CN104703107A - 一种用于数字助听器中的自适应回波抵消方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种适用于数字助听器中的自适应回波抵消方法NBLMS_M-K，在以M为一个周期内，每来一个信号点对前K个滤波器抽头系数进行更新，在第M个信号点进入系统时，对全部的滤波器系数进行更新。该方法既降低了算法的复杂度，又保证处理后的语音具有较高的可懂度和清晰度，满足了数字助听器体积小、功耗低的要求。

Description

一种用于数字助听器中的自适应回波抵消方法

技术领域

本发明涉及语音信号处理技术领域，尤其涉及一种自适应回波抵消方法。

背景技术

NLMS(Normalized Least Mean Square)是一种基于逐点更新滤波器系数的算法，思想是每输入到滤波器中一个数据滤波器所有系数更新一次。此算法实现简单，但是增加了计算量，使得其实现程序频繁跳转，造成系统资源浪费、处理延时大、系统效率低，对于实时性高、功耗低的助听器来说，此算法不宜采用。

为了解决程序的频繁跳转，先后提出了BLMS(Blocked LMS)算法，一种块更新滤波器系数的算法，思想是每输入S(S>1)个数据，滤波器所有系数更新一次。很大程度上减少了运算量，但是其步长参数是固定不变的，导致性能不理想。基于上述原因，很多助听器中采用了NLMS与BLMS组合而成的NBLMS算法，其中的步长参数是以输入信号的功率作为归一化的，此算法基于块更新滤波器系数，虽然解决了NLMS的资源浪费的问题，但是收敛精度较低、回波残留大、效果比较差，远远不能满足现阶段体积逐渐变小的助听器的性能要求。

数字助听器体积较小、功耗较低，则要求算法复杂度低并且保证处理后的语音具有较高的可懂度和清晰度。因此，结合NLMS与NBLMS算法的思想，提出一种改进算法NBLMS_M-K，这里的M指的是周期，即以M个点作为一个周期，K指的是滤波器的前K个系数。同时，步长参数做了改进，用估计误差而不是输入信号作为归一化的指标。此算法既解决了NLMS算法的逐点更新问题，同时又改变了NBLMS算法性能低的问题，能够满足数字助听器的要求。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种对数字助听器中产生的回波进行实时模拟并自动消除的自适应回波抵消方法。该方法的主要思想是在以M为一个周期内，每来一个信号点对前K个滤波器抽头系数进行更新(我们认为距离当前时刻越远的信号对当前时刻的影响越小，对当前滤波器的系数影响越小)，在第M个信号点进入系统时，对全部的滤波器系数进行更新。这样做的主要原因是，前M个信号点对当前时刻的影响较大，对当前的滤波器系数影响较大，减小了运算量。

该方法的实现运用了以下技术：

设置一个周期为M的计数器来统计输入的数据次数；

计数器的值小于M时，更新自适应滤波器的前K个抽头系数；

计数器的值等于M时，更新自适应滤波器的所有抽头系数；

用自适应滤波器的估计误差平方和作为归一化的指标。

本发明的有益效果是：本发明提出的自适应回波抵消方法既能降低运算复杂度，又能保证算法的性能。

附图说明

图1是自适应回波抵消的原理图；

图2是本发明的NBLMS_M-K方法的程序流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

附图1是本发明的原理图，利用自适应算法估计回波路径，用w(n)表示，通过当前的误差反馈e(n)修正当前的滤波器系数w(n)，下一时刻时，再计算y(n)与d(n)的差e(n)，再利用下一时刻时的e(n)去更新修正w(n)，这样不断的迭代，达到收敛，使得v(n)和y(n)相等，达到消除回波的目的。

附图2是本发明的NBLMS_M-K方法的程序流程图，对滤波器的L个抽头系数分两部分进行处理，即0～K-1和K～L-1两部分(K<L)。

假定n时刻输入到滤波器的信号为n时刻的期望信号d(n)，设置计数器h＝0；

(1)计算出滤波器的估计输出和估计误差e(n)＝d(n)-y(n)；

(2)假定计数器的值小于M，则调整滤波器的前K个抽头系数：

w(i，n+1)＝w(i，n)+2*μ(n)*e(n)*x(n-i)

其中，步长参数

$\mathrm{\&mu;}\left(n\right)=\frac{\mathrm{\&alpha;}}{\mathrm{\&beta;}+{\left|\right|e\left(n\right)\left|\right|}^2};$

(3)计数器h值加1；重复(1)、(2)直到计数器值为M；

(4)计数器的值等于M，则调整滤波器所有抽头系数

(5)把计数器清0。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种用于数字助听器中的自适应回波抵消方法，其特征在于，将所述数字助听器中的滤波器的抽头系数分为两部分进行更新处理，具体步骤如下：

步骤A1：若计数器的值小于M，则调整滤波器的前K个抽头系数：

w(i，n+1)＝w(i，n)+2*μ(n)*e(n)*x(n-i)，i＝1,..,K；

步骤A2：若计数器的值等于M，则调整滤波器所有抽头系数

其中，为n时刻输入到滤波器的信号，e(n)为误差反馈，μ(n)为步长参数。

2.根据权利要求1所述的自适应回波抵消方，其特征在于：步长参数μ(n)的作用在于将估计误差e(n)作为步长归一化的指标，其估计公式如下：

$\mathrm{\&mu;}\left(n\right)=\frac{\mathrm{\&alpha;}}{\mathrm{\&beta;}+{\left|\right|e\left(n\right)\left|\right|}^2}.$

3.根据权利要求1所述的自适应回波抵消方法，特征在于：所述估计误差e(n)＝d(n)-y(n)，其中d(n)为n时刻的期望信号，d(n)＝v(n)+sig(n)，v(n)为n时刻的实际回波信号，sig(n)为n时刻的语音信号，y(n)为滤波器的输出，