[發明專利]一種干擾信號與語音調制信號混疊的窄帶干擾識別方法

有效

• 申請號: 201410477810.6
• 申請日: 2014-09-18
• 公開（公告）號: CN104361892B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發明（設計）人: 黃際彥;徐保根;陸川;萬群;饒中初;王碧雯
• 申請（專利權）人: 電子科技大學;同方電子科技有限公司;電子科技大學成都研究院
• 主分類號: G10L21/02
• 分類號: G10L21/02;G10L15/20
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙)51227
• 代理人: 李玉興

技術領域

本發明屬于數字信號處理領域的語音信號干擾處理技術，特別涉及語音信號窄帶干擾的識別方法。

背景技術

無論是軍用還是民用,人們都希望利用高科技手段改善語音通信的質量,提高其清晰度和可懂度。在很多理論和應用中，所用的語音數據大部分都是在近似理想的條件下采集的。大多數語音識別和語音編碼在開始研究時都要在高保真設備上錄制語音，尤其要在無噪環境下錄音。然而，當在實際應用時，由于噪聲的存在會產生很多問題。比如，環境噪聲的污染使得許多語音處理系統的性能急劇惡化。語音識別正在步入實用階段，但識別系統大都是在安靜環境中工作的，在噪聲環境中尤其是強噪聲環境，語音識別系統的識別率將受到嚴重影響。而窄帶干擾(NBI)普遍存在于各種語音通信系統中,特別是在軍事應用中,許多場合噪聲干擾還相當嚴重,嚴重影響語音通信的質量。

干擾抑制,就是盡可能消除干擾的能量；語音增強,就是從帶噪語音中提取盡可能純凈的語音。語音通信系統中的干擾抑制屬于語音增強的范疇。語音增強目前已發展成為語音信號處理的一個重要分支。語音增強技術在國外發展較早,近年來國內也做了大量的工作。在近20年,語音增強算法的發展可以概括為以下幾個方面:(1)頻域研究以譜相減為代表的幅度譜估計算法,圍繞減小音樂噪聲和殘留噪聲,減小失真等性能,發展和產生了許多改進的譜相減算法；(2)時域研究圍繞濾波器設計,研究諸如自適應陷波、最小均方誤差(LMS)等自適應濾波算法；(3)其他變換域或處理空間的算法,例如小波變換和奇異矩陣分解等。

上述語音增強技術的實現是基于干擾信號的識別技術，首先通過干擾信號識別技術將語音信號與干擾信號區分，然后采用頻域譜相減方法、時域濾波方法或其他變換域如小波變換等方法去除干擾信號，提取盡可能純凈的語音信號。現有的干擾信號的識別技術都是假設已知語音信號的接收頻率，通過信號與干擾不同的頻點來區分信號與干擾。而在很多軍用或民用場合，特別是如汽車、火車和飛機等高速移動的語音信號接收平臺上，多普勒頻移嚴重，語音信號的接收頻率相對于發射頻率有了較大的頻率偏移。由于無法準確預估多普勒頻移，因此不能通過語音信號的發射頻率來推斷語音信號的接收頻點，也就無法通過信號與干擾的頻率差異性來區分信號與干擾。

發明內容

本發明的目的，就是針對現有語音通信中干擾信號的識別技術需要預知語音信號的接收頻率，無法適應高速移動的語音信號接收平臺的缺陷，提出一種干擾信號與語音調制信號混疊的窄帶干擾識別方法。

本發明的技術方案：一種干擾信號與語音調制信號混疊的窄帶干擾識別方法，其特征在于，包括以下步驟：

a.信號分塊：對接收的信號進行采樣，然后將采樣的信號進行分塊；

b.窄帶干擾預識別，具體包括以下步驟：

b1.將步驟a中分塊后所得的塊數據內時域信號進行傅里葉頻域變換(FFT)變換后得到接收信號的頻域響應，然后與預設的接收信號頻域響應幅度值門限進行比較，得出大于門限值的頻點；這些頻點即為載頻和干擾信號所在頻點，低于門限值的頻點為噪聲和語音信號的低頻部分；頻域響應幅度值門限的設定依賴于接收語音信號頻域幅度值的統計特征，首先統計塊內信號頻域幅度值的標準差，然后將頻域響應幅度值門限設定為該標準差的s倍，其中s的設置和信號與干擾特性有關。語音信號成分的頻率幅度值往往小于載頻和窄帶干擾的頻率幅度值，通過該門限值即可將載頻和干擾頻點從語音信號中區分出來。語音信號中的窄帶干擾一般為單頻干擾，其頻譜寬度很窄。雖然載頻信號一般也是單頻信號，但是經過語音信號調制過的載頻信號，其頻譜寬度得到擴展。因此可比較門限值以上的頻譜寬度，最大寬度的頻譜對應的頻率即為載頻信號的頻率，其余頻譜對應的頻率為干擾信號頻率。在某些情況下，由于FFT的柵欄效應，可能出現存在兩個以上相同寬度的最大頻譜，此時通過頻譜寬度的判別方法已無法判別，將在后續的窄帶干擾最終識別階段進行判別。

b2.將大于門限值的頻點進行分組，其中每一組的頻點同屬于一個干擾源或載頻；計算屬于同一個干擾源或者載頻的頻點個數即可得到該干擾源或者載頻的頻譜寬度；根據所得的頻譜寬度，判斷是否存在多個相同寬度的最大頻譜，若是，則進入步驟c，若否，則將所得的最大寬度的頻譜對應的頻率識別為載頻信號的頻率，其余頻譜對應的頻率為干擾信號頻率，大于門限值的頻點分組的個數減去載頻個數即為干擾源個數；