基于自适应滤波的信号分离方法研究

摘要

随着多媒体技术的飞速发展和计算机网络的成熟，人们的一切活动都通过各种信息系统紧密地联系起来，各种信息媒体的通信越来越平常，语音通信更是在日常信息交流中占有举足轻重的位置。与此同时，各种信息监听和信息泄密的事件也频繁发生，如何提高语音通信的安全性已经越来越被人们所关注。
　　 信息隐藏技术是近几年来信息安全领域出现的一种新技术，所谓的信息隐藏或更严格地称为信息伪装，就是将信息秘密地隐藏到另一非机密的文件之中。其形式可为任一种数字媒体，如图像、声音、视频或一般的文档等。
　　 本文在研究语音信号相关特性的基础上，给出了一种在语音信号中隐藏数据信息的方案。该方案可实现咋PSTN话音信道中隐藏数据信号，且语音载体信号对隐藏数据影响非常小。工作的重点在于语音信号的分离，即如何利用自适应滤波器将保密信号从隐体信息中分离出来。
　　 文章首先介绍了有关语音信号特点，自适应滤波方法、PSTN信道特性以及CCK编码等相关背景知识，提出一种适合于PSTN信道的自适应语音分离方案，在信号分离度、数据误码率以及数据速率等方面性能均有所改善。该系统的信息隐藏度可达17dB，信号分离度达到25dB。
　　 在一些理论分析的基础之上，我们通过使用MATLAB进行了总体的技术方案仿真。给出了目前常见的一些自适应滤波方法，重点是有关LMS和RLS两种方法在不同参数下的性能。通过对滤波器学习步长、分离度大小、跟踪速度等实验结果的对比，文章提出了一种改进的变步长LMS滤波算法。实验结果表明，该滤波方法切实可用，并且非常贴切文中设想的应用场景。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 信息隐藏

1.2 话音信息隐藏技术

1.3 语音信号分离

1.4 语音信号特点

1.5 PSTN信道特性

1.6 本文所做工作

第二章 自适应算法研究

2.1 自适应滤波算法基本原理

2.2 最小均方误差LMS算法

2.2.1 基本LMS

2.2.2 变步长LMS

2.3 递归最小二乘RLS算法

2.4 常见算法分析

2.5 自适应滤波器的应用

第三章 总体方案设计

3.1 系统总体架构

3.2 信号分离方案设计

3.3 CCK编码

3.4 通信信道的数学模型

3.4.1 常见通信信道

3.4.2 PSTN信道测量

3.5 话音的时域相关性能

3.5.1 时延参数的确定

3.5.2 相关性能增强

第四章 自适应算法及参数选择

4.1 实验平台

4.2 程序框架

4.3 参量定性分析

4.4 算法规整

4.5 结果分析

4.6 新型变步长方案

第五章 总结与展望

参考文献

致谢

硕士期间发表的论文及参与的科研项目