声回波对消与语音盲信号分离及其DSP实现

摘要

在具有免提功能的现代通信设备和电话会议系统中，声回波的存在会严重 影响语音通信的质量和系统稳定性，因此声回波对消器具有重要作用。盲信号 分离在阵列信号处理、视频会议系统和语音增强等领域有重要应用。 首先介绍了立体声回波对消原理以及由于立体声两路信号之间相关性所造 成的非唯一解问题。讨论了最小均方误差算法、归一化最小均方误差算法、扩 展最小均方误差算法、块频域最小均方误差算法和快速递归最小二乘算法在实 时立体声回波对消系统中的应用。实验研究了当房间冲激响应持续上百毫秒， 输入信号为自噪声或语音信号、学习过程中远端房间冲激响应发生突变时，立 体声回波对消自适应算法的失配和跟踪性能。 讨论了盲信号分离的一般模型到简化模型的推导。针对语音盲信号分离， 利用信号二阶统计特性和语音信号的非平稳性，改进了一种频域的盲信号分离 算法，通过自适应迭代频域解混合滤波器系数使盲分离输出信号去相关，实现 从混合语音信号中提取独立源信号。并利用语音信号的非平稳性解决盲分离输 出信号的频点排列模糊性问题。将改进的频域算法分别应用于网上下载的两路 混合信号和虚拟房间冲激响应与两路源信号卷积所产生的混合信号，有较好的 分离效果。 探讨了一种基于盲方法的声回波对消结构，先将多路麦克风拾取的混合语 音信号作短时傅立叶变换，然后进行频域的盲信号分离，通过计算各路分离输 出信号的峰度和与远端房间输入信号的相关性来区分各路信号，实现声回波对消。在仅考虑近端房间噪声、声回波信号与近端房间说话人三路源信号的仿真条件下，该方法具有一定的声回波对消作用。最后利用TI公司的TMS320C6701 EVM开发板和LabVIEW虚拟仪器分别构建了一个实时声回波对消系统和实时盲信号分离系统。用Visual C++开发工具编写供LabVIEW调用的动态链接库，在CCS开发环境采用C语言编写算法程序，并利用TI提供的库函数优化部分代码。将虚拟环境数据应用于构建的系统，测试结果表明通过LabVIEW的界面能实现加载COFF代码到EVM板、修改算法参数、读取DSP存储单元内容、控制程序运行以及实时显示算法结果等功能；声回波对消系统的自适应滤波器能够有效模拟房间的声学特性，消除声回波信号；盲信号分离系统能有效地从混合信号中提取两路独立源信号；所构建的DSP系统均能满足实时处理的要求。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章立体声回波对消算法原理及仿真

第三章盲信号分离原理及仿真

第四章基于盲方法的声回波对消原理及仿真

第五章算法的DSP实现及LabVIEW控制与显示

第六章DSP系统测试

结束语

参考文献

声明

致谢