华为多职业发展通道（精选9篇）
“共赢的目的。
在许多经理人看来，职业发展既像是在登山，又像是在走迷宫，登山是指在层级式的组织结构中，越往上爬位置越少，还要同时顾及一不留神出溜下去的危险；而走迷宫，就是有许多条通道可供选择，但很难
辨别到底哪条路径正确，毕竟走错路或回到起点的情况时有发生。
作为一种持续激励的手段，各种职业生涯规划设计方案应运而生，马斯洛的需求层次论成了主要的理论依据；对个人而言，不仅需要追求物质利益的满足，还要不断寻求“自我实现”。因此，企业通过职业发展通道的设计和鼓励经理人在职业通道上的不断进阶，希望达到经理人利益与企业利益“共赢”的目的。话虽如此，多数情况下，经理人职业发展的规划设计，却不是一个自动自发的过程，华为推行经理人职
业化发展的思路，是从解决管理队伍的新老接替问题开始的。
1995 年，随着自主开发的C&C08交换机市场地位的提升，华为的销售额达到15亿，标志着华为结束了以代理销售为主要赢利模式的创业期，进入了高速发展阶段，创业期涌现的一批管理“干部”，许多已经无法跟上企业快速发展的需要，管理水平低下的问题，成了制约公司继续发展的瓶颈。正如任正非所说： “华为初期的发展，是靠企业家行为，抓住机会，奋力牵引；而进入发展阶段，就必须依靠规范的管
理和懂得管理的人才。”
新老接替是必然的，但华为当时面临着一个中国社会的普遍问题：官只能越做越大，免掉或降低职位，都意味着彻底的失败。因此，选择什么样的模式，以尽量减少对人们心理所造成的冲击，就成了解决问题的关键。
任正非选择的方式是所谓的“集体辞职”，1996年1月，华为市场部所有正职干部，从市场部总裁到各个区域办事处主任，都要提交二份报告，一份是述职报告，一份为辞职报告，采取竞聘方式进行答辩，公司根据其表现、发展潜力和公司发展需要，批准其中的一份报告。在竞聘考核中，包括市场部代总裁毛生
江在内的大约30%的干部被替换下来。
“集体辞职”，让大家先全部“归零”，体现了起跑位置的均等。竞聘上岗，又体现了竞争机会的均等，这种看似“激烈”的方式的背后，实际隐含着的是一种“公平”，毛生江代总裁慷慨激昂的去职宣言，更让其他下岗干部平静许多，这充分展现了任正非高超的领导艺术：在顺利实现人员更替的同时，最大限度地保留了
落选“干部”的面子。
但就本质而言，“集体辞职”还是一种“群众运动” 的新老接替模式，弊端也是相当明显的。其一，运动都具有突发性，对公司业务经营的冲击比较强烈；其二，运动方式，与依据自然法则的优胜劣汰不同，带有浓厚的“人治”色彩，主要依靠企业家的“慧眼”来选拔人才，运动轰轰烈烈，却没有明确的更替标准和可靠的人才评价数据可以依循，很多“下岗干部”还是“口服” 而“心不服”。
在肯定“集体辞职”成功经验的基础上，探索如何从制度上实现管理队伍的新老接替，就成了任正非不断思考的一个问题。“前些年，由于快速的发展，我们提拔了很多人，提拔时犯过乔太守乱点鸳鸯谱的错误，并不是我们选拔的所有干部都合乎科学的管理规律。”
1997年，华为与NVQ（英国国家职业资格委员会）合作，开始设计公司员工职业化发展的制度体系，其核心就是任职资格制度，制度主要包括职业发展通道、任职资格标准和资格认证三大部分。
多数情况下，经理人职业发展的规划设计，却不是一个自发的过程
“五级双通道”——从此华山多条路
“五级双通道”（见图一），就是将员工的职业发展设计为管理和专业二个基本通道，根据需要，还可以将专业通道再细分为技术、营销、服务与支持、采购、生产、财务、人力资源等等，每个通道上又纵向划分出五个职业资格等级。这样，对于每一名员工而言，根据自身特长和意愿，既可以选择管理通道发展，也可以选择与自己业务相关的专业通道发展，从而妥善解决了一般企业中“自古华山一条路”、万众一心奔
与单一行政等级晋升的机制相比, 多通道晋升机制具有两大优点:一是拓宽了员工职位发展通道。多通道晋升机制在传统的行政等级晋升的基础上, 开辟了更科学高效的晋升通道, 拓宽了人才的发展空间, 进而降低了人才流失的风险。二是丰富了人才激励方式。人才的保留和激励方式最常见的有“待遇留人”和“事业留人”。“待遇留人”是最直接也是最有效的方式, 但不是惟一的方式。对一些优秀员工而言, 从长远看, “事业留人”是更有效的方式。因此, 企业需要给予优秀人才事业拓展的平台和机会, 否则将会面临优秀人才的流失之忧。
一、开通双重职业通道
传统的单一的职业发展通道, 往往会使专业技术人员陷入事业困境。很多企业对专业技术人员的奖励往往就是将其提拔到管理层, 但硬将他们推上管理岗位, 势必要放弃熟悉的专业, 更大的管理权限也许不是他们所追求的目标;同时可能因能力、兴趣等所限而不能胜任管理工作, 这必然出现一种普遍现象:少了一个出色的技术人才, 多了一个蹩脚的管理人员, 导致企业与个人的双重损失。
双重职业通道模式, 是在为普通员工进行正常的职业通道设计时, 为专才另外设计一条职业发展的通道, 从而在满足大部分员工的职业发展需要的同时, 满足专业人员的职业发展需要。其模式是:管理生涯通道─沿着这条道路可以通达高级管理职位;专业生涯通道─沿着这条道路可以通达高级技术职位。在这种模式中, 员工可以自由选择在专业技术通道上或是在管理通道上得到发展, 两个通道同一等级的管理人员和技术人员在地位上是平等的。因此, 能够保证组织既聘请到具有高技能的管理者, 又雇佣到具有高技能的专业技术人员。它适合在拥有较多的专业技术人才和管理人才的企业中采用。比如, 著名的华为公司在很早以前就为知识员工设置了两条平行的职业通道:管理类通道对应的是行政干部, 其发展路径为:基层业务人员→骨干→基层管理者→中层管理者→高层管理者;技术类通道对应的是技术专家, 其发展路径为:基层业务人员→骨干→核心骨干→专家→资深专家。两类职位的级别基本对应, 对应的级别可以享受相同的待遇。管理型人才可以走管理专家的道路, 技术性人才可以走技术专家的道路。两条职业通道的设置, 有效地避免了大家都走管理独木桥的局面。
二、畅通横向职业通道
为员工设计横向职业发展通道意义重大。从企业角度不看, 有利于员工对于多岗位的理解, 引导岗位间的配合协作;有利于企业管理团队的建设与后备管理人才的培养。从员工角度来看, 有利于员工个人能力的培养、工作兴趣的提升, 以满足员工发展的需要;有利于员工发现个人能力上的优势与强项, 挖掘潜能, 避免择岗的盲目性;有利于增强员工对各类岗位的胜任力、增加员工就业的安全感。
1.一专多能。现代企业的发展需要员工的能力精干与交叉, 如生产型、维修型员工不仅要熟练掌握本岗位专业技能, 同时要了解与掌握本岗位上下游的情况和技能, 甚至要学习与掌握本岗位边缘性的、相关性的技能, 从而既丰富自身的技术内容, 增强自己的岗位选择、岗位适应能力, 也符合现代企业人力资源开发的目标要求, 降低现代企业的人力成本。员工实现一专多能, 事实上是拓宽自身横向职业发展通道。一般说来, 生产型员工在其具体岗位上要实行操作与检修能力合一, 即操作员工除了熟练掌握操作技能, 而且还要学习相关的维修技能, 可以自己独立或与团队合作, 及时而有效地处理生产过程中出现的简单设备故障、流程难题, 从而减少停工时间, 提高劳动生产率, 增加企业生产效益。企业对于维修型员工的归类管理要采用“大维修”概念, 要充分拓展维修岗位的外延, 岗位设置过程中可淡化具体岗位, 即要求维修员工在精通某一工种 (如钳工) 技术的同时, 熟练掌握其它工种 (如焊工、铆工、车工等) 的技术。对员工而言, 工作内容的增加意味着增加挑战性与新的责任, 有利于职业发展。
2.岗位轮换。岗位轮换主要是指管理型员工在组织中横向流动的一种形式, 是在同一职位水平上将员工从一个岗位 (职业) 调整到另外一个岗位 (职业) 。轮岗实施的目的, 从组织层面看, 不仅使员工成为多面手, 让员工从不同角度加强对企业的理解, 从而使企业由于员工的成熟而快速成熟起来;从员工层面看, 可以丰富员工的工作经历、经验, 培养、拓宽员工的业务能力, 为员工走向更高的管理岗位创造条件。员工轮岗的实施原则:首先是个人自愿的原则。其次是时机适当的原则, 在时机上选择员工职业发展的早期, 以避免员工在某岗位上停留时间较长而增加惯性与惰性的可能;在对象上选择中低级别, 以降低员工的位置重要性而造成的对企业的影响;在岗位上选择关联职位 (如流程上下游的岗位) , 以减少岗位间的专业进入壁垒;在周期与范围上要适度控制, 过于频繁与规模过宽的员工轮岗必然增加企业成本, 造成冲击。最后密切沟通的原则, 防止误解。它涉及到职业发展停滞的概念。职业发展停滞是指从组织的角度看, 进一步晋升的可能性很小的职业发展阶段。对这部分人, 除非迫不得已, 尽量不要轮岗, 否则易传递给轮换对象“晋升的可能性很小”的信号, 打击其自信心与忠诚度。
三、建立通道转换关系
依据各职业发展通道所要求专业技能之间的相关性, 要设计职业发展通道的转换关系。比如, 在一般制造业的公司内部, 销售管理通道内的员工可向营销管理通道转换, 生产管理通道内的员工可向工艺工程师通道转换。生产部门的车间主任 (主管) , 除了直线晋升为生产部经理厂长之外, 还可以斜向晋升为质量部经理, 又或者保持行政等级不变, 走技术专家的横向拓展路线, 例如资深技术工程师。
设计通道转换关系时, 应注意两点:一是所有专业发展通道均可向管理通道转换, 因此, 对于企业内任意一名员工来说, 至少包括两条职业发展通道, 即岗位所处的专业序列和管理序列;二是依据专业技能水平要求的高低, 明确两条通道内不同层级的对应关系, 一般可分为能够直接对应和不能直接对应两种情况。比如, 初级销售员和初级营销员的专业技能水平相当, 可直接建立起转换关系, 而一线操作工向工艺工程师通道转换时, 难以明确界定这两条通道内不同层级的对应关系, 实施通道转换时, 应以转换人的实际技能水平为准。
通道转换关系的设计需要立足于工作分析, 尤其在设计非直线晋升通道时, 需要充分考虑不同部门在工作上的重叠和交叉之处, 一个总原则是:相关性越高越好, 避免弱相关或不相关的晋升通道, 尤其是跨度较大的序列或部门之间的调动。例如营销序列岗位与技术支持序列岗位通常彼此之间不能交叉, 在设计晋升通道时也不能往不相关或弱相关的职位拓展。
关键词：国有企业；多通道；人力资源开发；实践
近年来，S公司将构建员工多通道发展机制作为一项重点工作来抓，科学设计职业发展通道，稳步实施竞争性选拔上岗，健全完善考核激励措施，为员工提供宽阔的成长舞台，保障了员工的健康成长，同时促进了企业核心竞争力的不断提升。
一、构建员工多通道发展机制的背景
S公司是一家有着50多年历史的传统国有企业，人力资源管理方式上依然保有传统国有企业行政管理的深刻烙印。存在的主要问题有：
（一）传统观念影响深，思想不够解放
企业“官本位”的传统思想意识深深地影响着员工，多数职工仍然习惯热衷于走管理序列，一切待遇都和官职挂钩，以干部职务高低论“英雄”，大量支撑企业发展的专业技术、高技能员工积极性、创造性受到压抑。
（二）制度建设不完善，更新不及时
人力资源发展战略和发展规划方面缺乏计划性、预见性和前瞻性，假想企业所需人力资源随时可以从人力资源市场获取，出现许多短期行为。对员工的职业生涯发展规划管理引导不够，没能引进运用现代化的员工测评工具，存在过分看重论文、职称、学历等因素。
（三）培训机制落后，培训效果差
缺乏系统性和连续性的培训。培训内容局限于职业技能的掌握，培训方式是老人带新人、上级带下级，注重短期经济目标，在一定程度上制约了整体素质的提升。
（四）激励机制不足，缺乏长期有效的激励
主要考核手段是通过完成企业既定目标的原则下对工作的完成效率和成果的评估，主要激励手段以职务晋升、奖金、单项奖励等方式。难以对员工进行全方位的考核评价，造成对员工激励和约束机制不到位。
二、构建员工多通道发展机制的措施
（一）更新理念，提高对员工多通道发展机制的认识
强化“员工资源是第一资源”和“人人皆可成才”理念，深刻认识和严格遵循员工成长规律，大力优化专业技术人员和技能人员的发展环境，增强企业对各类员工的吸引力。
（二）适应企业特点和改革发展需要，科学设置岗位序列
坚持“按需设岗、动态管理”的原则，层层分解企业战略目标，科学合理设置岗位职级，逐步搭建了纵向晋升、横向互通的人才发展多通道。
1.搭建管理、技术、技能三通道。参照同行业先进标准，科学合理设置专业技术岗位和技能岗位的职数及层级结构，专业技术序列设置了企业院士、首席专家、高级专家、专家等岗位，技能岗位序列设置了首席技师、金蓝领、技能大师、技师等岗位，划分为高中初3个层次9个岗级。
2.科学设定岗位比例。严格控制岗位特别是高级岗位的职数，使安全生产、经营管理、工程技术、党群政工等岗位形成合理搭配，并向核心主体专业和科研设计、生产经营一线适当倾斜。比如专业技术序列岗位，高、中、初级按照1：4：6比例设计。
3.规范编制岗位说明书。明确岗位名称、任职资格条件、晋级年限、职责范围、考核标准和薪酬待遇等内容。编写了煤化工、装备制造、现代服务业等6大类岗位说明书，员工依据岗位说明书明白了应该做什么、怎么做、做到什么程度，以后选择什么职业发展通道等。
4.各序列之间对应互通。设计各序列层级对应关系，建立了跨序列岗位交流和晋升制度，使各类人才在不同序列之间能够正常流动，形成纵向发展、横向贯通的人才发展多通道。
（三）针对岗位胜任要求，稳步实施竞争性选拔上岗
1.公开选拔，选出优秀管理人才。民主推荐和组织推荐相结合，按照选拔条件，推荐出参加竞聘的人选。考试和考察相结合，按照笔试成绩占40%、面试成绩占40%、考察成绩占20%的办法，计算总成绩。
2.竞争上岗，竞出一流技术人才。按照报名、资格审查、竞聘、考察、聘用的步骤，严格遵守组织纪律和程序操作，确保公平公正。重视青年人才培养，推行名师带徒制度，实施专家传帮带培养，帮助青年人才提高解决问题的能力。
3.技能大赛，赛出高技能人才。每年举办一次技能大赛，以技术比武为练兵平台，发现选拔高技能人才。对获得前三名的选手授予“技术标兵”称号，破格晋升高级工或向上级部门申请破格晋升技师、高级技师。
（四）树立能力和业绩导向，加强管理培训和考核激励
1.职业规划引导。举办职业生涯规划培训班、研讨会，引导员工找准个人定位，明确发展目标。采用“留心+塑才”模式，为青年职工配备指导老师，采取培训、晋升、换岗、承担挑战性任务等措施，引导修正职业生涯路径。
2.分层分类培训。管理人才培养和提高战略思维和领导力，专业技术人才培养自主创新能力和提高科研攻关水平，技能人才培养应用创造能力和提高现场作业水平。
3.注重业绩考核。建立任期岗位目标考核制度，对专业技术人才重点考核创新能力和科研成果，对技能人才重点考核现场作业能力和实际贡献，逐步建立起以岗位绩效为基础的考评体系。技术岗位人员聘期一般为2年，工程师每年至少完成一项、高级工程师每年至少完成两项创新课题。
4.给予关怀鼓励。深化岗位绩效工资制度，重点向优秀人才和业务骨干倾斜。每年召开科技大会，表彰优秀科研人才和创新成果，对做出突出贡献的科研人员实行重奖。实行技术技能津贴制度，每月分别给予100-600元的岗位津贴。
三、构建员工多通道发展机制取得的主要效果
北京考试报讯(记者 郝 娜 邱乾谋) 高校陆续开学，记者从北京多所高校获悉，各校普遍开设“绿色通道”，对家庭经济困难新生提前资助，确保他们如期顺利入学。
“绿色通道”宣传到了贫困生家里。高考刚结束，6月25日，北京大学就开通学生资助政策热线电话，除5部人工电话外，还开通24小时语音信箱。新生不仅可以咨询各项资助政策，还能提出自己的需求，寻求帮助。除了开展家庭经济困难学生寻访外，北大还派教师深入高中、各地学生资助管理部门宣讲资助政策，让贫困生安心上学。
“绿色通道”有了个性化资助方式。清华大学改变了统一爱心礼包的形式，实行“按需选择”的个性化资助方式。学校为每位家庭经济困难学生准备了爱心纪念封，内有价值数千元的生活用品、文具、自行车、体检、理发、被褥、手机等9张“购买卡”，贫困新生可自主选择所需物品。今年该校为资助新生准备的专项资金达近百万元，贫困生入学后还将得到全程资助，本科特困生每年得到的`资助总额可超万元，相当于免费读大学。
贫困生可用学校提供的无息贷款上学。中国人民大学在“绿色通道”中将为新生提供数千元无息贷款，帮助他们入校后更好地生活和学习。家庭经济困难学生每年都可以申请这种无息贷款。如果在读期间表现足够优异，学校将减免这笔贷款。
帮扶延伸到大学4年中。中国农业大学新生中家庭经济困难学生的比例达到27%以上，远高于其他高校。除了经济资助，贫困生在农大的4年间还将从优秀学长、老师那里获得学业资助和精神鼓励，毕业时还可获得就业资助。学校将为他们报销求职费用，并联系用人单位，帮助他们顺利就业。
不少贫困生领到了学校准备的爱心大礼包。北方工业大学向200名家庭经济特别困难的学生赠送了价值1100多元的“爱心礼包”，解除了他们入学的后顾之忧。开学以来，该校已有近200名家庭经济困难新生通过绿色通道入学。
据悉，，全国普通高校家庭经济困难学生资助工作取得显著成效，共资助学生3885万人次，资助总金额407.9亿元，今年预计金额将稳中有升。
来源：北京考试报
中国大学网 (责任编辑：卜范龙)
与模拟T/R组件相比, 多通道数字阵列模块的组成和功能非常复杂, 不再只是实现发射、回波信号的幅度和相位调理。在接收状态下, 输出信号不再是通过同轴电缆传输的模拟信号, 而是通过光缆传输的高速大容量I/Q数据, 矢量网络分析仪等传统测试设备已经无法与数字阵列模块进行连接, 也就无法对其性能标进行测试, 所有接收通道性能指标都依赖于对I/Q数据的分析和计算, 这是数字阵列模块与模拟T/R组件在测试方面最大的不同, 也是最大的测试难点所在。因此, 必须寻求一种新的测试解决思路和手段。
2 接收通道测试需求
虽然在技术体制和实现方式上与模拟T/R组件有较大的不同, 但是数字阵列模块接收通道的测试参数类型基本是一致的, 主要有接收增益、隔离度、接收延时、噪声系数和通道间幅相一致性等。
3 接收通道测试方法
测试实现的总体思路为:在主控计算机的控制下, 首先通过光缆和状态控制单元完成被测模块的工作状态控制, 然后在同步信号的作用下, 信号发生器输出的射频激励信号通过开关功分单元输入至被测模块中, 而被测模块输出的I/Q数据进入接收分析单元进行数字信号处理, 最后对计算结果进行补偿, 如考虑射频传输通道的插损等, 最终得到接收通道的性能指标 (见图1) 。噪声系数的测试与上述过程基本一致, 只是它不需要开关功分单元的参与。
在多通道数字阵列模块接收通道测试过程中, 有工作状态控制、高速I/Q数据接收/分析、被测模块与测试仪器同步等几个关键问题需要解决, 下面分别进行论述。
3.1 工作状态控制的实现方法
与模拟T/R组件相比, 多通道数字阵列模块工作状态的控制机理虽大致相同, 但载体实现形式区别于传统的低速总线, 代之以光缆作为数据传输的高速通道, 这也是为了满足后续大容量I/Q数据的高效传输, 具体包括触发同步、收发切换、幅相调整、波形数据、控制数据、同步数据以及数据复接等。
基于FPGA芯片内置的ROCKET I/O硬核可以很好地实现高速串行数据的光纤传输。该硬核是一种高速的串行收发器, 调用各功能模块资源, 加以合理配置即可实现数据链路的可靠传输。在此基础上, 按照约定的协议格式将控制数据、波形数据、同步数据和收发状态控制等发送到被测模块中, 以此可以实现各种复杂工作状态的控制 (见图2) 。
同时, 在FPGA芯片和外围电路的基础上, 其实也较容易进行功能扩展。如加上DAC芯片和低通滤波电路可以产生同步信号, 又如在外围增加RAM电路就是实现高速I/Q数据接收/ 分析的硬件基础。
3.2 高速I/Q数据接收/分析的实现方法
FPGA芯片中ROCKET I/O模块的发送通道可以用来实现被测组件的状态控制, 而其接收通道则可以用来接收被测模块的高速I/Q数据, 当然这是发送过程的逆过程, 接收到的I/Q数据送往RAM区中进行缓存和分析处理。至于缓存多少数据, 这可以根据测试需求并通过管理软件进行控制。
接收通道的性能指标的测试实现最终依赖于I/Q数据的计算和分析。从实现过程来讲, 主要可分为数据拆分、数据抽取、FFT运算和通道性能最终计算等几个步骤 (见图3) 。
3.3 被测模块和测试仪器同步的实现方法
对于接收测试来说, 接收延时的测试需要基于一个同步的机制, 其它指标可以在连续波模式下进行, 并不需要同步信号的参与。
与模拟T/R组件需要输入同步信号不同, 数字阵列模块是根据接收到同步数据在其内部产生同步信号而实现同步的, 而且也没有同步信号的输出端口, 也就是说数字阵列模块无法直接同步测试仪器。既然不能直接实现同步, 那么就利用一个间接方式来实现, 即产生一个测试同步信号, 先实现与多通道数字阵列模块的同步, 再利用该信号实现与测试仪器的同步, 从而最终实现被测模块和测试仪器之间的同步。
具体的实现方法为:状态控制电路在对被测模块进行工作状态控制的同一个时钟信号上升沿输出测试同步信号数据, 该数据输入至DAC电路进行数模转换, 即输出一路与被测模块工作状态同步的测试同步信号, 该路同步信号即可输入至测试仪器中, 从而间接实现了被测模块和测试仪器的同步。
3.4 多通道射频激励信号输入的实现方法
在模拟T/R组件接收通道测试时, 一般是通过开关的切换分时给不同的通道施加射频激励信号。但是, 在多通道数字阵列模块测试时, 通过开关切换依次注入信号的方式实际上是行不通的。原因为:如果某个时刻只有一路通道有激励信号, 而接收通道I/Q数据是所有通道复接后通过一根光缆输出的, 那么只有部分数据是有效的。若要计算相应的性能指标, 必须进行有效的数据分离, 不但效率低, 也必将占用大量存储空间;同时, 分时测试也无法实现通道间相位一致性指标的测试, 虽能进行幅度一致性的测试, 但是由于受温度等因素的影响, 分时测试所得的幅度一致性指标在准确度上也会有所降低。因此, 对于多通道数字阵列模块接收通道的测试需要采用多通道射频激励信号同时注入的模式。
4 实际测试与应用
基于以上的实现方法, 针对某S波段16通道数字阵列模块搭建了接收通道测试验证系统 (见图4) 。该系统由3 台AV1464A信号发生器 (其中两台用来产生本振信号) 、1 台AV1761 电源、状态控制单元 (包含I/Q数据接收/ 分析和同步信号产生单元) 、时钟单元、16 通道开关功分单元、主控计算机等组成。
利用搭建的测试验证系统对某S波段16通道数字阵列模块的性能指标进行了测试。因通道数量和指标类型较多, 下表仅仅列出了一个通道两个频点接收增益、隔离度、延时和灵敏度的测试数据, 测试结果符合设计要求。
5 结论
通过深入研究数字阵列模块的工作原理, 积极利用当今大规模集成电路、微波技术和光电技术的研究成果, 充分挖掘电子测量仪器的功能, 提出了数字阵列模块接收通道测试的实现方法, 搭建了完整的测试验证系统, 测试结果满足实际需求, 与模块设计值相吻合。此外, 软件运行稳定可靠。通过以上方式, 解决了多通道数字阵列模块因数字化、光纤化和集成化带来的接收通道测试难题。
摘要：多通道数字阵列模块接收通道的输出信号为通过光缆传输的高速I/Q数据, 所有接收通道的性能指标测试都依赖于对1/Q数据的分析和计算。为解决因数字化、集成化带来的接收通道测试难题, 根据当今大规模集成电路、微波技术和光电技术的研究成果, 提出了一种基于高速I/Q数据接收/分析、复杂工作状态控制、被测模块与测试仪器同步、多通道射频激励信号输入的测试实现方法。实际测试证明方法可行有效, 也具有一定的推广应用价值。
关键词：数字阵列模块,接收通道,I/Q数据同步
参考文献
[1]成超.宽带数字T/R组件发射通道实现技术研究[D].电子科技大学, 2009:30.
摘要：随着现代科技的不断进步，空气中损害人体健康的物质越来越多，传统的检测器很难同时测量多种有害气体，且设计复杂，功耗大，故障率偏高。本文以TI公司的16位MSP430F42x系列单片机为核心，设计了一款新型低功耗多通道气体检测仪。实践证明，该检测仪具有成本低、功耗低、精度高、功能丰富、响应快、操作方便等特点。
关键词：单片机 低功耗 多通道 检测仪
0 引言
随着现代科技的不断进步，化工与材料技术得到了快速发展。然而越来越多的有毒有害物质也随之产生，导致空气环境中损害人体健康的物质也随之增多，且大多为挥发性有机物，如甲醛、甲苯、硫化氢等。传统的检测器很难同时测量多种有害气体，且其检测电路采用的是功耗较大的89C51单片机，片内没有集成A/D转换功能，需要外围独立电路实现A/D转换，不仅设计复杂，功耗大，而且故障率偏高；大多数检测仪都为便携式设备，耗电量大，用户往往为设备使用时间短耿耿于怀。而近年来，美国Ti公司推出的Msp430F42x单片机内置12位的A/D转换模块，具有功耗低，体积小，可靠性高等优点，能够很好的解决传统检测仪面临的难题。因此，多通道、低功耗、高可靠性检测仪在工业生产流程监测、环境保护和事故应急处理等领域具有广泛的应用前景，故提出本方案。
1 方案的实现
1.1 方案原理 本方案主要以美国德州仪器（TI）公司推出的16位超低功耗、高精度、高性能的Msp430F42x系列单片机为核心，利用片内3个独立的16位A/D转换器，采集多个气体传感器信号，测量气体的浓度。系统框图如图1所示，共分为电源、信号采集、信号调整、系统主控、LED显示、报警输出、数据通信等7大模块。
因需要满足低功耗，本方案采用锂电池供电，输入电压范围为（1.8V～4.4V），系统定时对电池电量进行检测，并在显示屏上实时显示，当电量低于额定值（1.8V）时，系统告警，提示用户进行充电。设备提供外部电源接口，可为设备直接供电，并同时为锂电池充电。电源模块输出5V、3.3V、2.5V电压，为系统其它模块提供可靠的电源。电源模块中主要采用了TI公司的TPS6300x系列IC，由单片机MCU统一管理，未开机时为省电模式，工作电流为8uA，开机工作时最大电流不大于60mA。锂电池正常使用可达4-6月。因此，功耗低是此方案特点之一。
信号采集模块主要对原始的传感器信号进行采集，将传感器信号转换成电压信号。根据传感器种类的不同，可支持电流或电压型输出，输出方式有单线、差分两种。此模块还有另外一个作用就是抑制零点漂移，保证传感器输出信号趋于稳定，减少测量误差。
信号调整模块主要采用了TI公司的TLV5524对采集的传感器信号进行箝位、放大处理，使相应通道信号满足MSP430F42x的AD转换的要求。
系统主控模块是设备的核心，采用MSP430F42x为MCU，实现系统控制、AD转换、数据处理等主要功能。系统控制包含电源管理、定时管理、用户界面管理、按键扫描、背光控制、LED显示管理、报警管理等；AD转换采用负责将三通道模拟信号转换成数字信号；数据处理主要包含传感器信号、RS485通信、参数存取等数据的处理。
采用LED显示屏作为人机界面，如图2所示，可显示气体名称、浓度、单位、报警状态、电量等信息。通过按键可进入菜单设置，标定零点和目标点。LED显示由MSP430F42x直接驱动，响应时间快，电路简单，信号可靠。
方案中使用RS485接口与其它系统通信，通过此接口可对设备进行参数下载和实现远程测量。使用29LC256进行参数存储，参数类型有公共参数、默认参数和用户参数，公共参数和默认参数一经写入后，用户无权限改变；用户可通过菜单修改用户参数。
报警输出是检测仪主要功能之一，当被测量气体的浓度超过额定值，将发出声光报警，并在显示屏上提示报警状态及种类（高报警或低报警），同时报警信号通过继电器输出给外部报警装置。
1.2 关键器件 MSP430F42x主要特性：
超低功耗：活动模式，400uA，1MHz，3.0V；待机模式1.6uA；掉电模式0.1uA。
5种省电模式，从待机模式唤醒不超过6uS。
具有锁相环。
三个独立的16位A/D转换通道，差分输入。
16为RISC精简指令体系，125nS指令周期。
提供128段集成LCD驱动。
三个带捕获/比较寄存器的16为定时器Timer_A。
TPS6300x主要特性：
高达96%的转换效率；
降压模式下输出电流高达1200mA，升压模式下输出电流高达800mA，降压模式与升压模式可自动转换；
输入电压范围：1.8V～5.5V；
输出电压可调，范围为1.2V～5.5V；
在低功率输出时，可使用省电模式提高效率；
IC关闭时，断开与负载的连接。
TLV5524主要特性：
低噪声：19nV/■，1KHz；
低输入偏置电流：1pA；
非常低功耗：每通道34uA；
宽电压输入：2.7V～8V；
低输入补偿电压：850uV。
1.3 系统软件实现 本系统软件部分采用C语言编程，采用模块化设计，主要包括初始化、主程序、键盘扫描与处理、菜单处理、数据采集、浓度计算算法、报警处理、参数存取、LED显示及串口通信等模块。图3为系统软件主流程图。
■
2 应用与校准
本文设计的检测仪适用于测量氧气、氢气、氮气、二氧化硫、二氧化碳、硫化氢、甲烷、乙醇等气体浓度，主要应用于化工、石油、煤矿等领域。设备出厂时统一进行零点及目标点校准，由于用户使用环境各不相同，若测量环境变化较大时，用户可对设备进行零点或目标点校准。
3 结论
本文的设计方案由于采用了MSP430F42x系列芯片，运用其内部16位的AD转换器进行信号采集，提高了测量精度，使得系统电路集成度较高，降低了系统功耗和成本，提高了系统可靠性。同时提供3个通道测量，解决了单一气体测量的问题，而且通过强大的软件功能，提供给用户丰富的菜单功能和简便操作，满足多样化的告警功能。
参考文献：
[1]国家环境保护总局.HJ/T167-2004室内环境空气质量监测技术规范[S].2004：63-68.
[2]沈建华，杨艳琴，翟晓曙.MSP430系列16位超低功耗单片机原理与应用[M].北京：清华大学出版社，2004.
[3]魏小龙.MSP430系列单片机接口技术及系统设计实例[M].北京：北京航天航空大学出版社，2002.
[4]兰吉昌.运算放大器集成电路手册[M].北京：化学工业出版社，2006：104-112.
[5]张洪润，刘秀英，张亚凡.单片机应用设计200例[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006：468-486.
摘 要：干式低NOx燃烧技术（DLN）能降低燃气轮机NOx排放.燃烧稳定性监测是进行干式低NOx燃烧调整的基础，而燃烧压力脉动则是反映燃烧稳定性的重要参数.研制了适用于GE公司9F型燃机的多通道燃烧动态压力监测系统，包括动态压力传感器、数据采集卡以及分析软件.现场试验显示，该系统能在线采集燃机燃烧室内多通道的压力脉动，与电厂安装的便携式动态压力监测系统（CDMS）数据进行对比，两者都在频率94、138、217、302 Hz附近存在峰值.该系统为9F型燃机进行DLN燃烧调整提供了真实、可靠的数据支持.
关键词：燃气轮机； 燃烧调整； 动态压力
中图分类号： TM 611.3 文献标志码： A
大型燃气蒸汽联合循环机组以其出色的电力调峰能力、低污染排放等优势越来越得到电力行业的重视.为了降低污染物NOx的排放，这些重型燃机基本上都采取干式低NOx燃烧技术（简称DLN），即采用贫燃料均相预混燃烧，以控制燃料的燃烧温度和滞留时间，达到降低NOx排放的目的[1].当DLN燃烧调整不当时，燃气轮机轻则跳机，重则会缩短使用寿命甚至损坏燃机燃烧室热通道部件.据文献[2]介绍，采用DLN燃烧技术的燃机燃烧室热通道部件修复和更换大多数与燃烧不稳定相关，维护费用占9F型燃机非燃料成本的70%以上.
燃烧不稳定是大型燃机低NOx燃烧调整技术所面临的重要难题，主要表现为燃烧筒内压力的剧烈脉动，并发出尖锐的啸叫声.这种压力的剧烈脉动会引起燃烧室回火、喷嘴熄灭等问题[3].因此燃烧稳定性监测是进行DLN燃烧调整、控制燃烧不稳定性的基础.而燃烧压力脉动是反映燃烧稳定性的重要参数.评价燃烧器运行的安全稳定，必须建立在采集燃烧压力脉动信号基础上.
近年来，国内各研究机构对燃烧不稳定性的基础研究工作开展较多，但大多关注燃烧筒设计、燃烧基础理论以及实验室的燃烧调整与动态压力测试[4]，对参与电网发电的燃机机组实际监测案例几乎没有.本文研制了基于美国通用电气GE公司9F型燃机多通道燃烧动态压力监测系统，并利用该系统在9F型燃机上进行了现场测试.本文研究的监测系统可为9F型燃机DLN燃烧调整提供真实、可靠的数据支持.
1 动态压力信号的频谱特性
燃烧动态压力监测的实质是根据燃烧筒内动态压力信号的频谱特性判断燃烧状态的稳定性，因此有必要针对9F型燃机燃烧不稳定的表现特征加以叙述.
燃烧不稳定性通常表现为燃烧室内低频、中频和高频动态压力幅值超出限定值.低频压力脉动通常发生在10～100 Hz，该频率段的压力幅值随着火焰温度降低而增大，在接近熄火的极贫燃料状态下可明显被监测到.这种低频压力脉动也被称为“冷振荡峰值”[5].燃机运行中，冷振荡峰值一旦过高，燃烧热部件的磨损将加剧，并对燃机排气部分的末端、余热锅炉以及烟囱产生腐蚀.
中频压力脉动通常发生在100～250 Hz左右，与低频压力脉动相反，该频率段的压力幅值随着火焰温度升高而增加.因此这种中频压力脉动也被称为“热振荡峰值”.实际运行中，热振荡峰值过高也会对燃烧热部件产生影响，但是其破坏性比冷振荡峰值的影响小.
需要引起特别重视的是高频压力脉动，业内也称为“尖叫”，通常发生在250 Hz以上的频率范围.高频压力脉动过高对机组的破坏尤其大，燃机热部件在发生“尖叫”时，会由于短时间内的高频振荡而发生周期疲劳破坏.图1给出了试验电厂9F型燃机3号燃烧筒内动态压力的时域图和经过傅里叶变换后的频谱图.从图1（b）可见，在频率分别为94、138、217、302 Hz处均存在峰值，这也与低频、中频、高频动态压力的频率范围相对应.
2 多通道数据采集装置
动态压力数据采集装置要能采集燃烧筒内低频、中频以及高频的动态压力信号.具体的测量系统示意图如图2所示，引压管从燃机燃烧室的燃烧筒直接将燃烧气体引出，压力传感器通过三通阀与引压管连接，另一路直接接阻尼铜管，阻尼铜管的主要作用是防止气体反冲和排除凝结水以免影响测量精度.
系统中动态压力传感器型号为102A05（美国PCB公司生产），属于IEPE型传感器.该类型传感器的特点是带有一个放大器和一个恒流源，电流源将电流引入加速度传感器，因此需要采集卡带有恒流供电功能.美国NI公司型号为9234的采集卡能满足采集IEPE加速度传感器信号的要求，该类型采集卡能将激励电流源设置为内部2 mA，从而可对102A05型动态压力传感器信号进行放大和调理.数据经计算机处理后得到如图1所示的时域和频谱图，记录低频、中频、高频信号的峰值，作为DLN燃烧调整的依据.
3 试验数据分析与对比
试验数据与电厂采购自GE公司的便携式动态压力波动监测系统（简称CDMS）测得的燃烧调整信号进行对比.该系统由GE公司根据燃烧调整试验提供给电厂，安装在燃机轮机间外，动态压力也由引压管引出.值得注意的是该系统价格昂贵，而且国内大多数9E型或9F型机组的电厂并没有配置该套设备.试验中利用压力三通阀将本文所研制的监测系统接入并采集数据，通道排列顺序与CDMS一致.
试验中所得到信号的时域、频谱图可参见图1.其它8个燃烧筒的信号结果类似，此处不一一给出.从采集数据看，信号经傅里叶变换之后，每个燃烧筒内信号频谱图上各频段都明显存在峰值.表1给出了多通道频谱图中各频段峰值，并与同工况下采自电厂实时数据库中的CDMS数据进行对比.
由表1可知，从峰值对应的频率来看，多通道动态压力监测数据的频率与CDMS数据的频率基本一致.在94、138、217、302 Hz附近均存在峰值.但从峰值上看，多通道监测数据与CDMS数据存在较大差异，CDMS数据比9个通道数据大5～10倍.分析其原因为：引压管引出的燃烧筒内动态压力，会存在压力幅值衰减，因此多通道监测系统采集到的信号并不能反映出真实的燃烧筒内压力脉动情况，必须对数据进行修正.CDMS数据则考虑了这一情况并进行了修正，因此峰值比多通道中采集得到的峰值大.但由于CDMS只给出了处理后的峰值和频率数据，并未提供原始的动态压力信号，因此对于安装在燃机轮机间外测量燃烧室动态压力的修正方法还需进一步研究.
图3分别给出了94、217、302 Hz频率上动态压力幅值随着时间的变化.从图中可见，多通道采集数据和CDMS数据均表现出幅值随着时间有规律性的波动，CDMS数据要大于多通道采集数据值，并且两者存在一定的比例关系.
4 结 论
本文研制了适用于9F型燃机燃烧室多通道动态压力监测系统，并对运行中的燃机机组进行了数据采集和试验研究，主要结论为：
（1） 该系统能实现对运行中的燃气轮机进行多通道燃烧筒内动态压力数据采集，并能实时分析动态压力时域和频谱图，得到脉动压力的低频、中频、高频峰值，为DLN燃烧调整提供数据支持.
（2） 多通道动态压力数据与CDMS数据对比显示：两者得到的峰值频率基本一致，在94、138、217、302 Hz附近均存在峰值.但从幅值上看，CDMS数据比多通道数据大5～10倍.这是因为引压管引出的燃烧室内动态压力，由于管道长度及沿程损失，会存在压力幅值上的衰减，原始信号并不能反映出真实的燃烧室内压力脉动情况.
（3） 从一段时间内多通道动态压力数据与CDMS系统数据对比可知，两组数据的幅值均随着时间有规律性的波动，CDMS数据大于多通道采集数据，并且两者存在一定的比例关系.今后将研究修正引压管压力损失的方法，以期得到真实的燃烧室内动态压力的脉动特征.
参考文献：
[1] 萨仁高娃.燃气轮机干式低NOx燃烧室的性能数值模拟分析[D].呼和浩特：内蒙古工业大学，2006.
[2] 舒哥群，卫海桥.提取内燃机燃烧压力高频成分进行压力高频振荡研究[J].机械工程学报，2004，40（9）：6-9.
[3] 朱民，DOWLING A P，BRAY K N C.振荡燃烧过程中的计算和诊断[J].工程热物理学报，2007，28（1）：165-168.
[4] 王志刚.燃气轮机干式低NOx DLN2.0+的控制系统[J].发电设备，2006（5）：326-330.
语音去混响是现下语音信号处理中的热点内容。在免提电话通信, 网络视频会议等应用中, 如果说话人离麦克风太远, 那么远端接收者听到的信号会有明显的回声, 严重情况下会影响通信质量。在免提电话等通信应用中, 当系统的输入信号不可以获得或者要花费很大的代价才能得到的时候, 采用盲辨识[6]算法对系统响应辨识效果显著。本文中提到的多通道自适应LMS算法 (以下用MCLMS代替) 。在推导MCLMS算法的收敛特性时, 需要假设输入信号的各个样本间是互不相关的[1]。实际绝大多数输入信号是有色的、甚至是高度相关的[2~4], 因此这个不相关的假设条件是非常苛刻的。在输入为有色信号 (如语音信号) 的情况下, 虽然LMS自适应算法也能收敛到维纳解, 但算法的收敛速度与均方误差 (失调) 等性能与白噪声输入情况相比, 要降低许多, 而且样本间相关性越强, 性能越差。针对这种情况, 自从B.Widrow提出LMS算法[2]以来, 该算法的改进就几乎从未停止过[1、3、4]。绝大多数算法的改进主要集中在减小梯度估计方差、动态改变步长和输入信号白化处理方面。在本文中提出利用对语音信号经线性预测 (LPC) 白化处理后, 再利用多通道自适应LMS (MCLMS) 算法, 会对算法收敛速度和估计效果有很大的提升。
2、MCLMS算法
横向滤波器的输入序列
加权向量:
滤波器的输出:
d (n) 是系统的期望响应信号, 以e (n) 值去控制权向量使得y (n) 去逼近
2.1 CR算法
为了方便推导, 我们首先假设不存在噪声, 如图1所示, 信道i的输出xi (n) 和信道j的输出xj (n) 可以表示为:
于是
即第j个信道与第i个输出的线性卷积等于第i个信道与第j个出书的线性卷积。公式 (4) 说明了各子信道输出之间的关系, 这成为单输入多输出系统的CR (cross-relation) 性质。
2.2 MCLMS算法
当存在噪声时, 会产生先验误差:
是各通道冲击响应的估计值。为了使得误差eij最小化, 需利用其代价函数:
由此可得到MCLMS递推公式为:
2.3 语音LPC白化处理
设语音信号的样值序列为s (n) , n=1, 2, …, n, 其中语音信号的当前取样值, 即第n时刻的取样值s (n) 。而p阶线性预测, 是根据信号过去p个取样值的加权和来预测信号当前取样值s (n) , 此时的预测器成为p阶预测器。设s$ (n) 为s (n) 的预测值, 则有
式中, a1, a2, …ap称为线性预测系数, 式 (9) 称为线性预测器, 预测器的阶数为p阶。P阶线性预测器的传递函数为:
信号s (n) 与其线性预测值s$ (n) 之差称为线性预测误差, 用e (n) 表示。则e (n) 为
可见, 预测误差e (n) 是信号s (n) 通过具有如下传递函数的系统输出
设计预测误差滤波器A (z) 就是求解预测系数a1, a2, …ap, 使得预测器的误差e (n) 在某个预定的准则下最小。
如果没路都进行白化, 那么各路之间就不存在交叉关系了, 先对之中一路进行线性预测, 再利用其对其他几路进行滤波, 再对另一路做相同的操作, 这样就如同两路信号经过两路预测滤波之后做了白化处理, 就不会改变各路之间的交叉关系和系统参数, 之后将e (n) 作为白化处理后的语音作为MCLMS算法中估计冲击响应。
3、算法及效果比较
利用无限冲击响应 (FIR) 的两路麦克接受信号为例, 比较语音LPC白化处理前后的效果:
经LPC白化处理的MCLMS算法总结如下如下:
(1) 待估参数信量的共轭, 步长因子µ, 1µ, 线性预测阶数p。
(2) 初始化待估参数:
(3) 迭代过程, n=1, 2…
计算预测误差ei (n) =si (n) -A Tsi (n) A=A+1µie (n) is (n)
以预测误差作为白化处理后的接受信号按MCLMS算法步骤计算e$ (n) :
根据公式 (12) 计算误差信号eij。
根据公式 (13) 计算J (n)
根据公式 (14) 进行迭代计算:
本文的白化输入信号的MCLMS算法并未改变LMS算法的准则和主要递推公式
语音信号在实验室录制完成, 采样频率为8KHz, 16bit, 线性预测阶数为12, 房间尺寸为 (5, 4, 2.5) m, 声源位置为 (1, 2, 1.2) m, 两个麦克风位置分别为mic1: (1.8, 3, 1.2) m, mic2: (1.8, 3.5, 1.2) m, 两路系统滤波器长度在200和500点上分别做仿真估计, 效果如下:
如图2所示, 对1 8 5点冲击响应经1 0 0 0次迭代后分别使用MCLMS算法和LPC-MCLMS算法的估计效果, 由此可看出在相同的迭代次数下LPC-MCLMS算法效果明显好过MCLMS算法。
如图3所示, 对480点冲击响应经MCLMS算法3000次迭代后估计的效果与经LPC-MCLMS算1000次迭代后估计效果比较, 可看出LPC-MCLMS在更少的迭代次数下更快的收敛到预期效果。
4、结语
分别从两个角度对这两种算法对语音信号估计冲击响应的效果比较后, 立刻彰显LPC-MCLMS算法的优越性, 由于MCLMS算法对白化信号处理的过程中无论从估计效果还是从收敛速度都明显好过没有白化处理之前的效果, 可见LPC-MCLMS算法明显好过MCLMS算法。
参考文献
[1]Yiteng Huang?and J.Benesty“, A class of frequency-domainadaptive approaches to blind multichannel identi?cation, ”IEEETrans.on Signal Processing, vol.51, pp.11–24, 2003.
[2]赵春辉, 张朝柱, 李刚.MATLAB.自适应信号处理[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社, 2006.
[3]韩春林, 牛翠竹.SIMO系统盲辨识算法研究[D].成都:电子科技大学.2007.
[4]G Xu, H.Liu, L.Tong, et al.A Least-squares Approach to BlindChannel Identification.IEEE.Trans.Signal Processing, Dec.1995, vol.43 (12) :2982-2993.
[5]张雪英.数字语音处理及MATLAB仿真[M].北京:电子工业出版社出版社, 2010.
语音增强技术广泛应用于嘈杂环境下的噪声抑制、语音压缩编码和语音识别等领域中。相比于单通道语音增强技术, 麦克风阵列语音系统具有空间选择特性, 可以用“电子瞄准”的方式从所需的声源位置拾取高品质的信号, 同时抑制其他说话人的声音和环境噪声, 目前, 麦克风阵列己广泛应用于车载系统环境、视频会议、助听装置、语音识别的前端系统、大型场所的会议记录系统和机器人导航等领域。因此, 广泛开展高效多通道语音增强算法的研究具有一定的现实意义。
1 多通道语音增强模型
N个麦克风号在k时刻接收到的含噪语音信号:
其中xn (k) 和vn (k) 分别表示麦克风接收到的语音成分及加性噪声成分, 且假设噪声和语音是不相关的。不失一般性地, 以第一通道含噪语音y1 (k) 为参考, 本文所介绍算法主要是从N个通道的含噪语音信号中恢复出x1 (k) 。含噪语音通过线性滤波器W得到增强后输出语音信号:
其中
其中wnT, n=1, 2…N为L*L的滤波矩阵。则估计的信号误差
其中Q=[IL*L0L*L…0L*L]。
2 维纳滤波算法 (winner)
依据上述信号模型维纳滤波法[1,2]则估计信号的最小二乘误差 (MSE) 表达式为:
令求解得到的维纳滤波矩阵[1,2]
3 子空间算法 (subspace)
信号子空间算法[3,4,5]控制噪声于给定的阈值T得到约束方程:
其中Jx (W) =E[ex (k) ex (k) T];
求解得到的子空间滤波矩阵
从 (6) 式可以看出
当u=1时, Wsub=Wwinner
当u<1时, 语音失真变小, 残留噪声变大。
当u>1时, 语音失真变大, 残留噪声变小。
不同于维纳滤波, 子空间方法对通过空间分解, 将整个空间划分为两个独立的子空间:噪声子空间和信号子空间, 之后对其在信号和噪声子空间进行处理。于是对Rxx和Rvv联合对角化得到其子空间分解有:
将 (7) 代入 (6) 得到子空间滤波矩阵
4 最小失真降噪算法 (MDNR)
由Jingdong Chen提出的一种最小失真降噪算法[6]通过时空渐进预测求解在语音成分最小失真的约束条件下, 最大去噪的滤波矩阵。首先, 用要增强的第一通道的语音成分时空预测所有通道的语音成分, 即:
令求解得
把 (10) 代入 (3) 得到
其中D=[ILD2TD3T…DNT],
则最小失真下最大去噪的滤波矩阵:
5 实验结果和比较分析
为比较和分析本文上述几种算法的性能, 在实验中, 通过对语言增强前后的时域波形图、输入输出信噪比及语音失真程度等对上述算法进行评估和比较。实验中语音信号采样频率为8k Hz, 麦克风数N=4, 混响时间为150ms。上述几种算法对语音在不同的白噪声和有色噪声下干扰的增强性能比较如表1和表2.
在输入噪声为babble时, 输入信噪比为0db时, 上述几种算法的时域波形图如图1.我们可以更直观地做比较:
另外, 三种算法的运行时间分别为:
显然, 输出SNR越大, SD越小, 表明去噪效果越好。从实验结果来看, 维纳运行速度最快, 适用于实时处理。基于子空间的算法在去噪性能上会优于维纳滤波和最小失真降噪算法, 且其算法的性能随u值变化而变化。MDNR算法在不失真的约束条件下去除噪声, 从而去噪效果不太明显, 但语音失真水平较低, 它充分利用了信号的时空信息, 当各通道间语音信号可以较好的被预测时, 恢复的语音失真将会很小。
6 总结
本文学习研究了三种重要的多通道语音增强算法:传统的维纳滤波, 信号子空间, 基于时空渐进预测的最小失真去噪算法。通过理论和实验比较算法, 维纳滤波法, 运行速度较快, 适用于实时处理。在维纳滤波中, 我们不能权衡语音失真和去除噪声, 而子空间算法给出调节失真和去噪调节因子u, 其去噪效果随u值变化而变化, u越大, 算法以失真为代价, 除去噪声, 当u越小, 以降低去除噪声水平为代价, 保持语音不失真。相比于维纳滤波和子空间算法, MDNR算法充分利用了信号的时空信息, 易于保持语音不失真。
摘要：本文研究了三种重要的多通道语音增强算法:传统的维纳滤波, 信号子空间, 基于时空渐进预测的最小失真去噪算法, 通过理论分析比较及实验比较分析, 总结这三种算法的优缺点及适用情景。
关键词：维纳滤波,子空间,信噪比,失真
参考文献
[1]S.Doclo and M.Moonen, “GSVD-based optimal filtering for single and multimicrophone speech enhancement, ”IEEE Trans.SignalProcess., vol.50, no.9, pp.2230-2244, Sep.2002.
[2]S.Doclo“, Multi-microphonenoisereductionand dereverberation techniques for speech applications, ”Ph.D dissertation, Katholieke UniversiteitLeuven, Leuven, Belgium, 2003.
[3]Y.Ephraim and H.L.Van Trees, “A signal subspace approach for speech enhancement, ”IEEE Trans.Speech Audio Process., vol.3, no.4, pp.251-266, Jul.1995
[4]K.Hermus, P.Wambacq, and H.Van hamme, “A review of signal sub-space speech enhancement and its application to noise robust speech recognition, ”EURASIP J.Adv.Signal Process., vol.2007, pp.15-15, 2007
[5]Y.Hu and P.C.Loizou“, A subspace approach for enhancing speech corrupted by colored noise, ”IEEE Signal Process.Lett., vol.9, no.6, pp.204-206, Jul.2002.
