CN103716478A - 双向回音消除方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双向回音消除方法，具体包括：对远端信号进行采样，得到信号序列X；对近端待发送的信号进行采样，得到信号序列E；利用自适应滤波算法，以信号序列E为参考信号，对信号序列X进行回音消除，得到信号序列F；将得到的信号序列F输入到移动通信设备硬件回音消除电路，得到发送到远端的输出信号。本发明的方法通过在移动通信设备上增加自适应滤波算法，实现了对远端信号的回音消除，同时加上移动通信设备硬件本身对近端信号的回音消除功能，实现了在不增加额外硬件的基础上利用单设备完成了对双向信号同时进行回音消除的目的，提高了通话的语音质量。

Description

双向回音消除方法

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，尤其涉及一种双向回音消除方法。

背景技术

在智能通话设备上，回音消除技术已经十分成熟。但是，这些设备都是针对远端信号作回音消除，而不对近端设备做回音消除。在两个都具备回音消除特性的智能设备之间进行通话时，双方都不会受到回音的困扰。然而，当一个具备回音消除特性的智能设备与不具备回音消除的设备进行通话时，具备回音消除特性的智能设备这一端反而会受到回音的困扰。如一个移动通信设备（手机）与没有回音消除功能且打开扩音模式的固定电话进行通话时，持移动通信设备的通话者会听到从远端传回来的自己的回音。基于以下这种思路：“这是通话中对方设备的问题，不是我这边设备的问题”，现有的移动通信设备是不考虑这个问题的，所以现有的设备都是没有做双向回音消除的。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术存在的上述问题，提出了一种双向回音消除方法。

本发明的技术方案为：一种双向回音消除方法，具体包括如下步骤：

S1.对远端信号进行采样，得到信号序列X；

S2.对近端待发送的信号进行采样，得到信号序列E；

S3.利用自适应滤波算法，以步骤S2中得到的信号序列E为参考信号，对步骤S1中得到的信号序列X进行回音消除，得到信号序列F；

S4.将步骤S3中得到的信号序列F输入到移动通信设备硬件回音消除电路，得到发送到远端的输出信号。

进一步的，所述步骤S1具体过程如下：设接收到的远端信号为x，利用8KHz的采样频率对远端信号x进行采样后得到的采样序列为：

X=[x1,x2,x3,...]。

进一步的，所述步骤S2具体过程如下：利用8KHz的采样频率对近端待发送信号e进行采样后得到的采样序列为：

E=[e1,e2,e3,...]。

更进一步的，所述步骤S3具体过程如下：

配置滤波长度为1024，初始化自适应滤波系数

采用NLMS算法更新滤波系数：

$\hat{w}\left(n\right)\←\hat{w}\left(n\right)+\frac{\mathrm{\μ}}{\mathrm{\δ}+\left|E\right|}{X}^{H}E$

其中，μ和δ是正数，δ=0.01；μ等于剩余误差率的平方，为可变的学习步长；H是共轭转置变换；

利用更新后的滤波系数计算回音模拟量：

$\hat{x}\left(n\right)=\hat{w}(n{)}^{H}E$

远端信号x(n)与回音模拟量

相减，达到回音消除目的。

为进一步提高语音质量，再作一次带通滤波，输出信号为：

$f\left(n\right)=H(x\left(n\right)-\hat{x}\left(n\right))$

其中，H是一个800Hz到3KHz的带通滤波器。

本发明的有益效果：本发明的双向回音消除方法，通过在移动通信设备上增加自适应滤波算法，实现了对远端信号的回音消除，同时加上移动通信设备硬件本身对近端信号的回音消除功能，实现了在不增加额外硬件的基础上利用单设备完成了对双向信号同时进行回音消除的目的，提高了通话的语音质量。

附图说明

图1为本发明实施例的双向回音消除方法流程示意图。

图2为采用本发明的双向回音消除方法的移动通信设备的回音消除结构示意图，其中，x(n)是远端传输过来的信号，y(n)是发音装置发出的声音经过空气传播、环境反射等被录音装置捕获到的远端回音信号，v(n)是近端信号，e(n)是近端录音装置捕获到的信号经过消除远端回音信号y(n)后传输到远端的信号，f(n)是远端信号经过回音消除后的信号，和分别是远端信号x(n)和近端信号y(n)的回音信号模拟量。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的阐述。

现有的技术还没有移动通信设备做双向回音消除，具体原因可能是：通话时听到的回音，是对方设备的问题，与本人设备无关，对方听到的回音，才是本人设备的问题，因此没有必要做与自己手机产品无关的设备；当移动通信设备与固定电话（打开免提）通话时，用移动通信设备的人就会听到自己的回音，而固定电话那边却听不到自己的回音，移动通信设备的推辞是：“那是对方设备的问题，跟我的设备没有关系，而且对方没听到他自己的回音，这就体现了自己产品的优点！”

基于上述原因，所以目前的移动通信设备都是只做了单向回音消除的。基于此本发明实施例提出了一种双向回音消除方法，流程示意图如图1所示，具体包括如下步骤：

S11.对远端信号进行采样，得到信号序列X；

S12.对近端待发送的信号进行采样，得到信号序列E；

S13.利用自适应滤波算法，以步骤S12中得到的信号序列E为参考信号，对步骤S11中得到的信号序列X进行回音消除，得到信号序列F；

S14.将步骤S13中得到的信号序列F输入到移动通信设备硬件回音消除电路，得到输出信号序列。

在本实施例中，步骤S11具体过程如下：设接收到的远端信号为x，利用8KHz的采样频率对远端信号x进行采样后得到的采样序列为：

X=[x1,x2,x3,...]。

在本实施例中，步骤S12具体过程如下：利用8KHz的采样频率对近端待发送信号e进行采样后得到的采样序列为：

E=[e1,e2,e3,...]。

在本实施例中，步骤S13具体过程如下：

配置滤波长度为1024，初始化自适应滤波系数

采用NLMS算法更新滤波系数：

$\hat{w}\left(n\right)\←\hat{w}\left(n\right)+\frac{\mathrm{\μ}}{\mathrm{\δ}+\left|E\right|}{X}^{H}E$

其中，μ和δ是正数，δ=0.01；μ等于剩余误差率的平方，是可变的学习步长；H是共轭转置变换；

利用更新后的滤波系数计算回音模拟量：

$\hat{x}\left(n\right)=\hat{w}(n{)}^{H}E$

远端信号x(n)与回音模拟量

相减，达到回音消除目的。

为进一步提高语音质量，再作一次带通滤波，输出信号为：

$f\left(n\right)=H(x\left(n\right)-\hat{x}\left(n\right))$

其中，H是一个800Hz到3KHz的带通滤波器。

在本实施例中，步骤S14所述的硬件回音消除电路可以通过移动通信设备中的固有功能实现，在此不再详细描述。

以智能手机为例说明本发明方法的具体使用过程，在如图2所示硬件回音消除及其右边步骤均为智能手机本身已有功能，修改原通话软件，在原来的流程中插入软件回音消除模块，实现软件回音消除模块的具体步骤如下：

S21.接收到远端数据后经过解码后作为远端信号的采样数据X送入软件回音消除模块。

S22.对近端待发送信号进行采样得到信号序列E，信号序列E作为参考信号送入软件回音消除模块。

S23.依据步骤S21和S22的数据X和E，更新滤波系数：

$\hat{w}\left(n\right)\←\hat{w}\left(n\right)+\frac{\mathrm{\μ}}{\mathrm{\δ}+\left|E\right|}{X}^{H}E$

计算回音模拟量：

$\hat{x}\left(n\right)=\hat{w}(n{)}^{H}E$

消除回音并作带通滤波：

$f\left(n\right)=H(x\left(n\right)-\hat{x}\left(n\right))$

完成S21、S22和S23后，流程返回到原有信号处理流程，f(n)成为原流程中远端信号，结束后返回近端信号经过回音消除后的信号E，继续被S22捕获。若通话未结束，继续步骤S21。

通过上述实施过程可以看出，本发明的双向回音消除方法，通过在移动通信设备上增加自适应滤波算法，实现了对远端信号的回音消除，同时加上移动通信设备硬件本身对近端信号的回音消除功能，实现了在不增加额外硬件的基础上利用单设备完成了对双向信号同时进行回音消除的目的，提高了通话的语音质量。

本领域技术人员应当理解，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，而本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的用于宽带雷达信号下变频的方法可以在不脱离本发明实质基础上，进行其它各种具体变形，这些变形仍然在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种双向回音消除方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

S1.对远端信号进行采样，得到信号序列X；

S2.对近端待发送的信号进行采样，得到信号序列E；

S3.利用自适应滤波算法，以步骤S2中得到的信号序列E为参考信号，对步骤S1中得到的信号序列X进行回音消除，得到信号序列F；

S4.将步骤S3中得到的信号序列F输入到移动通信设备硬件回音消除电路，得到发送到远端的输出信号。

2.根据权利要求1所述的双向回音消除方法，其特征在于，所述步骤S1具体过程如下：设接收到的远端信号为x，利用8KHz的采样频率对远端信号x进行采样后得到的采样序列为：

X=[x1,x2,x3,...]。

3.根据权利要求2所述的双向回音消除方法，其特征在于，所述步骤S2具体过程如下：利用8KHz的采样频率对近端待发送信号e进行采样后得到的采样序列为：

E=[e1,e2,e3,...]。

4.根据权利要求3所述的双向回音消除方法，其特征在于，所述步骤S3具体过程如下：

配置滤波长度为1024，初始化自适应滤波系数

采用NLMS算法更新滤波系数：

$\hat{w}\left(n\right)\←\hat{w}\left(n\right)+\frac{\mathrm{\μ}}{\mathrm{\δ}+\left|E\right|}{X}^{H}E$

其中，μ和δ是正数，δ=0.01；μ等于剩余误差率的平方，为可变的学习步长；H是共轭转置变换；

利用更新后的滤波系数计算回音模拟量：

$\hat{x}\left(n\right)=\hat{w}(n{)}^{H}E$

远端信号x(n)与回音模拟量

相减，达到回音消除目的。

5.根据权利要求4所述的双向回音消除方法，其特征在于，步骤S3中还包括对所得到的回音模拟量再作一次带通滤波，输出信号为：

$f\left(n\right)=H(x\left(n\right)-\hat{x}\left(n\right))$

其中，H是一个800Hz到3KHz的带通滤波器。

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