本发明专利技术适用于通信领域，提供了一种自适应滤波器，以及利用该自适应滤波器实现的回波抵消器，所述自适应滤波器用于根据滤波器系数输出模拟回波，对线路回波提供反相补偿，所述滤波器系数通过下式确定：（１）ｈ（ｎ＋１）＝ｈ（ｎ）＋μ＊ｇ（ｎ）＊△ｈ（ｎ）；（２）ｇ（ｉ）＝｜ｈ（ｉ）｜／∑｜ｈ（ｉ）｜；其中，ｉ∈（１，ｎ），ｎ为自适应滤波器的阶数，μ为步长参数，ｈ（ｎ）、△ｈ（ｎ）分别为采用仿射投影算法获得的滤波器系数和滤波器系数的调整量。利用本发明专利技术能够加快自适应滤器的收敛速度，改善回波抵消器性能，同时不增加太大的计算量和实现复杂度，具有可实现性。
【技术实现步骤摘要】
一种自适应滤波器及回波抵消器
本专利技术属于通信领域，尤其涉及一种自适应滤波器，以及利用该自适应滤波器实现的回波抵消器。
技术介绍
电话系统中，通话质量常常受到回波(Echo)的影响。线路回波(Line Echo)是其中一种主要形式。线路回波产生的原因主要是起二、四线变换作用的混合变换线圈(Hybrid)的阻抗不匹配引起的。理想情况下，混合线圈会把远端用户的信号完全传送到近端用户。但在实际中的情况中，由于阻抗不匹配等原因，从四线侧到二线侧的信号经过混合变换线圈后，部分信号会泄漏返回到四线侧，这部分“泄漏”的信号又传回远端，这样远端用户就听到了自己的声音，这就是线路回波，如图1所示。通常，混合线圈的泄漏通路是线性的，但频率特性未知。当通话线路较短、延迟较小时，回波并不明显。当线路较长、延迟较大时，回波比较显著，严重时使通话无法正常进行，目前主要采取回波消除的方法来抑制回波，回波抵消器是实现回波抑制的设备。图2示出了回波抵消器的结构，其核心部件是自适应滤波器201。当远端检测单元202检测到存在远端语音信号时，自适应滤波器201开始进行自适应调整，调整滤波器系数。当近端检测单元203检测到存在近端语音信号时，自适应滤波器201根据滤波器系数产生模拟回波g，输入到抵消器204中与远端信号经过混合线圈100后产生的实际回波G做反相补偿，以抵消远端语音信号经混合线圈100后产生的回波。为了进一步提高回波抵消效果，通过非线性处理单元205对未抵消干净的回波进行非线性处理，同时由舒适噪声发生单元206-->对非线性处理后的话路插入匹配的感觉较为舒适的噪声。其中，远端来的信号Rin经过混合线圈100形成回波G，回波G、近端语音信号S和近端背景噪声N经相加点500混合形成近端发往远端的信号Sin，即： Sin＝G+S+N远端信号Rin作为自适应滤波器201的输入，通过自适应滤波器201形成模拟回波g，该模拟回波g通过相加点500反相补偿到Sin中，得到要传向远端的信号Sout，即： Sout＝Sin-g＝G+S+N-g当自适应滤波器201的单位脉冲响应h能很好地模拟回波通道的传递函数H，即G≈g时，残余回波信号e＝G-g很小，从而有 Sout≈S+N此时回波G被抵消。由上可见，回波抵消器的核心是一个自适应数字滤波器，自适应滤波器的核心是自适应滤波算法，通过自适应滤波算法调整滤波器系数。自适应滤波器所选取的自适应算法不同，所实现的回波抵消器的性能和成本也不同。调整滤波器系数的过程称为收敛。在回波抵消器中，要求自适应滤波器收敛速度快且计算复杂性低，在现有自适应算法中，NLMS(Normalized LMS，归一化最小均方)算法以其算法简单、运算量小而在工程界被广泛应用，是最常用的一种算法。NLMS算法是从LMS(最小均方)算法发展而来。LMS算法应用了梯度下降的思想，是最速下降法(Steepest Descent)的近似。假设x(n)为滤波器的输入；h(n)为滤波器系数；d(n)为期望信号；而g(n)为滤波器的实际输出信号，也称为d(n)估计值；误差为e(n)＝d(n)-g(n)。自适应算法的目的就是不断调节h(n)，使输出误差的平方均值(反映信号的功率)J(n)＝E[e2(n)]最小。由梯度的定义可知，梯度方向是函数值上升最快的方向。因此，如果选择J(n)的负梯度-->方向作为调节量，J(n)将快速地下降，并最终达到最小值而稳定下来，实现期望的自适应调节的目的。实际中，往往并没有x(n)、d(n)的先验知识，只能作某种程度的近似。LMS算法便是在最速下降法中用瞬时值代替期望值而得到的一种简单而实用的算法。针对经典的LMS算法收敛时间依赖输入信号功率的问题，将自适应滤波器系数h的调整量用输入信号的功率进行归一化，这样的算法即为归一化的最小均方(NLMS)算法。算法具体过程如下：(1)初始化p(0)＝0，h(n)＝0；(2)对每一次迭代，进行如下计算：p(n)=p(n-1)+x2(n)-x2(n-N)=Σi=0N-1x(n-i);]]>e(n)＝d(n)-hT(n)x(n)；Δh(n)=μp(n)e(n)x(n)=μe(n)x(n)Σi=0N-1x(n-i);]]>h(n+1)＝h(n)+Δh(n)；NLMS算法的缺点是对语音信号，尤其是相关性较强的信号的收敛速度较慢。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种自适应滤波器，旨在解决现有技术中自适应滤波器对于相关性较强的信号收敛速度较慢的问题。本专利技术的另一个目的在于提供一种回波抵消器。为实现上述目的，本专利技术提供了一种自适应滤波器，用于根据滤波器系数输出模拟回波，对线路回波提供反相补偿，所述滤波器系数通过下式确定：(1)h(n+1)＝h(n)+μ*g(n)*Δh(n)；(2)g(i)＝|h(i)|/∑|h(i)|；-->其中，i∈(1，n)，n为自适应滤波器的阶数，μ为步长参数，h(n)、Δh(n)分别为采用仿射投影算法获得的滤波器系数和滤波器系数的调整量。所述自适应滤波器的阶数为3阶。所述自适应滤波器为横向抽头滤波器。为实现上述目的，本专利技术还提供了一种回波抵消器，包括检测远端语音信号的远端检测单元以及检测近端语音信号的近端检测单元，所述回波抵消器进一步包括：跟随线路变化调整滤波器系数，并利用所述滤波器系数产生匹配的模拟回波的主自适应滤波器；将所述主自适应滤波器产生的模拟回波与远端语音信号产生的实际回波进行抵消的第一抵消器；备份所述主自适应滤波器收敛好的滤波器系数，并利用所述滤波器系数产生模拟回波的备份自适应滤波器；将远端语音信号产生的实际回波与所述备份自适应滤波器产生的模拟回波进行回波抵消的第二抵消器；以及比较所述第一抵消器和第二抵消器的回波抵消效果，在所述第一抵消器的回波抵消效果优于所述第二抵消器时，将所述滤波器系数备份到所述备份滤波器的监控单元；所述滤波器系数通过下式确定：(1)h(n+1)＝h(n)+μ*g(n)*Δh(n)；(2)g(i)＝|h(i)|/∑|h(i)|；其中，i∈(1，n)，n为自适应滤波器的阶数，μ为步长参数，h(n)、Δh(n)分别为采用仿射投影算法获得的滤波器系数和滤波器系数的调整量。所述主自适应滤波器的阶数为3阶。所述回波抵消器进一步包括：检测传真信号的单音信号检测；以及-->在所述单音信号检测器检测到传真信号时，对回波抵消进行旁路处理的旁路单元。所述回波抵消器进一步包括：对所述第二抵消器输出的残余回波进行非线性处理的非线性处理单元。所述主自适应滤波器为横向抽头滤波器。本专利技术通过对自适应滤波算法进行优化，能够加快自适应滤波器的收敛速度，改善回波抵消器性能，同时不增加太大的计算量和实现复杂度，具有可实现性。附图说明图1是线路回波的产生原理图；图2是现有技术中回波抵消器的结构图；图3是本专利技术实现的基于PAP算法采用横向滤波器实现的自适应滤波器结构图；图4是本专利技术提供的回波抵消器的结构图。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，以下结合附本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种自适应滤波器，用于根据滤波器系数输出模拟回波，对线路回波提供反相补偿，其特征在于，所述滤波器系数通过下式确定：（１）ｈ（ｎ＋１）＝ｈ（ｎ）＋μ＊ｇ（ｎ）＊△ｈ（ｎ）；（２）ｇ（ｉ）＝｜ｈ（ｉ）｜／∑｜ｈ（ｉ）｜；其中，ｉ∈（１，ｎ），ｎ为自适应滤波器的阶数，μ为步长参数，ｈ（ｎ）、△ｈ（ｎ）分别为采用仿射投影算法获得的滤波器系数和滤波器系数的调整量。
【技术特征摘要】
1、一种自适应滤波器，用于根据滤波器系数输出模拟回波，对线路回波提供反相补偿，其特征在于，所述滤波器系数通过下式确定：(1)h(n+1)＝h(n)+μ*g(n)*Δh(n)；(2)g(i)＝|h(i)|/∑|h(i)|；其中，i∈(1，n)，n为自适应滤波器的阶数，μ为步长参数，h(n)、Δh(n)分别为采用仿射投影算法获得的滤波器系数和滤波器系数的调整量。2、如权利要求1所述的自适应滤波器，其特征在于，所述自适应滤波器的阶数为3阶。3、如权利要求1所述的自适应滤波器，其特征在于，所述自适应滤波器为横向抽头滤波器。4、一种回波抵消器，包括检测远端语音信号的远端检测单元以及检测近端语音信号的近端检测单元，其特征在于，所述回波抵消器进一步包括：跟随线路变化调整滤波器系数，并利用所述滤波器系数产生匹配的模拟回波的主自适应滤波器；将所述主自适应滤波器产生的模拟回波与远端语音信号产生的实际回波进行抵消的第一抵消器；备份所述主自适应滤波器收敛好的滤波器系数，并利用所述滤波器系数产生模拟回波的备份自适应滤波器；将远端语音信号产生的实际回波与所述备份自适应...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈喆，宾兵，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]
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