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基于时域卷积网络的两阶段语音增强算法

信号处理 2023年

作者：周翊王艺赵宇刘宏清重庆邮电大学通信与信息工程学院

在语音信号的传输过程中，通常会受到噪声和回声等因素的干扰，从而导致信号的质量和可懂度下降。为了从信号中去除噪声和干扰，提高语音信号的质量，语音增强算法应运而生。与传统算法相比，基于深度学习的语音增强算法取得了更好的效... 详细信息

在语音信号的传输过程中，通常会受到噪声和回声等因素的干扰，从而导致信号的质量和可懂度下降。为了从信号中去除噪声和干扰，提高语音信号的质量，语音增强算法应运而生。与传统算法相比，基于深度学习的语音增强算法取得了更好的效果。然而现有的算法存在以下问题：现有算法在设计时普遍只考虑到了含噪语音中的语音成分，未能充分考虑噪声成分，且现有的算法大多是用单一网络完成语音增强任务，这需要网络具有较高的性能。对此，本文提出了一种两阶段的语音增强网络SM-TSTFN，该网络将语音增强的过程分解为幅度谱预测和复数谱预测两个阶段，渐进地估计出纯净语音。在第一阶段，将噪声和语音作为学习的目标，利用含噪语音的幅度谱作为输入，初步估计出噪声和语音的幅度谱。第二阶段，使用含噪语音的复数谱作为输入，在第一阶段预测结果的帮助下，估计出纯净语音的频谱。在第二阶段中，本文还设计了一种时频处理模块（Time-Frequency Processing Module，TFPM）。该模块结合了长短时记忆网络（Long Short-Term Memory，LSTM）和时域卷积网络（Temporal Convolution Module，TCN），能够分别从时域和频域维度提取特征。在数据集上的实验结果表明，本文提出的SM-TSTFN相比于其他模型取得了更高的分数，能够更有效和更准确地改善语音信号的质量，并提升语音的可懂度。

关键词：深度学习语音增强信号处理

基于扩张卷积和Transformer的视听融合语音分离方法

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信号处理 2023年

作者：刘宏清谢奇洲赵宇周翊重庆邮电大学通信与信息工程学院

为了提高语音分离的效果，除了利用混合的语音信号，还可以借助视觉信号作为辅助信息。这种融合了视觉与音频信号的多模态建模方式，已被证实可以有效地提高语音分离的性能，为语音分离任务提供了新的可能性。为了更好地捕捉视觉与音频特征中的长期依赖关系，并强化网络对输入上下文信息的理解，本文提出了一种基于一维扩张卷积与Transformer的时域视听融合语音分离模型。将基于频域的传统视听融合语音分离方法应用到时域中，避免了时频变换带来的信息损失和相位重构问题。所提网络架构包含四个模块：一个视觉特征提取网络，用于从视频帧中提取唇部嵌入特征；一个音频编码器，用于将混合语音转换为特征表示；一个多模态分离网络，主要由音频子网络、视频子网络，以及Transformer网络组成，用于利用视觉和音频特征进行语音分离；以及一个音频解码器，用于将分离后的特征还原为干净的语音。本文使用LRS2数据集生成的包含两个说话者混合语音的数据集。实验结果表明，所提出的网络在尺度不变信噪比改进(SI-SNRi)与信噪比改进(SDRi)这两种指标上分别达到14.0 dB与14.3 dB，较纯音频分离模型和普适的视听融合分离模型有明显的性能提升。

关键词：语音分离视听融合多头自注意力机制扩张卷积

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诱思探究教学法在初中数学教学中的应用浅谈

学周刊 2023年第33期33卷 90-92页

作者：刘宏清甘肃省靖远县东升中学甘肃靖远730622

诱思探究是在当前素质教育改革不断发展下应运而生的一种教学模式,诱思即思维诱导,通过变教为诱、以学为思、以诱而思促进学生自主探究思维的形成,是一种有助于学生核心素养培养目标实现的创新型课堂模式。文章对诱思探究教学法在初中... 详细信息

诱思探究是在当前素质教育改革不断发展下应运而生的一种教学模式,诱思即思维诱导,通过变教为诱、以学为思、以诱而思促进学生自主探究思维的形成,是一种有助于学生核心素养培养目标实现的创新型课堂模式。文章对诱思探究教学法在初中数学教学中的应用进行详细论述,主要从诱思探究教学法应秉持的原则及在教学活动中的具体应用策略两个方面展开分析。

关键词：诱思探究初中数学应用原则策略

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冲击噪声下的LMS和RLS联合滤波算法

西安电子科技大学学报 2017年第2期44卷 165-170页

作者：杨威刘宏清黎勇周翊重庆邮电大学重庆市移动通信技术重点实验室重庆400065

为解决传统自适应滤波算法在冲击噪声下性能显著下降的问题,提出了新的适用于冲击噪声环境下的自适应联合滤波算法.研究发现,冲击噪声具有在有限的时间内呈现较大的幅度,而在其他时间内的幅度值则很小的近似稀疏特性.利用冲击噪声的这... 详细信息

为解决传统自适应滤波算法在冲击噪声下性能显著下降的问题,提出了新的适用于冲击噪声环境下的自适应联合滤波算法.研究发现,冲击噪声具有在有限的时间内呈现较大的幅度,而在其他时间内的幅度值则很小的近似稀疏特性.利用冲击噪声的这个特点重新构造目标函数,设计出信号/噪声的联合估计算法,该算法利用噪声的结构特性抑制噪声.仿真结果表明,提出的算法较非联合的p范数滤波算法提高了收敛速度,并减小了稳态误差,整体性能更优越.

关键词：自适应算法稀疏性冲击噪声联合估计

LDPC编码的MIMO-OFDM系统中的联合半盲均衡与解码研究

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系统工程与电子技术 2018年第8期40卷 1866-1872页

作者：吴晓黎勇刘宏清重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065

在低密度奇偶校验编码的多输入多输出正交频分复用系统中,针对接收信号存在多天线干扰、多径衰落和加性噪声的问题,提出了不同调制方式下基于线性规划(linear programming,LP)的联合半盲均衡与解码算法。当系统采用高阶正交幅度调制时,... 详细信息

在低密度奇偶校验编码的多输入多输出正交频分复用系统中,针对接收信号存在多天线干扰、多径衰落和加性噪声的问题,提出了不同调制方式下基于线性规划(linear programming,LP)的联合半盲均衡与解码算法。当系统采用高阶正交幅度调制时,提出了新的约束条件,保证了联合解码的正确性。同时利用导频符号对系统子信道进行估计,根据估计出的信道信息,分别给出了传统的Turbo接收机和基于LP的联合检测与解码的仿真结果。实验结果表明,在导频符号数量较少时,现有的基于信道估计信息的检测算法会出现错误地板,而所提的算法则取得了较优的误码性能。

关键词：多输入多输出正交频分复用半盲均衡线性规划导频

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多普勒信号的稳健盲自适应波束形成

电波科学学报 2006年第5期21卷 697-700,707页

作者：廖桂生刘宏清敖珺西安电子科技大学雷达信号处理重点实验室陕西西安710071

针对假设的多普勒频率和真实的多普勒频率之间的误差会导致盲波束形成的性能急剧的下降这一事实。首先分析了存在多普勒误差时的最小均方误差准则意义下的盲自适应波束形成的性能,然后提出了一种有效的算法来对抗多普勒误差,该算法是一... 详细信息

针对假设的多普勒频率和真实的多普勒频率之间的误差会导致盲波束形成的性能急剧的下降这一事实。首先分析了存在多普勒误差时的最小均方误差准则意义下的盲自适应波束形成的性能,然后提出了一种有效的算法来对抗多普勒误差,该算法是一迭代过程,可以在线估计出真实的多普勒频率。计算机仿真验证了提出算法的有效性。

关键词：盲自适应波束形成多普勒频率误差相控阵多普勒雷达稳健性

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稳健的Capon波束形成

系统工程与电子技术 2005年第10期27卷 1669-1672页

作者：刘宏清廖桂生张杰西安电子科技大学雷达信号处理重点实验室陕西西安710071

针对期望信号假定导向矢量与真实导向矢量存在误差时,常规自适应波束形成将有较大的性能损失,提出了一种稳健的自适应波束形成算法来克服这种误差敏感性。该方法分两步完成,首先估计出实际的导向矢量,然后再用该估计结果求出最优权。通... 详细信息

针对期望信号假定导向矢量与真实导向矢量存在误差时,常规自适应波束形成将有较大的性能损失,提出了一种稳健的自适应波束形成算法来克服这种误差敏感性。该方法分两步完成,首先估计出实际的导向矢量,然后再用该估计结果求出最优权。通过Lagrange乘子法得到简单的闭式解,它不属于对角加载系列的方法,因而不存在加载量的确定这一问题。最后通过计算机仿真验证了所提方法的有效性与优越性。

关键词：阵列信号稳健波束形成阵列误差

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递归的稳健LCMV波束形成算法

系统工程与电子技术 2007年第3期29卷 449-452页

作者：邓欣廖桂生刘宏清西安电子科技大学雷达信号处理重点实验室陕西西安710071

提出了一种针对指向误差、阵元位置误差或阵元相位误差的递归的稳健波束形成方法。该方法基于导向矢量展开算法,在采用线性约束LMS算法递归搜索最优权矢量的同时,搜索真实的期望信号导向矢量。导向矢量的计算采用基于梯度搜索的最优化... 详细信息

提出了一种针对指向误差、阵元位置误差或阵元相位误差的递归的稳健波束形成方法。该方法基于导向矢量展开算法,在采用线性约束LMS算法递归搜索最优权矢量的同时,搜索真实的期望信号导向矢量。导向矢量的计算采用基于梯度搜索的最优化算法。该方法避免了常规LCMV算法的矩阵求逆运算,所需运算量小。对存在几种特定误差情况的计算机仿真结果表明,该方法稳态性能优越,对期望信号导向矢量的误差具有很好的稳健性。

关键词：阵列信号波束形成相位误差最小均方算法

基于LSTBC-OFDM系统的信道估计简化算法

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系统工程与电子技术 2006年第3期28卷 454-457页

作者：胡静廖桂生刘宏清西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室陕西西安710071

针对MIMO-OFDM通信系统中基于导频的常规信道估计算法存在矩阵求逆过程,使算法计算量过大的现象,提出了一种基于最小二乘(LS)的信道估计简化算法。该算法利用分层结构的空时分组编码技术(LSTBC)和优化设计的导频符号,避免了LS算法的矩... 详细信息

针对MIMO-OFDM通信系统中基于导频的常规信道估计算法存在矩阵求逆过程,使算法计算量过大的现象,提出了一种基于最小二乘(LS)的信道估计简化算法。该算法利用分层结构的空时分组编码技术(LSTBC)和优化设计的导频符号,避免了LS算法的矩阵求逆过程,大大降低LS算法的复杂度和运算量。仿真结果表明,该方法在运算复杂度显著降低的情况下,仍可取得和原算法同样的性能结果。

关键词：正交频分复用多输入多输出空时编码信道估计