一種改進(jìn)的在自適應(yīng)回波抵消中的雙端對(duì)講檢測(cè)算法

1、聲估計(jì)信號(hào) ，然后從返回信號(hào)y(n)中減去回聲估計(jì)信號(hào)，進(jìn)而產(chǎn)生傳往本地的輸出信號(hào)e（n）。若圖1中的自適 應(yīng)濾波器w(z)與回聲路徑h(z)精確匹配，回聲估計(jì)信號(hào) 就是回聲信號(hào)d(n)的精確估計(jì)。這樣，x(n)產(chǎn)生的回聲就能近端信號(hào)與誤差信號(hào)的互相關(guān)系數(shù)向量定義為：（1）4實(shí)際應(yīng)用中可以采用如下方法來估計(jì)產(chǎn)業(yè)cye（n)的值 ：（2）（3）（4）圖1 實(shí)用回聲抵消系統(tǒng)福建省“電路與系統(tǒng)”重點(diǎn)學(xué)科資助項(xiàng)目，福建省青年人才（2007f3077）資助項(xiàng)目一種改進(jìn)的在自適應(yīng)回波抵消中的雙端對(duì)講檢測(cè)算法蔡萍 傅平/閩江學(xué)院電子系(福州350108)摘 要：在自適應(yīng)回波抵消中常用的雙端對(duì)講檢測(cè)技術(shù)是互相

2、關(guān)檢測(cè)技術(shù)。這種算法存在一個(gè)問題，就是在某些時(shí)刻， 比如在近端干擾信號(hào)結(jié)束的時(shí)刻，干擾信號(hào)的能量陡然下 降為零，由于算法中采用了遺忘因子，信號(hào)的能量估計(jì)是緩 慢減小的，因此造成檢測(cè)結(jié)果的延遲。本文提出的檢測(cè)算 法，改進(jìn)了信號(hào)的能量更新公式，很好地解決了這種延遲問 題，matlab仿真模擬的結(jié)果也看出這種算法與其他算法相 比較的優(yōu)勢(shì)。關(guān)鍵詞：自適應(yīng)回波抵消 雙端對(duì)講 互相關(guān)檢測(cè)被回聲估計(jì)信號(hào)完全抵消，達(dá)到消除回聲的目的。在雙端對(duì)講情況下，近端語音信號(hào)s(n)作為自適應(yīng)算法的干擾，易導(dǎo)致自適應(yīng)算法發(fā)散。雙端對(duì)講檢測(cè)器的作用 就是判斷雙端對(duì)講的狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)出無雙端對(duì)講時(shí)訓(xùn)練自 適應(yīng)濾波器的系數(shù)，否則

3、暫停自適應(yīng)濾波器系數(shù)的調(diào)整2。 互相關(guān)檢測(cè)技術(shù)是自適應(yīng)回波抵消中常用的雙端對(duì)講檢測(cè) 技術(shù)。中圖分類號(hào)：tn916.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào)：1673-1131(2009)02-023-03一、概述自widrow提出自適應(yīng)算法以來，自適應(yīng)濾波器在實(shí)踐 中獲得了廣泛的應(yīng)用。如噪聲抵消，回波抵消等。實(shí)用回聲 抵消系統(tǒng)1的基本結(jié)構(gòu)如圖1。二、基于相關(guān)原理的干擾檢測(cè)算法由于近端信號(hào)y(n)=d(n)+s(n)是回聲信號(hào)d(n)與近端語 音信號(hào)s(n)之和，當(dāng)存在近端語音信號(hào)(s(n)0)時(shí)，近端信 號(hào)y(n)與誤差信號(hào)e(n)之間存在較強(qiáng)的相關(guān)性，y(n)與e(n) 之 間的互相關(guān)系數(shù)接近于1；而當(dāng)近端

4、語音信號(hào)不存在(s(n=0) 時(shí)，y(n)與e(n)之間的相關(guān)性大大減弱，它們的互相關(guān)系數(shù)接 近于0。因此，我們只要設(shè)置合適的門限，就能檢測(cè)出雙端 通話狀態(tài)是否存在3?；芈暤窒鞯幕舅枷胧抢幂斎胝Z音信號(hào)想x（n）和自適應(yīng)濾波器w（z）產(chǎn)生一個(gè)與真實(shí)回聲d（n）近似的回（5） 三、改進(jìn)的干擾檢測(cè)算法其中，cor表示近端信號(hào)與誤差信號(hào)之間的互相關(guān)系數(shù) 通過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，如果我們?nèi)∠蛄浚?和 分別是對(duì)近端信號(hào)和誤差信號(hào)的能量估計(jì)， （9） 以上所述問題可以很好的解決。其中為加權(quán)因子，根是對(duì)ey(n)e(n)的估計(jì)。是遺忘因子，根據(jù)語音信號(hào)的據(jù)語音信號(hào)的特性可以取0到0.5之間的值。我們將（6）,

5、（9） 特點(diǎn)，取值在0到0.05之間。 式代入（7）式中，得到：當(dāng)信號(hào)幅度變化不劇烈的時(shí)候，用式(3)，(4)，(5)估（10）計(jì)信號(hào)的能量還是相當(dāng)理想的。但是當(dāng)過去時(shí)刻的能量遠(yuǎn)大于當(dāng)前時(shí)刻的能量，也就是信號(hào)幅度突然陡降，比 這種算法既減小了過去時(shí)刻的能量估計(jì)對(duì)當(dāng)前點(diǎn)估計(jì)的影 如在近端干擾信號(hào)結(jié)束的時(shí)候，由于采用了遺忘因子，用 響，又考慮到平滑的問題，因此顯示出與同類算法比較的優(yōu) 以上公式估計(jì)的能量是緩慢減小的，這就造成了對(duì)信號(hào) 勢(shì)。能量的錯(cuò)誤估計(jì)。利用這些能量計(jì)算得出的互相關(guān)系數(shù)向量也是緩慢變化的，從而造成雙端檢測(cè)結(jié)果的延遲。 四、性能模擬與結(jié)論 如果在這段延遲時(shí)間內(nèi)回波路徑發(fā)生了變化，就會(huì)

6、對(duì)系 最后我們比較傳統(tǒng)的互相關(guān)檢測(cè)算法，文獻(xiàn)3提出的 統(tǒng)及時(shí)更新濾波器系數(shù)造成很大的影響。 去除過去時(shí)刻能量的算法，以及本文提出的改進(jìn)算法的性我們對(duì)以上公式稍加變形就可以發(fā)現(xiàn)解決這個(gè)問題的方 能。遠(yuǎn)端信號(hào)為女聲“數(shù)字信號(hào)處理”，近端干擾信號(hào)為男 法4。式(3)，(4)，(5)可以寫成以下的形式，其中 2表示第k 的能k00聲“八百”（之所以選這個(gè)詞是因?yàn)檎Z音結(jié)束時(shí)能量陡降），2量估計(jì)，k k 表示從第k0+1點(diǎn)到第k點(diǎn)的平均能量。0 語音發(fā)生期為7000，11000。近端干擾信號(hào)與遠(yuǎn)端信號(hào)的能量比為2：1。語音信號(hào)的采樣率為8k，量化位數(shù)為8bit。遺（6） 忘因子取0.005，加權(quán)因子取0.

7、3，k-k0取200，判決門限為0.7。圖2是仿真結(jié)果。 其中，圖（a）,（c）,（e）分別是傳統(tǒng)的互相關(guān)檢測(cè)算法，文獻(xiàn)3提出的去除過去時(shí)刻能量的算法，以及本文提出 從式（6）可以看出，當(dāng) 很大的時(shí)候，當(dāng)前點(diǎn)的能量估的改進(jìn)算法的互相關(guān)檢測(cè)系數(shù)，圖（b）,（d）,（f）分別是這三種計(jì)很大程度上取決于過去時(shí)刻的能量，從而產(chǎn)生了雙端檢 算法的檢測(cè)結(jié)果與近端干擾信號(hào)的比較。由 仿 真結(jié)果 可 以測(cè)的延遲問題。因此，我們要找一個(gè)新的值 來替代 ， 從而更新信號(hào)的能量估計(jì) 。設(shè)更新后的能量為 。因此有：（7） 文獻(xiàn)4的解決方法是將 取0，即移除過去時(shí)刻的能量估 計(jì)，得到當(dāng)前點(diǎn)信號(hào)能量（8）samples(

8、a)這時(shí)信號(hào)能量完全由第k 0+1點(diǎn)到第k點(diǎn)的平均能量決定。 這種做法很大程度上解決了延遲問題，但造成估計(jì)出的 信號(hào)能量起伏變化很大，導(dǎo)致雙端對(duì)講檢測(cè)的結(jié)果不穩(wěn) 定。因此，我們需要對(duì)這種能量估計(jì)加以平滑，就需要將取代以新值，而不是簡(jiǎn)單的去除。samples (b)information& communications 242009 no.2蔡萍 傅平/一種改進(jìn)的在自適應(yīng)回波抵消中的雙端對(duì)講檢測(cè)算法信息通信 samples (c)samplessamplessamples圖2 不同算法的檢測(cè)結(jié)果提出的算法判決近端干擾信號(hào)結(jié)束于11000，消除了延時(shí)，并且在解決延時(shí)問題的基礎(chǔ)上，兼顧了平滑和準(zhǔn)確度

9、，使檢測(cè) 性能大大提高。參考文獻(xiàn)1 it u -t g .16 8, dig it a l n et w o r k e c h o cancellerss, 20002 胡嘯， wlan上voip中的自適應(yīng)回聲抵消技術(shù)研 究，東南大學(xué)博士論文，2004年3月3 曹秀英，雙端通話檢測(cè)器，通信技術(shù)，no.2 1997 4 si ho kim, hong seok kwon, keun sung bae,kyung jin byun, kyung soo kim, “performance improvement of double-talk detection algorithm in the

10、acoustic echo canceller,” acoustics，speech and signal processing.proceedings. 2001 ieeeinternational conference vol. 5, 2001作者簡(jiǎn)介蔡萍（1981-），女，福建寧德人，碩士，助教，研究方向 為語音信號(hào)處理；傅平（1974-），男，福建福州人，博士，講師，研究方向?yàn)閿?shù)字信號(hào)處理。看出，傳統(tǒng)的互相關(guān)檢測(cè)算法在干擾信號(hào)迅速回零的時(shí)刻，互相關(guān)檢測(cè)系數(shù)減小得非常緩慢，造成雙端對(duì)講檢測(cè)結(jié)果 的延時(shí)。本例中判決近端干擾信號(hào)結(jié)束于12200，延時(shí)大約 為12200-11000=1200個(gè)采樣點(diǎn)。文獻(xiàn)3