面向准环信号过程的 MPDR 波束赋形
音频与语音处理
2026-03-20 v2 声音
摘要
传统声学波束器通常假设短时平稳性并独立处理各频率分量，忽略频率间的相关性。这对almost-periodic噪声源（如发动机、风扇、乐器）而言并不次佳：这些信号可建模为准环信号(ACS)，其在调和相关频率上具有统计相关性。本文引入循环最小功率失真响应 (cMPDR) 波束器，扩展传统 MPDR 以同时利用空间与频率相关性。基于频率移位 (FRESH) 过滤技术，抑制跨调和相关频率的噪声分量，超越纯空间滤波所能实现的残余噪声。为处理非调和情况（部分频率偏离基本频率的整数倍），我们从谱图估计共振频率并推导其两两间距的频率偏移。理论分析给出残余噪声闭式表达式，证明输出功率随循环分量数目单调递减。合成调和噪声与真实 UAV 电动机录音实验验证了上述结论：在低信噪比场景下，cMPDR 相较于 MPDR 实现最高 5 dB 的 SI-SDR 改进，稳健获得 STOI 收益，单麦克风下仍有效。当无频率相关性时，方法退化为传统 MPDR且不降低性能。这些结果表明，循环信号处理是声学降噪的可行方向，值得进一步探索。代码已公开于 https://github.com/Screeen/cMPDR。
引用
@article{arxiv.2510.18391,
title = {MPDR Beamforming for Almost-Cyclostationary Processes},
author = {Giovanni Bologni and Martin Bo Møller and Richard Heusdens and Richard C. Hendriks},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.18391},
year = {2026}
}
备注
This work has been submitted to the IEEE for possible publication