2。2。2 球阵列分类 - 6 

2。3 信号和噪声模型 - 7 

2。3。1 窄带信号与宽带信号 - 7 

2。3。2 远场信号与近场信号 - 8 

2。3。3 噪声模型 - 8 

2。4 常见波束形成算法 - 9 

第三章  球阵列声压模型  12 

3。1 球阵列相关知识  12 

3。1。1 球坐标系  12 

3。1。2 球傅里叶变换  12 

3。1。3 基于单位平面波的球阵列声压模型  14 

3。2 信号响应模型  15 第四章 实值 MVDR 波束形成技术 - 18 4。1 实值变换  18 

4。2 实值 MVDR 波束形成算法 - 19 

4。3 系统性能评测标准  20 

4。3。1 波束图  20 

4。3。2 方位谱图  21 

4。3。3 DOA 估计及不同信噪比下声源方位误差 - 21 

第五章  实验仿真及结果分析 - 23

5。1 MATLAB 简介 - 23 

5。2 单信号源 MVDR 波束形成性能 - 24 

5。2。1 方位谱图仿真  25 

5。2。2 波束图仿真  26 

5。2。3 实值和复值波束形成算法对比实验  26 

5。3 双信号源 MVDR 波束形成性能 - 28 

5。3。1 波束输出波束图仿真  28 

5。3。2 DOA 估计对比实验 - 29 

结    语  31

致    谢  32

参考文献  33

附录一 基于均匀线阵的常规波束形成算法 - 35 

附录二 基于均匀线阵的 MVDR 波束形成算法  36 

附录三 单信号源下球阵列的复值 MVDR 波束形成  38 

附录四 单信号源下球阵列的实值 MVDR 波束形成  41 

附录五 双信号源下球阵列的实值与复值算法的对比实验 - 48 

第一章    绪论 

1。1 研究背景及意义 

语音作为人类特有的交流途径，以不同方式影响着人类的方方面面，然而实际环 境错综复杂，使其通信质量极易受到外界噪声、传输媒介等因素的影响，这不仅对语 音通话质量产生了严重干扰且极大程度上影响了语音通信系统的整体性能。因此，实 际环境中需要对语音信号进行去噪处理，从而有效地净化受污染信号、恢复出原始信 号。 

一般地，基于一维阵列和二维阵列的算法难以在实际复杂环境下获得较好的声源 识别及分辨效果[1-3]，而三维球型阵列具有独特的旋转对称性且能全面地对声场进行 采样，使其不仅能自由控制波束的指向性，同时还可高分辨率地识别多声源。因此球 阵列在空域滤波和方位估计方面呈现出特有优势，研究球阵列波束形成技术对改善语 音信号具有重大意义，近年来球阵列凭其以上优点在波束形成、空间参数估计等阵列 信号处理领域掀起一股热潮[4-6]。 

波束形成作为阵列信号处理的重要分支，其基本思想是对阵列采集到的声场信号 进行加权求和处理，使阵列波束图主瓣指向期望方向，从而达到增强期望方向、抑制 其他方向干扰和噪声的目的。其主要有空域滤波、有效抗噪、估计信号到达方向、多 声源识别与分辨等优势，因此该技术表现出极强的干扰抑制能力，现被广泛地运用于 以下领域： 

1．汽车领域

近年来，由于汽车尤其是家用轿车不断普及，人们在注重汽车质量的同时也越来 越重视车内音乐播放、视频等各项实用性能，因此车内噪声大小和舒适度成为汽车领 域研究的热点。