专利名称：一种多受话端回声消除方法
技术领域：
本发明涉及领域语音通讯技术领域，特别涉及一种多受话端回声消除方法。
背景技术：
在语音通讯中，受话端信号经过线路反射和声学反射，会串入送话端信号中，并馈送到远端，使远端听到回声。回声会给通话双方造成极大的干扰，影响通话质量，严重时甚至引起啸叫，不仅完全无法通话，还可能伤害通讯设备。为保证通话质量和设备安全，一般会采用自适应回声消除技术来消除语音通讯时的回声。自适应的寻找合适的回声滤波器，计算出回声信号，从而将回声信号从送话端信号中消去，避免回声干扰语音通讯。常规的单通道回声消除技术适用于单个受话端的情况。但是近年来由于通信技术的发展，出现了立体声语音通讯乃至更多受话端的语音通讯，因此需要相适应的多通道回声消除技术。每个受话通道对应着一个回声抵消器，计算该路受话端信号对应的回声并从送话端信号中消去，多个回声抵消器联合工作，消除多个受话端引起的回声。多受话端回声消除的难点在于，多路受话端信号之间并不独立，存在相关性，寻找某一通道受话端信号对应的回声抵消器时，会受到其他受话端信号的干扰，搜寻速度慢，当回声环境发生变化时不能及时跟踪。因此改善多通道回声消除性能的关键在于去除原始受话端信号之间的相关性。以往的多路受话端信号去相关性技术多采用预失真的方法，该方法在受话端信号中加入一些失真信号，以降低受话端信号之间的相关性，降低回声抵消器的相互干扰。这样的方式需要在受话端增加额外的预失真硬件和线路，也会降低受话声音质量和听感，特别当原始受话端信号间具有高度相似性时，需要较多的预失真，这会明显降低受话端信号回放时的音质。为了使受话回放音质不受影响，需要对受话端信号进行无失真去相关。但现有的无失真去相关技术只是将两路受话器信号经过简单的和差形成相关性较低的新的受话端信号。这样的方法适用于环境简单的稳定不变的立体声语音通讯，不能适用于相关性可变的情况，也不能支持两个以上多受话通道相关的情况。
发明内容
本发明提供了一种多受话端回声消除方法，本发明的技术方案能够在不影响受话端回放音质的前提下，有效去除送话端信号中的由两个或两个以上的多受话端引起的回声，并且适用于多受话端信号的相关性可变的情况。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的本发明公开了一种多受话端回声消除方法，该方法适用于包括M个受话端的通话设备，M为大于或等于2的自然数，该方法包括 利用回声滤波器对M路受话端信号进行回声滤波，得到M路滤波后的受话端信号，从送话端信号中减去所述M路滤波后的受话端信号，得到消除受话端回声的系统输出信号；同时利用缓存器缓存所述M路受话端信号，根据每段预设长度内缓存的M路受话端信号计算去相关矩阵，利用去相关矩阵将缓存的所述M路受话端信号分解为M路去相关的受话端信号，根据去相关矩阵、所述M路去相关的受话端信号和反馈的系统输出信号计算回声滤波器的更新量。本发明实施例的有益效果是本发明通过利用回声滤波器对M路受话端信号进行回声滤波，从送话端信号中减去所述M路滤波后的受话端信号，以得到消除受话端回声的系统输出信号，能够有效去除送话端信号中的由两个或多于两个受话端引起的回声；同时本发明通过利用每段预设时间长度内缓存的M路受话端信号计算去相关矩阵，利用去相关矩阵来进行受话端信号的去相关分解，而不需要像现有技术那样采用预失真的方式来降低受话端信号之间的相关性，因此不会影响受话端回放音质，并且这种实时计算回声滤波器更新量的方式能适用于多受话端信号的相关性可变的情况。
图1本发明实施例中的实现一种多受话端回声消除方法的系统结构图；图2是本发明实施例中的实现时域多受话端回声消除方法的系统结构图；图3是本发明实施例中多受话端信号进行去相关分解运算的逻辑示意图；图4是本发明实施例中的实现变换域多受话端回声消除方法的系统结构图；图5是本发明实施例中的实现时域和变换域混合的多受话端回声消除方法的系统结构图。
具体实施例方式本发明的核心思想是利用回声滤波器对M路受话端信号进行回声滤波，得到M路滤波后的受话端信号，从送话端信号中减去所述M路滤波后的受话端信号，得到消除受话端回声的系统输出信号；并且对所述回声滤波器的更新量进行实时更新，具体为利用缓存器缓存的所述M路受话端信号对所述回声滤波器的更新量进行如下计算根据每段预设时间长度内缓存的M路受话端信号计算去相关矩阵，利用去相关矩阵将缓存的M路受话端信号分解为M路去相关的受话端信号，根据去相关矩阵、所述M路去相关的受话端信号和反馈的系统输出信号计算回声滤波器的更新量。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。图1本发明实施例中的实现一种多受话端回声消除方法的系统结构图。如图1所示，该系统包括回声滤波单元101和滤波控制单元102，其特征在于，所述回声滤波单元101，用于接收送话端信号和M路受话端信号，在滤波控制单元 102输出的更新量的控制下对M路受话端信号进行回声滤波，得到M路滤波后的受话端信号，从送话端信号中减去所述M路滤波后的受话端信号，得到消除受话端回声的系统输出信号；所述滤波控制单元102，用于缓存M路受话端的信号，每缓存预设长度的M路受话端信号后，根据缓存的M路受话端信号计算去相关矩阵，利用去相关矩阵将缓存的M路受话端信号分解为M路去相关的受话端信号，根据去相关矩阵、所述M路去相关的受话端信号和从回声滤波单元反馈的系统输出信号计算回声滤波器的更新量，并输出给回声滤波单元 101。本发明中的多受话端回声消除系统连接在送话器和受话器之间，送话器信号d和 M个受话器信号X = [X1, X2,..., XM]是系统输入，通过实时比较受话器信号和送话器信号， 用多个自适应滤波器模拟各个受话器信号的回声路径，构建准确的回声路径滤波器和回声信号，将回声信号从送话器信号中消去，并将去掉回声的信号送到语音通讯的远端。该系统可以有时域处理模式，也有频域或者其他变换域处理模式，以及时频域混合处理模式。下面分别进行介绍。图2是本发明实施例中的实现时域多受话端回声消除方法的系统结构图。如图2 所示的系统可以用于多受话通道的回声抵消。在回声抵消中，估计回声路径时，为了避免受话通道信号之间的干扰，将原始受话端信号经由去相关矩阵分解为相关性低的受话端信号，送入回声滤波器中估计回声信号和更新回声滤波器。去相关矩阵的系数由原始受话端信号之间的相关性决定。去相关矩阵是实时计算的，受话端信号的相关性发生变化时，去相关矩阵也会相应调整，保证良好的去相关分解效果，使回声抵消器正常工作，保证回声抵消效果。参见图2，在该时域多受话端回声消除系统中回声滤波单元包括:M个回声滤波器和M个串联的减法器；所述滤波控制单元包括:M个预设长度的缓存器、一个去相关矩阵计算模块和一个滤波控制模块；该滤波控制模块包括一个信号去相关分解模块和一个滤波控制器；M个回声滤波器，用于一一对应地接收所述的M路受话端信号，在滤波控制单元输出的更新量的控制下对M路受话端信号分别进行回声滤波，得到M路滤波后的受话端信号， 将M路滤波后的受话端信号一一对应地输出到M个串联的减法器；所述M个串联的减法器中的第一个减法器(图2中为减法器M)接收送话器信号， 将送话器信号与所接收的滤波后的受话端信号相减后输出给下一级减法器；后续的减法器将上一级减法器输出的信号与所接收的滤波后的受话端信号相减后输出；最后一个减法器 (图2中为减法器1)的输出为消除受话端回声的系统输出信号；M个预设长度的缓存器，用于将输入数据存储形成数据帧，这里用于分别缓存所述 M路受话端信号，并将缓存的M路预设长度的受话端信号输出给去相关矩阵计算模块和信号去相关分解模块；去相关矩阵计算模块，用于根据所接收的M路预设长度的受话端信号计算去相关矩阵，将去相关矩阵输出给信号去相关分解模块和滤波控制器；信号去相关分解模块，用于根据所接收的去相关矩阵，将所接收的M路预设长度的受话端信号分解为M路去相关的受话端信号后输出给滤波控制器；滤波控制器，用于根据所接收的去相关矩阵、M路去相关的受话端信号和从第M个减法器输出反馈的系统输出信号计算M个回声滤波器的更新量，并将更新量输出给对应的回声滤波器。在图2中，回声滤波器实现回声滤波，缓存器将输入数据储存形成数据帧，滤波控制单元计算出当前回声滤波器的偏差，更新回声滤波器。受话端信号经回声滤波器后形成回声估计信号，从送话端信号中减去，得到当前系统输出。当前系统输出和受话端信号经滤波控制单元，判断回声滤波器是否需要更新，如果需要更新，则计算出回声滤波器的更新量，输出到回声滤波器进行更新。下面具体说明图2中的各个部分的计算方法。回声滤波器的计算式为ech0 = x*h ；减法器部分的计算式为y = d-echo其中，送话器信号d是和M个受话器信号χ = [X1, X2, ... , Xi, ... , xM]是系统输入，h是滤波器函数，y是系统输出。在缓存器中，设当前时间点为n，则形成的数据帧为x(n-LD+l)，.... χ (η)，Ld为缓存器的长度。首先以两个受话端为例(即M = 2)，对去相关矩阵计算模块、信号去相关分解模块和滤波控制器中的计算进行说明，两路受话端信号为X1, &，两路信号有高度相关性在去相关矩阵计算模块中，去相关矩阵的导出可以用如下方式计算，先计算Xl，x2， 的相关因数C1,2，去相关矩阵De为
权利要求
1.一种多受话端回声消除方法，该方法适用于包括M个受话端的通话设备，M为大于或 等于2的自然数，其特征在于，该方法包括利用回声滤波器对M路受话端信号进行回声滤波，得到M路滤波后的受话端信号，从送 话端信号中减去所述M路滤波后的受话端信号，得到消除受话端回声的系统输出信号；同时利用缓存器缓存所述M路受话端信号，根据每段预设长度内缓存的M路受话端信 号计算去相关矩阵，利用去相关矩阵将缓存的所述M路受话端信号分解为M路去相关的受 话端信号，根据去相关矩阵、所述M路去相关的受话端信号和反馈的系统输出信号计算回 声滤波器的更新量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据每段预设长度内缓存的M路受话 端信号计算去相关矩阵包括进行M-I步的迭代运算，迭代的初始输入是由所述缓存的M路受话端信号构成的一个 Ld行M列的信号矩阵Xftl)'，其中
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用去相关矩阵将缓存的M路受话端信号分解为M路去相关的受话端信号，根据去相关矩阵、M路去相关的受话端信号和反馈的系统输出信号计算回声滤波器的更新量包括计算χ' =xDe，其中，χ= [Xlx2...Xi...XM]，X'中的M列信号即为最终的M路去相关的受话端信号；
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用回声滤波器对M路受话端信号进行回声滤波，得到M路滤波后的受话端信号，从送话端信号中减去所述M路滤波后的受话端信号，得到消除受话端回声的系统输出信号包括利用缓存器缓存送话端信号和M路受话端的信号，将缓存的每路受话端信号在变换域上分解为S个频带上的受话分频信号，以及将缓存的送话端信号在变换域上分解为S个频带上的送话分频信号，其中S为大于或等于2的自然数；在所述S个频带中的每个频带上，利用回声滤波器对该频带上的M个受话分频信号进行回声滤波，得到该频带上的M个滤波后的受话分频信号；从该频带上的送话分频信号减去该频带上的M个滤波后的受话分频信号，得到该频带上的消除回声的送话分频信号；对S个频带上的消除回声的送话分频信号进行频时综合处理得到消除受话端回声的系统输出信号。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据每段预设长度内缓存的M路受话端信号计算去相关矩阵，以及所述利用去相关矩阵将缓存的所述M路受话端信号分解为 M路去相关的受话端信号，根据去相关矩阵、M路去相关的受话端信号和反馈的系统输出信号计算回声滤波器的更新量包括将缓存的每路受话端信号在变换域上分解为S个频带上的受话分频信号后，在所述S 个频带中的每个频带上，根据本频带的M路受话分频信号计算本频带的去相关矩阵，利用本频带的去相关矩阵将本频带的M路受话分频分解为本频带的M路去相关的受话分频信号，根据去相关矩阵、本频带的M路去相关的受话分频信号和反馈的本频带的消除回声的送话分频信号计算本频带的回声滤波器的更新量。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述在所述S个频带中的每个频带上，根据本频带的M路受话分频信号计算本频带的去相关矩阵，具体为对于第k个频带，1彡k彡S，进行M-I步的迭代运算，迭代的初始输入是一个1行M列的信号矩阵X(C1)' (k)，其中
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述利用本频带的去相关矩阵将本频带的M路受话分频分解为本频带的M路去相关的受话分频信号，根据去相关矩阵、本频带的M 路去相关的受话分频信号和反馈的本频带的消除回声的送话分频信号计算本频带的回声滤波器的更新量，具体为计算χ' (k)=父0006(10，其中，父00 = [XiGOAGO.H.xjk)]，χ' (k)中的M个信号即为第k个频带的M路去相关的受话分频信号；
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用回声滤波器对M路受话端信号进行回声滤波，得到M路滤波后的受话端信号，从送话端信号中减去所述M路滤波后的受话端信号，得到消除受话端回声的系统输出信号包括利用缓存器缓存送话端信号和M路受话端的信号，将缓存的每路受话端信号在变换域上分解为S个频带上的受话分频信号，以及将缓存的送话端信号在变换域上分解为S个频带上的送话分频信号，其中S为大于或等于2的自然数；在所述S个频带中的每个频带上，利用回声滤波器对该频带上的M个受话分频信号进行回声滤波，得到该频带上的M个滤波后的受话分频信号；从该频带上的送话分频信号减去该频带上的M个滤波后的受话分频信号，得到该频带上的消除回声的送话分频信号；对S个频带上的消除回声的送话分频信号进行频时综合处理得到消除受话端回声的系统输出信号。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述利用去相关矩阵将缓存的M路受话端信号分解为M路去相关的受话端信号，根据去相关矩阵、所述M路去相关的受话端信号和反馈的系统输出信号计算回声滤波器的更新量包括将缓存的每路受话端信号在变换域上分解为S个频带上的受话分频信号后，在所述S 个频带中的每个频带上，利用去相关矩阵将本频带的M路受话分频分解为本频带的M路去相关的受话分频信号，根据去相关矩阵、本频带的M路去相关的受话分频信号和反馈的本频带的消除回声的送话分频信号计算本频带的回声滤波器的更新量。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述在所述S个频带中的每个频带上，利用去相关矩阵将本频带的M路受话分频分解为本频带的M路去相关的受话分频信号，根据去相关矩阵、所述M路去相关的受话端信号和反馈的系统输出信号计算回声滤波器的更新量，具体为对于第k个频带，1彡k彡S，计算矩阵X' (k) =X(k)De；其中，X(k) = [X1 (k) X2 (k)... Xi (k)...XM(k)], X“k)是第i路受话端信号在第k个频带上的受话分频信号；X' (k)中的M个信号即为最终的第k个频带上的M路去相关的受话分频信号；计算！
全文摘要
本发明公开了一种多受话端回声消除方法。本发明中利用回声滤波器对M路受话端信号进行回声滤波，得到M路滤波后的受话端信号，从送话端信号中减去所述M路滤波后的受话端信号，得到消除受话端回声的系统输出信号；同时利用缓存器缓存所述M路受话端信号，根据每段预设长度内缓存的M路受话端信号计算去相关矩阵，利用去相关矩阵将缓存的所述M路受话端信号分解为M路去相关的受话端信号，根据去相关矩阵、M路去相关的受话端信号和反馈的系统输出信号计算回声滤波器的更新量。本发明的技术方案能支持两个以上的多受话端的情况，并且适用于多受话端信号的相关性可变的情况。
文档编号H04M9/08GK102457632SQ20111045098
公开日2012年5月16日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者刘崧, 楼厦厦 申请人:歌尔声学股份有限公司