声学回波消除方法及实现技术

摘要

近年来，语音信号处理技术和通信技术发展得越来越快，人们对通信系统的通话质量要求也变得越来越高。免提语音通话系统得到了人们的青睐，例如电话视频会议、车载免提电话等。其中，声学回声是影响这类免提语音通话质量的首要因素。因此，解决免提语音通话系统中的声学回声问题是人们研究和关注的热点问题。很多人对自适应滤波算法做了深入研究，并通过 MATLAB进行了仿真，取得了一定的成果。但是，由于实际通信环境的复杂性，致使仿真实验并不能完全模拟出真实的通话环境，仿真结果和实际结果往往存在着比较大的差别。
　　本文在研究自适应滤波器及其相关算法的基础上，致力于构建一个基于 DSP的声学回声消除硬件平台，并且模拟出实际通信系统中的真实通话环境，采集实际的语音信号和回声信号进行回声消除处理，为自适应滤波技术的硬件实现与应用做出进一步尝试。本文采取理论分析、软件仿真和硬件设计实现相结合的研究方法。在研究自适应算法的基础上，用软件仿真验证相关参数对自适应算法性能的影响，并通过仿真将自适应算法运用于自适应滤波实验中，通过回声消除结果来对比算法的性能。最后基于DSP构建声学回声消除的硬件平台，完成自适应滤波器的硬件实现。
　　首先，本文通过对声学回声产生原因的分析，研究了回声消除算法的基本原理，重点研究了LMS算法的推导过程和基本原理，并对影响LMS算法性能和指标的因素做了分析。然后，研究了几种变步长算法，并对变步长算法和标准 LMS算法做了比较。其次，本文分别对标准LMS算法和变步长LMS算法进行了仿真，并且比较了两者之间存在的差异。最后，本文以德州仪器公司2000系列芯片TMS320F28335为核心，构建了一个模拟真实通信系统的声学回声消除平台，用实际通话语音和回声做了测试，并且把实际测试结果和仿真结果做了对比。同时，由于实际通信系统中存在着单端通话和双端通话的问题，所以本文探讨了实际应用中的双端通话检测技术，并且实现了对该技术的应用。另外，本文探讨了立体声环境中的回声消除问题，分析了当前的研究现状和未来的发展趋势。

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第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2国内外发展动态

1.3课题来源

1.4本文内容安排

第二章 回声消除技术的基本原理

2.1回声的产生机理

2.2回声消除原理

2.3自适应滤波器概述

2.4自适应滤波器的基本原理

2.5回声消除的衡量指标

2.6常用的自适应算法

第三章 回声消除中自适应算法的研究

3.1LMS算法

3.2LMS算法的仿真

3.3变步长LMS算法

3.4变步长LMS算法的仿真

第四章 基于DSP的设计与实现

4.1系统架构

4.2软件设计

4.3双端检测（DTD）

4.4硬件设计

4.5回声消除系统调试

4.6结果分析

第五章 立体声环境中的回声消除技术

5.1多路回波消除存在的问题及其原因

5.2单音频信号扩展为双通路立体声信号

5.3立体声自适应滤波器算法

5.4每空间一个滤波器的立体声回波消除结构

第六章 总结与展望

6.1课题研究总结

6.2工作展望

参考文献

致谢

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