专利名称：一种回声消除装置和方法
技术领域：
本发明涉及语音信号处理领域，具体涉及一种回声消除装置和方法。
背景技术：
随着信息时代的到来，人们日渐依赖的通信方式从早期的单一语言通信向多种业 务、多种网络综合通信的方向发展。在各类通信业务中，凡是需要同时使用语音播放设备和 语音撷取设备的场合，如电话会议、电视会议、网络通话等，回声在一定程度上影响到了通 话的质量。回声可以分为电学回声和声学回声，其中电学回声主要是由于通讯系统中存在 的数据转换不匹配而造成。声学回声，是由于语音播放设备与语音撷取设备之间的语音耦合而形成的，具体 的，由于采用了全双工通道，近端和远端的扬声器以及麦克风同时进行工作。近端输入信号 被远端扬声器输出，而该扬声器输出的信号就会被远端的麦克风拾取直接传回近端的扬声 器，导致近端的麦克风撷取到了该信号，从而产生了声学回声。为了增加全双工通信系统的稳定性，改善通信质量，在系统相应位置设置目前常 用的具有自适应滤波功能的回声消除装置以解决回声问题。所谓自适应滤波就是利用前一时刻已获得的滤波器参数的结果，自动调节当前时 刻的滤波器参数，以适应当前时刻的输入信号，从而实现最优化滤波。具有自适应滤波功能 的回声消除装置是根据估计出的回声路径的特征参数，以产生一个模拟回声信号，从接收 到的信号中减去上述回声信号，从而实现回声消除。但在这种回声消除器装置中，由于缺乏对自适应滤波器的准确控制，而在环境噪 声较大的情况时甚至会导致无法稳定工作，不能有效地消除回声，以至于人为引入噪声。且 在不同的应用场合下，需要不断调试外部参数步长因子，以找出一个比较合理的步长因子。 若说话人走动或多个人同时讲话(即存在较严重的声学回声情况下)，会影响自适应滤波 器的工作状态。
发明内容
本发明要解决的问题现有自适应滤波回音消除装置回声消除效果不佳的问题，从 而针对声学回声，提出一种可提供受外界环境影响较小的回音消除装置。本发明是这样实现的一种回声消除装置，包括近端缓存模块，用于接收并保存近端输入信号，并将近端输入信号输出到信号分 离模块；近端语音检测模块，用于接收近端输入信号，判断出该信号为语音信号时，向近端 基音周期模块发送近端基音触发信号；远端语音检测模块，用于接收远端输入信号，判断出该信号为语音信号时，向远端 基音周期模块发送远端基音触发信号；
近端基音周期模块，用于接收近端输入信号以及所述近端语音检测模块发送的近 端基音触发信号，并根据近端输入信号生成近端语音基音周期，输出至信号分离模块；远端基音周期模块，用于接收远端输入信号以及所述远端语音检测模块发送的远 端基音触发信号，并根据远端输入信号生成远端语音基音周期，输出至信号分离模块；信号分离模块，用于接收近端缓存模块发送的近端输入信号、近端基音周期模块 发送近端语音基音周期、远端基音周期模块发送的远端语音基音周期，所述信号分离模块 根据近端输入信号进行独立成分分析，独立成分分析结果收敛时，计算出各个信号源及其 基音周期；所述信号分离模块将所述各个信号源的基音周期与所述近端语音基音周期和远 端语音基音周期比较，获得回声信号并输出至加法器；加法器计算近端输入信号和回声信 号的差值，得到回声消除后的近端信号并将该信号输出。本发明进一步提出了一种回声消除方法，其中，该方法包括A、近端缓存模块保存近端输入信号，同时，近端语音检测模块保存近端输入信号 并判断当前该信号是否为语音信号，若为语音信号执行步骤B;同时远端语音检测模块保 存远端输入信号并判断当前该信号是否为语音信号，若为语音信号执行步骤C ；B、近端基音周期模块接收近端输入信号并根据近端输入信号生成近端语音基音 周期并发送给信号分离模块；C、远端基音周期模块接收远端输入信号并根据远端输入信号生成远端语音基音 周期并发送给信号分离模块；D、信号分离模块根据保存的近端输入信号进行独立成分分析，独立成分分析结果 收敛时，计算出各个信号源及其基音周期；并根据接收的近端语音基音周期及远端语音基 音周期，将所述各个信号源的基音周期与近端语音基音周期和远端语音基音周期比较，得 到回声信号，计算声学回声消除后的近端信号输出至远端。与现有技术相比，本发明提供的回声消除装置根据近端输入信号分析计算出各个 信号源，然后通过比较判断基音，分离出回声信号，进而消除回声，本发明的回声消除装置 可以实时进行上述回音消除，受外界环境影响小，从而有效的消除回声。
图1是电信网络中使用本发明实现声学回声消除的示意图；图2是本发明实现声学回声消除的具体实施例一的原理框图；图3是本发明实现声学回声消除的具体实施例二的原理框图；图4是本发明实现声学回声消除的具体实施例三的原理框图；图5是本发明实现声学回声消除的具体实施例四的原理框图；图6是本发明实现声学回声消除的具体实施例五的原理框图；图7是本发明实现声学回声消除的具体实施例六的原理框图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对 本发明进一步详细说明。图1为电信网络中双端使用本发明的两个回声消除装置分别进行近端声学回声消除和远端声学回声消除的示意图，近端输入的具有远端声学回声的信号经过第二回声消 除装置输出；远端输入的具有近端声学回声的信号经过第一回声消除装置输出，从而使得 在全双工工作情况下，双端都具有较好的语音质量。图2是本发明实现声学回声消除的具体实施 例一的原理框图，图2所示为图1虚 线框部分的原理框图。图中的Sin表示近端要发送到远端的初始信号，即近端输入信号，该 近端输入信号Sin包括语音信号、环境噪声信号、声学回声信号中的一种或者多种，且所述 近端输入信号经由多个观测路径被观测；Sout表示近端输入信号经过处理的，输出到远端 的信号，即环境噪声信号以及声学回声消除后的近端信号。Rin表示远端要发送到近端的初 始信号，即远端输入信号；Rout表示远端输入信号被传输到近端的信号。如图2所示，回声消除装置主要包括近端缓存模块1，用于接收并保存Sin，并将Sin输出到信号分离模块6 ；近端语音检测模块2，用于接收Sin，判断出该信号为语音信号时，向近端基音周 期模块4发送近端基音触发信号；远端语音检测模块3，用于接收Rin，判断出该信号为语音信号时，向远端基音周 期模块5发送远端基音触发信号；近端基音周期模块4，用于接收近端语音检测模块2发送的近端基音触发信号以 及Sin，所述近端基音周期模块4根据Sin生成近端语音基音周期并发送给信号分离模块 6 ；远端基音周期模块5，用于接收远端语音检测模块3发送的远端基音触发信号以 及Rin，所述远端基音周期模块5根据Rin生成远端语音基音周期并发送给信号分离模块 6 ；信号分离模块6，用于接收近端缓存模块1发送的近端输入信号、近端基音周期模 块4发送近端语音基音周期、远端基音周期模块5发送的远端语音基音周期，所述信号分离 模块6根据Sin进行独立成分分析，独立成分分析结果收敛时，计算出各个信号源及其基音 周期；所述信号分离模块6将所述各个信号源的基音周期与所述近端语音基音周期和远端 语音基音周期比较，获得回声信号re'并输出至加法器；加法器计算Sin和回声信号的差 值，得到回声消除后的近端信号并将该信号输出至远端。上述回声信号re'包括声学回声信号和环境噪声信号。本发明提供的回声消除装置根据近端输入信号分析计算出各个信号源，然后通过 比较判断基音，分离出声学回声信号，进而消除回声，本发明的回声消除装置可以实时进行 上述回音消除，受外界环境影响小，从而有效的消除声学回声。基于具体实施例一，本发明回声消除装置还提供了实施例二。图3是具体实施例 二的原理框图，如图3所示，该实施例包含了图2全部模块，并且信号分离模块包括白化单元61 用于将从多个观测路径的近端输入信号形成混合矩阵，并对所述混 合矩阵进行白化，得到白化信号输出给计算单元62 ；计算单元62 用于接收所述白化单元61发送的白化信号和Sin，并根据所述白化 信号进行迭代计算，收敛时得到分离矩阵，所述计算单元62根据Sin和分离矩阵计算各个 信号源并输出至提取单元63;
提取单元63 用于接收计算单元发送的各个信号源、近端基音周期模块4发送近 端语音基音周期、远端基音周期模块5发送的远端语音基音周期，所述提取单元63将各个 信号源的基音周期与所述近端语音基音周期和远端语音基音周期比较，获得回声信号并输 出至加法器；加法器计算Sin和回声信号的差值，得到回声消除后的近端信号并将该信号 输出至远端。图4是本发明回声消除装置实施例三的原理框图，与实施例一相比，该实施例包 含了图2全部模块，并且近端语音检测模块包括近端能量计算单元21和近端语音判断单元22。所述近端能量计算单元21，用于接收近端信号Sin，计算出近端输入信号的短时 间能量ESin，并根据静默期间的Sin的能量的最大值，将该最大值乘以常数1. 2后得到的数 值作为近端语音阀值ETs，并将近端语音阀值ETs以及正式通话时的Sin的能量ESin输出 到近端语音判断单元22 ；所述近端语音判断单元22，用于接收近端输入信号短时间能量ESin及近端语音 阈值ETs，并将两者进行比较，当近端输入信号短时间能量ESin大于近端语音阈值ETs时， 判断近端输入信号为语音信号；当近端输入信号为语音信号时，向近端基音周期模块4发 送近端基音触发信号。其中，近端输入信号的短时能量计算公式为Esin(n)=∑sin2 (n)其中，η为一段较短时间内(例如20ms)的信号采样点数。当然近端语音阈值ETs可以为一预先设定值，例如，可以根据经验取其为0. 001。远端语音检测模块包括远端能量计算单元31和远端语音判断单元32。所述远端能量计算单元31，用于接收远端信号Rin，计算出远端输入信号的短时 间能量ERin，并根据静默期间的Rin的能量的最大值，将该最大值乘以常数1. 2后得到的数 值作为远端语音阀值ETr，并将ETr以及正式通话时的Rin的能量ERin输出到远端语音判 断单元32;所述远端语音判断单元32，用于接收远端输入信号短时间能量ERin及远端语音 阈值ETr，并将两者进行比较，当远端输入信号短时间能量ERin大于远端语音阈值ETr时， 判断远端输入信号为语音信号；当远端输入信号为语音信号时，向远端基音周期模块5发 送远端基音触发信号。其中，远端输入信号的短时能量计算公式为ERm(n) = ∑Rm2(n)当然远端语音阈值ETs可以为一预先设定值，例如根据经验取其为0. 001。图5是本发明回声消除装置实施例四的原理框图，与实施例一相比，该实施例包 含了图2全部模块，并且近端基音周期模块包括近端低通滤波单元41，用于接收近端语音检测模块2发送的近端基音触发信号以及Sin，对Sin进行滤波处理。所述近端低通滤波单元41可以滤除高频噪声干扰的影响，同 时也可起到削弱近端输入信号频谱中多次谐波分量对第一共振峰的影响，起到不削弱近端 输入信号基音频率信息的作用； 近端傅立叶变换单元42，用于生成近端输入信号的频谱信息并输出至近端最大似 然判决单元44;近端线性预测单元43，用于Sin进行线性预测处理，形成Sin的声道冲激响应的频 谱并输出至近端最大似然判决单元44 ；近端最大似然判决单元44，用于接收近端傅立叶变换单元42发送的频谱信息以 及近端线性预测单元43发送的声道冲激响应的频谱，并根据两者生成近端语音基音周期 并发送给信号分离模块4。远端基音周期模块包括远端低通滤波单元51，用于接收远端语音检测模块3发送的远端基音触发信号以 及Rin，对Rin进行滤波处理。所述远端低通滤波单元51可以滤除高频噪声干扰的影响，同 时也可起到削弱远端输入信号频谱中多次谐波分量对第一共振峰的影响，起到不削弱远端 输入信号基音频率信息的作用；远端傅立叶变换单元52，用于生成远端输入信号的频谱信息并输出至远端最大似 然判决单元54 ；远端线性预测单元53，用于Rin进行线性预测处理，形成Rin的声道冲激响应的频 谱信息并输出至远端最大似然判决单元54 ；远端最大似然判决单元54，用于接收远端傅立叶变换单元52发送的频谱信息以 及远端线性预测单元53发送的声道冲激响应的频谱信息，并根据两者生成远端语音基音 周期并发送给信号分离模块4。远端基音周期模块中的各单元可以采用与近端基音周期模块中各单元相同的数 据处理方式，下面以近端基音周期模块为例，说明其各单元的具体处理方法近端低通滤波单元41的一种选择可为截止频率为800Hz的5阶低通滤波器，对 Sin进行滤波处理。近端傅立叶变化单元42接收到经过低通滤波器单元处理后的信号，搜索一帧内 近端输入信号的短时频谱风对应的第一最大的共振峰，并把相应的峰值转换为时域峰 值，记为Xf。将[Xf-lf+l]作为基音周期的初步估计值，然后进行周期延拓得到声门激励，力口 汉明窗后通过傅立叶变换模块进行频谱分析得到U(e-y5T)，将该频谱送入最大似然判决单 元44 ；近端线性预测单元43接收Sin进行线性预测处理，计算得到的声道冲激响应，并 做出相应的频谱，送入最大似然判决单元。由于语音样点之间存在相关性，则可用 过去的样点值来预测现在或未来的样点值，即一个语音的抽样能够用过去若干个语音抽样 或它们的线性组合来逼近。Sm (n) = -axSin (n-\)-ChlSm (η-2)~ …_ apSm (η - ρ)式中 是过去时刻语音抽样Sin(n_i)加权系数，ρ (可取ρ = 10)为预测阶数。贝Ij 真实信号与预测信号的差值，即为预测残差
e(n) = Sm (η) 一 Sm (η) = Sm (η) + ^ a,Sm (η - )
/=1根据最小均方误差LMS准则，若使E[|e(n) |2]最小，则可确定唯一的一组线性预 测系数= 1,2, ...ρ)。确定了各个预测系数 后，可得到其频率响应的频谱//(e_〃)
H{e~jm) =---
并输出给近端最大似然判决单元44，其中1 +
‘=1O
所述近端最大似然判决单元44根据接收到的频谱和//(Pot)可重构出原 输入信号的短时频谱^。
Sm (e -傳)=U(e-Jm)* H {e ‘jBT)将戈与^>’)进行相似度比较，计算式如下
咖)=-I- \sm{e~jm)\ -Sm(e-Jn\2dm
2π J在两者的均方误差ε 07)最小值处的短时频谱对应的值即为修正后的基音周期。 所述近端最大似然判决单元44将获得的近端语音基音周期输出至信号处理模块4，以进行 基音匹配的相关处理。图6是本发明回声消除装置实施例五的原理框图，与实施例一相比，该实施例包 含了图2全部模块，进一步包括一控制模块7和一接收控制模块7发送的控制信号的输出 模块8，所述近端语音检测模块2，接收近端输入信号，判断出该信号为语音信号时，向控 制模块7发送近端语音触发信号；所述远端语音检测模块3，接收远端输入信号，判断出该信号为语音信号时，向控 制模块7发送远端语音触发信号；所述控制模块7当只接收到近端语音检测模块2发送的近端语音触发信号或没 有收到任何语音触发信息时，输出控制信号给输出模块8 ；所述输出模块8接收上述控制信 号，并将近端输入信号至远端；当只接收到远端语音检测模块3发送的远端语音触发信号，或者同时接收到近端 语音检测模块2发送的近端语音触发信号以及远端语音检测模块3发送的远端语音触发信 号时，控制所述信号分离模块6接收近端缓存模块1发送的近端输入信号、近端基音周期单 元发送近端语音基音周期、远端基音周期模块发送的远端语音基音周期，所述信号分离模 块6根据近端输入信号进行独立成分分析，独立成分分析结果收敛时，计算出各个信号源 及其基音周期；所述信号分离模块6将所述各个信号源的基音周期与所述近端语音基音周 期和远端语音基音周期比较，获得声学回声信号并输出至加法器；加法器计算近端输入信 号和回声信号的差值，得到回声消除后的近端信号并将该信号输出至远端。基于上述实施例五的基础上，本发明回声消除装置提供了一具体实施例六，与实 施例四相比，该实施例包含了实施例四的全部模块，其中，所述输出模块进一步包括一舒适音生成单元和信号输出单元，
所述控制模块当只接收到近端语音检测模块发送的近端语音触发信号或没有收到任何语音触发信息时，输出一控制信号至舒适音生成单元；所述舒适音生成单元，用于接收所述控制模块发送的控制信号，并生成一定电平 的舒适音信号输出信号输出单元；信号输出单元将近端输入信号和舒适音信号叠加，并将叠加后的信号输出至远 端。显然，具有上述舒适音生成单元的回声消除装置，可以双端均无语音信号的情况 下，提供一定电平的舒适音信号给远端通话方，从而可以有效的了避免双端均无语音信号 时，使用者容易误认为线路已中断或者电器故障等现象的发生。以下是本发明提供的实现回声消除的具体实施例一的具体实现方法SOl 近端缓存模块保存Sin，同时，近端语音检测模块保存Sin并判断当前该信号 是否为语音信号，若为语音信号执行步骤S02 ；同时远端语音检测模块保存Rin并判断当前 该信号是否为语音信号，若为语音信号执行步骤S03 ；S02 近端基音周期模块接收Sin并根据Sin生成近端语音基音周期并发送给信号 分离模块；S03 远端基音周期模块接收Rin并根据Rin生成远端语音基音周期并发送给信号 分离模块；S04 信号分离模块根据保存的Sin进行独立成分分析，独立成分分析结果收敛 时，计算出各个信号源及其基音周期；并根据接收的近端语音基音周期及远端语音基音周 期，将所述各个信号源的基音周期与近端语音基音周期和远端语音基音周期比较，得到声 学回声信号，计算声学回声消除后的近端信号输出至远端。信号分离模块实时进行独立分成分析，当分析结果收敛时，就算计算出分离矩阵， 从而获得各个信号源。当近端和远端输入信号都是非语音信号情况下，Sin仅是近端环境噪声信号；当 仅有Sin是语音信号时，Sin包含近端语音信号和近端环境噪声信号；当仅有Rin是语音信 号时，Rin包含远端语音信号和远端环境噪声信号，Sin包含近端环境噪声信号和Rin产生 的回声信号；双端输入信号都是语音信号时，Rin包含近端输入信号Sin产生的回声信号、 远端输入语音信号和远端环境噪声信号。由上面的分析可知，当近端和远端输入信号都是语音的情况是最复杂的，其他情 况可以看成是上述情况的简化，下面以双端输入信号都是语音信号为例，具体说明信号分 离模块计算出各个信号源的步骤为了表述方便，本发明将近端输入信号简化为S (n) = [S1 (η) S2 (η) S3 (η)]其中S1 (η)、S2 (η)、S3 (η)分别三个麦克风接收到的近端输入信号，分别是近端语音 信号、由远端输入信号产生的回声信号、近端环境噪声信号的不同程度的叠加成的混合信 号。SP01、白化信号混合矩阵Χ(η)，得到白化矩阵Y(n)，Y(n) =UX(n)。白化方法为对 信号混合矩阵X(η)的协方差进行特征值分解，使得Rx = VAVT。令U= A_1/2VT，则得到白 化信号 Y(n) = A_1/2VTX(n)。
SP02、信号分离模块一方面是估计一个分离矩阵W，使得= WY( )，使其各个
分量逼近于S(n)中的分量。一帧内算法的迭代步骤如下。1)令 i = 1.2)初始化矩阵矢量W(O)，并令k= 1.3)令 Wi (k) = E [Yi (w (k-1) 1Yi)3] -3Wi (k_l) ·。4)令=为了确保每次估算出一个不同的独立分量，需要在循环中
k-\
添加一个正交投影，得到％(幻=%(幻-1%(幻、力) (/1
./-J
ο5)若I Wi GOVi (k-Ι)收敛于1，则停止迭代，输出Wi (k)，否则令k = k+1，返回3) 步，继续迭代。直到得到分离矩阵W，该W可以记为
W1(I) W1 (2) W, (3)"W= W2(I) W2 (2) W2 (3)
W3(I) W3(2) W3(3)_SP03、根据=黾H]，计算出各个信号源，同时计算出各个信号源
的基音。双端均有语音信号的情况最为复杂，其他情况是上述情况的简化，下面以双端均 有语音信号时信号提取的具体步骤为例，解释信号提取SP04、将各个信号源的基音和远端输入语音基音周期进行对比，可以确定信号源 中为远端输入信号的语音信号，同时可知剩余的两路信号即为近端产生的声学回声信号和 远端环境噪声信号，即为需要消除的信号。与现有技术相比，本发明提供的回声消除方法根据近端输入信号分析计算出各个 信号源，然后通过比较判断基音，分离出回声信号，进而消除回声，本发明的回声消除方法 可以实时进行上述回音消除，受外界环境影响小，从而有效的消除回声。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在 本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保 护范围之内。
权利要求
一种回声消除装置，其特征在于，包括近端缓存模块，用于接收并保存近端输入信号，并将近端输入信号输出到信号分离模块；近端语音检测模块，用于接收近端输入信号，判断出该信号为语音信号时，向近端基音周期模块发送近端基音触发信号；远端语音检测模块，用于接收远端输入信号，判断出该信号为语音信号时，向远端基音周期模块发送远端基音触发信号；近端基音周期模块，用于接收近端输入信号以及近端语音检测模块发送的近端基音触发信号，并根据近端输入信号生成近端语音基音周期，输出至信号分离模块；远端基音周期模块，用于接收远端输入信号以及远端语音检测模块发送的远端基音触发信号，并根据远端输入信号生成远端语音基音周期，输出至信号分离模块；信号分离模块，用于接收近端缓存模块发送的近端输入信号、近端基音周期模块发送近端语音基音周期、远端基音周期模块发送的远端语音基音周期，所述信号分离模块根据近端输入信号进行独立成分分析，独立成分分析结果收敛时，计算出各个信号源及其基音周期；所述信号分离模块将所述各个信号源的基音周期与所述近端语音基音周期和远端语音基音周期比较，获得回声信号并输出至加法器；加法器计算近端输入信号和回声信号的差值，得到回声消除后的近端信号并将该信号输出至远端。
2.根据权利要求1所述的回声消除装置，其特征在于，所述信号分离模块包括白化单元，用于接收所述近端输入信号形成混合矩阵，并对所述混合矩阵进行白化，得 到白化信号输出给计算单元；计算单元，用于接收所述白化单元发送的白化信号和近端输入信号，根据所述白化信 号进行迭代计算，迭代计算收敛时得到分离矩阵，并根据所述近端输入信号及分离矩阵计 算出各个信号源，输出至提取单元；提取单元，用于接收计算单元发送的各个信号源、近端基音周期模块发送近端语音基 音周期、远端基音周期模块发送的远端语音基音周期，将各个信号源的基音周期与所述近 端语音基音周期和远端语音基音周期比较，获得回声信号并输出至加法器；加法器计算近 端输入信号和回声信号的差值，得到回声消除后的近端信号并将该信号输出至远端。
3.根据权利要求1所述的回声消除装置，其特征在于，所述近端语音检测模块包括 所述近端能量计算单元，用于接收近端输入信号，计算该信号的短时间能量，并根据静默期该信号的能量确定近端语音阀值，并将该近端语音阀值和正式通话时的近端输入信号 的能量输出到近端语音判断单元；所述近端语音判断单元，用于接收近端语音阀值和正式通话时的近端输入信号的能 量，并将两者进行比较判断近端输入信号是否为语音信号；当近端输入信号为语音信号时， 向近端基音周期模块发送近端基音触发信号。
4.根据权利要求1所述的回声消除装置，其特征在于，所述远端语音检测模块包括 所述远端能量计算单元，用于接收远端输入信号，计算该信号的短时间能量，并根据静默期该信号的能量确定远端语音阀值，并将该远端语音阀值和正式通话时的远端输入信号 的能量输出到远端语音判断单元；所述远端语音判断单元，用于接收远端语音阀值和正式通话时的远端输入信号的能量，并将两者进行比较判断远端输入信号是否为语音信号；当远端输入信号为语音信号时， 向远端基音周期模块发送远端基音触发信号。
5.根据权利要求1所述回声消除装置，其特征在于，所述近端基音周期模块包括近端低通滤波单元，用于接收近端输入信号以及近端语音检测模块发送的近端基音触发信号，对近端输入信号进行滤波处理并输出至近端傅立叶变换单元和近端线性预测单 元；近端傅立叶变换单元，用于接收并根据近端低通滤波单元处理的近端输入信号，生成 近端输入信号的频谱信息，输出至近端最大似然判决单元；近端线性预测单元，用于接收并根据近端低通滤波单元处理的近端输入信号，对该信 号进行线性预测处理，形成近端输入信号的声道冲激响应的频谱并输出至近端最大似然判 决单元；近端最大似然判决单元，用于接收近端傅立叶变换单元发送的频谱信息以及近端线性 预测单元发送的声道冲激响应的频谱，并根据两者生成近端语音基音周期并发送给信号分 离模块。
6.根据权利要求1所述的回声消除装置，其特征在于，所述远端基音周期模块包括远端低通滤波单元，用于接收远端输入信号以及远端语音检测模块发送的远端基音触发信号，对远端输入信号进行滤波处理并输出至远端傅立叶变换单元和远端线性预测单 元；远端傅立叶变换单元，用于接收并根据远端低通滤波单元处理的远端输入信号，生成 远端输入信号的频谱信息，输出至远端最大似然判决单元；远端线性预测单元，用于接收并根据远端低通滤波单元处理的远端输入信号，对该信 号进行线性预测处理，形成远端输入信号的声道冲激响应的频谱并输出至远端最大似然判 决单元；远端最大似然判决单元，用于接收远端傅立叶变换单元发送的频谱信息以及远端线性 预测单元发送的声道冲激响应的频谱，并根据两者生成远端语音基音周期并发送给信号分 离模块。
7.根据权利要求1所述的回声消除装置，其特征在于，还包括一控制模块和一接收控 制模块发送的控制信号的输出模块，所述近端语音检测模块，接收近端输入信号，判断出该信号为语音信号时，向控制模块 发送近端语音触发信号；所述远端语音检测模块，接收远端输入信号，判断出该信号为语音信号时，向控制模块 发送远端语音触发信号；所述控制模块当只接收到近端语音检测模块发送的近端语音触发信号或没有收到任 何语音触发信息时，输出控制信号给输出模块；所述输出模块接收上述控制信号，并将近端 输入信号至远端；当只接收到远端语音检测模块发送的远端语音触发信号，或者同时接收到近端语音检 测模块发送的近端语音触发信号以及远端语音检测模块发送的远端语音触发信号时，控制 所述信号分离模块接收近端缓存模块发送的近端输入信号、近端基音周期单元发送近端语 音基音周期、远端基音周期模块发送的远端语音基音周期，所述信号分离模块根据近端输入信号进行独立成分分析，独立成分分析结果收敛时，计算出各个信号源及其基音周期；所 述信号分离模块将所述各个信号源的基音周期与所述近端语音基音周期和远端语音基音 周期比较，获得回声信号并输出至加法器；加法器计算近端输入信号和回声信号的差值，得 到回声消除后的近端信号并将该信号输出至远端。
8.根据权利要求7所述的回声消除装置，其特征在于，所述输出模块进包括一舒适音 生成单元和信号输出单元，所述控制模块当只接收到近端语音检测模块发送的近端语音触发信号或没有收到任 何语音触发信息时，输出一控制信号至舒适音生成单元；所述舒适音生成单元，用于接收所述控制模块发送的控制信号，并生成一定电平的舒 适音信号，输出信号输出单元；所述信号输出单元将近端输入信号和舒适音信号叠加，并将叠加后的信号输出至远端。
9.一种回声消除方法，其特征在于，该方法包括A、近端缓存模块保存近端输入信号，同时，近端语音检测模块保存近端输入信号并判 断当前该信号是否为语音信号，若为语音信号执行步骤B;同时远端语音检测模块保存远 端输入信号并判断当前该信号是否为语音信号，若为语音信号执行步骤C ；B、近端基音周期模块接收近端输入信号并根据近端输入信号生成近端语音基音周期 并发送给信号分离模块；C、远端基音周期模块接收远端输入信号并根据远端输入信号生成远端语音基音周期 并发送给信号分离模块；D、信号分离模块根据保存的近端输入信号进行独立成分分析，独立成分分析结果收敛 时，计算出各个信号源及其基音周期；并根据接收的近端语音基音周期及远端语音基音周 期，将所述各个信号源的基音周期与近端语音基音周期和远端语音基音周期比较，得到回 声信号，计算回声消除后的近端信号输出至远端。
全文摘要
本发明公开了一种回声消除装置，包括近端缓存模块，近端语音检测模块，远端语音检测模块，近端基音周期模块，远端基音周期模块，以及信号分离模块。本装置可以根据近端输入信号进行独立成分分析，独立成分分析结果收敛时，计算出各个信号源及其基音周期；然后将各个信号源的基音周期与近端语音基音周期和远端语音基音周期比较，得到声学回声信号，进一步得到消除声学回声信号后的近端输入信号并输出至远端，从而可以实时有效地进行上述声学回音消除。
文档编号H04B3/23GK101820302SQ20091010566
公开日2010年9月1日 申请日期2009年2月27日 优先权日2009年2月27日
发明者吴浪浪, 李智江, 王进军 申请人:比亚迪股份有限公司