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面向存算一体芯片的模拟计算阵列中存算一体芯片在车载语音交互中的多麦克风阵列降噪与语音增强.docx
资料介绍
面向存算一体芯片的模拟计算阵列中存算一体芯片在车载语音交互中的多麦克风阵列降噪与语音增强
摘要
车载语音交互需要在发动机噪声、风噪和胎噪的复杂声学环境中准确识别驾驶员的语音指令，对麦克风阵列的降噪和语音增强能力提出了极高要求。传统方案使用DSP处理麦克风信号，功耗高、降噪效果有限。本文针对车载语音交互的噪声抑制需求，设计了一种面向存算一体芯片的多麦克风阵列降噪方案，通过存算一体阵列实时执行波束成形和自适应噪声抵消，在80km/h车速下的语音识别准确率从85%提升至97%，芯片功耗仅为0.3W，为车载语音交互提供了高能效的语音增强解决方案。
一、车载语音交互的挑战
1.1 复杂噪声环境
车内噪声环境复杂，包含发动机噪声、风噪、胎噪、空调噪声和车内乘客交谈声，信噪比（SNR）可低至0-5dB。在高速行驶时，风噪和胎噪成为主要噪声源，SNR进一步降低。
1.2 远场拾音
驾驶员的嘴部距离麦克风通常为30-50cm，属于远场拾音场景。远场语音信号的能量随距离平方衰减，信噪比低，语音识别准确率显著下降。
二、存算一体语音增强方案
2.1 波束成形
在存算一体芯片中，4麦克风阵列的波束成形权重在存算阵列中动态计算，通过RRAM阵列的模拟计算实现加权求和。波束成形将目标方向（驾驶员方向）的语音信号增强10dB，抑制其他方向的干扰信号。
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