CN1917386B - 一种回波抵消中双讲状态的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于通信领域，提供了一种回波抵消中双讲状态的检测方法，所述方法包括下述步骤：A.估算远端信号的幅度衰减因子；B.根据所述幅度衰减因子、远端信号以及残留回波判断是否发生双讲，在判断双讲发生时发出双讲预警；C.统计双讲预警次数，当双讲预警次数超过双讲预警门限值时，判决双讲存在。本发明根据幅度衰减因子对远端信号进行逐点双讲检测，并根据回波路径改变判决和发散情况调整幅度衰减因子，能够较好的判决存在远、近端小信号时的双讲状态，提高了双讲状态的检测灵敏度，增强了回波抵消性能。

Description

一种回波抵消中双讲状态的检测方法

技术领域

本发明属于通信领域，尤其涉及一种回波抵消中双讲状态的检测方法。

背景技术

网络通信系统中，通话质量常常受到回波(Echo)的影响。线路回波(LineEcho)是其中一种主要形式。线路回波产生的原因主要是起二、四线变换作用的混合变换线圈(Hybrid)的阻抗不匹配引起的。理想情况下，混合变换线圈会把远端用户的信号完全传送到近端用户。但在实际情况中，由于阻抗不匹配等原因，从四线侧到二线侧的信号经过混合变换线圈后，部分信号会泄漏返回到四线侧，这部分“泄漏”的信号又传回远端，这样远端用户就听到了自己的声音，这就是线路回波，也称电回波，如图1所示。

通常，混合变换线圈的泄漏通路是线性的，但频率特性未知。由于网络通信过程中信号延迟通常都比较大，故回波也比较显著，严重时使通话无法正常进行，因此需要采取一定的手段来抑制回波。近年来发展起来的自适应回波抵消器(Echo Canceller，EC)较好地解决了这个问题。

图2示出了回波抵消器的结构，其中，Rin对应远端输入，Rout对应远端输出，Sin对应近端输入，Sout对应近端输出。回波抵消器的目的就是将来自于远端信号的回波在近端消除掉，使得在Sout的输出端不再包含Rin的回波输出，对回波的抵消过程主要依靠自适应滤波器来实现。

假设远端信号Rin经过混合变换线圈形成回波G，回波G、近端声音信号S和近端背景噪声N混合形成Sin，即：

Sin＝G+S+N；

远端信号Rin作为自适应滤波器的输入，通过自适应滤波器形成模拟回波信号g。用Sin减去g，得到传向远端的信号Sout，即：

Sout＝Sin-g＝G+S+N-g；

当自适应滤波器的单位脉冲响应h能很好地模拟回波通道的传递函数H，即G≈g时，残余回波信号e＝G-g很小，则：

Sout≈S+N；

此时回波G被抵消。

回波抵消算法要求满足ITU-T G.168(2002)的标准要求。回波抵消器的设计，主要是针对语音信号的回波问题，要求在确保语音质量的前提下，能够有效抵消回波信号。在算法设计时，通常包含有一个非线性处理模块(Non-LinearProcessor，NLP)，当残留回波信号的电平较小时，会启动非线性处理模块，替代原始语音信号而输出舒适噪声，给人以更舒适的感受。

在理想情况下，当仅有远端信号及远端回波信号时，自适应滤波器系数不断更新，最真实地模拟回波路径，此时得到的残余回波最小，即回波抵消得最干净。适当结合非线性处理模块，能够给人以最舒适的感受。如果在近端除了远端回波信号外，还有近端真实信号输入，即所谓的双讲(Double-talk)，自适应滤波器系数则不能再进行更新，否则可能导致滤波器的发散。

通常情况下，当近端信号较显著，而远端信号可忽略时，滤波器系数不更新，非线性处理模块不工作，保证近端语音顺利发出；当远端信号显著，而近端信号可忽略时，滤波器系数不断更新，最真实地模拟回波路径，适当结合非线性处理模块，达到最好的回波消除效果；当远端和近端信号都不显著时，滤波器系数不更新；当远端信号的回波即远端信号峰值电平回波路径损耗(EchoReturn Loss，ERL)大于近端信号时，非线性处理模块工作，反之，非线性处理模块不工作；当远端和近端信号都较显著时，对应双讲的情况，自适应滤波器系数不更新，非线性处理模块不工作。

由于不同的远、近端信号组合对应着不同情况的自适应滤波器系数更新以及非线性处理模块的工作状态，所以准确地判断出远、近端信号的有无，将直接决定着回波抵消算法的性能。而远、近端信号的识别分别由近端检测模块以及远端检测模块完成，这两个模块算法的灵敏度将直接决定回波抵消算法的性能和用户的主观感受舒适度，在回波抵消算法中占有至关重要的地位。

远端信号检测是用于判断远端，即接收输入端Rin是否有语音信号。它与近端信号检测相配合，来控制自适应滤波是否进行。当只检测到远端信号，而没有近端语音时，则自适应滤波继续进行，否则停止自适应滤波。

近端信号检测是用来检测近端Sin是否有需要发送的语音信号。检测结果直接影响到自适应滤波是否继续进行迭代。一方面，当近端只有回波或者当近端语音信号足够小时，近端信号检测要求不灵敏，以此保证自适应滤波继续工作。另一方面，当近端语音信号足够大时，即存在双讲时，要求近端信号检测足够灵敏，以此避免自适应滤波的发散。此外，近端检测还影响到非线性处理模块的工作状态。

在现有技术中，对于近远端信号的检测一般都是在时域的全频带进行能量判决。远端检测算法需要获取远端信号的长时平均功率和远端信号峰值功率两个参数。长时平均功率用于远端信号有无的判决，峰值功率用于判决是否存在双讲。

通常采用简单整系数滤波器估计长时远端信号功率 $P_x\left(n\right)=\frac{1}{S_0}{P}_x(n-1)+x{\left(n\right)}^2,$ 其中S₀对应长时估计的样点数。同时，设定门限T_fe，如果长时远端信号功率大于该门限值，则认定为有远端信号；反之则没有。

采用峰值检波的思路估计短时远端信号功率最大值，用简单整系数滤波器计算得到远端短时能量far_power，假设远端信号的最大短时能量为max_power。远端信号的获取过程可以伪指令的形式表示如下：

if(far_power＞max_power)max_power＝far_power；

max_power将用于近端信号的检测。

近端检测采用的是自适应门限的近端检测算法，将近端信号功率与远端信号能产生的最大回波功率进行比较，进行近端信号检测。假设回波通道的衰减量为(ERL)dB，近端噪声最大功率为NEAR_MARGIN，远端信号的最大短时能量为max_power。

上述近端信号的检测算法可表述为两步：

首先，用简单整系数滤波器计算近端短时能量near_power；

接下来进行判决：

if(near_power-NEAR_MARGIN＞max_power-ERL)

{

有近端信号；

}

else

{

无近端信号；

}

如上所述，现有技术中对远、近端信号的检测方法是基于全频带简单的能量判决，判决手段比较单一、粗糙，在一些高性能的检测场合中难以检测出远、近端的小信号，双讲检测灵敏度较低。例如一般的远、近端信号检测，均是考虑在单讲的情况，即只有远端说话或只有近端说话，要求在这种情况下能够在近端将来自远端信号的回波消除掉；并且在双讲的情况下，要求不仅近端的信号能够完好地发送出去，同时针对远端信号的回波又能够有效抵消掉。

对于某些应用场合，特别是宽带分组语音网络的应用场合，ITU-T G.168的标准并不能完全满足实际的应用需要。例如双音多频(Dual Tone MultiFrequency，DTMF)收号情况，对回波抵消算法实际提出了高于ITU-T G.168的要求。它不仅要求回波抵消算法能够消除掉回波，而且还不能对来自近端的DTMF信号产生明显失真，否则就会导致严重的收号问题。按照相关标准的要求，至少在双讲情况下还要能够检测出近端-31dBm的小信号并透传，同时还不能引入远端信号的回波，因此对检测的灵敏度要求非常高。

另外，虽然EC的主要功能是实现对回波的消除，但在实际应用中还需要关注人耳的主观感受舒适度。如非线性处理模块启动与停止带来的剪切感、低残留回波情况下的舒适噪声的匹配程度等。在自适应滤波器系数冻结情况下，后续沿用的是刚刚更新过的系数，并假定这一系数能够最理想地模拟回波路径，但系数的更新及更新时间，都将直接影响回波抵消算法的性能，而这一判决都直接来自于远、近端信号的检测结果。

本发明的目的在于提供一种回波抵消中双讲状态的检测方法，旨在解决现有技术中对远、近端信号的检测基于全频带简单的能量判决，双讲状态的检测灵敏度比较低的问题。

本发明是这样实现的，一种回波抵消中双讲状态的检测方法，所述方法包括下述步骤：

A.估算远端信号的幅度衰减因子，包括：

A1.设置所述幅度衰减因子的初始值；

A2.将滤波器输出的残留回波信号的功率以及根据针对远端信号的幅度衰减因子获得的残留回波信号的功率进行比较，根据比较结果对所述幅度衰减因子进行更新；

B.根据所述幅度衰减因子、远端信号以及残留回波判断是否发生双讲，在判断双讲发生时发出双讲预警；

C.统计双讲预警次数，当双讲预警次数超过双讲预警门限值时，判决双讲存在。

在所述步骤A1中，所述幅度衰减因子的初始值为10-A_ECHO/20，其中，A_ECHO为回波路径损耗。

所述步骤A2具体包括下述步骤：

A21.判断 $P_e\left(m\right)\≥\widehat{\mathrm{\γ}}(m-1)\widehat{\mathrm{\γ}}(m-1)P_{\max }\left(m\right)$ 是否成立，是则执行步骤A22，否则降低幅度衰减因子为 $\widehat{\mathrm{\γ}}\left(m\right)={\mathrm{\α}}_d\widehat{\mathrm{\γ}}(m-1);$

A22.判断式P_e(m)＜ββP_max(m)是否成立，是则提高幅度衰减因子为 $\widehat{\mathrm{\γ}}\left(m\right)={\mathrm{\α}}_i\widehat{\mathrm{\γ}}(m-1);$

其中，

为远端信号第m帧的幅度衰减因子，P_e(m)为滤波器输出的残留回波信号的功率，P_max(m)最近M₀个帧中远端信号的功率的最大值，α_d、α_i为调整因子， $\mathrm{\β}={\mathrm{\λ}}_u\widehat{\mathrm{\γ}}(m-1),$ λ_u为松弛系数，λ_u＞1，M₀＝M₀＝N/S₀，N为自适应滤波器系数个数，S₀为每帧信号中的采样点数。

所述远端信号的功率根据下式计算：

$P_x\left(m\right)=\frac{1}{S_0}\underset{i=0}{\overset{S_0-1}{\mathrm{\Σ}}}x{(m{S}_0+i)}^2;$

其中，x为远端信号的幅度，i为S₀个采样点中第i个采样点，m为远端信号的第m个帧，S₀为每帧信号中的采样点个数。

在所述步骤B中所述判断是否发生双讲包括，如果满足 $e\left(n\right)>{\mathrm{\λ}}_p\widehat{\mathrm{\γ}}(n-1)x\left(n\right),$ 则判断双讲发生；

其中，x(n)为远端信号中第n个采样点的样点值，e(n)为滤波器输出的残留回波信号，λ_p为松弛系数，λ_p＞1，

为远端信号x(n)第n-1个采样点的幅度衰减因子。

在所述步骤B中所述判断是否发生双讲包括，如果满足 $\stackrel{\‾}{e}\left(n\right)>{\mathrm{\λ}}_p\widehat{\mathrm{\γ}}(n-1)x_{\max }\left(n\right),$ 则判断双讲发生；

其中，为滤波器输出的残留回波信号e(n)的包络，x_max(n)为远端信号n个采样点的样点值中的最大值，λ_p为松弛系数，λ_p＞1，

为远端信号第n-1个采样点的幅度衰减因子。

在所述步骤C之后所述方法进一步包括下述步骤：

S.当回波路径改变时，更新所述幅度衰减因子。

所述步骤S具体包括下述步骤：

S1.统计发生双讲预警而未检测出双讲的次数；

S2.当发生双讲预警而未检测出双讲的次数大于等于回波路径改变门限值时，判决回波路径改变；

S3.按下式更新所述幅度衰减因子：

$\widehat{\mathrm{\γ}}\left(n\right)=\widehat{\mathrm{\γ}}(n-1)+{\mathrm{\α}}_r{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{\max },$

其中，α_r为决定幅度衰减因子抬升快慢的系数，α_r＜1，为幅度衰减因子的最大值， ${\widehat{\mathrm{\γ}}}_{\max }={10}^{-A_{\mathrm{ECHO}}/20},$ A_ECHO为回波路径损耗。

在所述步骤C之后所述方法进一步包括下述步骤：

T.当滤波器系数存在发散时，调整所述幅度衰减因子。

所述步骤T具体包括下述步骤：

T1.判断发散判决计数值是否大于发散门限值；

T2.当发散判决计数值大于发散门限值时，判决滤波器系数存在发散，重置双讲预警操作，初始化当前幅度衰减因子。

所述步骤T1具体包括下述步骤：

T11.判断P_e(m)＞λ_dP_y(m)是否成立，是则执行步骤T12，否则执行步骤T13；

T12.发散判决计数值加1；

T13.判断式P_e(m)＜λ_cP_y(m)是否成立，是则执行步骤T14，否则执行步骤T15；

T14.发散判决计数值减1；

T15.判断发散判决计数值是否大于发散门限值，是则执行步骤T2，否则执行步骤T11；

其中，P_e(m)为滤波器输出的残留回波信号的功率，P_y(m)为近端信号的功率，λ_d与λ_c分别为大于1和小于1的常数。

所述滤波器输出的残留回波信号的功率P_e(m)根据下式计算：

$P_e\left(m\right)=\frac{1}{S_0}\underset{i=0}{\overset{S_0-1}{\mathrm{\Σ}}}e{(m{S}_0+i)}^2;$

其中，e为滤波器输出的残留回波信号的幅度，i为S₀个采样点中第i个采样点，m为远端信号和近端信号的第m个帧，S₀为每帧信号中的采样点个数。

所述近端信号的功率根据下式计算：

$P_y\left(m\right)=\frac{1}{S_0}\underset{i=0}{\overset{S_0-1}{\mathrm{\Σ}}}y{(m{S}_0+i)}^2;$

其中，y为近端信号的幅度，i为S₀个采样点中第i个采样点，m为近端信号的第m个帧，S₀为每帧信号中的采样点个数。

在所述步骤B之前，所述方法进一步包括：

判断所述幅度衰减因子是否大于设置的幅度衰减因子门限值，是则执行步骤B，否则不执行步骤B。

本发明根据幅度衰减因子对远端信号进行逐点双讲检测，并根据回波路径改变判决和发散情况调整幅度衰减因子，能够较好的判决存在远、近端小信号时的双讲状态，提高了双讲状态的检测灵敏度，增强了回波抵消性能。

附图说明

图1是现有技术中线路回波的产生原理图；

图2是现有技术中自适应回波抵消器的结构图；

图3是本发明中幅度衰减因子调整的实现流程图；

图4是本发明中判决回波路径改变的实现流程图；

图5是本发明中判决自适应滤波器系数发散的实现流程图。

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。

本发明根据针对远端信号的幅度衰减因子对远端信号逐点进行检测，判断是否发生双讲情况，同时根据回波路径改变(Echo Path Change，EPC)判决和发散情况调整幅度衰减因子。当发生回波路径改变时，使用回波路径改变判决流程修正幅度衰减因子；当自适应滤波器系数发散时，采用发散判决流程修正幅度衰减因子，并在极端的情况下，如自适应滤波器系数无法收敛时，更新自适应滤波器系数，重置双讲预警操作。

残留回波相对于远端输入Rin，实际经过了两次衰减。第一次是经过混编器线圈的实际物理衰减，即通常所说的回波路径损耗；第二次是回波抵消算法本身对回波的再一次抑制，通常算法中可以达到30dB以上。残留回波是回波路径与回波抵消算法共同作用的结果。因此，本发明使用一种合适的估算方法，求得在这两次回波衰减作用下针对远端信号的幅度衰减因子，基于幅度衰减因子，对于给定任意一个输入的样点值，估计对应于该样点值所应得到残留回波信号的大小，同时设定一定的门限，如果发现残留回波较该门限值显著大，则认定近端Sin信号不仅包含有线路回波，还包含有近端信号，即存在双讲。这是因为这时所用的归一化最小均方算法(Normalized LMS，NLMS)滤波器的系数，是在仅有远端信号时收敛好的系数，而这时的近端信号、远端信号以及远端信号的回波并没有太大的相关性，滤波器仅对远端信号的回波进行了抑制，近端信号并没有太大的失真。

在本发明中，将远端信号x(n)和近端信号y(n)以S₀个采样点组成一帧，分别求取功率P_x(m)和P_y(m)，以及滤波器输出的残留回波信号的功率P_e(m)：

$P_x\left(m\right)=\frac{1}{S_0}\underset{i=0}{\overset{S_0-1}{\mathrm{\Σ}}}x{(m{S}_0+i)}^2;$

$P_y\left(m\right)=\frac{1}{S_0}\underset{i=0}{\overset{S_0-1}{\mathrm{\Σ}}}y{(m{S}_0+i)}^2;$

$P_e\left(m\right)=\frac{1}{S_0}\underset{i=0}{\overset{S_0-1}{\mathrm{\Σ}}}e{(m{S}_0+i)}^2;$

其中，x、y分别为远端信号和近端信号的幅度，i为S₀个采样点中第i个采样点，m为远端信号或者近端信号的第m个帧，S₀为每帧信号中的采样点个数。

按下式计算最近M₀帧中远端信号的功率的最大值：

          P_max(m)＝max{P_x(m)，P_x(m-1)，…，P_x(m-M₀+1)}

其中，M₀＝N/S₀，N是自适应滤波器系数个数，是一个与回波尾长相关的量。

在初始状态，回波抵消器没有工作，幅度衰减因子只有回波路径损耗(ERL)，根据实际的回波路径损耗，可以设置幅度衰减因子的初始值为最大值，即 $\widehat{\mathrm{\γ}}\left(0\right)={\widehat{\mathrm{\γ}}}_{\max }=10^{-A_{\mathrm{ECHO}}/20},$ 其中，A_ECHO为回波路径损耗。在本发明中，若每一次进行传统检测，例如现有技术中的全频带检测，均没有检测出双讲，则将滤波器输出的残留回波信号的功率以及根据针对远端信号的幅度衰减因子估计获得的残留回波信号的功率进行比较，根据比较结果对幅度衰减因子进行更新，如图3所示：

在步骤S301中，判断式 $P_e\left(m\right)\≥\widehat{\mathrm{\γ}}(m-1)\widehat{\mathrm{\γ}}(m-1)P_{\max }\left(m\right)$ 是否成立，是则认为原幅度衰减因子偏低，执行步骤S302；否则认为原幅度衰减因子偏高，执行步骤S304。

在步骤S302中，判断式P_e(m)＜ββP_max(m)是否成立，其中 $\mathrm{\β}=\mathrm{\λu}\widehat{\mathrm{\γ}}(m-1),$ λu为松弛系数(λ_u＞1)，是则表明原幅度衰减因子属于正常的结果浮动，执行步骤S304，否则执行步骤301，进行下一轮判断。

在步骤S303中，提高幅度衰减因子为 $\widehat{\mathrm{\γ}}\left(m\right)=\mathrm{\αi}\widehat{\mathrm{\γ}}(m-1)$ α_i为调整因子。

在步骤S304中，降低幅度衰减因子为 $\widehat{\mathrm{\γ}}\left(m\right)=\mathrm{\αd}\widehat{\mathrm{\γ}}(m-1),$ α_d为调整因子。

通过上述过程，将幅度衰减因子最终将稳定在一个特定的区间，该幅度衰减因子被用于逐点预警判决。

为了提高近远端信号检测的灵敏度，本发明对远端信号的每个采样点进行判断，确定是否处于双讲状态。

在本发明的一个实施例中，将远端信号x(n)和滤波器输出的残留回波信号e(n)进行比较，如果下式成立，则认为发生了双讲，发出双讲预警：

$e\left(n\right)>\mathrm{\λp}\widehat{\mathrm{\γ}}(n-1)x\left(n\right);$

其中，x(n)为远端信号中第n个采样点的样点值，e(n)为滤波器输出的残留回波信号，λ_p是松弛系数(λ_p＞1)，用来防止预警过分灵敏而导致的虚警。

为了防止干扰，增加可靠性，作为本发明的一个优选实施例，不取远端信号以及残留回波信号的瞬时值，选取远端信号的最大值以及残留回波信号的包络值进行判断。

将远端信号x(n)的最大值x_max(n)和残留回波信号的包络e(n)进行比较，如果下式成立，则认为发生了双讲，发出双讲预警：

$\stackrel{\‾}{e}\left(n\right)>{\mathrm{\λ}}_p\widehat{\mathrm{\γ}}(n-1)x_{\max }\left(n\right);$

其中，x(n)为远端信号中第n个采样点的样点值，e(n)为滤波器输出的残留回波信号e(n)的包络，λ_p是松弛系数(λ_p＞1)。

同时，在发出双讲预警后，统计双讲预警次数，当满足下式时，判决双讲存在：

                    D_e≥TH_d；

其中，D_e为双讲预警次数，TH_d为双讲预警门限值。

在实际仿真中发现，当输入信号很小特别是近端只含有小幅度噪声时，会产生许多虚警。因此，作为本发明的一个优选实施例，可以在启动上述预警判断时，预先判断幅度衰减因子是否大于设定的门限值，即 $\widehat{\mathrm{\γ}}>{\mathrm{Th}}_{\mathrm{\γ}}$ 是否成立，是则启动上述预警判断，否则不启动上述预警判断，以降低虚警率。

在特定的实际应用环境中，回波路径一般是不会改变的，但ITU-T G.168的客观测试(Test No.5-Infinite return loss convergence test)要求在回波路径发生改变的情况下也能够正常收敛，不至于发散。所以在回波消除算法的实现中，也需要针对回波路径发生改变的情况进行判决，并加以处理。回波路径的改变，最直接地反映在幅度衰减因子的改变上，所以一旦识别出回波路径改变，需要及时调整幅度衰减因子，使算法能够以最快的速度在新的回波路径上稳定下来。

当回波路径改变发生时，滤波器系数的收敛程度下降，残留回波信号e(n)值变大，这将与上述双讲情况下一样引起预警，但是这不会引起常规检测的任何反应。基于此原因，若双讲预警较长时间发生，则认为是回波路径改变发生。作为本发明的一个实施例，当判决回波路径发生改变时，对幅度衰减估计进行修正。

回波路径改变的判决流程如图4所示，设置回波路径改变判决计数值C_EPC用来统计发生双讲预警的次数：

在步骤S401中，将C_EPC归0。

在步骤S402中，判断 $\stackrel{\‾}{e}\left(n\right)>{\mathrm{\λ}}_p\widehat{\mathrm{\γ}}(n-1)x_{\max }\left(n\right)$ 是否成立，是则认为发生了双讲，执行步骤S403，同时输出双讲预警标志，否则执行步骤S406。

在步骤S403中，C_EPC判决计数值加1。

在步骤S404中，判断C_EPC判决计数器数值是否大于等于预设的回波路径改变门限值T_EPC，是则执行步骤S405，否则执行步骤S401。

在步骤S405中，判决回波路径改变，更新幅度衰减因子为 $\widehat{\mathrm{\γ}}\left(n\right)=\widehat{\mathrm{\γ}}(n-1)+{\mathrm{\α}}_r{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{\max },$ 其中α_r＜1，决定幅度衰减因子值抬升快慢。

在步骤S406中，C_EPC判决计数值递减1。

在步骤S407中，当C_EPC判决计数器递减到小于0时，C_EPC判决计数值最小取0，返回执行步骤S401，进行下一轮判决。

发散出现在有近端信号而滤波器仍然在更新系数而导致误调的场合下，此时回波消除器必须在长时间内稳定工作。当预警到一定的程度，则认定为出现发散。作为本发明的一个实施例，在出现发散的情况下，必须使回波抵消算法能够回到初始的状态，包括预警的相关逻辑。

本发明中，自适应滤波器系数发散的判决流程如图5所示：

在步骤S501中，判断式P_e(m)＞λ_dP_y(m)是否成立，其中λ_d为大于1的常数，是则执行步骤S502，否则执行步骤S503。

在步骤S502中，发散判决计数值C_dvg加1。

在步骤S503中，判断式P_e(m)＜λ_cP_y(m)是否成立，其中λ_c为小于1的常数，是则执行步骤S504，否则执行步骤S505。

在步骤S504中，发散判决计数值C_dvg减1。

在步骤S505中，判断发散判决计数值C_dvg是否大于发散门限T_dvg，是则执行步骤S506，否则执行步骤S501。

在步骤S506中，确定自适应滤波器系数存在发散，复位H寄存器，更新自适应滤波器系数，并重置上述预警判断操作，初始化当前幅度衰减因子，即令 $\widehat{\mathrm{\γ}}\left(l\right)={\widehat{\mathrm{\γ}}}_{\max }.$

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种回波抵消中双讲状态的检测方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

A.估算远端信号的幅度衰减因子，包括：

A1.设置所述幅度衰减因子的初始值；

A2.将滤波器输出的残留回波信号的功率以及根据针对远端信号的幅度衰减因子获得的残留回波信号的功率进行比较，根据比较结果对所述幅度衰减因子进行更新；

B.根据所述幅度衰减因子、远端信号以及残留回波判断是否发生双讲，在判断双讲发生时发出双讲预警；

C.统计双讲预警次数，当双讲预警次数超过双讲预警门限值时，判决双讲存在。

2.如权利要求1所述的回波抵消中双讲状态的检测方法，其特征在于，在所述步骤A1中，所述幅度衰减因子的初始值为

其中，A_ECHO为回波路径损耗。

3.如权利要求1所述的回波抵消中双讲状态的检测方法，其特征在于，所述步骤A2具体包括下述步骤：

A21.判断 $P_e\left(m\right)\≥\widehat{\mathrm{\γ}}(m-1)\widehat{\mathrm{\γ}}(m-1)P_{\max }\left(m\right)$ 是否成立，是则执行步骤A22，否则降低幅度衰减因子为 $\widehat{\mathrm{\γ}}\left(m\right)={\mathrm{\α}}_d\widehat{\mathrm{\γ}}(m-1);$

A22.判断式P_e(m)＜ββP_max(m)是否成立，是则提高幅度衰减因子为 $\widehat{\mathrm{\γ}}\left(m\right)={\mathrm{\α}}_i\widehat{\mathrm{\γ}}(m-1);$

其中，

为远端信号第m帧的幅度衰减因子，P_e(m)为滤波器输出的残留回波信号的功率，P_max(m)最近M₀个帧中远端信号的功率的最大值，α_d、α_i为调整因子， $\mathrm{\β}={\mathrm{\λ}}_u\widehat{\mathrm{\γ}}(m-1),$ λ_u为松弛系数，λ_u＞1，M₀＝M₀＝N/S₀，N为自适应滤波器系数个数，S₀为每帧信号中的采样点数。

4.如权利要求3所述的回波抵消中双讲状态的检测方法，其特征在于，所述远端信号的功率根据下式计算：

$P_x\left(m\right)=\frac{1}{S_0}\underset{i=0}{\overset{S_0-1}{\mathrm{\Σ}}}x{(m{S}_0+i)}^2;$

其中，x为远端信号的幅度，i为S₀个采样点中第i个采样点，m为远端信号的第m个帧，S₀为每帧信号中的采样点个数。

5.如权利要求1所述的回波抵消中双讲状态的检测方法，其特征在于，在所述步骤B中所述判断是否发生双讲包括：

如果满足 $e\left(n\right)>{\mathrm{\λ}}_p\widehat{\mathrm{\γ}}(n-1)x\left(n\right),$ 则判断双讲发生；

其中，x(n)为远端信号中第n个采样点的样点值，e(n)为滤波器输出的残留回波信号，λ_p为松弛系数，λ_p＞1，为远端信号x(n)第n-1个采样点的幅度衰减因子。

6.如权利要求1所述的回波抵消中双讲状态的检测方法，其特征在于，在所述步骤B中所述判断是否发生双讲包括：

如果满足 $\stackrel{\‾}{e}\left(n\right)>{\mathrm{\λ}}_p\widehat{\mathrm{\γ}}(n-1)x_{\max }\left(n\right),$ 则判断双讲发生；

其中，为滤波器输出的残留回波信号e(n)的包络，x_max(n)为远端信号n个采样点的样点值中的最大值，λ_p为松弛系数，λ_p＞1，

为远端信号第n-1个采样点的幅度衰减因子。

7.如权利要求1所述的回波抵消中双讲状态的检测方法，其特征在于，在所述步骤C之后所述方法进一步包括下述步骤：

S.当回波路径改变时，更新所述幅度衰减因子。

8.如权利要求7所述的回波抵消中双讲状态的检测方法，其特征在于，所述步骤S具体包括下述步骤：

S1.统计发生双讲预警而未检测出双讲的次数；

S2.当发生双讲预警而未检测出双讲的次数大于等于回波路径改变门限值时，判决回波路径改变；

S3.按下式更新所述幅度衰减因子：

$\widehat{\mathrm{\γ}}\left(n\right)=\widehat{\mathrm{\γ}}(n-1)+{\mathrm{\α}}_r{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{\max },$

其中，α_r为决定幅度衰减因子抬升快慢的系数，α_r＜1，为幅度衰减因子的最大值， ${\widehat{\mathrm{\γ}}}_{\max }={10}^{-A_{\mathrm{ECHO}}/20},$ A_ECHO为回波路径损耗。

9.如权利要求1所述的回波抵消中双讲状态的检测方法，其特征在于，在所述步骤C之后所述方法进一步包括下述步骤：

T.当滤波器系数存在发散时，调整所述幅度衰减因子。

10.如权利要求9所述的回波抵消中双讲状态的检测方法，其特征在于，所述步骤T具体包括下述步骤：

T1.判断发散判决计数值是否大于发散门限值；

T2.当发散判决计数值大于发散门限值时，判决滤波器系数存在发散，重置双讲预警操作，初始化当前幅度衰减因子。

11.如权利要求10所述的回波抵消中双讲状态的检测方法，其特征在于，所述步骤T1具体包括下述步骤：

T11.判断P_e(m)＞λ_dP_y(m)是否成立，是则执行步骤T12，否则执行步骤T13；

T12.发散判决计数值加1；

T13.判断式P_e(m)＜λ_cP_y(m)是否成立，是则执行步骤T14，否则执行步骤T15；

T14.发散判决计数值减1；

T15.判断发散判决计数值是否大于发散门限值，是则执行步骤T2，否则执行步骤T11；

其中，P_e(m)为滤波器输出的残留回波信号的功率，P_y(m)为近端信号的功率，λ_d与λ_c分别为大于1和小于1的常数。

12.如权利要求3或11所述的回波抵消中双讲状态的检测方法，其特征在于，所述滤波器输出的残留回波信号的功率P_e(m)根据下式计算：

$P_e\left(m\right)=\frac{1}{S_0}\underset{i=0}{\overset{S_0-1}{\mathrm{\Σ}}}e{(m{S}_0+i)}^2;$

其中，e为滤波器输出的残留回波信号的幅度，i为S₀个采样点中第i个采样点，m为远端信号和近端信号的第m个帧，S₀为每帧信号中的采样点个数。

13.如权利要求11所述的回波抵消中双讲状态的检测方法，其特征在于，所述近端信号的功率根据下式计算：

$P_y\left(m\right)=\frac{1}{S_0}\underset{i=0}{\overset{S_0-1}{\mathrm{\Σ}}}y{(m{S}_0+i)}^2;$

其中，y为近端信号的幅度，i为S₀个采样点中第i个采样点，m为近端信号的第m个帧，S₀为每帧信号中的采样点个数。

14.如权利要求1至11任一权利要求所述的回波抵消中双讲状态的检测方法，其特征在于，在所述步骤B之前，所述方法进一步包括：

判断所述幅度衰减因子是否大于设置的幅度衰减因子门限值，是则执行步骤B，否则不执行步骤B。

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