【文章內(nèi)容簡介】 別問題，當(dāng)信噪比很低時判別非常困難。(2)噪聲必然會對語音參數(shù)的估計產(chǎn)生影響，特別是在信噪比較低時，語音估計參數(shù)就難以保證有足夠的精確度。(3)整個過程的計算復(fù)雜性也較大，難以實時實現(xiàn)。 自適應(yīng)噪聲抵消法自適應(yīng)噪聲抵消法比其它方法多用了一個參考噪聲作為輔助輸入，從而獲得了比較全面的關(guān)于噪聲的信息，因而能得到更好的降噪效果。特別是在輔助輸入噪聲與語音中的噪聲完全相關(guān)的情況下，自適應(yīng)噪聲抵消法能完全排除噪聲的隨機性，徹底地抵消語音中的噪聲成分，從而無論在信噪比(SNR，Signal 武漢理工大學(xué)《信息處理課群綜合訓(xùn)練與設(shè)計》課程設(shè)計5to Noise Ratio)方面還是在語音可懂度方面都能獲得較大的提高。其工作原理實質(zhì)上以均方誤差 或方差 為最小準則，對噪聲 進行最優(yōu)估計??)(2neE)(2ne)(n,然后從含噪聲的語音中減去噪聲 達到降噪，提高信噪比，增強)(ny?? )(語音。本文主要采用自適應(yīng)噪聲抵消法對含噪語音信號去噪。3 自適應(yīng)濾波概念 自適應(yīng)濾波從連續(xù)的（或離散的）輸入信號中濾除噪聲和干擾以提取有用信號的過程稱為濾波。相應(yīng)的裝置稱為濾波器。當(dāng)濾波器的輸出為輸入的線性函數(shù)時，該濾波器稱為線性濾波器，否則就稱為非線性濾波器。根據(jù)濾波器的參數(shù)是隨時間變化的，又可以將濾波器分為時變和非時變?yōu)V波器兩種。濾波器研究的一個基本課題就是：如何設(shè)計和制造最佳的或者是最優(yōu)的濾波器。所謂最佳濾波器是指能夠根據(jù)某一最佳準則進行濾波的濾波器。假定線性濾波器的輸入為有用信號和噪聲之和，兩者均為廣義平穩(wěn)隨機過程。維納根據(jù)最小均方誤差準則（濾波器的輸出信號與需要信號之差的均方值最?。?，求得了最佳線性濾波器的參數(shù)，這種濾波器被成為維納濾波器。要實現(xiàn)維納濾波，就要求：輸入過程是廣義平穩(wěn)的；輸入過程的統(tǒng)計特性是已知的。然而，由于輸入過程取決于外界的信號、干擾環(huán)境，這種環(huán)境的統(tǒng)計特性常常是未知的、變化的，因而不能滿足上述兩個要求。這就促使人們研究自適應(yīng)濾波器。自適應(yīng)濾波器在輸入過程的統(tǒng)計特性位置時，或輸入過程的統(tǒng)計特性變化時，能夠調(diào)整自己的參數(shù)，以滿足某種最佳準則的要求。當(dāng)輸入過程的統(tǒng)計特性未知時，自適應(yīng)濾波器調(diào)整自己參數(shù)的過程稱為“ 學(xué)習(xí)過程” 。而當(dāng)輸入過程的統(tǒng)計特性變化時，自適應(yīng)濾波器調(diào)整自己參數(shù)的過程為“跟蹤過程” 。自適應(yīng)濾波器包括自適應(yīng)時域濾波器和自適應(yīng)空域濾波器，它和信息論、檢測與估計理論等密切相關(guān)，是近二十多年來發(fā)展起來的信息科學(xué)的一個重要分支。 自適應(yīng)濾波器的組成武漢理工大學(xué)《信息處理課群綜合訓(xùn)練與設(shè)計》課程設(shè)計6自適應(yīng)濾波器的組成如圖 31 所示。它可分為可編程濾波器（濾波部分）及自適應(yīng)算法（控制部分）兩部分?？删幊虨V波器即參數(shù)可變的濾波器，自適應(yīng)算法對其參數(shù)進行控制以實現(xiàn)最佳工作。輸入 可編程 輸出 輸入 可編程 輸出濾波器 濾波器自適應(yīng)算法 自適應(yīng)算法其他數(shù)據(jù) 其他數(shù)據(jù)（a ）開環(huán)算法 (b)閉環(huán)算法圖 1 自適應(yīng)濾波器的組成自適應(yīng)算法主要根據(jù)濾波器輸入統(tǒng)計特性進行處理。它可能還與濾波器輸出和其他參數(shù)有關(guān)。根據(jù)自適應(yīng)算法是否與濾波器輸出有關(guān)，可以將其分為開環(huán)算法和閉環(huán)算法兩類。開環(huán)算法的控制輸出僅取決于濾波器的輸入和某些其他數(shù)據(jù)，但是不取決于濾波器的輸出，如圖 31（a ）所示。閉環(huán)算法的控制輸出則是濾波器輸入、濾波器輸出以及某些其他輸入的函數(shù)，如圖 31（b）所示。閉環(huán)算法利用了輸出反饋，它不但能在濾波器輸入變化時保持最佳的輸出，而且還能在某種程度上補償濾波器元件參數(shù)的變化和誤差以及運算誤差。它的缺點是存在穩(wěn)定性問題以及收斂速度不高。開環(huán)算法的優(yōu)點是調(diào)整速度快，一般不存在穩(wěn)定性問題。但是通常要求的計算量大且不能補償元件參數(shù)誤差及運算誤差。因此，多數(shù)采用閉環(huán)算法。 基本自適應(yīng)濾波器的模塊結(jié)構(gòu)自適應(yīng)濾波器通常由兩部分構(gòu)成，其一是濾波子系統(tǒng)，根據(jù)它所要處理的功能而往往有不同的結(jié)構(gòu)形式。另一是自適應(yīng)算法部分，用來調(diào)整濾波子系統(tǒng)武漢理工大學(xué)《信息處理課群綜合訓(xùn)練與設(shè)計》課程設(shè)計7結(jié)構(gòu)的參數(shù)，或濾波系數(shù)。在自適應(yīng)調(diào)整濾波系數(shù)的過程中，有不同的準則和算法。自適應(yīng)濾波器含有兩個過程，即自適應(yīng)過程和濾波過程。前一過程的基本目標(biāo)是調(diào)節(jié)濾波系數(shù) ，使得有意義的目標(biāo)函數(shù)或代價函數(shù) 最小化，)(kwi (.)?濾波器輸出信號 逐步逼近所期望的參考信號 ，由兩者之間的誤差信號y )(kd驅(qū)動某種算法對濾波系數(shù)進行調(diào)整，使得濾波器處于最佳工作狀態(tài)以實現(xiàn))(ke濾波過程。所以自適應(yīng)過程是一個閉合的反饋環(huán)，算法決定了這個閉合環(huán)路的自適應(yīng)過程所需要的時間。但是，由于目標(biāo)函數(shù) 是輸入信號 ,參考信號(.)?)(kx及輸出信號 的函數(shù)，即 ,因此目標(biāo)函數(shù)必須具有)(kd)(ky(.)[xk ,dy] ??以下兩個性質(zhì)：非負性 (31) y(k)d,x(), 0y(k)]d,[x(). ????最佳性 (32) () , ()]k,[().) ?when?在自適應(yīng)過程中，自適應(yīng)算法逐步使目標(biāo)函數(shù) 最小化，最終使 逼近.?)(ky于 ，濾波參數(shù)或權(quán)系數(shù) 收斂于 ，這里 是自適應(yīng)濾波系數(shù)的最)(kd)(i optopt優(yōu)解即維納解。因此，自適應(yīng)過程也是自適應(yīng)濾波器的最佳線性估計的過程，既要估計濾波器能實現(xiàn)期望信號 的整個過程，又要估計濾波權(quán)系數(shù)以進行)(kd有利于主要目標(biāo)方向的調(diào)整。這些估計過程是以連續(xù)的時變形式進行的，這就是自適應(yīng)濾波器需要有的自適應(yīng)收斂過程。如何縮短自適應(yīng)收斂過程所需要的收斂時間，這個與算法和結(jié)構(gòu)有關(guān)的問題是人們一直重視研究的問題之一。武漢理工大學(xué)《信息處理課群綜合訓(xùn)練與設(shè)計》課程設(shè)計84 自適應(yīng)濾波原理 自適應(yīng)濾波概述自適應(yīng)濾波器是指利用前一時刻的結(jié)果，自動調(diào)節(jié)當(dāng)前時刻的濾波器參數(shù)，以適應(yīng)信號和噪聲未知或隨機變化的特性，得到有效的輸出，主要由參數(shù)可調(diào)的數(shù)字濾波器和自適應(yīng)算法兩部分組成，如圖 2 所示圖 2 自適應(yīng)濾波器原理圖x(n)稱為輸入信號，y(n)稱為輸出信號，d(n)稱為期望信號或者訓(xùn)練信號，e(n)為誤差僖號，其中，e(n)=d(n)y(n).自適應(yīng)濾波器的系數(shù)(權(quán)值)根據(jù)誤差信號 e(n)，通過一定的自適應(yīng)算法不斷的進行改變，以達到使輸出信號 y(n)最接近期望信號 圖中參數(shù)可調(diào)的數(shù)字濾波器和自適應(yīng)算法組成自適應(yīng)濾波器。自適應(yīng)濾波算法是濾波器系數(shù)權(quán)值更新的控制算法，根據(jù)輸入信號與期望信號以及它們之間的誤差信號，自適應(yīng)濾波算法依據(jù)算法準則對濾波器的系數(shù)權(quán)值進行更新，使其能夠使濾波器的輸出趨向于期望信號。武漢理工大學(xué)《信息處理課群綜合訓(xùn)練與設(shè)計》課程設(shè)計9 原理記數(shù)字濾波器脈沖響應(yīng)為： h(k)=[h0(k) h1(k) … hn1(k)]T 輸入采樣信號為： x(k)=[x(k) x(k1) … x(kn1)]誤差信號為： )()(^kyke?? Thx優(yōu)化過程就是最小化性能指標(biāo) J(k),它是誤差的平方和： (41)21()[()()]kTiJyi???求使 J(k)最小的系數(shù)向量 h(k),即使 J(k)對 h(k)的導(dǎo)數(shù)為零，也就是 。0)(?kdhJ把 J(k)的表達式代入，得： (42)12[()()]0kTiyhkxi???和 (43)11()()()kkTTTi ixii??由此得出濾波器系數(shù)的最優(yōu)向量： (44)1()()kTiTixyhi??這個表達式由輸入信號自相關(guān)矩陣 和輸入信號與參考信號的相關(guān)矩陣xc組成，如下所示，維數(shù)都為（n,n）:()yxck 1()()kTxii? yicy系數(shù)最優(yōu)向量也可以寫成如下形式： （45）1()()Toptyxhkck??自相關(guān)和互相關(guān)矩陣的遞歸表達式如下： ())()Txxc? 1yykkx?把 的遞歸表達式代入系數(shù)向量表達式，得：()yxck 1()()Tyxhc??武漢理工大學(xué)《信息處理課群綜合訓(xùn)練與設(shè)計》課程設(shè)計10即 1()[(1)()](TTyx xhkckyc????考慮到 ()()Tyxx可以記 （46）1()[()1()]xxhkckhykx????用前面得到的表達式求出 ，并代