1. 研究目的与意义
自适应滤波算法在语音信号去噪方面进行了研究,对自适应对消系统进行了深入的学习与研究,在固定步长LMS的基础上,建立了步长因子u与信噪比及噪声幅度之间的一种非线性函数关系,使步长随误差信号e(n)的变化而变化,从而提高了收敛速度,能够有效的滤除实际生活中语音信号中的高斯白噪声,工频干扰,以及其他讲话者的干扰,大幅度提高输出语音信号的信噪比,有效的提高语音的可懂度。通过实验证明,变步长LMS算法在收敛速度,消噪性能,信噪比提高方面与常规的自适应算法相比均有一定的提高。
2. 国内外研究现状分析
1955-1966年期间美国通用公司在研制天线的过程中,为抑制旁瓣,由windows和hoff在60年代初提出了基本lms算法[6]。随后又发展出了归一化算法和加遗忘因子lms算法。1977年,makjoul提出了格型滤波器,并由此发展出lms自适应格型滤波器算法。herzberg、cohen和beery提出了延时lms(dlms)算法。2002年,尚勇,吴顺君,项海格提出了并行延时lms算法
国内降噪技术始于50年代,主要采用模拟器件搭建相应的滤波电路来解决问题。但由于模拟电路自身的局限性,当信噪比小到一定程度的时候,这种滤波电路不能很好的解决噪声消除的问题。90年代后期主要采用动态降噪技术,这种方法是根据语音电平的幅度动态调整输出信号幅度,且对不同的噪声电平进行自动的抑制。从而提高信噪比,达到降噪的目的,但这种方法要求输入信号有一定的信噪比,在高强噪音的情况下,会出现轻音丢字的问题。
国外的消噪技术起步早,起点高,目前以美国和欧盟为代表,出现了一批实用的产品,代表了国际上的先进技术。下面对相关公司及主要产品进行简介如下: 俄罗斯的stc(speech technology center)公司主打产品是软件sound cleaner,专业数字滤波仪器anf(automatic noise filter)stch)实时处理的处理板(denoiser dspboard)stc.h209。ti公司是一家以dsp芯片为主要产品的公司,其主打产品是tms系列的dsp,其中有几款专用于通讯终端的芯片,比如tms320c54cst。cst即client.side telephony,其内部集成了一些常用的客户端算法,包括回声抵消,编解码程序,语音激活检测,舒适噪音插入,自动增益调节等。随着dsp的发展,语音降噪算法上的提高,噪音消除技术的核心逐渐演变为算法的问题,算法的优劣及适用范围直接决定了实用化的程度。自适应技术是降噪技术的一个重要方法,其突出的优点在于不基于任何语音模型,语音特征损失小,消噪效果明显,所以被广泛应用
3. 研究的基本内容与计划
研究内容: 设计一种变步长LMS自适应滤波算法,并进行仿真,要求在保证较好的收敛速度和时变跟踪能力的前提下,提高算法的稳态性能,获得更小的稳态失调。
研究计划: 1.理论准备工作:(1月中~3月初)学习变步长LMS自适应算法及在信号去噪中的应用的理论知识,阅读一些课题需要的理论书籍和相关的参考文献,了解LMS算法的特点及应用,掌握传统LMS算法原理 5周 2.拟定总体方案(3月中~3月底) 2周 3.设计利用Matlab实现LMS算法和变步长LMS算法,并应用于消噪处理(4 月初~5月初) 5周 4.检查阶段,准备答辩讲稿、进行答辩 (5月初) 1周
4. 研究创新点
自适应滤波技术及其应用方面还存在许多问题有待于进一步研究。如何将自适应算法与其它控制方法相结合,还需要进一步研究,如自适应算法和神经网络、人工智能等技术相结合。自适应滤波技术己经有了一些实际应用,但大多数算法还
是基于计算机的仿真实验,如何将这些理论成果应用到实际中,发挥理论指导实际的强大作用还需要许多工作去做,这样才会使自适应滤波技术更具有实际意义。自适应噪声抵消技术是基于自适应滤波原理的一种扩展,微弱信号的检测是目前噪声消除的一个难点,还需要将自适应算法和小波,混沌,分形结合起来,才能取得较大的突破。
