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基于麦克风阵列的回声抵消算法研究

作　者: 丁猛
导　师: 卞红雨
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 水声工程
关键词: 麦克风阵列回声抵消子带自适应滤波
分类号: TN912.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

在许多非手持语音通信系统中,语音信号不可避免的会受到来自环境噪声和室内回声的干扰。这些干扰不仅会使通话质量降低,还会使整个系统性能的下降。与单个麦克风系统相比,麦克风阵列由于其具有空间滤波能力,能够对期望方向的语音信号进行增强,同时抑制来自其他方向的干扰,从而使语音通信系统的性能有很大提升。为了克服回声所造成的烦恼,通常做法是使用自适应回声抵消器(Adaptive Echo Cancellation, AEC),它在提高语音传输质量、通话质量方面发挥着不可或缺的重要作用。很多情况下,声源位于阵列近场,麦克风阵列入射波为球面波,此时如果采用远场波束形成方法来提取近场语音信号,那么麦克风阵列语音系统的性能就会下降。为解决这个问题,本文采用近场补偿的方法实现近场波束形成。本文对声源位于阵列近场条件时的麦克风阵列回声抵消问题进行了研究,并利用闭环无延迟子带自适应滤波器进行声学回声的消除。通过MATLAB仿真,表明本文采用的方法能有效降低回声对系统的影响,与全带NLMS算法相比,本算法具有较快的收敛速度和较低的稳态失调。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-15
  1.1 课题背景和意义  9
  1.2 麦克风阵列语音处理技术  9-12
    1.2.1 固定波束形成  9-10
    1.2.2 自适应波束形成  10
    1.2.3 后置滤波  10-11
    1.2.4 近场波束形成  11
    1.2.5 子空间方法  11-12
    1.2.6 盲源分离技术  12
    1.2.7 其他方法  12
  1.3 声学回声抵消  12-14
  1.4 本文主要研究内容  14-15
第2章近场波束形成  15-21
  2.1 常规波束形成  15-16
  2.2 近场声学  16-18
    2.2.1 近场声传播模型  16-17
    2.2.2 近场阵列响应矩阵  17-18
  2.3 近场补偿  18-20
    2.3.1 近场补偿原理  18-19
    2.3.2 近场补偿仿真  19-20
  2.4 本章小结  20-21
第3章自适应滤波算法  21-30
  3.1 自适应滤波器原理  21-23
    3.1.1 线性最优滤波  21
    3.1.2 自适应横向滤波器  21-22
    3.1.3 误差性能曲面  22-23
  3.2 自适应滤波算法  23-25
    3.2.1 最小均方算法  24-25
    3.2.2 递归最小二乘算法  25
  3.3 变步长NLMS算法及其仿真  25-29
    3.3.1 NLMS算法与卡尔曼滤波关系  26
    3.3.2 变步长NLMS算法  26-27
    3.3.3 变步长NLMS算法仿真  27-29
  3.4 本章小结  29-30
第4章多采样率系统和子带自适应滤波  30-41
  4.1 抽取和差值  30-31
  4.2 滤波器组  31-35
    4.2.1 滤波器组概述  31-33
    4.2.2 滤波器组的多相表示  33-34
    4.2.3 DFT滤波器组  34-35
  4.3 子带自适应滤波器  35-39
    4.3.1 子带自适应滤波器的结构  36-37
    4.3.2 无延迟闭环子带结构  37-39
  4.4 本章小结  39-41
第5章回声抵消算法仿真  41-47
  5.1 仿真条件  41-42
  5.2 仿真结果与分析  42-46
  5.3 本章小结  46-47
结论  47-48
参考文献  48-51
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  51-52
致谢  52

基于麦克风阵列的回声抵消算法研究

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