为什么白噪声在系统识别或自适应滤波器中如此重要

信息处理 系统识别 维纳滤波器
2022-02-16 18:58:45

我正在寻找使用 Wiener Filtering 实现反馈消除滤波器,其中自适应 Wiener 滤波器用于消除扬声器和麦克风之间路径中发生的反馈(假设 PA 系统)。这个想法基本上来自这篇论文:

Spriet,安等人。“助听器中的自适应反馈消除,对所需信号进行线性预测。” IEEE 信号处理汇刊 53.10 (2005): 3749-3763。

根据论文:

  1. 麦克风传递的信号是x[k]
  2. 驱动扬声器的信号是u[k]
  3. 反馈路径的传递函数为,因此麦克风捕获的信号为F[q]y[k]=x[k]+u[k]F[q]
  4. 从麦克风到扬声器的前馈传递函数是G[q]

这是有助于将所有内容组合在一起的框图:

纸上的框图。

在描述中,是离散时间索引,是单位延迟算子(我知道这些通常是)。kq1nz1

这个想法是引入一个自适应滤波器来估计反馈路径并从中取消它。有几件事正在讨论,但本质上因为是相关的,所以他们谈到将探测信号添加到扬声器输入,这有助于识别显然通常是一种噪音,我认为这有助于去相关F^[q]y[k]x[k]u[k]r[k]u[k]F^[q]r[k]x[k]u[k]

我的第一个问题是:噪音不会也由扬声器输出吗?还是将其添加到信号副本中,而不影响馈送到扬声器的内容?

或者,该论文还说,许多音频信号可以近似为低阶 AR 过程:

x[n]=h[n]w[n],其中是白噪声。浊音或音乐不满足此条件,在这种情况下建议使用脉冲序列。w[n]

所以我更大的问题是,为什么这种噪声(白噪声)在 AR 建模或自适应过滤中如此重要?这似乎违背了向信号添加噪声的目的。

任何

1个回答

之前调整其系数这意味着系统有两种“工作模式”:系数适应模式(其中白噪声,宽带信号,用于使滤波器适应反馈路径)和执行模式(其中信号输入到系统中,过滤器已经适配)。x[k]x[k]

所以你的第一个问题的答案是噪音是由扬声器输出并遵循整个信号路径。系统将其系数调整为类似于,并且一旦该过程结束,白噪声就可以关闭。之后,当生成传递函数来减少反馈时系数才会改变F(q)x[k]F^0(q)G(q)

使用白噪声(或脉冲序列)的目的是获得在整个可听频谱中具有频率分量的宽带信号,以便适应的滤波器适用于任何类型的输入信号如果系统在没有首先将宽带信号馈入系统的情况下使用,则每次呈现新的频率分量时,系数可能需要在表演/演讲期间进行调整,这可能会产生听觉效果,具体取决于算法的收敛速度.x[k]x[k]