[发明专利]一种用于WASN的分布式语音噪声消除系统

权利要求书

1.一种用于WASN的分布式语音噪声消除系统，其特征在于包括：

相位对齐模块，确定每个节点到声源的距离，将距离声源最远的节点定义为参考节点，将其余节点接收的信号与参考节点接收的信号进行相位对齐获得同相位节点信号；

离散傅里叶变换模块，将相位对齐模块传送的各个节点信号分别进行分帧加窗处理、对每一帧信号进行离散傅里叶变换获得离散频谱信号；

语音活动检测模块，接收离散傅里叶变换模块传送的离散频谱信号、通过离散频谱信号进行语音活动检测、判断每一帧信号有无语音；

噪声功率谱密度估计模块，接收所述语音活动检测模块传送的检测结果、根据无语音帧信号的离散频谱信息计算噪声功率谱密度；

噪声功率谱密度仅在无语音帧进行更新，每个节点处的噪声功率谱密度更新公式如下：

δ_i＝(1-β)|X_i,noise(k,l)|²+β|X_i,noise(k,l-1)|² (12)

其中，β＝0.997，δ_i表示第i个节点的噪声功率谱密度估计值，它对应到每个频点都会有一个估计值，如果当前帧是噪声帧，该值就会被上式更新，|X_i,noise(k,l)|²表示当前第l帧是噪声帧对应的频点模值的平方；

分布式参数多通道维纳滤波模块，接收离散傅里叶变换模块传送的离散频谱信号以及噪声功率谱密度估计模块传送的噪声功率谱密度信息、采用分布式参数多通道维纳滤波方法获得分布式参数多通道维纳滤波器系数；将分布式参数多通道维纳滤波器系数与离散频谱信号组合形成输出信号Y_p，其中具体的计算方式是：

其中，H是一个向量，即分布式参数多通道维纳滤波器系数，由于δ_i和|X_i|²的存在，它的每一个向量值都会对应到具体的频点，[]^T表示向量或矩阵的转置，δ_i^-1是由δ_i取倒数得到的，α是该算法中提到的参数，该参数值的取值分别为1、3、5，|X_i|²表示信号功率谱密度，同δ_i一样，每个频点都会被更新，更新公式如下：

其中，l表示当前帧，上式在每一帧都要更新，即不论是有语音帧还是无语音帧都要更新，根据式(13)可以得到第p个节点的输出信号Y_p的表达式：

其中，[]^H表示向量或矩阵的共轭转置，X＝[X₁(k,l),X₂(k,l),...,X_I(k,l)]^T；

分布式算法迭代模块，接收分布式参数多通道维纳滤波模块传送的输出信号Y_p，将输出信号Y_p处理为求平均值的形式、根据Metropolis权矩阵多次迭代求得初始状态值的平均值得到每个节点的输出信号Y_p’；

离散傅里叶反变换模块，接收分布式算法迭代模块传送的输出信号Y_p’，通过对输出信号Y_p’进行离散傅里叶反变换得到时域当前帧输出语音信号，并将时域每帧输出信号进行重叠相加得到最终的输出信号。