基于DSP的数字静噪设计

摘要

随着无线通信技术的快速发展，通信设备周围的电磁环境也越来越复杂，噪声和干扰对通信设备的影响也是越来越大，因此，具有语音通信功能的无线通信电台对静噪技术的要求也是越来越高。本文在深入研究中频数字化处理技术、信噪比估计技术和语音特征提取技术的基础上，结合性价比较高的DSP芯片TMS320C6748，提出了一种基于DSP的数字静噪设计方法。本文的主要研究工作如下:
　　 (1)研究了静噪技术的背景及意义，对国内外静噪技术现状进行了分析、总结，并在载波和语音联合静噪方法的基础上，提出了一种基于信噪比和语音特征的静噪方法。
　　 (2)研究了差分驱动芯片、A/D转换器、DSP、FPGA等主要芯片的使用方法，并在此基础上，结合本课题的研究目标，完成了数字静噪电路板的硬件电路设计。
　　 (3)为了得到良好的语音信号质量，提出了一种AM中频数字化解调方法，并详细介绍了AGC、带通采样、抗混叠滤波器以及AM解调的DSP设计方法。
　　 (4)为了区分中频信号质量的好坏，并区分不同的静噪等级，提出了一种基于信噪比的静噪设计方法。通过COSTAS锁相环设计，解决了提取的信噪比参数不准确的问题;通过滤波器变换设计，解决了载波频率偏移范围和滤波效果不能同时满足要求的问题;通过锁相环快速自恢复设计，解决了锁相环不能跟踪较大频率偏移的问题;通过调制度识别设计，解决了调制度变化时静噪门限难确定的问题;通过多次统计判决的方式，解决了信噪比静噪门不稳定的问题。
　　 (5)为了区分语音和噪声，提出了一种基于语音特征的静噪设计方法。通过滑动窗口设计，解决了静噪处理延迟较大的问题;通过提取语音信号的自相关特征，解决了语音特征受噪声和干扰影响较大的问题;通过多次统计判决的方式，解决了语音特征静噪门不稳定的问题;通过计时关闭静噪门的设计，解决了语音停顿引起的耳机或喇叭发出“咔嚓咔嚓”刺耳声的问题。
　　 (6)利用信噪比静噪和语音特征静噪分别得到的静噪门状态，通过联合判决的方式，得到终极静噪门的状态。从而，不但使得静噪功能的抗干扰和抗噪声性能更强，而且可以根据设备工作环境的不同，实时调节静噪等级，满足设备使用者的需要。
　　 (7)提出了一套有效的、可行的试验方案，并采用该方案进行了试验。试验证明，采用本文介绍的设计方法能够达到课题研究目标的要求。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外静噪技术现状

1．2．1 导频静噪

1．2．2 噪声静噪

1．2．3 载波检测静噪

1．2．4 亚音频编解码静噪

1．2．5 语音频谱静噪

1．2．6 载波和语音联合静噪

1．3 研究目标

1．4 主要内容与结构安排

2 基于DSP的数字静噪总体设计

2．1 硬件电路设计

2．1．1 差分驱动芯片

2．1．2 AD转换器

2．1．3 FPGA芯片

2．1．4 ARM芯片

2．1．5 DSP芯片

2．2 软件总体设计

3 AM中频数字化解调

3．1 AM中频数字化解调原理

3．2 指标分析论证

3．3 基于DSP的设计方法

3．3．1 AGC设计

3．3．2 带通采样设计

3．3．3 抗混叠滤波器设计

3．3．4 AM解调设计

4 基于信噪比的静噪设计

4．1 信噪比计算方法

4．2 锁相环设计

4．2．1 COSTAS锁相环工作过程

4．2．2 环路参数设计

4．3 基于DSP的设计方法

4．3．1 滤波器变换设计

4．3．2 锁相环快速自恢复设计

4．3．3 调制度识别设计

4．3．4 静噪判决设计

5 基于语音特征的静噪设计

5．1 语音信号的短时处理

5．1．1 语音信号的加窗处理

5．1．2 短时平均能量

5．1．3 短时平均幅度

5．1．4 短时平均过零率

5．1．5 短时自相关

5．2 语音特征的选择

5．3 基于DSP的设计方法

5．3．1 滑动窗口设计

5．3．2 静噪判决参数选取

5．3．3 静噪判决设计

6 试验与分析

6．1 试验目的

6．2 试验方案

6．3 试验方法与结果分析

6．3．1 中频信号幅度偏移试验

6．3．2 高信噪比下语音质量试验

6．3．3 低信噪比下语音质量试验

6．3．4 中心频率偏移试验

6．3．5 语音失真度试验

6．3．6 静噪等级试验

6．3．7 有无调制信号静噪试验

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

攻读硕士学位期间的获奖情况