无线电台实时语音增强算法研究

无线电台实时语音增强算法研究

论文摘要

超短波半双工调频电台是我军广泛采用的无线电话音、数据传输设备,由于电磁波在传输中容易受到复杂电磁环境的干扰,接收到的语音通常会引入大量噪声,严重影响了接收端语音的可懂度、舒适度,容易引起听觉疲劳。论文围绕无线电台语音增强问题开展研究工作。论文的工作主要包括如下内容:(1)在分析了超短波半双工调频电台的语音传输和噪声特性的基础上,首先研究了基于维纳滤波的ETSI标准语音增强算法,分析了该算法的原理和实现要点,指出该算法在非平稳和低信噪比环境下性能不佳,主要原因在于它采用基于时域能量的语音端点检测来区分噪声和语音,其算法可靠性不高,在低信噪比情况下容易产生混淆,另外算法复杂,计算量大也是它的一个缺点。(2)研究了基于最小统计的谱减法语音增强算法,该算法不需要端点检测就可以较好地去除信号中的噪声,其稳定性比ETSI算法有明显改善,但是由于该算法采用的最小均方误差准则使得处理后的语音有明显的音乐噪声,给听觉带来不适。(3)为克服基于最小统计的谱减法语音增强算法的缺点,研究了反应人耳听觉特性的临界频带和听觉掩蔽特性,将其与最小统计算法结合,较好地去除了音乐噪声。(4)以高速定点DSP芯片BF533为核心,完成了嵌入式语音信号处理平台硬件电路的设计与调试,在该电路上移植了uClinux操作系统,开发了相应设备驱动程序,构建了一个完整的嵌入式语音信号处理平台。开发了基于本文算法的定点C代码,针对BF533进行了优化处理,并成功移植到该语音信号处理平台上。最后,对实现的系统进行了语音评估。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 研究的背景和意义
  • 3I系统'>1.2 语音技术与C3I系统
  • 1.2.1 语音在C3I系统中的作用
  • 1.2.2 语音技术的发展和现状
  • 1.3 语音增强技术概述
  • 1.3.1 语音增强的概念和研究的意义
  • 1.3.2 语音增强技术原理
  • 1.4 本文的研究内容
  • 第2章 电台语音噪声特征与维纳滤波语音增强技术
  • 2.1 电台语音信号的收发流程及噪声分析
  • 2.1.1 电台语音信号的收发流程
  • 2.1.2 电台噪声特点
  • 2.1.3 各种噪声的功率谱特点
  • 2.2 维纳滤波语音增强技术
  • 2.2.1 维纳滤波基本原理
  • 2.2.2 两级维纳滤波语音增强技术
  • 2.2.3 维纳滤波语音增强性能分析
  • 本章小结
  • 第3章 改进的语音增强算法及性能分析
  • 3.1 最小值统计谱减法
  • 3.1.1 带噪声的语音信号的短时FFT分析
  • 3.1.2 噪声能量的最小值统计
  • 3.1.3 噪声抑制函数
  • 3.1.4 语音的恢复
  • 3.2 临界频带分析和听觉掩蔽特性
  • 3.2.1 音乐噪声的产生
  • 3.2.2 临界频带分析
  • 3.2.3 临界频带最小值统计语音增强
  • 3.3 软门限临界频带最小值统计语音增强
  • 3.3.1 最小值统计法的缺点
  • 3.3.2 软门限最小值统计法
  • 3.4 算法实现与性能分析
  • 本章小结
  • 第4章 基于uClinux的语音增强系统软硬件平台
  • 4.1 DSP主板电路的设计
  • 4.1.1 DSP及外围电路
  • 4.1.2 存储器电路
  • 4.1.3 音频接口
  • 4.1.4 网卡接口
  • 4.1.5 地址分配和高频布线
  • 4.2 嵌入式操作系统uClinux
  • 4.2.1 基于Colinux的uClinux开发环境
  • 4.2.2 虚拟机软件程序的安装
  • 4.2.3 更新编译工具链
  • 4.3 u-boot引导程序的编译及下载
  • 4.3.1 u-boot的安装和编译
  • 4.3.2 程序参数的修改
  • 4.3.3 u-boot的下载
  • 4.3.4 网卡驱动的开发
  • 4.4 uClinux操作系统的安装
  • 4.4.1 uClinux的编译和下载
  • 4.4.2 uClinux的定制
  • 4.5 uClinux设备驱动程序的开发
  • 4.5.1 uClinux设备驱动简介
  • 4.5.2 网卡驱动的配置
  • 本章小结
  • 第5章 改进的语音增强算法的定点实现
  • 5.1 定点C代码的框架结构
  • 5.1.1 定点DSP运算的特点
  • 5.1.2 定点C语音增强算法的框架
  • 5.2 定点FFT/IFFT算法
  • 5.2.1 定点/浮点FFT算法区别
  • 5.2.2 动态块指数定点FFT算法
  • 5.2.3 动态块指数定点IFFT算法
  • 5.3 Blackfin的定点运算函数库
  • 5.3.1 ETSI标准定点运算库
  • 5.3.2 VisualDSP++定点运算库
  • 5.3.3 uClinux定点运算库的实现
  • 5.4 Blackfin定点语音增强算法
  • 5.4.1 参数表的定点化
  • 5.4.2 运算过程中的精度控制
  • 5.4.3 算法在uClinux下的实现
  • 5.5 系统性能评估
  • 本章小结
  • 结论与展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的学术论文
  • 相关论文文献

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