一种基于NLMS算法改进的数字助听器回波抵消方法技术

本发明专利技术提出了一种基于NLMS算法改进的数字助听器回波抵消方法，该方法的主要思想是在M大小的块中，每个输入数据对间隔M的共N/M个系数进行更新，当输入M个数据后，实现自适应滤波器全部系数的更新。同时，通过控制归一化步长的上下限保证较好的收敛速度和稳态误差。该方法可以实现助听器回波抵消功能，降低算法的计算复杂度的同时保证了算法性能的可控性，能够满足助听器实时性准确性的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及语音信号处理
，尤其设及一种数字助听器回波抵消方法。
技术介绍
[000引 传统的NLMS(NormalizedLeastMeanSquare)算法是基于LMS算法改进的自适 应算法，实现简单，通过对能量归一化减小了输入信号幅度对算法性能的影响，鲁椿性高， 稳态误差较小。但是由于逐点对全部系数进行更新增加了计算复杂度，使得程序跳转频率 提高，同时助听器回波抵消对算法实时性要求很高，因此，需要改进NLMS算法W满足实际 实时性要求。
技术实现思路
为了解决现有技术中的问题，本专利技术提供了一种基于NLMS算法改进的数字助听 器回波抵消方法，该方法的主要思想是在M大小的块中，每个输入数据对间隔M的共N/M个 系数进行更新，当输入M个数据后，实现自适应滤波器全部系数的更新。同时，通过控制归 一化步长的上下限保证较好的收敛速度和稳态误差。 针对计算复杂度，本专利技术在更新方式上采用块处理，即把指定长度数据N分成N/ M块，每输入一个数据，对N/M个间隔为M的系数进行更新，M次后，滤波器所有系数更新一 次。较于之前每一个输入数据更新全部滤波器系数相比，需要输入M个数据才对全部系数 完成更新，大大减小了运算量。 另一方面，步长决定算法收敛速度和稳态误差，针对步长参数进行了改进，通过限 定最大步长ymay可W控制最大收敛速度，限定最小步长ymi。保证较小的稳态误差，对于符 合幅度范围的步长采用归一化的方式降低了语音信号能量波动大对算法性能的影响。 该方法的实现运用了W下技术： 将滤波器全部系数分块处理，块大小为M，每次更新间隔M的滤波器系数；[000引设置最大步长限制收敛速度； 设置最小步长保证稳态误差； 步长采用归一化方式处理并加入可控参数。 本专利技术的有益效果是：本专利技术提出的回波抵消方法对数字助听器中扬声器声音通 过外部环境重新被麦克风吸收产生的回波进行估计，并实现自动消除。在传统NLMS算法基 础上能降低运算复杂度，避免了传统NLMS算法的逐点更新带来的计算量大的问题，对于兼 顾收敛性能与稳态误差的助听器提供了一种可W控制二者平衡的办法，因此能够满足数字 助听器对于实时性和准确性的要求。【附图说明】 图1是本专利技术的回波抵消方法的程序流程图。【具体实施方式】 为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合附图及实施例，对 本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用W解释本专利技术，并 不用于限定本专利技术。 本专利技术的方法模拟估计外部回波路径，利用麦克风输入信号与滤波器输出差值修 正下次的滤波器系数，下个数据进入时，重复上述过程。通过对步长和更新系数位置的控 审IJ，不断的迭代，直至算法收敛，滤波器输出近似等与外部回波，W实现实时消除回波的目 的。 附图1是本专利技术的方法实现的流程图，对滤波器的N个系数分N/M块进行处理。 当前滤波器输入信号X(n+D)，D表示延迟点数，即n+D时刻麦克风输入 信号包括n时刻输入所产生的回声。假设当前麦克风输入信号y(n+D)，X(n)= (x(n)，x(n-l)，x(n-2)，…，x(n-化 1))，假设N可W被M整除；滤波器系数W(n+D)= (w〇 (n+D),Wi(n+D),…，Wn-1(n+D))。 (1)计算麦克风输入信号与滤波器输出信号差值e(n+D) =y(n+D-X化*W(n+D)， [001引 （2)更新滤波器的间隔M的N/M个抽头系数 Wi(n+D+ 1) =wi(n+D) +yy(n+D)*e(n+D)*x(n+D-i),i=【主权项】1. 一种基于NLMS算法改进的数字助听器中回波抵消方法，其特征在于：在传统NLMS 算法基础上实现滤波器系数逐块更新，并对步长计算进行归一化和可控性调整；设置一个 缓存数组，存储每次更新后对应的间隔块大小的系数改变值，检测计数器C，若小于块大小， 滤波器系数不做改变，缓存数组持续保存，若等于块大小，滤波器更新，计数器清零。2. 根据权利要求1所述的回波抵消方法，其特征在于：所述滤波器系数逐块更新具体 为：更新滤波器的间隔M的N/M个抽头系数：，其中j为每个块中位置记号，初始化为〇,当前滤波器输入 信号X (n+D)，D表不延迟点数，即n+D时刻麦克风输入信号包括η时刻输入所产生的回声； 当前麦克风输入信号 y(n+D)，Χ(η) = (χ(η), χ(η-1), χ(η-2), · · ·，χ(η-Ν+1))，假设 N 可以 被M整除；滤波器系数W(n+D) = (wQ (n+D)，W1 (n+D)，. . .，Wim (n+D));麦克风输入信号与滤 波器输出信号差值 e (n+D) = y (n+D) -Xt (n) *W(n+D)。3. 根据权利要求2所述的回波抵消方法，其特征在于：步长参数μ关系到算法收敛速 度，为避免输入信号能量波动大影响，进行归一化并加入可控参数，步长参数的估计公式如 下其中，μ_限定最大收敛速度，μ min保证较小稳态误差，I |x(n) I I 2是滤波器输入信号 能量值，α是一个较小常数避免分母过小。【专利摘要】本专利技术提出了一种基于NLMS算法改进的数字助听器回波抵消方法，该方法的主要思想是在M大小的块中，每个输入数据对间隔M的共N/M个系数进行更新，当输入M个数据后，实现自适应滤波器全部系数的更新。同时，通过控制归一化步长的上下限保证较好的收敛速度和稳态误差。该方法可以实现助听器回波抵消功能，降低算法的计算复杂度的同时保证了算法性能的可控性，能够满足助听器实时性准确性的要求。【IPC分类】H04R25-00【公开号】CN104754485【申请号】CN201510066503【专利技术人】樊滨温, 张健, 王明江, 刘明, 蒋贤慧, 王兆阳, 曹彬, 曾伟浩 【申请人】哈尔滨工业大学深圳研究生院【公开日】2015年7月1日【申请日】2015年2月6日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于NLMS算法改进的数字助听器中回波抵消方法，其特征在于：在传统NLMS算法基础上实现滤波器系数逐块更新，并对步长计算进行归一化和可控性调整；设置一个缓存数组，存储每次更新后对应的间隔块大小的系数改变值，检测计数器C，若小于块大小，滤波器系数不做改变，缓存数组持续保存，若等于块大小，滤波器更新，计数器清零。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：樊滨温，张健，王明江，刘明，蒋贤慧，王兆阳，曹彬，曾伟浩，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44