移动终端小微麦克风阵列广义旁瓣对消技术研究+MATLAB代码(2)
1．2 国内外研究现状和发展
1．3 本论文所需解决问题
普通的固定波束形成器在恒定波束宽度跨频段情况下有着一定的缺陷。主瓣宽度在低频段比高频段更宽，导致波束形成器在低频段有着较差的空间选择性。一个较宽的主瓣意着更多偏离波达方向上的干扰没有被衰减。这是因为低频部分波段比高频波段对应的部分波长长并且使得共享的麦克风单元有效的麦克风间距变短。这就意着对于有着较小的麦克风间距的阵列，低频信号相较于高频信号并未衰减充分。不充分的衰减意着含有干扰的自适应阻塞矩阵（ABM）参考信号将导致ABM的输出尤其在低频段会有一个较小的噪声功率，这意着多输入对消器（MC）中的干扰对消不够充分。
对于这种问题的一种解决方案是将不同大小的阵列针对于不同的频率波段结合在一起。最常见的例子就是调和型网式阵列。然而只要引进网式结构设备，阵列大小的增加和麦克风数量的增加不可避免。这些代价对于移动终端的小型麦克风阵列这点要求来说无法接受。所以本论文提出了一种新式适用于移动终端的小型麦克风阵列的广义旁瓣对消器，能够有效地解决普通广义旁瓣对消器结构在低频段对噪声以及抑制不充分的缺陷。
1．4 论文工作介绍
本人根据参考文献[4]翻阅了相关的专业书籍以及论文，在理解英文参考文献的基础上对论文进行了翻译。因算法验证过程中需要实测数据，在制定采集数据方案后，使用实验室已有设备：麦克风阵列数据采集设备，进行原始数据的采集。本人对实测数据进行定性分析，判断数据的有效性以及对数据的后处理工作，根据参考文献[4]中的改进广义旁瓣对消器进行复现仿真实验，并尝试进一步的改进工作。
1．5 论文内容介绍与章节安排
本文针对广义旁瓣对消器进行了深入的探讨以及细致的仿真实验。全文共分四章，第一章是绪论，其余章节安排如下：
第二章 介绍了麦克风阵列测向原理、波束形成基本原理、归一化最小均方自适应滤波器原理、普通广义旁瓣对消器结构、改进后广义旁瓣对消器结构。
第三章 介绍了数据采集方案、数据有效性评判准则、数据的一些预处理工作。
第四章 对算法作出整体评估，评价改进的广义旁瓣对消器是否能够达到预期的噪声抑制功能。
2 面向移动端麦克风阵列广义旁瓣对消器理论知识
2.1 麦克风阵列测向原理
麦克风阵列信号处理的一大基本问题是空间声源方向估计（DOA），这同时也是雷达、声呐等许多科学领域的重要研究课题之一。声源方向估计技术的基本原理就是通过已知几何关系的麦克风采集声音信号，通过数字信号处理等手段得到声源在选定的参考坐标系中的估计位置。经过多年的技术发展，基于麦克风阵列的声源定位技术已经有了一些比较成熟的理论和方法。 基于麦克风阵列的声源定位技术大体上可以分为三类：(1)基于到达时延估计(TDOA)技术。(2) 基于最大输出功率的可控波束形成技术。(3) 高分辨率谱估计(MUSIC)技术。
其中，基于最大输出功率的可控波束形成技术是最早的一类测向方法，此技术属于最大似然估计， 在实际的处理过程中需要干扰噪声以及声音信号的先验知识，本论文采用实测数据进行仿真，在实际仿真中不易获得。高分辨率谱估计技术要求声源为理想声源，然而在实际数据过程中均为话音。并且算法要求测向过程中用到的麦克风通道性能相同，但是实际采集设备存在设备外壳的遮挡效应。最为重要的一点是，高分辨率谱估计技术主要适合于远场声源测向，所以本论文主要采用基于到达时延估计技术。
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