شکل‌دهنده پرتو MVDR مرتبه کسری و مبتنی بر آنالیز مقادیر ویژه برای بهسازی گفتار

نویسندگان

1 استاد، دانشکده مهندسی برق، دانشگاه یزد، یزد، ایران

2 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی برق، دانشگاه یزد، یزد، ایران

doi
10.22034/tjee.2023.15979
چکیده

یکی از پرکاربردترین الگوریتم‌های شکل‌دهی‌پرتو در بهسازی گفتار، الگوریتم حداقل واریانس بدون اعوجاج است. در محاسبه‌ ضرائب این شکل‌دهنده فرض ناهمبسته بودن نویز و سیگنال مطلوب با توجه به وجود پژواک و نویزهای با طیفی مشابه سیگنال مطلوب برقرار نیست. در نتیجه، ماتریس‌های کواریانس و به‌ تبع آن، ضرائب شکل‌دهنده دارای دقت کافی نخواهد بود. در این مقاله، به‌عنوان اولین تغییر در شکل‌دهنده‌پرتو حداقل واریانس، با اعمال آنالیز مقادیر ویژه به ماتریس کواریانس سیگنال مطلوب و حذف مقادیر ویژه کوچک، دقت ضرائب شکل‌دهنده بهبود داده می‌شود. در دومین تغییر، از تبدیل فوریه مرتبه کسری به‌عنوان حالت تعمیم‌یافته تبدیل فوریه استاندارد استفاده شده است. در ادامه تغییرات پیشنهادی فرمول‌بندی شده و با بدست آوردن پارامتر بهینه تبدیل فوریه کسری به‌صورت تجربی، اثر هریک از دو تغییر با روشهای پایه مقایسه ‌می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که روش‌های پیشنهادی ضمن پایداری نسبت به تغییر پارامترها و شرایط محیطی، در سناریوهای مختلف به‌نسبت توان سیگنال به نویزی بین  تا  دست می‌یابند. در مقابل، روش پایه عملکردی در محدوده  تا  دارد. همچنین اگرچه هریک از تغییرات فوق به‌تنهایی نیز منجر به بهبود کارایی می‌شوند، اما بهترین عملکرد در حالتی بدست می‌آید که هر دو تغییر پیشنهادی با هم اعمال شود.