结合GSC与相干滤波器的二元麦克风阵列语音增强算法

提出一种相干滤波器与广义旁瓣相消器结合(GSC)的二元麦克风阵列语音增强算法.将基于噪声谱估计的单通道相干滤波器作为广义旁瓣相消器的后置滤波器,充分利用阵元间蕴含的信号进行噪音抑制,克服经典结合算法无法使用基于噪声谱估计的相干滤波器的缺点.计算机仿真实验表明,该算法明显优于小阵列广义旁瓣相消算法和基于相位差的算法.     

基于DSP的小阵列语音增强算法的研究与实现

以TI公司TMS320C5535 DSP和二元麦克风小阵列为基础,提出一种行之有效的语音增强算法。通过分析在小阵列上常用的广义旁瓣相消器算法和相干滤波器算法的优缺点,将时变平滑因子引入到相干滤波器中,并将相干滤波器置于广义旁瓣相消器的固定波束形成支路。在得出一种有效算法的同时也给出了其在DSP上的实时实现步骤。仿真与实际结果表明,在小阵列上该方法明显优于单独使用广义旁瓣相消器算法和相干滤波器算法,可以有效抑制噪声干扰,提高语音质量。     

相干滤波与广义旁瓣相消器结合的小阵列语音增强算法

相干滤波器与广义旁瓣相消器(GSC)是常用的阵列语音增强算法,然而,应用于小阵列中却存在消噪能力不足的问题。针对上述问题,本文提出一种相干滤波与广义旁瓣相消器结合的小阵列语音增强算法。首先,利用广义旁瓣相消器对带噪语音进行初步增强。然后,通过改进的最小搜索算法估计出信号里残余噪声的功率谱密度,从而获得相干滤波器的传递函数。最后,利用相干滤波器对带噪语音进行再次增强。仿真实验表明:在多种不同的噪声环境下该算法具有较好的噪声抑制能力。     

一种基于GSC框架波束域快速稳健自适应波束形成算法

GSC框架是自适应波束形成降秩算法的统一模型,一般通过构造降秩矩阵来降低算法的运算量,但是降秩矩阵大多通过特征分解来获得,给算法带来了大量额外的运算量。针对此问题,提出了一种波束域的快速稳健自适应波束形成算法,通过转换矩阵将输入信号从高维度的阵元域转换到低维度的波束域,然后在波束域运用子空间类算法,用信号子空间来构造阻塞矩阵、降秩矩阵和映射矩阵,既降低了计算量,又解决了基于GSC框架的自适应算法在信噪比较高时由于期望信号相消导致性能严重下降的问题。仿真结果证明了提出的算法有很好的波束形成性能,验证了算法的有效性。     

冲击噪声背景下归一化广义旁瓣相消器

针对冲击噪声背景下常规波束形成算法性能下降的问题,该文提出一种归一化广义旁瓣相消器(N-GSC)算法,该算法适用于任意未知统计特性的代数拖尾冲击噪声环境。算法通过对输入信号进行无穷范数归一化,使信号的二阶统计量存在且有界,再进行维纳滤波,提高了波束形成在冲击噪声背景下的性能。进行了4种冲击噪声背景下的仿真实验。仿真结果表明,与传统的GSC算法和基于分数低阶矩的GSC算法相比,N-GSC算法计算简单,无需噪声特征指数的先验信息或估计,适用于任意分布的冲击噪声环境,具有更强的干扰抑制能力。     

基于CTF-GSC和后置滤波的麦克风阵列语音增强

由于语音环境中各种噪声的特殊性、复杂性和不确定性等因素,尤其在带有混响的复杂环境下,一般的广义旁瓣抵消器语音增强算法的性能严重下降,很难取得较为理想的抑制效果。针对这一情况,该文提出了一种基于改进型归一化最小均方的卷积传递函数广义旁瓣抵消器和改进型后置滤波语音增强算法。该算法利用卷积传递函数近似形式代替传递函数广义旁瓣抵消器中的相乘传递函数近似形式,并结合后置维纳滤波进行语音增强。实验测试结果表明,该算法可以有效抑制相干性和非相干性噪声,提高系统信噪比,减少语音失真。在含有混响的复杂环境中,与其他经典算法对比,该算法的鲁棒性更好,效果更明显。     

一种低复杂度的Householder多级最小模级联相消器

针对阵列信号自适应相消器运算量大、收敛性能易受相关干扰影响等缺点,提出了一种改进的Householder多级级联相消器方法。该方法用通道间具有最小模的样本商作为复权,替代Householder多级维纳滤波器的权值计算,具有收敛速度快、运算量小等特点,且对受相关干扰影响的非平稳数据工作性能良好。仿真结果表明,此算法用较少样本就可取得采样协方差求逆(SMI)类算法相同的收敛性能。     

基于相关矩阵行列式分析的GSC二元麦克风阵列语音增强算法

为了提高广义旁瓣相消器语音增强算法在二元麦克风阵列中的噪声抑制能力,提出了一种基于相关矩阵行列式分析的GSC二元麦克风阵列语音增强算法,该方法首先对二元阵列的输入进行相关矩阵行列式分析,利用基于语音活动检测和信噪比估计确定系数的维纳滤波器改进GSC结构的固定波束成形支路的输出,再利用基于相关矩阵行列式分析的语音活动检测更新自适应噪声抵消器系数,提高GSC结构中自适应支路噪声估计的准确性.实验结果表明,相较于近些年来其他二元麦克风阵列的语音增强方法,该方法在多个噪声源和复杂类型噪声条件下的语音质量更高,信号失真更小,处理后的语音更接近目标语音.     

Lorenz混沌系统的数据同化方法研究

利用数据同化方法研究了Lorenz混沌系统中的非线性问题.提出了一种基于Cholesky分解的降秩平方根滤波算法,可以改善数据同化中的滤波发散现象.通过对卡尔曼滤波误差协方差矩阵进行Cholesky分解,降低协方差矩阵的计算量和存储量,提高滤波的收敛速度.在Lorenz混沌系统上研究了降秩平方根滤波的性能,通过敏感性分析试验,讨论了降秩平方根滤波的稳定性,验证了算法的有效性,比较了降秩平方根滤波与集合卡尔曼滤波的同化性能.结果表明,在Lorenz混沌系统的短期预报实验中,降秩平方根滤波的同化性能优于集合卡尔曼滤波.     

拟行(列)对称矩阵的Schur分解及正交对角分解

考虑拟行（列）对称矩阵的Schur分解、 正交对角分解、 Hermite矩阵分解和广义逆, 给出拟行（列）对称矩阵的Schur分解、 正交对角分解、 Hermite矩阵分解和广义逆的计算公式. 实例计算结果表明, 该方法既减少了计算量与存储量, 又不会降低数值精度.     

Reduced-Rank Space-Time Processing for Anti-Jamming GPS Receivers

In a jamming environment with multiple wideband and narrowband jammers,global positioning system(GPS)receivers can use space-time processing to efficiently suppress the jamming.However,the computational complexity of space-time algorithms restricts their application in practical GPS receivers.This paper describes a reduced-rank multi-stage nested Wiener filter(MSNWF)based on subspace decomposition and Wiener filter(WF)to eliminate the effect of jamming in anti-jamming GPS receivers.A general sidelobe can...     

自适应频域波束形成技术的小话筒阵列应用

研究了有鲁棒性频域波束形成技术在小话筒阵列上的应用．在有鲁棒性通用边带抵消器(GSC)的频域实现中，为了降低目标信号抵消，采用了自适应模式控制器，根据频域相关的信噪比估计值来控制自适应滤波．一个4阵元小尺度阵列的实验表明，在不损失目标语音质量的情况下，对于垂直入射与非垂直入射的目标语音，均可以获得15dB以上的噪声消除效果．     

基于先验知识的广义旁瓣对消器STAP

空时自适应处理（space-time adaptive processing,STAP）算法的运算量与处理性能构成了一对矛盾。利用广义旁瓣对消器（generalized sidelobe canceller,GSC）形式的处理器结构,提出一种基于先验知识的 STAP 算法以解决该问题。该算法使用相控阵雷达系统参数以及阵列几何模型等先验知识来构建空时杂波的匹配矩阵,并计算空时多约束导引矢量,实现对 STAP 算法的自适应加权初始化。该算法的优点是无需协方差矩阵求逆从而使处理速度得到加快。仿真实验表明该算法的处理性能未受影响,而收敛速度则明显提高。     

多噪声环境的麦克风小阵语音增强

针对在非平稳和多种噪声并存的语音增强算法抑制噪声能力有限的问题,提出基于最小跟踪噪声功率谱估计的相干滤波与广义旁瓣抵消的麦克风小阵语音增强算法。该方法先利用最小跟踪噪声功率谱估计的相干滤波抑制弱相关噪声,再结合广义旁瓣抵消与端点检测抑制强相关噪声。实验结果表明,方法更加有效地抑制噪声的影响;并提高了语音的可懂度。     

一种联合GSC麦克风阵列和MMSE-LSA的语音增强系统

单通道语音增强算法自上个世纪60年代已来有了长足的发展,但由于时频域处理的局限性,目前现有的单通道语音增强算法无法有效抑制背景噪声中的突发噪声成分。突发噪声通常表现为短时、能量强、时频域有纹理特征的噪声,在参数上无法和语音进行有效区分。但对于背景噪声中的突发噪声,其在空间上通常是具有方向性。因此,本文提出了一种联合空间和时频域的语音增强系统。即在语音采集的前端使用GSC麦克风阵列形成波束,使主瓣对准期望语音信号、旁瓣对准突发噪声从而从空间上抑制突发噪声,然后对采集到的语音信号进行时频域语音增强处理。本文选取MMSE-LSA作为时频域的处理算法,因其在保留语音的可懂度、自然度方面有突出的性能。实验表明,该系统可以有效地抑制含有突发噪声的背景噪声。     

一种新的语音噪声抵消算法

针对单参考输入自适应噪声抵消器在多噪声源情况下除噪声效果不理想的问题,根据多参考输入自适应噪声抵消器模型,在推导多参考输入最小均方（MLMS）算法的基础上,给出其改进算法（IMLMS）,结合语音信号的特点,给出了多参考输入自适应语音消噪算法（VMLMS）,利用调整算法执行过程的算法改进思想,突破了传统的修正收敛系数的算法改进模式,最后对几种算法的性能进行了计算机仿真比较。     

基于期望最大化加速算法的正交频分复用信道估计

针对基于期望最大化（EM）迭代算法的正更频分多路复用（OFDM）信道估计方法复杂度高、收敛慢，严重制约OFDM的传输速率的缺陷，提出了一种基于EM加速算法的OFDM信道估计方法．该方法基于拟牛顿加速算法，并结合一种带调整参数的Broyden对称秩1校正公式来实现，具有二次收敛性，提高了EM的计算速度，降低了计算复杂度．仿真结果表明，相比于空间选择期望最大算法，在性能损失只有0．1dB的情况下，EM算法的复杂度得到很大的降低，且其计算速度可提高十几倍．     

基于GSC结构的多通道语音补偿算法研究

广义旁瓣抵消器自适应波束形成算法对受固定干扰源影响的目标语音有良好的消噪效果,但在自适应抵消模块不可避免地存在语音泄漏,使目标语音受到一定损失,且残留部分背景噪声.文中先对传统的GSC结构自适应波束形成算法进行研究,分析语音泄漏的原因,并提出一种多通道语音补偿方法对GSC结构消噪后的语音进行补偿.对不同频段的噪声帧和语音帧做针对性处理,同时在对语音进行分割时保护共振峰,防止其发生偏移和变形,仿真实验与测试结果表明,该方法可以有效地补偿语音泄漏,消除残留噪声,提高语音可懂度.     

多输入多输出系统中基于多级维纳滤波的均衡算法

基于多级维纳滤波器,提出了一种多输入多输出系统中的降秩自适应均衡算法.该算法利用多级维纳滤波器得到一组子空间基向量,通过子空间投影,把均衡器输出限定在低维子空间内,从而降低了自适应均衡的迭代复杂度,加快了收敛速度.理论分析和仿真表明,降秩均衡算法有效地提高了均衡器的收敛速度,降低了计算复杂度,并在多级维纳滤波器的级数不超过 10 的情况下,就能达到近似满秩均方误差性能.