本科毕业设计说明书 第 7 页 利用机械噪声与鼾声信号在空间位置上的不同来进行噪声抑制处理，最终达到抑制鼾声信号 中的机械噪声的目的。

2。2 麦克风阵列基本原理

麦克风阵列就是在一段空间范围内，按一定规律一定距离排放的一组麦克风。它有很多 方面的应用，包括应用于语音增强，噪声抑制以及声源定位等技术中。

一般来说，麦克风阵列由全向麦克风，单向麦克风，全向与单向的麦克风的组合组成， 在由全向麦克风组成的阵列中，麦克风接收来自各个方向的声音。所以麦克风的电信号包含 来自于四面八方的声音的信息。通过对这些声音的联合处理来获取给定方向的声音信号。因 此，麦克风阵列就是通过处理多信道的信号来获取给定方向的声音信号的信息，包括其幅度， 频率等相关信息。

2。2。1 麦克风阵列信号模型

假设麦克风的阵列中有 M 个麦克风，令 s(t) 为目标语音信号，(t) 为干扰源，还有一些

在离散瞬时时间 t 产生的加性噪声，可得：

y(t) xn (t) in (t) vn (t)

其中 xn (t) gn (t)* s(t), in (t) dn (t) *(t),* 表示卷积算子，其中 gn (t) 和 dn (t) 分别表示在到 达第 n 个麦克风之前目标源与干扰源的信道脉冲响应，vn (t) 是位置的环境噪声分量。(这种模 型在多个干扰源存在时仍然适用，因为我们可以专注于一个单一的干扰，而将其他不想要的 信号归于噪声项。） s(t) 和(t) 是互不相关的，噪声分量与Vn (t) 和(t) 也是互不相关的，而 且所有信号被假定为零均值的随机过程。文献综述

2。3 麦克风阵列自适应噪声抑制方法

2。3。1 麦克风阵列自适应滤波方法简介

自适应滤波就是根据输入信号的特性以及环境变化，实时地改变滤波器的系数以达到最 佳的滤波效果。通过判断滤波的系数更新是否与输出有关，可以将自适应滤波分为开环滤波 与闭环滤波。

1。自适应开环滤波： 开环滤波表示滤波器的系数改变与输出无关。在时空领域，信号的空间域滤波被广泛地

称为“波束形成”。自适应波束形成技术中最关键的是实时更新滤波器的系数。常见的开环 自适应滤波方法有最大信噪比[19]，线性约束最小方差[20]，最小方差无失真[21]等。

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最大信噪比（MSN）： 以输出中的有用信号为参考，保证信噪比最大，即输出信号中的有用信号与干扰以及噪

声的比值最大。为了得到最佳的噪声抑制效果、需要调整阵列系数W 来使信噪比最大。通过 一系列的数学式的变形，最终可以转换为求矩阵 E[s(t)s(t)T ]R 1dd T 最大的特征所对应的特征

向量的问题。其中 d 为阵列的方向矢量， s(t) 为输入目标语音信号。

线性约束最小方差（LCMV）： 保持信号源的同时抑制干扰噪声，并且可以最小化总能量。在 LCMV 波束形成器中，目

标方向的信号能以一定的增益 G 来通过波束形成器,满足：

其中 d 为阵列的方向矢量,W 为波束形成器的系数向量。

最小方差无失真（MVDR)： 通过一定的条件限制调整滤波器的系数，在期望信号不受影响的条件下，保证输出的功

率最小。当式 (2-2) 中的 G 为 1 时符合 MVDR 准则，即：

其中 d 为阵列的方向矢量,W 为波束形成器的系数向量。