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基于DSP声回声抵消系统的研究

作 者: 成利香
导 师: 张桂新
学 校: 中南大学
专 业: 控制理论与控制工程
关键词: 回声抵消器 自适应滤波 LMS 块自适应算法 步长归一化 DSP
分类号: TN911.7
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 44次
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内容摘要


回声抵消问题已成为现代通信技术发展的一个瓶颈,系统中回声抵消器的好坏,直接影响到通话质量。现代数字网络通信是公认的最快捷最有效的通信手段,但数字网络通信系统引入更多的时延,使回声现象犹为突出,严重影响到网络通话的质量。回声抵消通常采用自适应技术,该技术也是解决回声问题最具前景的技术之一。回声抵消技术的关键是自适应算法和语音检测两个部分,自适应算法决定了整个系统的收敛的速度、稳态失调、计算复杂度等性能;语音检测的正确与否则影响到回声抵消的效果。本文首先研究了自适应滤波器的一些相关知识,包括自适应滤波器的基本概念、实现的网络结构及最具代表的LMS算法和RLS算法。针对现代数字网络通信中,大时延回声、长阶自适应滤波器等带来的计算量庞大的问题,为寻求一种在保证收敛速度和小稳态误差的情况下有效降低计算复杂度的方法,本文引入了块自适应滤波和快速自适应滤波。即在LMS算法的基础上,进行块处理,利用数字信号处理的相关理论,在频域上快速实现时域LMS。针对块算法带来的收敛速度放慢的特性,提出了采用频域内块数据的欧拉范数,对步长因子进行归一化调整的改进算法——步长归一化FBLMS算法。在Matlab下对步长归一化FBLMS算法进行了收敛速度和稳态失调的仿真测试,并与传统的LMS、时域块LMS和RLS算法进行了比较,验证了步长归一化FBLMS算法的优越性。最后在TMS320C5416实验箱上,基于Geigel算法的双端语音检测技术,设计了步长归一化的FBLMS算法的回声抵消系统,利用CCS Link在Matlab下对回声抵消器进行了测试。另外还在DSP硬件平台上进行了模拟回声的测试。测试结果表明,所设计的回声抵消器,符合ITU—G.168标准仿真测试条件下要求的性能指标。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-16
  1.1 回声抵消研究的意义  8
  1.2 不同通信网中回声产生的原理  8-11
  1.3 回声抵消技术的发展  11-13
    1.3.1 电学回声抵消技术  11
    1.3.2 声学回声抵消技术  11
    1.3.3 多路回声抵消技术  11-12
    1.3.4 回声抵消器的发展  12-13
  1.4 基于DSP回声抵消器的优点  13-14
  1.5 本论文的工作内容  14-16
第二章 自适应滤波器的工作原理  16-25
  2.1 滤波器的基本概念  16-17
  2.2 维纳滤波器(线性最优估计滤波器)  17-18
  2.3 自适应滤波器  18-22
    2.3.1 自适应滤波器的基本原理  18-19
    2.3.2 自适应数字滤波器结构  19-22
  2.4 回声抵消器的组成  22-25
第三章 自适应回声抵消算法的研究  25-50
  3.1 自适应算法的分类  26
  3.2 RLS算法  26-29
  3.3 LMS算法  29-38
    3.3.1 最陡下降算法  29-31
    3.3.2 最小均方算法  31-32
    3.3.3 LMS算法的性能分析  32-35
    3.3.4 LMS算法性能的Matlab仿真测试  35-37
    3.3.5 RLS与LMS算法性能仿真测试比较如下  37-38
  3.4 频域快速实现时域块LMS的研究  38-50
    3.4.1 块最小均方算法  38-41
    3.4.2 频域快速算法的相关概念  41-43
    3.4.3 FBLMS算法性能优化的研究  43-44
    3.4.4 步长归一化FBLMS算法的实现过程  44-46
    3.4.5 步长归一化FBLMS算法的性能仿真测试  46-50
第四章 语音模式检测技术  50-57
  4.1 语音模式的定义  50-52
  4.2 语音模式检测的基本原理  52-53
  4.3 能量比较法  53-54
    4.3.1 Geigel算法  53
    4.3.2 ERLE算法  53-54
  4.4 互相关检测技术  54-55
    4.4.1 相关检测技术的基本原理  54-55
    4.4.2 归一化互相关检测技术  55
  4.5 系数缓存双滤波法  55-57
第五章 声回声抵消系统的DSP设计与实现  57-84
  5.1 声回声抵消系统总体设计  58-66
    5.1.1 TMS320C5416DSP模块  58-60
    5.1.2 语音模块的设计  60-63
    5.1.3 存储器接口设计  63-65
    5.1.4 电源模块的介绍  65-66
  5.2 CCS软件介绍  66-67
  5.3 回声消除器的DSP软件设计  67-75
    5.3.1 系统的初始化  69-71
    5.3.2 语音模式检测的设计  71-72
    5.3.3 自适应算法的设计  72-75
  5.4 系统设计要注意的问题  75-76
  5.5 系统性能的仿真测试  76-84
    5.5.1 CCS Link  76-83
    5.5.2 DSP硬件平台上的模拟仿真测试  83-84
第六章 结论与展望  84-86
  6.1 论文工作总结  84-85
  6.2 研究展望  85-86
参考文献  86-90
致谢  90-91
攻读硕士期间的主要科研成果  91

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信理论 > 信号处理
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