一种用于电话通信的回声消除方法及系统

本发明涉及电话通信领域，尤其是指一种用于电话通信的回声消除方法及系统。

背景技术：

1、在电话通信中，由于传输介质中各点阻抗不匹配的原因，回声通过电信号产生，这种回声称为线路或者网络回声。回声消除往往采用自适应算法来进行实现，同时回声信道具有稀疏性，即未知系统的权值向量中大部分元素为零或接近零。零点吸引理论和比例自适应策略常用来解决稀疏系统的辨识问题。目前，研究表明利用比例更新和权值向量的低阶范数正则化可以有效提高自适应滤波器的收敛速度。

2、另外，在一些特殊环境中，未知系统的输出信号可能受到脉冲噪声的污染。所以为了加强自适应滤波器的抗脉冲干扰能力，一系列抗脉冲滤波器被提出，如误差符号最小均方滤波器，混合范数滤波器，基于最大相关熵的滤波器等。这些滤波器在输入信号为白信号的情况下，有很好的收敛效果，但是当输入信号为相关信号时，收敛速度明显变慢。

3、需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中为了加强自适应滤波器的抗脉冲干扰能力，一系列抗脉冲滤波器被提出，如误差符号最小均方滤波器，混合范数滤波器，基于最大相关熵的滤波器等。虽然这些滤波器在输入信号为白信号的情况下，有很好的收敛效果，但是当输入信号为相关信号时，收敛速度明显变慢。

2、为解决上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种用于电话通信的回声消除方法，所述方法包括：

3、获取输入信号采样值和期望信号采样值；

4、根据所述输入信号采样值构建输入向量；

5、根据所述输入向量构建输入矩阵；

6、根据所述期望信号采样值构建期望向量；

7、根据所述输入矩阵和所述期望向量生成误差信号向量；

8、根据所述误差信号向量生成非线性向量函数和误差信号方差；

9、根据所述误差信号向量、所述误差信号方差、所述输入矩阵和所述非线性向量函数生成最优步长；

10、对所述最优步长进行平滑得到迭代步长值；

11、根据所述迭代步长值和稀疏感知比例矩阵更新回声消除器的权值向量。

12、在本发明的一个实施例中，所述输入向量表示为：

13、；

14、其中，为时刻及其之前连续个时刻的输入信号采样值，表示回声消除器的权值向量长度，上标表示转置运算；

15、所述输入矩阵表示为：

16、；

17、其中，为时刻及其之前连续个时刻的输入向量，表示投影阶数；

18、所述期望向量表示为：

19、；

20、其中，为时刻及其之前连续个时刻的期望信号采样值；

21、所述误差信号向量表示为：

22、；

23、其中，为由时刻回声消除器的个抽头权值构成的权值向量；

24、所述非线性向量函数表示为：

25、；

26、其中，为的个元素，为双曲正切函数，为控制双曲正切函数的形状参数；

27、更新回声消除器的权值向量的公式为：

28、；

29、其中，为时刻的迭代步长值，为稀疏感知比例矩阵，为正则化参数，为单位矩阵。

30、在本发明的一个实施例中，最优步长的公式如下：

31、；

32、其中，为向量形式的符号函数，表示两个向量同一个位置的元素相乘运算，为估计向量，其第个元素根据计算，，，为误差信号的方差估计值的平方根，为测量噪声的方差，为取值介于之间的调整参数，为缩放参数且，表示取最大值运算。

33、在本发明的一个实施例中，迭代步长值的公式如下：

34、；

35、其中，为取值介于中间的平滑因子。

36、在本发明的一个实施例中，根据所述误差信号向量生成误差信号方差的公式如下：

37、；

38、其中，为取值介于的平滑因子，表示误差信号在最近个时刻的值，其中的任意一个值，，median表示中值滤波器,为取值介于的窗长。

39、在本发明的一个实施例中，稀疏感知比例矩阵为对角矩阵，其第个对角线元素通过生成，其中，，参数为稀疏感知强度参数且满足，为用来克服数值计算困难的正则化参数。

40、本发明的第二方面提供了一种用于电话通信的回声消除系统，所述系统包括：数据获取模块、构建模块、第一计算模块和第二计算模块；

41、所述数据获取模块被配置为：获取输入信号采样值和期望信号采样值；

42、所述构建模块被配置为：根据所述输入信号采样值构建输入向量；根据所述输入向量构建输入矩阵；根据所述期望信号采样值构建期望向量；

43、所述第一计算模块被配置为：根据所述输入矩阵和所述期望向量生成误差信号向量；根据所述误差信号向量生成非线性向量函数和误差信号方差；

44、所述第二计算模块被配置为：根据所述误差信号向量、所述误差信号方差、所述输入矩阵和所述非线性向量函数生成最优步长；对所述最优步长进行平滑得到迭代步长值；根据所述迭代步长值和稀疏感知比例矩阵更新回声消除器的权值向量。

45、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

46、本发明所述的一种用于电话通信的回声消除方法及系统，通过非线性向量函数中双曲正切函数的约束来提升算法鲁棒性，同时实时调整更新滤波器权值向量的迭代步长值，从而进一步提高辨识的性能，在加快辨识速度的同时具有很好的抗脉冲性能。

技术特征：

1.一种用于电话通信的回声消除方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种用于电话通信的回声消除方法，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的一种用于电话通信的回声消除方法，其特征在于，最优步长的公式如下：

4.根据权利要求3所述的一种用于电话通信的回声消除方法，其特征在于，迭代步长值的公式如下：

5.根据权利要求4所述的一种用于电话通信的回声消除方法，其特征在于，根据所述误差信号向量生成误差信号方差的公式如下：

6.根据权利要求2所述的一种用于电话通信的回声消除方法，其特征在于，稀疏感知比例矩阵为对角矩阵，其第个对角线元素通过生成，其中，，参数为稀疏感知强度参数且满足，为用来克服数值计算困难的正则化参数。

7.一种用于电话通信的回声消除系统，其特征在于，所述系统包括：数据获取模块、构建模块、第一计算模块和第二计算模块；

技术总结本申请涉及电话通信领域，具体提供了一种用于电话通信的回声消除方法及系统，所述方法包括：获取输入信号采样值和期望信号采样值；根据输入信号采样值构建输入向量；根据输入向量构建输入矩阵；根据期望信号采样值构建期望向量；根据输入矩阵和期望向量生成误差信号向量；根据误差信号向量生成非线性向量函数和误差信号方差；根据误差信号向量、误差信号方差、输入矩阵和非线性向量函数生成迭代步长值；根据迭代步长值和稀疏感知比例矩阵更新回声消除器的权值向量。通过非线性向量函数中双曲正切函数的约束来提升算法鲁棒性，同时实时调整更新滤波器权值向量的步长值，提高回声消除的性能，加快回声消除速度的同时具有很好的抗脉冲噪声性能。技术研发人员：倪锦根,李昊汾受保护的技术使用者：苏州大学技术研发日：技术公布日：2024/3/31