本申请属于音频处理技术领域，涉及一种音频信号处理方法及相关设备，该方法包括：接收用户终端发送的音频信号处理请求；对初始音频信号进行自适应回音消除操作，得到回音消除音频信号；对回音消除音频信号进行时频分析操作，得到频谱特征数据；根据频谱特征数据对回音消除音频信号进行混合消除操作，得到混合消除音频信号；调用训练好的深度学习模型，将混合消除音频信号输入至深度学习模型进行消噪操作，得到目标音频信号；向用户终端输出目标音频信号。本申请能够全面提升音频信号的质量，使得最终输出的目标音频信号更加清晰、纯净、自然，另外，本申请适用于多种语音通信和音频处理场景，为不同应用场景提供了高质量的音频处理解决方案。