Исследование алгоритмов адаптивного управления в системе эхоподавления

• Автор: Окунев, Александр Георгиевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 107 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ АЛГОРИТМОВ СЛЕПОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ СИГНАЛОВ

1.1 Постановка задачи.

1.2 Обзор наиболее часто используемых алгоритмов слепого выравнивания.

1.2.1 Слепое выравнивание, основанное на критерии

максимального правдоподобия.

4 1.2.2 Метод с использованием статистик высокого порядка.

1.2.3 Стохастические градиентные алгоритмы

ГЛАВА 2 СИСТЕМА ЭХОПОДАВЛЕНИЯ НА БАЗЕ УПРАВЛЯЕМОГО КИХФИЛЬТРА

2.1 Компенсация эхосигналов с помощью инверсного

адаптивного КИХфильтра.
2.2 Алгоритмы адаптации, условие сходимости алгоритма
поиска весовых коэффициентов инверсного КИХфильтра.
2.3 Влияние аддитивной широкополосной помехи на степень слепого эхоподавления в системе с адаптивным
инверсным КИХфильтром
2.4 Влияние нестационарности акустической обстановки
на эхоподавление
ГЛАВА ЗСИСТТЕМА ЭХОПОДАВЛЕНИЯ НА БАЗЕ УПРАВЛЯЕМОГО БИХФИЛЬТРА
3.1 Компенсация эхосигналов с помощью инверсного
адаптивного БИХфильтра.
3.2 Сходимость алгоритма поиска коэффициентов
инверсного БИХфильтра
ГЛЛВЛ 4 ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ СИСТЕМ АДАПТИВНОГО СЛЕПОГО ЭХОПОДАВЛЕНИЯ
4.1 Эхокомпенсация на гауссовом шуме.
4.2 Эхокомпенсация на речевом сигнале
4.3 Использование нормализованных методов наименьших
квадратов для восстановления сигналов малой длительности
4.4 Восстановление речевого сигнала при моделировании
реального стационарного акустического окружения
4.5 Влияние аддитивного шума на степень эхоподавления
4.6 Выигрыш, создаваемый применением БИХфильтра
при восстановлении исходного сигнала.
4.7 Расчет ресурсов, необходимых для ослабления эхосигналов
с помощью инверсного КИХфильтра.
4.8 Заключение.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В рассмотренной литературе [,,,,,,,] “слепое” разделение акустических сигналов проводилось либо в помещении с небольшим временем реверберации (порядка десятков миллисекунд), либо вообще с использованием в качестве моделей каналов передачи цифровых фильтров с длительностью импульсной характеристики не более ста дискретных отсчетов. В этих работах не рассматривалось разделение акустических сигналов, записанных в гулких помещениях. В связи с этим исследование алгоритмов эхоподавления именно в гулких помещениях с большим (порядка единиц-десятков секунд) временем реверберации является актуальной на сегодняшний день задачей. Целыо работы является исследование и разработка эффективных алгоритмов управления эхоподавителем в системе цифровой обработки речевых сигналов для устранения отзвуков или эхосигналов, вносимых гулкими акустическими пространствами. Исследование особенностей систем адаптивного эхоподавления, применяемых для качественного восстановления речевых сигналов. Использование наиболее простых, с точки зрения программной реализации, алгоритмов восстановления информации. Экспериментальная проверка на пригодность LMS (Least Mean Square) и NLMS (Normalized Least Mean Square) алгоритмов для решения задачи адаптивного “слепого” эхоподавления. Оценка влияния широкополосной помехи на качество восстановления. Исследование влияния нестационарности во времени акустической обстановки (перемещение источника исходного сигнала, изменение геометрии помещения и т. Расчет ресурсных затрат на реализацию алгоритмов. При разработке теоретических результатов диссертации использовались: аппарат линейной алгебры, методы статистической радиотехники, теория адаптивной фильтрации. Экспериментальные исследования базировались на программных реализациях рассматриваемых алгоритмов и экспериментальных данных об акустике замкнутых акустических пространств. Установлены зависимости качества эхоподавления от порядка фильтра и времени реверберации. Получено выражение, позволяющее оценить потенциальное эхоподавление при заданных корреляционных свойствах сигнала и широкополосной помехи. Выполнен анализ влияния нестационарности акустической обстановки на работу системы эхоподавления для предельного случая нестационарности акустической обстановки (т. Проведен сравнительный анализ эффективности адаптивных БИХ-фильтров и КИХ-фильтров для решения задачи эхоподавления. В работе получены выражения, позволяющие определить оптимальное число коэффициентов адаптивного трансверсального фильтра для наиболее эффективного эхоподавления. Предложен эффективный (с точки зрения программной реализации и качества эхоподавления) алгоритм, реализующий адаптацию весовых коэффициентов фильтра. Получено выражение для оценки потенциальной степени эхоподавления в случае воздействия широкополосной помехи. Разработана компьютерная программа для выполнения адаптивного эхоподавления в записях речевых сигналов. Полученные результаты могут найти применение при акустических экспертизах, обработке звукозаписей на телевидении и радио, а также при дальнейших исследованиях в области разделения сигналов, записанных в гулких помещениях. ФИСТ- (г. Будущее технической науки нижегородского региона» (г. ИСТ-, ИСТ- (г. I I. Новгород, , ). Основное содержание диссертации отражено в восьми печатных работах. Алгоритм адаптивного управления весовыми коэффициентами линейного предсказателя, служащего для эхоподавления в гулких помещениях с временем реверберации порядка единиц секунд. Экспериментально определенные соотношения для расчета оптимального (с точки зрения эхоподавления) порядка адаптивного КИХ-фильтра. Соотношение, позволяющее оценить достижимое качество эхоподавления при воздействии широкополосной помехи. Результаты теоретического анализа нестационарности акустической обстановки. Неэффективность применения БИХ-фильтров для решения задачи адаптивного эхоподавления в гулких помещениях по сравнению с КИХ-фильтрами. Результаты экспериментального сравнения, известных на сегодняшний день, алгоритмов адаптивного управления весовыми коэффициентами фильтров ЬМБ и ІЧЬМБ с предложенным в работе алгоритмом.