单向通话状态。

一般情况下，在由话筒102拾取的发送输入信号的送话声音对回波比例恶劣的环境中，难以正确地识别受话单向通话和双向通话。因此，在送话声音对回波比例恶劣、不明显是受话单向通话还是双向通话的状况下，不检验受话单向通话状态。在这样的状况的情况下，受话ST检测部104仅将例如接收信号r_in(k)是有音、并且发送中间信号s_mid(k)的信号功率低于规定的阈值，并可以认为确实不存在话者声音的状况检验为受话单向通话。另外，在该结构的情况下，第2功率计算部106向受话ST检测部104输出发送中间信号的功率。

第1功率计算部105针对接收信号r_in(k)计算出接收信号功率，第2功率计算部106针对发送中间信号s_mid(k)计算出发送中间信号功率。然后，功率比较部107从第1以及第2功率计算部105、106接收接收信号功率以及发送中间信号功率，按照下述式(1)计算出两者之比即功率比sr(k)。

$\mathrm{sr}\left(k\right)=\frac{{\left|s_{\mathrm{mid}}\left(k\right)\right|}^2}{{\left|r_{\mathrm{in}}\left(k\right)\right|}^2}---\left(1\right)$

sr(k)：功率比

|s_mid(k)|²：发送中间信号功率

|r_in(k)|²：接收信号功率

声结合量推测部108从受话ST检测部104接收检验标志RST(k)，在RST(k)是1时，即是受话单向通话状态时，通过下述式(2)更新推测声结合量h(k)。其中，0＜α≤1。

h(k)＝α·sr(k)+(1-α)h(k-1)        (2)

残留回波功率推测部109从第1功率计算部105接收接收信号功率，从声结合量推测部108接收推测声结合量，按照下述式(3)计算出推测残留回波功率，在该推测残留回波功率中推测了发送中间信号中包含的残留回波的功率。

另外，在考虑回波的余音分量的情况下，残留回波功率推测部109也可以代替下述式(3)而按照下述式(4)，通过对根据推测声结合量和接收信号功率计算出的当前的残留回波功率的推测值加上乘了规定的系数β的过去时的残留回波功率的推测值，计算出推测残留回波功率。

|e(k)|²＝h(k)×|r_in(k)|²                    (3)

|e(k)|²＝h(k)×|r_in(k)|²÷β|e(k-1)|²

其中，(0＜β＜1)                    (4)

|e(k)²|：推测残留回波功率

|r_in(k)|²：接收信号功率

接下来，信号对回波比推测部110从第2功率计算部106接收发送中间信号功率，从残留回波功率推测部109接收推测残留回波功率，按照下述定义式(5)计算出信号对回波比ser(k)。在此，a是a＞0的任意的常数。a是在没有回波且作为分母的推测残留回波功率是0时为了防止ser(k)的分母成为0而插入的常数，预先设定成相对于发送输入信号包含话者声音或者回波而有音时的推测残留回波功率成为充分小的值。

$\mathrm{ser}\left(k\right)=\frac{{\left|s_{\mathrm{mid}}\left(k\right)\right|}^2}{{\left|e\left(k\right)\right|}^2+a}---\left(5\right)$

接下来，振幅抑制系数确定部111从信号对回波比推测部110接收信号对回波比ser(k)，按照下述式(6)确定振幅抑制系数g(k)。在此，b、c是其值被预先设定的常数参数，分别满足b＞1、c＞0。另外，对于振幅抑制系数g(k)，也可以设置任意的下限值。

$g\left(k\right)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{1}{b}\sqrt{\mathrm{ser}{\left(k\right)}^c}& \mathrm{ser}\left(k\right)\≤b^{\frac{2}{c}}\\ 1.0& \mathrm{ser}\left(k\right)>b^{\frac{2}{c}}\end{array}\right.---\left(6\right)$

在此，对于振幅抑制系数g(k)与信号对回波比ser(k)的关系，使用各自的对数表现即振幅抑制增益G(k)和对数信号对回波比SER(k)来说明。通过下述式(7)分别定义从振幅抑制系数g(k)向振幅抑制增益G(k)的变换、以及从信号对回波比ser(k)向对数信号对回波比SER(k)的变换。

G(k)＝20log₁₀(g(k))                    (7)

SER(k)＝10log₁₀(ser(k))

根据上述式(6)以及式(7)，可以用以下的式(8)来表示振幅抑制增益G(k)与对数信号对回波比SER(k)的关系。

$G\left(k\right)=\left\{\begin{array}{cc}c\·\mathrm{SER}\left(k\right)-{20\log }_{10}b& \mathrm{SER}\left(k\right)\≤\frac{1}{c}\·{20\log }_{10}b\\ 0& \mathrm{SER}\left(k\right)>\frac{1}{c}\·{20\log }_{10}b\end{array}\right.---\left(8\right)$

从上述式(8)可知，常数b是控制SER(k)＝0dB下的振幅抑制增益G的参数。另外可知，常数c是控制振幅抑制增益相对于对数信号对回波比的梯度的参数。这些参数b、c根据应用目的的条件任意地调整即可。

图2是示出通过上述式(8)定义的振幅抑制增益G(k)与对数信号对回波比SER(k)的线性关系的曲线图，示出相对于对数信号对回波比轴的振幅抑制增益特性1。如图2所示，振幅抑制增益G(k)与对数信号对回波比SER(k)的线性关系在SER(k)＜0dB的区域中也继续。本来，残留回波的功率不应超过发送中间信号功率，而应该始终为SER(k)＞0dB。但是，由于声结合量的推测误差，有时推测残留回波功率超过发送中间信号功率，作为计算结果成为SER(k)＜0dB。

为了对应于此，本实施方式的回波消除装置以即使在SER(k)＜0dB的范围中也使振幅抑制增益G(k)与对数信号对回波比SER(k)成为线性关系的方式，预先定义振幅抑制增益特性(式(8))。然后，振幅抑制系数确定部111按照将该式(8)修改为振幅抑制系数g(k)与信号对回波比ser(k)的关系式而得到的上述式(6)，确定振幅抑制系数g(k)。

振幅抑制部112如下述式(9)那样对发送中间信号s_mid(k)乘以振幅抑制系数g(k)，从而进行非线性回波处理，生成抑制了发送中间信号s_mid(k)中包含的残留回波的发送输出信号s_out(k)。

s_out(k)＝g(k)·s_mid(k)                (9)

这样，本实施方式的回波消除装置以即使在对数信号对回波比SER(k)＜0dB的范围中也使振幅抑制增益G(k)与SER(k)成为线性关系的方式，定义振幅抑制增益特性，并按照该定义，振幅抑制系数确定部111确定振幅抑制系数g(k)，振幅抑制部112抑制残留回波。因此，即使在由于推测误差而成为SER(k)＜0dB的情况下，也可以防止对发送中间信号实施过度的抑制，减少送话声音的损失。

如上所述，根据实施方式1，回波消除装置具备：自适应滤波器部103，从送话声音和回波混合存在的发送输入信号中去除回波而输出发送中间信号；受话ST检测部104，使用接收信号和发送中间信号来检验受话侧的单向通话状态；第1功率计算部105，计算出接收信号功率；第2功率计算部106，计算出发送中间信号功率；功率比较部107，计算出发送中间信号功率与接收信号功率之比；声结合量推测部108，在由受话ST检测部104检验到单向通话状态的情况下，根据发送中间信号功率与接收信号功率的功率比推测推测声结合量并更新；残留回波功率推测部109，根据接收信号功率和推测声结合量推测发送中间信号的推测残留回波功率；信号对回波比推测部110，根据发送中间信号功率与推测残留回波功率之比推测信号对回波比；振幅抑制系数确定部111，根据信号对回波比确定振幅抑制系数；以及振幅抑制部112，根据振幅抑制系数，对发送中间信号进行振幅抑制。因此，在送话声音对回波比例非常恶劣的环境中，即使在无法正确地推测残留回波功率的情况下，也可以实现送话声音的损失少的回波处理。

另外，振幅抑制系数确定部111根据上述式(6)，确定与信号对回波比对应的振幅抑制系数。因此，即使在由于推测误差而推测残留回波功率超过了发送中间信号功率的情况下，也可以防止对发送中间信号实施过度的振幅抑制，减少送话声音的损失。

另外，残留回波功率推测部109按照上述式(4)，对根据当前的接收信号的功率和声结合量推测出的残留回波功率加上过去推测出的残留回波功率而作为发送中间信号的残留回波功率。因此，可以推测考虑了回波的余音分量的推测残留回波功率。

实施方式2.

在上述实施方式1的回波消除装置中，振幅抑制系数确定部111以使对数信号对回波比SER(k)和振幅抑制增益G(k)在SER(k)＜0dB的范围中成为线性关系的方式，确定了振幅抑制增益G(k)。在本实施方式的回波消除装置中，使用振幅抑制增益G(k)相对于对数信号对回波比SER(k)轴的无限远描绘饱和曲线的数学函数，来定义该关系式。

首先，如下述式(10)那样定义对数信号对回波比SER(k)和振幅抑制增益G(k)的关系式。在此，b、c、d是其值预先被设定的常数参数，b、c分别满足b＞1、c＞0。

$G\left(k\right)={-20\log }_{10}b\·(1-\frac{1}{1+c^{-(\mathrm{SER}\left(k\right)-d)}})---\left(10\right)$

图3是示出通过上述式(10)定义的振幅抑制增益G(k)的特性曲线的曲线图。如图3所示，振幅抑制增益G(k)相对于对数信号对回波比SER(k)轴的无限远描绘出饱和曲线。由于成为这样的饱和曲线，存在如下优点：在对数信号对回波比SER(k)低即发送输入信号仅为回波的状态、或者对数信号对回波比SER(k)高即发送输入信号仅为话者声音的状态下，振幅抑制增益G(k)的变动小，所以即使在对数信号对回波比SER(k)中存在少量的误差，也不易受到影响，回波消除装置的动作稳定。

另外，如从图3也清楚，由式(10)可知常数b是控制振幅抑制增益G(k)的最低值的参数。另外，常数c是控制振幅抑制增益G(k)相对于对数信号对回波比SER(k)的梯度的参数。另外，常数d是通过使图3的特性曲线沿着SER(k)轴方向平行移动来控制振幅抑制增益G(k)的迁移区域的中心位置的参数。

接下来，引用图1，说明在本实施方式的回波消除装置中计算振幅抑制系数的方法。振幅抑制系数确定部111按照以下的式(11)确定振幅抑制系数g(k)，该式(11)是将上述式(10)修改为振幅抑制系数g(k)与信号对回波比ser(k)的关系式而得到的。振幅抑制系数确定部111以外的回波消除装置的结构要素与上述实施方式1相同，所以省略说明。

$g\left(k\right)={\left(\frac{1}{b}\right)}^{(1-\frac{1}{{1+c}^{-(10{\log }_{10}\left(\mathrm{ser}\left(k\right)\right)-d)}})}---\left(11\right)$

如上所述，根据实施方式2，振幅抑制系数确定部111根据上述式(11)，确定与信号对回波比对应的振幅抑制系数。因此，振幅抑制增益特性成为饱和曲线状，从而振幅抑制增益不易受到对数信号对回波比的误差的影响，可以使回波消除装置的动作稳定。

实施方式3.

在上述实施方式1以及2的回波消除装置中，振幅抑制系数确定部111使用式来确定振幅抑制系数，但在本实施方式中，根据在特性空间上设定多个变节点并使用通过这些变节点的直线或者近似曲线来定义了振幅抑制增益G(k)的特性数据，确定振幅抑制系数。

图4是示出本发明的实施方式3的回波消除装置的结构的框图。回波消除装置具备扬声器101、话筒102、自适应滤波器部103、受话ST检测部104、第1功率计算部105、第2功率计算部106、功率比较部107、声结合量推测部108、残留回波功率推测部109、信号对回波比推测部110、振幅抑制系数确定部411、振幅抑制增益特性设定部412、以及振幅抑制部112。在图4中对与图1相同或者相当的部分附加相同符号并省略说明。

在振幅抑制增益特性设定部412中，保存有振幅抑制增益G(k)相对于对数信号对回波比SER(k)的特性数据。

图5是振幅抑制增益特性设定部412保存的振幅抑制增益G(k)特性数据的一个例子，用对数表现定义了信号对回波比ser(k)与振幅抑制系数g(k)的关系。在振幅抑制增益特性设定部412中，如图5所示，针对在特性空间上设定的多个变节点，保存有表示将这些点彼此各自连接的直线、或者用2次以上的函数定义的曲线、或者用连接所有点的近似曲线定义的特性曲线的特性数据。在本实施方式的回波消除装置中，通过设计者预先对振幅抑制增益特性设定部412设定任意的变节点，生成特性曲线并保存为振幅抑制增益G(k)特性数据，从而可以任意地调节振幅抑制增益特性。

振幅抑制系数确定部411根据从信号对回波比推测部110输入的信号对回波比ser(k)计算出对数信号对回波比SER(k)。然后，振幅抑制系数确定部411从振幅抑制增益特性设定部412读出与该对数信号对回波比SER(k)对应的振幅抑制增益G(k)，将其变换为振幅抑制系数g(k)，输出到振幅抑制部112。

如上所述，根据实施方式3，回波消除装置具备振幅抑制增益特性设定部412，该振幅抑制增益特性设定部412将定义了信号对回波比与振幅抑制系数的关系的振幅抑制增益特性保持为振幅抑制增益特性数据，该振幅抑制增益特性数据是用将在特性空间上任意地设定的多个变节点进行连接的直线或者近似曲线定义的，振幅抑制系数确定部411根据振幅抑制增益特性设定部412中保持的振幅抑制增益特性数据，确定与信号对回波比对应的振幅抑制系数。因此，可以自如地调节振幅抑制增益特性。

实施方式4.

上述实施方式1～3的回波消除装置在时域中对发送中间信号进行振幅抑制，但在本实施方式的回波消除装置中，在频域进行振幅抑制。图6是示出本发明的实施方式4的回波消除装置的结构的框图。回波消除装置具备：扬声器101、话筒102、自适应滤波器部103、受话ST检测部104、第1功率谱计算部605、第2功率谱计算部606、功率比较部607、声结合量推测部608、残留回波功率谱推测部609、信号对回波谱比推测部610、振幅抑制系数谱确定部611、振幅抑制部612、第1频率变换部613、第2频率变换部614、以及逆频率变换部615。另外，在图6中对与图1相同或者相当的部分附加相同符号并省略说明。

第1频率变换部613将所接收到的接收信号r_in(k)变换为频谱，作为接收信号谱R(ω，k)。ω表示频率、k表示时刻。

另外，第2频率变换部614将从自适应滤波器部103输入的发送中间信号s_mid(k)变换为频谱，作为发送中间信号谱S(ω，k)。在第1以及第2频率变换部613、614的频率变换处理中，使用FFT(Fast Fourier Transform，快速傅立叶变换)。

第1功率谱计算部605根据从第1频率变换部613输入的接收信号谱R(ω，k)计算出接收信号功率谱。另外，第2功率谱计算部606根据从第2频率变换部614输入的发送中间信号谱S(ω，k)计算出发送中间信号功率谱。功率比较部607从第1以及第2功率谱计算部605、606接收接收信号功率谱以及发送中间信号功率谱，按照下述式(12)计算出两者之比即功率比sr(ω，k)。

$\mathrm{sr}(\mathrm{\ω},k)=\frac{{\left|S(\mathrm{\ω},k)\right|}^2}{{\left|R(\mathrm{\ω},k)\right|}^2}---\left(12\right)$

sr(ω，k)：功率比

|S(ω，k)|²：发送中间信号功率谱

|R(ω，k)|²：接收信号功率谱

声结合量推测部608从受话ST检测部104接收单向通话状态的检验结果即检验标志RST(k)，在RST(k)是1时，即是受话单向通话状态时，通过下述式(13)更新推测声结合量H(ω，k)。其中，0＜α≤1。

H(ω，k)＝α·sr(ω，k)+(1-α)H(ω，k-1)        (13)

残留回波功率谱推测部609从第1功率谱计算部605接收接收信号功率谱，从声结合量推测部608接收推测声结合量，按照下述式(14)计算出推测残留回波功率谱。

另外，在考虑回波的余音分量的情况下，残留回波功率谱推测部609也可以代替下述式(14)而按照下述式(15)，通过对根据推测声结合量和接收功率谱计算的当前的残留回波功率谱的推测值加上乘了规定的系数β的过去时的残留回波功率谱的推测值，计算出推测残留回波功率谱。

|E(ω，k)|²＝H(ω，k)×|R(ω，k)|²                    (14)

|E(ω，k)|²＝H(ω，k)×|R(ω，k)|²+β|E(ω，k-1)|²

其中，0＜β＜1                                    (15)

|E(ω，k)|²：推测残留回波功率谱

|R(ω，k)|²：接收信号功率谱

信号对回波谱比推测部610从第2功率谱计算部606接收发送中间信号功率谱，从残留回波功率谱推测部609接收推测残留回波功率谱，按照下述定义式(16)计算出信号对回波谱比ser(ω，k)。在此，a是a＞0的任意的常数。

$\mathrm{ser}(\mathrm{\ω},k)=\frac{{\left|S(\mathrm{\ω},k)\right|}^2}{{\left|E(\mathrm{\ω},k)\right|}^2+a}---\left(16\right)$

振幅抑制系数谱确定部611从信号对回波谱比推测部610接收信号对回波谱比ser(ω，k)，使用上述实施方式1～3中的某一个方法确定振幅抑制系数谱g(ω，k)。

振幅抑制系数谱确定部611在应用了实施方式1的方法的情况下按照下述式(17)，另外在应用了实施方式2的方法的情况按照下述式(18)，确定振幅抑制系数谱g(ω，k)。

$g(\mathrm{\ω},k)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{1}{b}\sqrt{\mathrm{ser}{(\mathrm{\ω},k)}^c}& \mathrm{ser}(\mathrm{\ω},k)\≤b^{\frac{2}{c}}\\ 1.0& \mathrm{ser}(\mathrm{\ω},k)>b^{\frac{2}{c}}\end{array}\right.---\left(17\right)$

$g(\mathrm{\ω},k)={\left(\frac{1}{b}\right)}^{(1-\frac{1}{{1+c}^{-(10{\log }_{10}\left(\mathrm{ser}(\mathrm{\ω},k)\right)-d)}})}---\left(18\right)$

另外，在应用实施方式3的方法的情况下，回波消除装置具备振幅抑制增益特性设定部，该振幅抑制增益特性设定部保持定义了与对数信号对回波谱比SER(ω，k)对应的振幅抑制增益G(ω，k)的特性的振幅抑制增益G(ω，k)特性数据，振幅抑制系数谱确定部611从振幅抑制增益特性设定部读出振幅抑制增益G(ω，k)，将其变换为振幅抑制系数谱g(ω，k)。

另外，对于在振幅抑制系数谱确定部611使用上述实施方式1～3的方法来确定振幅抑制系数谱g(ω，k)的情况下，通过使用各方法得到的效果，在本实施方式中当然也可以得到。

振幅抑制部612通过对发送中间信号谱S(ω，k)乘以振幅抑制系数谱g(ω，k)而进行非线性回波处理，生成发送输出信号谱S_out(ω，k)。然后，逆频率变换部615从振幅抑制部612接收发送输出信号谱S_out(ω，k)，进行频率逆变换来生成发送输出信号s_out(k)。

这样，通过振幅抑制系数谱确定部611在频域上针对每个频带计算出不同的振幅抑制系数谱g(ω，k)，从而发送输入信号中的回波分量为主的频率分量被抑制，送话声音为主的频率分量被保存。因此，与在时域中进行振幅抑制的上述实施方式1～3的回波消除装置相比，在本实施方式4的回波消除装置中，发送输入信号中包含的话者声音的损失进一步变少。

如上所述，根据实施方式4，回波消除装置具备：自适应滤波器部103，从送话声音和回波混合存在的发送输入信号中去除回波而输出发送中间信号；受话ST检测部104，使用接收信号和发送中间信号来检验受话侧的单向通话状态；第1频率变换部613，将接收信号变换为频谱即接收信号谱；第1功率谱计算部605，根据接收信号谱计算出功率谱；第2频率变换部614，将发送中间信号变换为频谱即发送中间信号谱；第2功率谱计算部606，根据发送中间信号谱计算出功率谱；功率比较部607，计算出发送中间信号功率谱与接收信号功率谱之比；声结合量推测部608，在由受话ST检测部104检验到单向通话状态的情况下，根据发送中间信号功率谱与接收信号功率谱之比推测推测声结合量并更新；残留回波功率谱推测部609，根据接收信号功率谱和推测声结合量推测发送中间信号的推测残留回波功率谱；信号对回波谱比推测部610，根据发送中间信号功率谱与推测残留回波功率谱之比推测信号对回波谱比；振幅抑制系数谱确定部611，根据信号对回波谱比确定振幅抑制系数谱；振幅抑制部612，根据振幅抑制系数谱，对发送中间信号谱进行振幅抑制；以及逆频率变换部615，将振幅抑制后的发送中间信号谱变换为时序列信号，该回波消除装置在频域上针对每个频带计算出不同的振幅抑制系数而在频域中进行振幅抑制。因此，与在时域中进行振幅抑制的情况相比，可以进一步减少话者声音的损失。

产业上的可利用性

如上所述，本发明的回波消除装置根据信号对回波比来确定非线性回波处理中使用的振幅抑制系数，所以可以实现话者声音的听觉上的劣化少的回波消除装置，适用于送话声音对回波比例恶劣的免提电话等的回波消除装置中。

Claims (10)

1.一种回波消除装置，其特征在于，具备：

自适应滤波器部，从送话声音和回波混合存在的发送输入信号中去除回波而输出发送中间信号；

受话单向通话检测部，使用接收信号和所述发送中间信号，检验受话侧的单向通话状态；

第1功率计算部，计算出所述接收信号的功率；

第2功率计算部，计算出所述发送中间信号的功率；

声结合量推测部，在由所述受话单向通话检测部检验到单向通话状态的情况下，根据所述发送中间信号与所述接收信号的功率比推测声结合量并更新；

残留回波功率推测部，根据所述接收信号的功率和所述声结合量，推测所述发送中间信号的残留回波功率；

信号对回波比推测部，根据所述发送中间信号的功率与所述残留回波功率之比，推测信号对回波比；

振幅抑制系数确定部，根据所述信号对回波比确定振幅抑制系数；以及

振幅抑制部，根据所述振幅抑制系数，对所述发送中间信号进行振幅抑制。

2.根据权利要求1所述的回波消除装置，其特征在于，

振幅抑制系数确定部根据下式，确定与信号对回波比对应的振幅抑制系数，

$g\left(k\right)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{1}{b}\sqrt{\mathrm{ser}{\left(k\right)}^c}& \mathrm{ser}\left(k\right)\≤b^{\frac{2}{c}}\\ 1.0& \mathrm{ser}\left(k\right)>b^{\frac{2}{c}}\end{array}\right.$

g(k)：振幅抑制系数

ser(k)：信号对回波比

b、c：满足b＞1、c＞0的任意的常数。

3.根据权利要求1所述的回波消除装置，其特征在于，

振幅抑制系数确定部根据下式，确定与信号对回波比对应的振幅抑制系数，

$g\left(k\right)={\left(\frac{1}{b}\right)}^{(1-\frac{1}{{1+c}^{-(10{\log }_{10}\left(\mathrm{ser}\left(k\right)\right)-d)}})}$

g(k)：振幅抑制系数

ser(k)：信号对回波比

b、c：满足b＞1、c＞0的任意的常数

d：任意的常数。

4.根据权利要求1所述的回波消除装置，其特征在于，

具备振幅抑制增益特性设定部，该振幅抑制增益特性设定部将定义了信号对回波比与振幅抑制系数的关系的振幅抑制增益特性，保持为振幅抑制增益特性数据，该振幅抑制增益特性数据是用将在特性空间上任意地设定的多个变节点进行连接的直线或者近似曲线定义的，

振幅抑制系数确定部根据所述振幅抑制增益特性设定部中保持的所述振幅抑制增益特性数据，确定与信号对回波比对应的振幅抑制系数。

5.根据权利要求1所述的回波消除装置，其特征在于，

残留回波功率推测部对根据当前的接收信号的功率和声结合量推测出的残留回波功率加上过去推测出的残留回波功率而作为发送中间信号的残留回波功率。

6.一种回波消除装置，其特征在于，具备：

自适应滤波器部，从送话声音和回波混合存在的发送输入信号中去除回波而输出发送中间信号；

受话单向通话检测部，使用接收信号和所述发送中间信号，检验受话侧的单向通话状态；

第1频率变换部，将所述接收信号变换为频谱；

第1功率谱计算部，根据所述接收信号的频谱计算出功率谱；

第2频率变换部，将所述发送中间信号变换为频谱；

第2功率谱计算部，根据所述发送中间信号的频谱计算出功率谱；

声结合量推测部，在由所述受话单向通话检测部检验到单向通话状态的情况下，根据所述发送中间信号和所述接收信号的功率谱比，推测声结合量并更新；

残留回波功率谱推测部，根据所述接收信号的功率谱和所述声结合量，推测所述发送中间信号的残留回波功率谱；

信号对回波谱比推测部，根据所述发送中间信号的功率谱与所述残留回波功率谱之比，推测信号对回波谱比；

振幅抑制系数谱确定部，根据所述信号对回波谱比确定振幅抑制系数谱；

振幅抑制部，根据所述振幅抑制系数谱，对所述发送中间信号的频谱进行振幅抑制；以及

逆频率变换部，将所述振幅抑制后的所述发送中间信号的频谱变换为时序列信号。

7.根据权利要求6所述的回波消除装置，其特征在于，

振幅抑制系数谱确定部根据下式，确定与信号对回波谱比对应的振幅抑制系数谱，

$g(\mathrm{\ω},k)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{1}{b}\sqrt{\mathrm{ser}{(\mathrm{\ω},k)}^c}& \mathrm{ser}(\mathrm{\ω},k)\≤b^{\frac{2}{c}}\\ 1.0& \mathrm{ser}(\mathrm{\ω},k)>b^{\frac{2}{c}}\end{array}\right.$

g(ω，k)：振幅抑制系数谱

ser(ω，k)：信号对回波谱比

b、c：满足b＞1、c＞0的任意的常数。

8.根据权利要求6所述的回波消除装置，其特征在于，

振幅抑制系数谱确定部根据下式，确定与信号对回波谱比对应的振幅抑制系数谱，

$g(\mathrm{\ω},k)={\left(\frac{1}{b}\right)}^{(1-\frac{1}{{1+c}^{-(10{\log }_{10}\left(\mathrm{ser}(\mathrm{\ω},k)\right)-d)}})}$

g(ω，k)：振幅抑制系数谱

ser(ω，k)：信号对回波谱比

b、c：满足b＞1、c＞0的任意的常数

d：任意的常数。

9.根据权利要求6所述的回波消除装置，其特征在于，

具备振幅抑制增益特性设定部，该振幅抑制增益特性设定部将定义了信号对回波谱比与振幅抑制系数谱的关系的振幅抑制增益特性，保持为振幅抑制增益特性数据，该振幅抑制增益特性数据是用将在特性空间上任意地设定的多个变节点进行连接的直线或者近似曲线定义的，

振幅抑制系数谱确定部根据所述振幅抑制增益特性设定部中保持的所述振幅抑制增益特性数据，确定与信号对回波谱比对应的振幅抑制系数谱。

10.根据权利要求6所述的回波消除装置，其特征在于，

残留回波功率谱推测部对根据当前的接收信号的功率谱和声结合量推测出的残留回波功率谱加上过去推测出的残留回波功率谱而作为发送中间信号的残留回波功率谱。

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