專利名稱：一種多受話端回聲消除方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及領(lǐng)域語音通訊技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多受話端回聲消除方法。
背景技術(shù)：
在語音通訊中，受話端信號經(jīng)過線路反射和聲學(xué)反射，會串入送話端信號中，并饋送到遠(yuǎn)端，使遠(yuǎn)端聽到回聲?；芈晻o通話雙方造成極大的干擾，影響通話質(zhì)量，嚴(yán)重時甚至引起嘯叫，不僅完全無法通話，還可能傷害通訊設(shè)備。為保證通話質(zhì)量和設(shè)備安全，一般會采用自適應(yīng)回聲消除技術(shù)來消除語音通訊時的回聲。自適應(yīng)的尋找合適的回聲濾波器，計(jì)算出回聲信號，從而將回聲信號從送話端信號中消去，避免回聲干擾語音通訊。常規(guī)的單通道回聲消除技術(shù)適用于單個受話端的情況。但是近年來由于通信技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了立體聲語音通訊乃至更多受話端的語音通訊，因此需要相適應(yīng)的多通道回聲消除技術(shù)。每個受話通道對應(yīng)著一個回聲抵消器，計(jì)算該路受話端信號對應(yīng)的回聲并從送話端信號中消去，多個回聲抵消器聯(lián)合工作，消除多個受話端引起的回聲。多受話端回聲消除的難點(diǎn)在于，多路受話端信號之間并不獨(dú)立，存在相關(guān)性，尋找某一通道受話端信號對應(yīng)的回聲抵消器時，會受到其他受話端信號的干擾，搜尋速度慢，當(dāng)回聲環(huán)境發(fā)生變化時不能及時跟蹤。因此改善多通道回聲消除性能的關(guān)鍵在于去除原始受話端信號之間的相關(guān)性。以往的多路受話端信號去相關(guān)性技術(shù)多采用預(yù)失真的方法，該方法在受話端信號中加入一些失真信號，以降低受話端信號之間的相關(guān)性，降低回聲抵消器的相互干擾。這樣的方式需要在受話端增加額外的預(yù)失真硬件和線路，也會降低受話聲音質(zhì)量和聽感，特別當(dāng)原始受話端信號間具有高度相似性時，需要較多的預(yù)失真，這會明顯降低受話端信號回放時的音質(zhì)。為了使受話回放音質(zhì)不受影響，需要對受話端信號進(jìn)行無失真去相關(guān)。但現(xiàn)有的無失真去相關(guān)技術(shù)只是將兩路受話器信號經(jīng)過簡單的和差形成相關(guān)性較低的新的受話端信號。這樣的方法適用于環(huán)境簡單的穩(wěn)定不變的立體聲語音通訊，不能適用于相關(guān)性可變的情況，也不能支持兩個以上多受話通道相關(guān)的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種多受話端回聲消除方法，本發(fā)明的技術(shù)方案能夠在不影響受話端回放音質(zhì)的前提下，有效去除送話端信號中的由兩個或兩個以上的多受話端引起的回聲，并且適用于多受話端信號的相關(guān)性可變的情況。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明公開了一種多受話端回聲消除方法，該方法適用于包括M個受話端的通話設(shè)備，M為大于或等于2的自然數(shù)，該方法包括 利用回聲濾波器對M路受話端信號進(jìn)行回聲濾波，得到M路濾波后的受話端信號，從送話端信號中減去所述M路濾波后的受話端信號，得到消除受話端回聲的系統(tǒng)輸出信號；同時利用緩存器緩存所述M路受話端信號，根據(jù)每段預(yù)設(shè)長度內(nèi)緩存的M路受話端信號計(jì)算去相關(guān)矩陣，利用去相關(guān)矩陣將緩存的所述M路受話端信號分解為M路去相關(guān)的受話端信號，根據(jù)去相關(guān)矩陣、所述M路去相關(guān)的受話端信號和反饋的系統(tǒng)輸出信號計(jì)算回聲濾波器的更新量。本發(fā)明實(shí)施例的有益效果是本發(fā)明通過利用回聲濾波器對M路受話端信號進(jìn)行回聲濾波，從送話端信號中減去所述M路濾波后的受話端信號，以得到消除受話端回聲的系統(tǒng)輸出信號，能夠有效去除送話端信號中的由兩個或多于兩個受話端引起的回聲；同時本發(fā)明通過利用每段預(yù)設(shè)時間長度內(nèi)緩存的M路受話端信號計(jì)算去相關(guān)矩陣，利用去相關(guān)矩陣來進(jìn)行受話端信號的去相關(guān)分解，而不需要像現(xiàn)有技術(shù)那樣采用預(yù)失真的方式來降低受話端信號之間的相關(guān)性，因此不會影響受話端回放音質(zhì)，并且這種實(shí)時計(jì)算回聲濾波器更新量的方式能適用于多受話端信號的相關(guān)性可變的情況。


圖1本發(fā)明實(shí)施例中的實(shí)現(xiàn)一種多受話端回聲消除方法的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例中的實(shí)現(xiàn)時域多受話端回聲消除方法的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例中多受話端信號進(jìn)行去相關(guān)分解運(yùn)算的邏輯示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例中的實(shí)現(xiàn)變換域多受話端回聲消除方法的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例中的實(shí)現(xiàn)時域和變換域混合的多受話端回聲消除方法的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的核心思想是利用回聲濾波器對M路受話端信號進(jìn)行回聲濾波，得到M路濾波后的受話端信號，從送話端信號中減去所述M路濾波后的受話端信號，得到消除受話端回聲的系統(tǒng)輸出信號；并且對所述回聲濾波器的更新量進(jìn)行實(shí)時更新，具體為利用緩存器緩存的所述M路受話端信號對所述回聲濾波器的更新量進(jìn)行如下計(jì)算根據(jù)每段預(yù)設(shè)時間長度內(nèi)緩存的M路受話端信號計(jì)算去相關(guān)矩陣，利用去相關(guān)矩陣將緩存的M路受話端信號分解為M路去相關(guān)的受話端信號，根據(jù)去相關(guān)矩陣、所述M路去相關(guān)的受話端信號和反饋的系統(tǒng)輸出信號計(jì)算回聲濾波器的更新量。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。圖1本發(fā)明實(shí)施例中的實(shí)現(xiàn)一種多受話端回聲消除方法的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，該系統(tǒng)包括回聲濾波單元101和濾波控制單元102，其特征在于，所述回聲濾波單元101，用于接收送話端信號和M路受話端信號，在濾波控制單元 102輸出的更新量的控制下對M路受話端信號進(jìn)行回聲濾波，得到M路濾波后的受話端信號，從送話端信號中減去所述M路濾波后的受話端信號，得到消除受話端回聲的系統(tǒng)輸出信號；所述濾波控制單元102，用于緩存M路受話端的信號，每緩存預(yù)設(shè)長度的M路受話端信號后，根據(jù)緩存的M路受話端信號計(jì)算去相關(guān)矩陣，利用去相關(guān)矩陣將緩存的M路受話端信號分解為M路去相關(guān)的受話端信號，根據(jù)去相關(guān)矩陣、所述M路去相關(guān)的受話端信號和從回聲濾波單元反饋的系統(tǒng)輸出信號計(jì)算回聲濾波器的更新量，并輸出給回聲濾波單元 101。本發(fā)明中的多受話端回聲消除系統(tǒng)連接在送話器和受話器之間，送話器信號d和 M個受話器信號X = [X1, X2,..., XM]是系統(tǒng)輸入，通過實(shí)時比較受話器信號和送話器信號， 用多個自適應(yīng)濾波器模擬各個受話器信號的回聲路徑，構(gòu)建準(zhǔn)確的回聲路徑濾波器和回聲信號，將回聲信號從送話器信號中消去，并將去掉回聲的信號送到語音通訊的遠(yuǎn)端。該系統(tǒng)可以有時域處理模式，也有頻域或者其他變換域處理模式，以及時頻域混合處理模式。下面分別進(jìn)行介紹。圖2是本發(fā)明實(shí)施例中的實(shí)現(xiàn)時域多受話端回聲消除方法的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。如圖2 所示的系統(tǒng)可以用于多受話通道的回聲抵消。在回聲抵消中，估計(jì)回聲路徑時，為了避免受話通道信號之間的干擾，將原始受話端信號經(jīng)由去相關(guān)矩陣分解為相關(guān)性低的受話端信號，送入回聲濾波器中估計(jì)回聲信號和更新回聲濾波器。去相關(guān)矩陣的系數(shù)由原始受話端信號之間的相關(guān)性決定。去相關(guān)矩陣是實(shí)時計(jì)算的，受話端信號的相關(guān)性發(fā)生變化時，去相關(guān)矩陣也會相應(yīng)調(diào)整，保證良好的去相關(guān)分解效果，使回聲抵消器正常工作，保證回聲抵消效果。參見圖2，在該時域多受話端回聲消除系統(tǒng)中回聲濾波單元包括:M個回聲濾波器和M個串聯(lián)的減法器；所述濾波控制單元包括:M個預(yù)設(shè)長度的緩存器、一個去相關(guān)矩陣計(jì)算模塊和一個濾波控制模塊；該濾波控制模塊包括一個信號去相關(guān)分解模塊和一個濾波控制器；M個回聲濾波器，用于一一對應(yīng)地接收所述的M路受話端信號，在濾波控制單元輸出的更新量的控制下對M路受話端信號分別進(jìn)行回聲濾波，得到M路濾波后的受話端信號， 將M路濾波后的受話端信號一一對應(yīng)地輸出到M個串聯(lián)的減法器；所述M個串聯(lián)的減法器中的第一個減法器(圖2中為減法器M)接收送話器信號， 將送話器信號與所接收的濾波后的受話端信號相減后輸出給下一級減法器；后續(xù)的減法器將上一級減法器輸出的信號與所接收的濾波后的受話端信號相減后輸出；最后一個減法器 (圖2中為減法器1)的輸出為消除受話端回聲的系統(tǒng)輸出信號；M個預(yù)設(shè)長度的緩存器，用于將輸入數(shù)據(jù)存儲形成數(shù)據(jù)幀，這里用于分別緩存所述 M路受話端信號，并將緩存的M路預(yù)設(shè)長度的受話端信號輸出給去相關(guān)矩陣計(jì)算模塊和信號去相關(guān)分解模塊；去相關(guān)矩陣計(jì)算模塊，用于根據(jù)所接收的M路預(yù)設(shè)長度的受話端信號計(jì)算去相關(guān)矩陣，將去相關(guān)矩陣輸出給信號去相關(guān)分解模塊和濾波控制器；信號去相關(guān)分解模塊，用于根據(jù)所接收的去相關(guān)矩陣，將所接收的M路預(yù)設(shè)長度的受話端信號分解為M路去相關(guān)的受話端信號后輸出給濾波控制器；濾波控制器，用于根據(jù)所接收的去相關(guān)矩陣、M路去相關(guān)的受話端信號和從第M個減法器輸出反饋的系統(tǒng)輸出信號計(jì)算M個回聲濾波器的更新量，并將更新量輸出給對應(yīng)的回聲濾波器。在圖2中，回聲濾波器實(shí)現(xiàn)回聲濾波，緩存器將輸入數(shù)據(jù)儲存形成數(shù)據(jù)幀，濾波控制單元計(jì)算出當(dāng)前回聲濾波器的偏差，更新回聲濾波器。受話端信號經(jīng)回聲濾波器后形成回聲估計(jì)信號，從送話端信號中減去，得到當(dāng)前系統(tǒng)輸出。當(dāng)前系統(tǒng)輸出和受話端信號經(jīng)濾波控制單元，判斷回聲濾波器是否需要更新，如果需要更新，則計(jì)算出回聲濾波器的更新量，輸出到回聲濾波器進(jìn)行更新。下面具體說明圖2中的各個部分的計(jì)算方法?；芈暈V波器的計(jì)算式為ech0 = x*h ；減法器部分的計(jì)算式為y = d-echo其中，送話器信號d是和M個受話器信號χ = [X1, X2, ... , Xi, ... , xM]是系統(tǒng)輸入，h是濾波器函數(shù)，y是系統(tǒng)輸出。在緩存器中，設(shè)當(dāng)前時間點(diǎn)為n，則形成的數(shù)據(jù)幀為x(n-LD+l)，.... χ (η)，Ld為緩存器的長度。首先以兩個受話端為例(即M = 2)，對去相關(guān)矩陣計(jì)算模塊、信號去相關(guān)分解模塊和濾波控制器中的計(jì)算進(jìn)行說明，兩路受話端信號為X1, &，兩路信號有高度相關(guān)性在去相關(guān)矩陣計(jì)算模塊中，去相關(guān)矩陣的導(dǎo)出可以用如下方式計(jì)算，先計(jì)算Xl，x2， 的相關(guān)因數(shù)C1,2，去相關(guān)矩陣De為
權(quán)利要求
1.一種多受話端回聲消除方法，該方法適用于包括M個受話端的通話設(shè)備，M為大于或 等于2的自然數(shù)，其特征在于，該方法包括利用回聲濾波器對M路受話端信號進(jìn)行回聲濾波，得到M路濾波后的受話端信號，從送 話端信號中減去所述M路濾波后的受話端信號，得到消除受話端回聲的系統(tǒng)輸出信號；同時利用緩存器緩存所述M路受話端信號，根據(jù)每段預(yù)設(shè)長度內(nèi)緩存的M路受話端信 號計(jì)算去相關(guān)矩陣，利用去相關(guān)矩陣將緩存的所述M路受話端信號分解為M路去相關(guān)的受 話端信號，根據(jù)去相關(guān)矩陣、所述M路去相關(guān)的受話端信號和反饋的系統(tǒng)輸出信號計(jì)算回 聲濾波器的更新量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)每段預(yù)設(shè)長度內(nèi)緩存的M路受話 端信號計(jì)算去相關(guān)矩陣包括進(jìn)行M-I步的迭代運(yùn)算，迭代的初始輸入是由所述緩存的M路受話端信號構(gòu)成的一個 Ld行M列的信號矩陣Xftl)'，其中
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用去相關(guān)矩陣將緩存的M路受話端信號分解為M路去相關(guān)的受話端信號，根據(jù)去相關(guān)矩陣、M路去相關(guān)的受話端信號和反饋的系統(tǒng)輸出信號計(jì)算回聲濾波器的更新量包括計(jì)算χ' =xDe，其中，χ= [Xlx2...Xi...XM]，X'中的M列信號即為最終的M路去相關(guān)的受話端信號；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用回聲濾波器對M路受話端信號進(jìn)行回聲濾波，得到M路濾波后的受話端信號，從送話端信號中減去所述M路濾波后的受話端信號，得到消除受話端回聲的系統(tǒng)輸出信號包括利用緩存器緩存送話端信號和M路受話端的信號，將緩存的每路受話端信號在變換域上分解為S個頻帶上的受話分頻信號，以及將緩存的送話端信號在變換域上分解為S個頻帶上的送話分頻信號，其中S為大于或等于2的自然數(shù)；在所述S個頻帶中的每個頻帶上，利用回聲濾波器對該頻帶上的M個受話分頻信號進(jìn)行回聲濾波，得到該頻帶上的M個濾波后的受話分頻信號；從該頻帶上的送話分頻信號減去該頻帶上的M個濾波后的受話分頻信號，得到該頻帶上的消除回聲的送話分頻信號；對S個頻帶上的消除回聲的送話分頻信號進(jìn)行頻時綜合處理得到消除受話端回聲的系統(tǒng)輸出信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)每段預(yù)設(shè)長度內(nèi)緩存的M路受話端信號計(jì)算去相關(guān)矩陣，以及所述利用去相關(guān)矩陣將緩存的所述M路受話端信號分解為 M路去相關(guān)的受話端信號，根據(jù)去相關(guān)矩陣、M路去相關(guān)的受話端信號和反饋的系統(tǒng)輸出信號計(jì)算回聲濾波器的更新量包括將緩存的每路受話端信號在變換域上分解為S個頻帶上的受話分頻信號后，在所述S 個頻帶中的每個頻帶上，根據(jù)本頻帶的M路受話分頻信號計(jì)算本頻帶的去相關(guān)矩陣，利用本頻帶的去相關(guān)矩陣將本頻帶的M路受話分頻分解為本頻帶的M路去相關(guān)的受話分頻信號，根據(jù)去相關(guān)矩陣、本頻帶的M路去相關(guān)的受話分頻信號和反饋的本頻帶的消除回聲的送話分頻信號計(jì)算本頻帶的回聲濾波器的更新量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述在所述S個頻帶中的每個頻帶上，根據(jù)本頻帶的M路受話分頻信號計(jì)算本頻帶的去相關(guān)矩陣，具體為對于第k個頻帶，1彡k彡S，進(jìn)行M-I步的迭代運(yùn)算，迭代的初始輸入是一個1行M列的信號矩陣X(C1)' (k)，其中
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述利用本頻帶的去相關(guān)矩陣將本頻帶的M路受話分頻分解為本頻帶的M路去相關(guān)的受話分頻信號，根據(jù)去相關(guān)矩陣、本頻帶的M 路去相關(guān)的受話分頻信號和反饋的本頻帶的消除回聲的送話分頻信號計(jì)算本頻帶的回聲濾波器的更新量，具體為計(jì)算χ' (k)=父0006(10，其中，父00 = [XiGOAGO.H.xjk)]，χ' (k)中的M個信號即為第k個頻帶的M路去相關(guān)的受話分頻信號；
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用回聲濾波器對M路受話端信號進(jìn)行回聲濾波，得到M路濾波后的受話端信號，從送話端信號中減去所述M路濾波后的受話端信號，得到消除受話端回聲的系統(tǒng)輸出信號包括利用緩存器緩存送話端信號和M路受話端的信號，將緩存的每路受話端信號在變換域上分解為S個頻帶上的受話分頻信號，以及將緩存的送話端信號在變換域上分解為S個頻帶上的送話分頻信號，其中S為大于或等于2的自然數(shù)；在所述S個頻帶中的每個頻帶上，利用回聲濾波器對該頻帶上的M個受話分頻信號進(jìn)行回聲濾波，得到該頻帶上的M個濾波后的受話分頻信號；從該頻帶上的送話分頻信號減去該頻帶上的M個濾波后的受話分頻信號，得到該頻帶上的消除回聲的送話分頻信號；對S個頻帶上的消除回聲的送話分頻信號進(jìn)行頻時綜合處理得到消除受話端回聲的系統(tǒng)輸出信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述利用去相關(guān)矩陣將緩存的M路受話端信號分解為M路去相關(guān)的受話端信號，根據(jù)去相關(guān)矩陣、所述M路去相關(guān)的受話端信號和反饋的系統(tǒng)輸出信號計(jì)算回聲濾波器的更新量包括將緩存的每路受話端信號在變換域上分解為S個頻帶上的受話分頻信號后，在所述S 個頻帶中的每個頻帶上，利用去相關(guān)矩陣將本頻帶的M路受話分頻分解為本頻帶的M路去相關(guān)的受話分頻信號，根據(jù)去相關(guān)矩陣、本頻帶的M路去相關(guān)的受話分頻信號和反饋的本頻帶的消除回聲的送話分頻信號計(jì)算本頻帶的回聲濾波器的更新量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述在所述S個頻帶中的每個頻帶上，利用去相關(guān)矩陣將本頻帶的M路受話分頻分解為本頻帶的M路去相關(guān)的受話分頻信號，根據(jù)去相關(guān)矩陣、所述M路去相關(guān)的受話端信號和反饋的系統(tǒng)輸出信號計(jì)算回聲濾波器的更新量，具體為對于第k個頻帶，1彡k彡S，計(jì)算矩陣X' (k) =X(k)De；其中，X(k) = [X1 (k) X2 (k)... Xi (k)...XM(k)], X“k)是第i路受話端信號在第k個頻帶上的受話分頻信號；X' (k)中的M個信號即為最終的第k個頻帶上的M路去相關(guān)的受話分頻信號；計(jì)算！
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多受話端回聲消除方法。本發(fā)明中利用回聲濾波器對M路受話端信號進(jìn)行回聲濾波，得到M路濾波后的受話端信號，從送話端信號中減去所述M路濾波后的受話端信號，得到消除受話端回聲的系統(tǒng)輸出信號；同時利用緩存器緩存所述M路受話端信號，根據(jù)每段預(yù)設(shè)長度內(nèi)緩存的M路受話端信號計(jì)算去相關(guān)矩陣，利用去相關(guān)矩陣將緩存的所述M路受話端信號分解為M路去相關(guān)的受話端信號，根據(jù)去相關(guān)矩陣、M路去相關(guān)的受話端信號和反饋的系統(tǒng)輸出信號計(jì)算回聲濾波器的更新量。本發(fā)明的技術(shù)方案能支持兩個以上的多受話端的情況，并且適用于多受話端信號的相關(guān)性可變的情況。
文檔編號H04M9/08GK102457632SQ20111045098
公開日2012年5月16日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者劉崧, 樓廈廈 申請人:歌爾聲學(xué)股份有限公司