In this paper, we present a new effective algorithm for element failure compensation of Generalized Sidelobe Canceller (GSC). While the GSC is well formulated, little works have been done on array element compensation in the presence of faulty elements. Element failure changes the problem of a linearly equally spaced array into that of an unequally spaced array. Typical research approaches have been directed at using search techniques to optimize unequally spaced arrays. The proposed algorithm matches the linear constraint conditions and the general shape of the desired beam pattern at the expense of an increase of beam-width in the overall main lobe. Numerical results are included to demonstrate the capability of compensation for various situations.
This paper describes an algorithm to suppress composite noise in a two-microphone speech enhancement system for robust hands-free speech communication. The proposed algorithm has four stages. The first stage estimates the power spectral density of the residual stationary noise, which is based on the detection of nonstationary signal-dominant time-frequency bins (TFBs) at the generalized sidelobe canceller output. Second, speech-dominant TFBs are identified among the previously detected nonstationary signal-dominant TFBs, and power spectral densities of speech and residual nonstationary noise are estimated. In the final stage, the bin-wise output signal-to-noise ratio is obtained with these power estimates and a Wiener post-filter is constructed to attenuate the residual noise. Compared to the conventional beamforming and post-filter algorithms, the proposed speech enhancement algorithm shows significant performance improvement in terms of perceptual evaluation of speech quality.
수중음향통신에서 다중 입출력(Multiple-Input-Multiple-Output, MIMO) 환경은 인접 심볼 간 간섭뿐만아니라 송신기 간의 채널 간 간섭의 영향으로 인하여 수신 신호의 왜곡이 발생하는 특징을 갖는다. 신호 보상을 위하여 시역전 기술이 이용되었지만 기존의 시역전 기술은 채널 간 간섭을 효과적으로 제거하지 못하는 한계가 있다. 본 논문에서는 채널간 간섭의 제거를 위해 일반화된 부엽 제거기(Generalized Sidelobe Canceller, GSC)를 적용한 시역전 기술을 제안한다. 제안된 방법의 검증을 위해 FAF05(The Focused Acoustic Forecasting 05) 해상 실험 데이터를 이용하여 기존의 시역전 기술과의 통신 성능 비교를 수행하였으며, 그 결과 제안된 방법에 대한 통신 성능이 기존의 시역전 기술에 비해 향상됨을 확인 할 수 있었다.
본 논문은 지연 추정 기능을 갖는 적응 마이크로폰 어레이 알고리즘을 제안한다. Generalized sidelobe canceller (GSC)의 적응 차단 행렬이 각 센서간의 상호 시간 지연을 추정할 수 있다는 것을 보임으로써, 제안한 시스템은 적응 차단 행렬을 목적 신호의 차단 뿐 아니라 각 센서의 시간 지연 추정을 위해 사용한다. 이로 인해, 제안한 시스템은 GSC 구조만을 사용하면서. 시간 지연 추정기를 외부의 전처리기로 사용하는 기존의 시스템과 같은 성능을 얻을 수 있다. 실제 환경에서의 실험 결과를 통해 제안한 시스템의 성능이 기존의 시스템과 유사함을 확인하였다.
적응형 부엽차단(adaptive sidelobe blanking, adaptive SLB: ASB) 알고리즘은 간섭 환경에서도 부엽차단(sidelobe blanking: SLB)이 가능한 방법으로, 보조 안테나 없이 수신 배열 신호를 이용하여 간섭을 제거함과 동시에 부엽으로 들어오는 신호를 효과적으로 차단한다. 본 논문에서는 linearly constrained minimum variance(LCMV)를 adaptive beamforming(ABF) 알고리즘으로 사용하는 경우 이에 적합한 adaptive SLB를 제안하였다. 공분산 행렬을 수정하여 SLB 채널의 신호가 LCMV의 방향 제한 조건(constraint)을 만족하도록 하였고, 이로부터 정규화된 출력을 얻어 효율적인 부엽신호 차단이 이루어지도록 한다. LCMV는 generalized sidelobe canceller(GSC)의 형태로 변환하여 표현할 수 있고, 이는 여러 다른 ABF 알고리즘의 일반화된 형태이다. 따라서 LCMV를 위한 적응형 부엽차단 방법은 다양한 형태의 ABF 알고리즘에도 적용이 가능하다. 모의실험을 통해 간섭환경에서 제안한 알고리즘의 성능을 분석하였다.
한국신호처리시스템학회 2001년도 하계 학술대회 논문집(KISPS SUMMER CONFERENCE 2001
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pp.37-40
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2001
본 논문에서는 수렴속도 향상을 위해 시간영역의 적응알고리즘을 직교변환인 아다말(Hadamard)변환을 이용하여 적응알고리즘을 변환영역에서 수행하며, 변환영역에서 수렴성능 향상을 위해 가변스텝 사이즈를 갖는 적응알고리즘을 제안한다. 제안한 알고리즘을 일반적인 부엽제거기(Generalized Sidelobe Canceller GSC)에 적용하여 컴퓨터 시뮬레이션을 하였으며, 각 알고리즘들의 계산량, 수렴 성능을 이용하여 각각 비교, 분석하여 제안한 알고리즘의 성능이 우수함을 입증하였다.
The two-channel Generalized Sidelobe Canceller (GSC) scheme suffers from the presence of leakage signal in the reference channel. The leakage signal is caused by the dissimilar impulse responses between microphones, and different paths from speech source to microphones. Such leakage is detrimental to speech enhancement of the GSC since the desired reference signal becomes corrupted. In order to suppress the signal leakage, two matrix injection methods are proposed. In the first method, a simple gain compensation matrix is used. In the second, a projection matrix for reducing the error between the actual and the ideal primary and reference signals, is used. This paper describes the performance degradation resulting from leakage, and proposes effective methods to resolve the problem. Representative experiments were conducted to demonstrate the effectiveness of the proposed methods on recorded speech and noise in an actual automobile environment.
본 논문에서는 개인용 컴퓨터를 기반으로 한 실시간 마이크로폰 어레이 시스템을 제안한다. 제안한 시스템은 Generalized Sidelobe Canceller (GSC) 를 기반으로 하며, 새로운 적응 모드 제어기 (adaptation mode controller) 를 이용함을 특징으로 한다. 제안한 마이크로폰 어레이 시스템의 성능 평가를 위해, 일반 가정의 거실을 모델링한 실험 환경을 구축하여 실험을 수행하였다. 실험을 통해 제안된 시스템이 안정적으로 GSC의 적응 모드를 제어하고, 목적 신호의 왜곡을 최소화하면서도 간섭 신호 제거 성능이 뛰어남을 확인하였다.
레이다의 레이돔 형상으로 인한 플래쉬 부엽(flash lobe)으로 인해 수신신호에는 표적 성분 외에 클러터(clutter) 성분이 포함된다. 클러터는 재머와 달리 표적성분과 동일한 시간에 입력될 수 있으므로 이 경우 조향방향과 표적방향의 방향오차를 추정하는 모노펄스(monopulse) 레이다의 성능 열화를 일으킨다. 본 논문에서는 클러터 환경에서 GSC(Generalized Sidelobe Canceller) 기반 모노펄스 레이다 시스템의 성능을 개선할 수 있는 클러터 추정 알고리즘을 제시한다. 직교투영(orthogonal projection) 과정을 반복하는 알고리즘에 의해 클러터 추정 성능이 개선될 수 있는 근거를 제시하며 시뮬레이션에 의해 클러터 추정 과정이 포함된 GSC 기반 시스템이 기존 모노펄스 시스템보다 방향 추정 성능을 개선할 수 있음을 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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