An Implementation of Acoustic Echo Canceller Using Adaptive Filtering in Modulated Lapped Transform Domain

Acoustic Echo Canceller (AEC) is a signal processing system for removing unwanted echo signals in teleconference and hands-free communication. Least mean square (LMS) algorithm is one of the adaptive echo cancellation algorithms and it has been most attractive because of its simplicity and robustness. However, the convergence properties of the LMS algorithm degrade with highly correlated input signals such as speech. For this reason, transform-domain adaptive filtering algorithm was introduced to decorrelate the colored input samples by using the orthogonal transform matrix such as DCT, DFT and then LMS adaptive filtering process is applied. In this paper, we propose a MLT domain adaptive echo canceller base on the MLT (Modulated lapped Transform) orthogonal transform matrix. The proposed algorithm achieves high decorrelation efficiency and fast convergence speed via modulated lapped transform of size 2NXN instead of NXN unitary transform such as DCT, DFT, Hadamad and it is applied to the acoustical echo cancellation system. Form the computer simulation with both synthesis and real speech, the proposed MLT domain adaptive echo canceller shows approximately twice faster convergence speed and 20∼30 ㏈ ERLE improvements over the DCT frequency domain acoustic echo cancellation system.

Modulated Lapped Transform 영역에서 적응 필터링을 이용한 음향 반향 제거기의 구현

음향 반향 제거기 (Acoustic Echo Canceller: AEC)는 원거리 회의 시스템이나 차량 내 핸즈프리 통화 등에서 필연적으로 발생하는 반향을 제거하기 위해 이용된다. 이러한 반향을 제거하기 위해 다양한 적응 필터링 알고리즘이 제안되었으며 LMS(Least Mean Square) 알고리즘은 다른 알고리즘에 비해 매우 단순하고, 비교적 강인하여 많은 응용 분야에 사용되고 있다. 그러나 LMS 알고리즘은 음성과 같은 상관도가 높은 유색 신호에 대해 음향반향 제거기의 수렴 속도를 저하시켜 전체적인 음향 반향 제거 성능을 떨어뜨리게 한다. 이를 보완하기 위하여 DCT나 DFT 등의 직교 변환 행렬을 이용하여 입력신호의 상관성을 저하시킨 후 LMS 적응 필터링 알고리즘을 적용하는 변환 영역 음향 반향 제거 알고리즘 등이 제안되었다. 본 논문에서는 MLT (Modulated Lapped Transform) 직교 변환행렬을 이용한 MLT영역의 적응음향반향 제거 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 기존의 NXN DCT, DFT, Hadamad등의 정방 행렬 대신에 2NXN 크기의 MLT 변환 행렬을 사용함으로서 유색 입력 신호에 대해 효과적인 상관성 저하와 빠른 수렴 속도를 달성할 수 있었으며 실제 음향 반향 제거 시스템에 적용하여 그 성능을 비교 입증하도록 하였다. 합성 음성신호와 실제 음성 신호를 이용한 모의 실험 결과 제안된 MLT 영역 음향 반향 제거 시스템은 기존의 DCT 변환 영역 음향 반향 시스템에 비해 약 2배 이상의 빠른 수렴속도와 약 20∼30 ㏈ 정도의 ERLE (Echo Return Loss Enhacement) 향상을 얻을 수 있었다