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基于DSP的自适应回声抵消器的设计

作　者: 吴卫
导　师: 王建英
学　校: 西南交通大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 自适应滤波 LMS算法 变步长 回声抵消 DSP
分类号: TN912.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 464次
引　用: 2次
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内容摘要


免提式话音通信在移动电话、热线电话、ISDN网及车载电话的电视电话会议等多种领域正得到日益广泛的应用,人们对声音通讯系统中的话音质量提出了越来越高的要求。然而,使用这些系统能达到令人满意的话音质量并不是一件容易的事情。由于在很多通信情况下会产生回音,这样会严重影响语音的清晰度。为了得到满意的听音水平,最重要的需求就是使这些系统具有抗自激和回声信号的能力。因此,回声消除技术也就成为世界各大通讯公司竞争的热点技术之一。 回声抵消器的基本原理是用一个自适应滤波器来辩识并模拟回声路径以实现回声对消。由于通信系统及语音信号本身的不固定性,对所采用自适应算法的性能要求很高,而近年来数字信号处理器的快速发展,也使自适应滤波器实时、经济地实现成为可能。 本文首先对LMS,NLMS等自适应滤波算法进行了分析讨论,由于在传统的LMS(Least Mean Square)算法中,固定步长选取影响收敛速度与稳态误差,而且两者不可兼得,因此通过建立步长因子μ与迭代次数n之间的一种函数关系改进了一种变步长LMS算法。经计算机仿真验证,该算法性能良好,明显优于实际中常使用的LMS和NLMS算法,并且有较好的实用性。 在理论和仿真研究的基础上,使用德州仪器公司的单片定点DSP(TMS320C5402)构建了回声抵消器的硬件平台,在集成开发环境Code Composer中,将该算法应用在实时的声回波对消中,对回声的抑制达到了满意的效果,实现了语音通信质量的提高。

全文目录


第一章 绪论  9-16
  1.1 课题的研究背景及国内外现状  9-14
    1.1.1 课题的研究背景  9-12
    1.1.2 国内外现状  12-14
  1.2 本文研究思路与主要工作  14-16
第二章 自适应声回波抵消概述  16-28
  2.1 自适应滤波器概述  16-18
  2.2 回声抵消的基本原理  18-19
  2.3 自适应滤波算法  19-27
    2.3.1 标准LMS算法  19-22
    2.3.2 归一化LMS算法(NLMS)  22-24
    2.3.3 LMS牛顿算法  24-25
    2.3.4 RLS算法  25-27
  2.4 本章小结  27-28
第三章 变步长LMS回声抵消算法的研究  28-38
  3.1 变步长LMS(Viable-Step-Size LMS)算法  28-31
    3.1.1 算法的推导  28-29
    3.1.2 算法的仿真  29-31
  3.2 ITU-T的G.167标准对AEC设计的相关要求  31-33
    3.2.1 接口  32-33
    3.2.2 处理单元  33
    3.2.3 电声转换器和相关辅助电路  33
  3.3 基于变步长LMS回声抵消器的结构规划  33-36
    3.3.1 功能方框图  33-34
    3.3.2 回声抵消器各部分的组成及说明  34-36
  3.4 本章小结  36-38
第四章 回声抵消器系统软硬件设计  38-61
  4.1 硬件系统的总体介绍  38-39
  4.2 硬件系统的实现  39-50
    4.2.1 TMS320VC5402 DSP简介  39-42
    4.2.2 外部存储器的扩展  42-44
    4.2.3 电源部分设计  44-45
    4.2.3 控制逻辑部分设计  45-48
    4.2.4 音频模块部分设计  48-50
  4.3 设计PCB板的注意事项  50-52
    4.3.1 DSP多余管脚的处理  50
    4.3.2 信号完整性问题  50-51
    4.3.3 高速PCB板的优化布线  51-52
  4.4 软件系统的实现  52-59
    4.4.1 主程序说明  52-54
    4.4.2 系统的初始化  54-55
    4.4.3 MCBSP的初始化  55-56
    4.4.4 AIC23的初始化及应用  56-58
    4.4.5 核心算法的实现  58-59
  4.5 系统调试  59-60
  4.6 本章小结  60-61
第五章 回声抵消器的测试  61-63
  5.1 收敛性信号分析  61
  5.2 客观测试  61-62
  5.3 主观测试  62
  5.4 本章小结  62-63
结论  63-64
致谢  64-65
参考文献  65-68
附录1 顶层PCB板图  68-69
附录2 底层PCB板图  69-70
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果  70

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 电声技术和语音信号处理 > 语音信号处理
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