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基于广义旁瓣抵消器的主动噪声控制参考信号重塑

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基于广义旁瓣抵消器的主动噪声控制参考信号重塑

作者：唐石磊重庆大学

学位级别：硕士

相对于传统的被动噪声控制,主动噪声控制具有更强的适应性和低频噪声控制能力,在噪声控制领域的地位变得越来越重要。但主动噪声控制系统对目标噪声进行控制时,参考麦克风易受到其它环境声源的干扰,造成参考信号与目标噪声的相关性降低... 详细信息

相对于传统的被动噪声控制,主动噪声控制具有更强的适应性和低频噪声控制能力,在噪声控制领域的地位变得越来越重要。但主动噪声控制系统对目标噪声进行控制时,参考麦克风易受到其它环境声源的干扰,造成参考信号与目标噪声的相关性降低,进而导致次级声源发出频率成分与环境声源相关的声波,对声场中的环境声造成衰减。论文提出了基于广义旁瓣抵消器的参考信号重塑方法,通过空间滤波提取声场中的目标噪声信号并抑制环境声源信号,提高参考信号与目标噪声的相关性,减小主动噪声控制系统对声场中的环境声造成的衰减。从主动噪声控制系统的传递函数出发,论证了参考信号与目标噪声相关性的影响,并对NFx LMS与Fx RLS两种算法中参数的影响进行了仿真与讨论,为各参数值的选取提供了意见。在参考信号中引入环境声作为干扰,对主动噪声控制进行了仿真,结果表明受环境声干扰的主动噪声控制系统将会把声场中的环境声也作为降噪目标并进行抑制,导致环境声的能量受到衰减。在广义旁瓣抵消器（GSC）滤波器系数的迭代过程中,设置阈值对系数的迭代进行限值,改进了广义旁瓣抵消器。在仿真环境下研究了信干比（-10至10 d B）与收敛因子对改进后的GSC提取目标声源信号的影响,并与其它算法进行了比较。结果说明改进后的GSC在各种信干比下都可以明显抑制声场中的干扰信号,同时对目标声源造成的影响较小,并且具有较强的稳定性。在目标噪声源与环境声源的声场中,利用GSC对目标噪声进行提取,讨论了声源强度变化与相对位置对GSC的影响。证明GSC对声源的强度变化具有鲁棒性,并且当声源之间的DOA之差约大于15度时,GSC便可以完全区分两声源,声源的提取效果也将不再受到DOA的影响。将GSC的输出作为重塑之后的参考信号,对噪声的主动控制进行了仿真。结果表明GSC的应用可以明显减小主动噪声控制系统对环境声的抑制,Fx RLS算法下,环境声的衰减量可由13.88 d B降低至0.07 d B,同时目标噪声的降噪深度能够得到保持。最后在频率范围有所重叠的声源的控制当中,利用主观实验对控制结果进行评价,表明GSC可以在主动噪声控制系统控制目标噪声的同时,避免环境声受到明显衰减,保持环境声的听感。

关键词：主动噪声控制广义旁瓣抵消参考信号源分离

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应用于助听器的频域双通道语声增强算法

应用声学 2023年

作者：陈新漪原建平崔杰理华中国科学院声学研究所中国科学院大学电子电气与通信工程学院

在助听器的日常使用环境中，干扰噪声与期望语声往往来自不同的方向，因此将多通道语声增强技术应用于数字助听器可以有效地降低干扰噪声的影响。自适应的多通道语声增强技术可以在复杂环境中实现指向模式的动态调整，提高助听器的消噪... 详细信息

在助听器的日常使用环境中，干扰噪声与期望语声往往来自不同的方向，因此将多通道语声增强技术应用于数字助听器可以有效地降低干扰噪声的影响。自适应的多通道语声增强技术可以在复杂环境中实现指向模式的动态调整，提高助听器的消噪性能。该文设计了一种基于频域广义旁瓣抵消的双通道语声增强系统，利用噪声参考信号与语声参考信号在频域的相关性对系统阻塞矩阵以及传统自适应部分进行改进，防止阻塞矩阵产生较大的语声泄露，且在语声段选择较小的步长而在噪声段选择较大的步长进行自适应权系数更新，保留期望语声同时抑制干扰噪声。仿真实验中，利用多种干扰环境中的两种客观评价指标验证了所提算法的有效性。

关键词：助听器双通道语声增强广义旁瓣抵消自适应滤波相关性

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一种双微阵列语音增强方法

电子与信息学报 2018年第5期40卷 1187-1194页

作者：曾庆宁肖强王瑶谢先明龙超桂林电子科技大学认知无线电与信息处理教育部重点实验室桂林541004

为提高语音通信系统在噪声环境下的使用性能,该文提出一种基于子带谱减与广义旁瓣抵消的双微阵列语音增强方法。基于双微阵列及子带结构分析,首先分别在低频带采用可变过减因子谱减法抑制噪声,在高频带采用修改互功率谱谱减法抑制非相... 详细信息

为提高语音通信系统在噪声环境下的使用性能,该文提出一种基于子带谱减与广义旁瓣抵消的双微阵列语音增强方法。基于双微阵列及子带结构分析,首先分别在低频带采用可变过减因子谱减法抑制噪声,在高频带采用修改互功率谱谱减法抑制非相干性噪声部分,再结合广义旁瓣抵消与端点检测进一步抑制强相关性噪声的影响。实验结果表明,该方法能够更加有效地抑制噪声的影响并提高语音的可懂度。

关键词：语音信号处理子带谱减广义旁瓣抵消双微阵列

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感应式磁性天线设计及干扰抑制算法研究

国防科技大学学报 2019年第5期41卷 147-152,158页

作者：李春腾蒋宇中刘芳君赵鹏李松林海军工程大学电子工程学院湖北武汉430033 云南民族大学数学与计算机科学学院云南昆明650500 海军工程大学电气工程学院湖北武汉430033

当期望信号和干扰同方向时,为了有效改善超低频频段的通信质量,提出了一种基于模拟电路预处理和改进广义旁瓣抵消的干扰抑制算法,设计了磁性天线、低噪声前置放大电路,制作了灵敏度较高的磁传感器,有效地抑制了工频及其谐波干扰。鉴于... 详细信息

当期望信号和干扰同方向时,为了有效改善超低频频段的通信质量,提出了一种基于模拟电路预处理和改进广义旁瓣抵消的干扰抑制算法,设计了磁性天线、低噪声前置放大电路,制作了灵敏度较高的磁传感器,有效地抑制了工频及其谐波干扰。鉴于超低频频段的信号十分微弱,在广义旁瓣抵消算法的基础上做了几点改进,为主通道提供较多的参考信息,从而提高了算法的性能,有效地解决了传统算法失效的问题。为了验证所提算法的有效性,在实验室环境下搭建实验平台,设计了多组对照实验,实验结果表明:无论期望信号与干扰是否同方向,改进后的广义旁瓣抵消算法相比原来的算法,在信噪比的提升和噪声底限的降低等方面均有较大程度的改善。

关键词：超低频通信干扰抑制模拟电路磁传感器广义旁瓣抵消盲源分离阻塞矩阵

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干扰抑制类生成式对抗网络

国防科技大学学报 2020年第5期42卷 1-8页

作者：李春腾蒋宇中刘芳君贾书阳李松林中国人民解放军92330部队山东青岛266000 海军工程大学电子工程学院湖北武汉430033 云南民族大学数学与计算机科学学院云南昆明650500 海军工程大学电气工程学院湖北武汉430033

为进一步改善超低频频段的通信质量,在传统改进广义旁瓣抵消算法的基础上,提出新的超低频干扰抑制算法——生成式旁瓣抵消算法。该算法将人工智能研究热点之一的生成式对抗网络模型引入广义旁瓣抵消算法中,通过优化设计生成模型的网络... 详细信息

为进一步改善超低频频段的通信质量,在传统改进广义旁瓣抵消算法的基础上,提出新的超低频干扰抑制算法——生成式旁瓣抵消算法。该算法将人工智能研究热点之一的生成式对抗网络模型引入广义旁瓣抵消算法中,通过优化设计生成模型的网络结构及相关超参数,有效地解决了原算法存在的期望信号残留问题,为旁瓣抵消通道中的后级滤波算法提供了与主通道相关性更强的干扰参考信息,从而提高了算法对主通道干扰估计的准确性。为了验证优化后生成模型的有效性以及所提算法对不同类别干扰的抑制能力,在实验室环境下搭建实验平台,设计了多组对照实验。实验结果表明:优化后的生成模型具有较好的生成能力、较好的鲁棒性以及相对较低的运算复杂度;相比于传统改进的广义旁瓣抵消算法,所提算法进一步提高了信号带宽内的信干噪比。

关键词：超低频通信生成式对抗网络干扰抑制磁性天线广义旁瓣抵消阻塞矩阵

子带MCRASC-MGSC微型麦克风阵语音增强算法

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西安电子科技大学学报 2010年第6期37卷 1011-1016页

作者：曾庆宁欧阳缮西安电子科技大学通信工程学院陕西西安710071 桂林电子科技大学信息与通信工程学院广西桂林541004

微型麦克风阵语音增强在基于微型设备的语音通信及语音识别中具有重要的应用价值.通过引进多路抗串扰自适应信号抵消(MCRASC)技术,对子带修正广义旁瓣抵消(MGSC)方法提供更为有效的信号阻塞方式,为微型阵列语音增强提出了一种更为可行... 详细信息

微型麦克风阵语音增强在基于微型设备的语音通信及语音识别中具有重要的应用价值.通过引进多路抗串扰自适应信号抵消(MCRASC)技术,对子带修正广义旁瓣抵消(MGSC)方法提供更为有效的信号阻塞方式,为微型阵列语音增强提出了一种更为可行的算法.理论分析和真实环境下的实验结果验证了所提算法的有效性和优越性.实验中,所提算法比子带MGSC算法所获增强语音的信噪比提高了12.5 dB.

关键词：麦克风阵语音增强广义旁瓣抵消子带

基于泄漏约束的DF-GSC语音增强(英文)

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Journal of Southeast University(English Edition) 2007年第4期23卷 507-511页

作者：邹采荣陈国明赵力东南大学信息科学与工程学院

为了改善广义旁瓣抵消(GSC)语音增强方法的性能,提出了一种带有泄漏约束的判决反馈旁瓣抵消(LCDF-GSC)方法.采用DF-GSC方法以解决GSC对波达方向敏感的问题,在代价函数中引入泄漏因子,以此改善语音失真的问题,而这种问题是由于噪声参考... 详细信息

为了改善广义旁瓣抵消(GSC)语音增强方法的性能,提出了一种带有泄漏约束的判决反馈旁瓣抵消(LCDF-GSC)方法.采用DF-GSC方法以解决GSC对波达方向敏感的问题,在代价函数中引入泄漏因子,以此改善语音失真的问题,而这种问题是由于噪声参考信号中含有语音成份造成的.试验结果表明,尽管经过LCDF-GSC处理后的语音信号信噪比要略低于DF-GSC,IS测度表明这时前者的语音信号失真度要小于后者.MOS分也表明LCDF-GSC方法要优于DF-GSC和单通道Weiner滤波算法.

关键词：语音增强广义旁瓣抵消语音泄漏

基于GSC的改进生成对抗网络噪声干扰抵消算法

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武汉理工大学学报 2020年第7期42卷 83-91页

作者：向亚丽颜冰海军工程大学兵器工程学院武汉430033

广义旁瓣抵消方法(GSC)对加性噪声环境下的含噪语音信号具有很好的噪声抑制作用,然而由于阻塞矩阵设计过于简单、后置滤波采用的LMS自适应滤波算法存在收敛速度较慢等问题,导致GSC辅助通道阻塞矩阵的输出残留部分期望信号,残留的期望信... 详细信息

广义旁瓣抵消方法(GSC)对加性噪声环境下的含噪语音信号具有很好的噪声抑制作用,然而由于阻塞矩阵设计过于简单、后置滤波采用的LMS自适应滤波算法存在收敛速度较慢等问题,导致GSC辅助通道阻塞矩阵的输出残留部分期望信号,残留的期望信号导致后置滤波算法的滤波性能恶化。提出将深度学习中广泛使用的生成式对抗网络引入到广义旁瓣噪声抵消算法中,通过改进生成器模型,利用生成模型强大的学习能力生成与主通道中噪声干扰分量相关性更强的参考分量,提高了主通道中噪声干扰分量估计的准确性。为了验证所提算法的滤波性能,在实验室环境下搭建天线阵列,设置不同干扰类别、不同噪声干扰方向进行多组实验。结果表明,提出的改进生成对抗网络具有更好的学习能力、更好的鲁棒性,降低了算法的运算复杂度,提高了接收信号的信噪比。

关键词：改进的生成对抗网络生成器广义旁瓣抵消阻塞矩阵后置滤波算法

基于MGSC与改进维纳滤波的麦克风阵列语音增强

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声学技术 2017年第6期36卷 567-573页

作者：肖强曾庆宁王瑶谢先明毛维桂林电子科技大学"认知无线电与信息处理"教育部重点实验室广西桂林541004

针对传统广义旁瓣抵消中阻塞矩阵语音泄露、非相干噪声消噪能力较弱及后置维纳滤波中相位不变等问题,提出一种基于改进广义旁瓣抵消与相位补偿维纳滤波的方法。该方法将阻塞矩阵变为阻塞滤波器从而减少了阻塞矩阵语音泄露,然后将相位补... 详细信息

针对传统广义旁瓣抵消中阻塞矩阵语音泄露、非相干噪声消噪能力较弱及后置维纳滤波中相位不变等问题,提出一种基于改进广义旁瓣抵消与相位补偿维纳滤波的方法。该方法将阻塞矩阵变为阻塞滤波器从而减少了阻塞矩阵语音泄露,然后将相位补偿的维纳滤波用于估计纯净语音的幅度谱和相位谱,从而抑制广义旁瓣抵消残留的噪声。仿真及实测结果表明,该方法能够更加有效地抑制噪声的影响,提高语音的可懂度。

关键词：广义旁瓣抵消相位补偿阻塞滤波器麦克风阵列