數(shù)字助聽器中波束形成算法的研究.pdf

1、人口老齡化將成為我國未來一段時間內(nèi)人口結(jié)構(gòu)的一個主要特征，這意味著老年人的數(shù)量將越來越多。聽力衰退在老年人群中是一種最常見的健康問題，大多數(shù)老年人都在不同程度上存在聽力衰退的情況?？梢灶A(yù)計未來我國的助聽器市場有著巨大的潛力和廣闊的發(fā)展空間。去噪算法是助聽器中最主要的算法之一，但傳統(tǒng)的去噪算法并不具備模擬人耳所具有的“雞尾酒會效應(yīng)”特性的能力。針對這一問題，本文對波束形成算法進(jìn)行研究。
　　在對波束形成算法進(jìn)行深入的了解之后，推導(dǎo)并

2、實(shí)現(xiàn)了助聽器中常用的波束形成算法，包括一階差分麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)（FDM）、MVDR、LCMV和GSC算法。
　　由于雙耳助聽器相比于單耳助聽器在對噪聲的抑制、對聲源定位以及提高語音可懂度方面具有更好的效果，本文根據(jù)雙耳助聽器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),設(shè)計了應(yīng)用于雙耳助聽器中的BMVDR算法。當(dāng)雙耳助聽器中麥克風(fēng)數(shù)量為單耳助聽器中麥克風(fēng)數(shù)量的2倍時，BMVDR算法的每一側(cè)輸出都會使用一個抽頭數(shù)為單耳助聽器中濾波器抽頭數(shù)2倍的線性濾波器來對輸入信號進(jìn)行處

3、理。所以BMVDR有比FDM和MVDR更好的噪聲抑制能力。由于BMVDR算法對雙耳助聽器中的所有麥克風(fēng)接收信號進(jìn)行處理，使得陣列陣元數(shù)多于單耳助聽器中的陣元數(shù)。這使得BMVDR有比FDM和MVDR更好的空間分辨率。在對BMVDR算法進(jìn)行了推導(dǎo)與分析之后，對該算法進(jìn)行對比仿真，仿真結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的結(jié)果。
　　雙耳助聽器相比于單耳助聽器的一個重要優(yōu)勢就是可以保留雙耳線索。本文討論了BMVDR算法對雙耳線索中的耳間時間差（ITD）的

4、保留能力。由于BMVDR算法會在最大程度上抑制噪聲信號的特點(diǎn)，導(dǎo)致BMVDR不具有保留方向噪聲空間信息的能力。
　　針對這一缺陷而設(shè)計的BMVDR-η和BMVDR-ITF波束形成器可以較好地解決這一問題。BMVDR-η通過對方向干擾設(shè)置加權(quán)因子可以有效保留方向噪聲空間信息。BMVDR-ITF通過加入方向噪聲的輸入和輸出ITF相等的限制條件來實(shí)現(xiàn)對其空間信息的保留。由于BMVDR-ITF具有更少的約束條件，該結(jié)構(gòu)具有更好的噪聲抑制能