孤立词汇语音识别IP软核设计技术研究

论文摘要

随着数字信号处理技术、集成电路设计与制造技术的快速发展,语音识别的应用已受到业界和用户日益广泛的关注,语音识别SOC也随之应运而生。本文重点研究孤立词汇语音识别IP软核的设计和验证技术。 本设计中采用的是VQ算法。该算法实现语音识别的优点是识别速度快,在码本数量很大的情况下,仍然能够实现实时识别。而且VQ识别算法需要的码本存储空间很小,这样就极大的减小了存储器空间开销。本论文在综合考虑识别率和识别速度的约束条件下,研究该算法与硬件实现的对应关系。 本文主要以状态机的形式对硬件电路建模,并且在优先满足识别率的条件下,尽量减小电路规模和设计难度。在LPC参数提取时选择易于用硬件实现的舒尔算法;在初始码本选择时采用改进的随机码本选取法替代流行的K均法。 本文完成了以下工作:基于IP的SOC设计方法学研究、孤立词汇语音识别的基本原理、VQ算法实验验证、硬件电路的设计和验证。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 语音识别技术及其专用电路发展
• 1.2 IP与SOC芯片设计
• 1.2.1 SOC芯片及其优点
• 1.2.2 SOC设计原则
• 1.2.3 IP的定义和分类
• 1.3 课题的来源、研究目的、意义
• 1.3.1 课题的来源
• 1.3.2 研究目的
• 1.3.3 课题的意义
• 1.4 本文的结构
• 第二章 基于IP复用的SOC设计方法
• 2.1 IP核概述
• 2.1.1 IP核的定义
• 2.1.2 IP核评价方法及IP产业分工
• 2.2 国际IP标准化组织VSIA与IP核的标准化
• 2.2.1 VSIA组织简介
• 2.2.2 VSIA标准对IP产业的作用
• 2.3 可重用的IP设计方法
• 2.3.1 系统功能划分
• 2.3.2 软硬核的设计
• 2.3.3 SOC系统集成
• 2.3.4 SOC集成验证
• 2.4 SOC设计的相关理论与技术
• 2.5 SOC设计发展趋势
• 第三章 语音识别算法分析
• 3.1 语音信号的产生机理及其数字模型
• 3.2 语音信号的短时数字特征
• 3.3 语音信号的线性预测（LPC）分析
• 3.4 基于VQ的语音识别算法
• 3.4.1 VQ语音识别的基本原理
• 3.4.2 端点检测
• 3.4.3 语音信号加窗
• 3.4.4 LPC特征参数提取
• 3.5 改进的随机法选择初始码字
• 3.6 LBG算法形成最终码本
• 3.7 VQ识别
• 第四章：语音识别的数字电路设计
• 4.1 在本设计中采用的设计方法
• 4.1.1 “自顶向下”的多层次结构的电路设计方法
• 4.1.2 状态机的建模
• 4.2 语音识别IP软核的层次结构划分
• 4.2.1 语音识别算法流程
• 4.2.2 信号定义和说明
• 4.2.3 系统硬件结构划分
• 4.2.4 存储器空间定义
• 4.3 端点检测模块的设计
• 4.3.1 端点解测模块的信号定义和描述
• 4.3.2 端点检测模块的状态机设计
• 4.3.3 端点检测模块的仿真
• 4.4 似然比距离计算模块
• 4.4.1 信号定义和描述
• 4.4.2 似然比距离主状态机设计
• 4.5 自相关系数提取模块的设计
• 4.5.1 信号定义和描述
• 4.5.2 自相关系数模块的主状态机设计
• 4.6 LPC参数提取模块的设计
• 4.6.1 信号定义和描述
• 4.6.2 状态机设计
• 4.7 存储器接口模块
• 4.8 控制模块的设计
• 4.8.1 信号定义和描述
• 4.8.2 状态机设计
• 4.9.16位无符号数定点除法器的设计
• 4.10 设计验证与实验
• 4.10.1 测试平台
• 4.10.2 实验数据
• 第五章 总结与展望
• 5.1 论文的工作总结
• 5.2 进一步工作的展望
• 参考文献