一种新的回音消除的双向通话检测算法

    1 引 言

    在电话会议系统以及 3G 手机终端中， 声音的播放与拾取是采用扬声器与麦克风及其相应的硬件和软件实现的。 扬声器播放的声音将经过多种路径传播后被麦克风拾取到，多路径反射的结果在远端形成不同时延的回声，如图 1。 远端信号 x（n）的回声 d（n）加上近端语音信号 s（n）一起被传输到远方，使远端用户感觉不舒服，声学回音消除就成为这些设备的基本组件。

    回音消除的核心是使用一个自适应的滤波器来预测回声路径的脉冲响应。 当近端麦克风不仅采集了近端说话者语音也包含了远端的回音，即是所谓的双方通话状态时，由于远端信号与近端信号的不相关特性，所以自适应滤波器会大大受干扰，甚至发散。 解决这个问题的共同的方法就是使用双向通话检测器（DTD）来决定是否更新滤波器的系数。 目前比较流行的 DTD 方法有最简单易行的 GEIGEL法、相关函数法和回声路径估计法，变化的脉冲响应法等［1，2］。 GEIGEL 方法是假定回声路径不变，所以这种方法很难适合声学回声消除，相关函数法假定的远端语音信号与近端语音信号不相关，实际中它们还是有点相关性，回声路径估计法和变化的脉冲响应法都有响应时间滞后的弊端，以上方法对阈值的设定很敏感， 而本文的抽头活跃位置比较法对阈值要求具有不敏感的特性，实际中具有很好的应用。

    2 双辅助的自适应滤波器的结构

    无论哪一种 DTD 算法都有个共同的特点：它们都是将判决值和判决因子比较，由判决结果的两种情况来划分不同的语音模式。 由于回声路径的时变、延迟、非线性等特征，所以很难有个确定的阈值来准确地检测通话的状态，因此基于双滤波器结构回声消除器被提出［3］，这种结构的主要的思想就是形成一个前景滤波器和一个背景滤波器，背景滤波器被一直更新，当背景滤波器的产生的剩余回声小于前景滤波器产生的剩余回声时，背景滤波器系数拷贝到前景滤波器，但是当双向通话时，很容易造成误传而使前景滤波器不是工作在最佳状态。 本文采用文献［4］提出的双辅助的滤波器结构（如图 2）。x（k）表示远端信号，y（k）表示麦克采集到的信号，s（k）包含近端说话信号与周围噪声信号 ，h（k）表示回声路径的脉冲响应。 图中除了一个主滤波器 h1外还有二个辅助滤波器，分别是 h0与 h2，根据它们不同的分工，h0被称作探测滤波器，h2是备份滤波器。

    探测滤波器（h0）的系数一直更新，如 h0趋于发散则不更新主滤波器（h1）系数 ，否则拷贝 h0到 h1，也就是完成了 h1的系数更新，为了使回声消除器更鲁棒， 当由于 h0误传给 h1时而使 h1也处于发散状态时，备份滤波器 h2被使用，这时 AEC 的输出来自备份滤波器的输出 e2（k）。这样整个装置一直输出较小的回声 min（e1（k），e2（k））。