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随着通信技术的迅猛发展,VoIP、手持移动终端和远程会议系统等免提语音系统的应用越来越广泛。在免提系统中,扬声器和麦克风之间耦合非常强烈,由耦合产生的回声最终会导致系统工作不稳定(例如会引起啸叫)。
几乎所有的谈话都是在存在回声的情况下进行的。是否可以察觉或者可以区分,取决于所涉及的时延。如果语音与其回声之间的时延较短,回声是察觉不到的,此时,可以理解为频谱失真的一种形式。反之,如果语音与其回声的时延较长,超过几十毫秒,回声就可以被单独察觉。通信环境下不可避免地受到声音回声的干扰,一般分为电路回声和声学回声两种。
为了克服这种通信环境下存在回声所造成的烦恼,通常做法是使用自适应回声消除器。自适应回声消除器中涉及到两大关键问题:自适应滤波算法和双端发声检测算法。
本文详细地讨论了各种常用的自适应滤波算法,通过理论分析和实验对比给出了各种算法存在的优缺点。NLMS算法的复杂度最小且鲁棒性最好,但是遇到相关信号时,收敛速率最慢。APA算法计算复杂度中等,鲁棒性不如NLMS算法好,但是可以取得较快的收敛速度。TLS算法计算复杂度最高是O(M<2>),这是实时计算中无法承受的,并且RLS算法的鲁棒性不高,但是收敛最为快速。在实际应用中,NLMS算法便可以基本满足要求。但是NLMS算法步长选择一种收敛速度和收敛精度的折衷。为此,我们提出了两种基于可变步长的NLMS算法,针对一些特殊的应用,这两种算法可以取得令人满意的效果。
另外,本文还详细的介绍了常用的一些双端发声检测算法,指出了这些传统算法都有一个共同点,它们都是基于固定门限的算法。在双端发声情况下,由于双端发声检测统计量的动态范围很大,这就会造成这些算法漏警概率偏高。为了解决这个问题,我们提出了一种基于模糊逻辑推理的双端发声检测算法。实验结果证明,该算法不仅可以减小双端发声检测的漏警概率,而且可以减轻由于后续加入非线性处理引起的切音问题。
最后,应用文中提出的模糊双端发声检测系统,我们完整的实现了回声消除器。实验结果表明,该回声消除器稳定可靠,可以满足实际使用要求。