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基于SHARC系列DSP的自适应声反馈抑制器的研制

作　者: 王建伟
导　师: 姚缨英; 祁才君
学　校: 浙江大学
专　业: 电工理论与新技术
关键词: 声反馈抑制 自适应滤波器 噪声抑制 系统辨识 DSP
分类号: TN911.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 8次
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内容摘要


自适应信号处理技术在通信、雷达、生物医学、图像处理中应用广泛,自适应滤波器能够根据输入信号的变化自动调整自身系数,以使得滤波性能达到最优。声反馈现象是扩声系统中常见的现象,扩声系统的性能由于声反馈现象的存在而受到严重限制。考虑到传统的声反馈抑制算法的不足,本文采用自适应滤波器对声反馈现象进行抑制。本文提出的声反馈抑制算法的核心是使用自适应系统辨识理论,用自适应滤波器系数去逼近声反馈路径参数,尽可能在系统输入端将声反馈信号剔除,从根本上完成声反馈的抑制。为此,本文搭建了自适应声反馈抑制系统的数学模型,基于此模型展开以下研究：首先,在深入研究自适应滤波器原理的基础上,提出自适应声反馈抑制算法。剖析了自适应滤波器的构造,对LMS算法和NLMS算法进行了数学推导,介绍了自适应系统辨识原理,最后提出自适应声反馈抑制算法。为了提高系统性能,对噪声抑制算法做了初步研究,在模型中加入噪声抑制模块和延迟模块,提出了声反馈抑制的改进模型。其次,在MATLAB环境中编程实现算法。在算法初步满足系统要求的基础上,设计实验方案对比分析了各种参数对算法性能的影响,并考虑噪声对声反馈路径估计的影响,最终证实改进模型具有较好的声反馈抑制效果。最后,对系统整体设计方案进行了阐述。在介绍SHARC系列DSP强大功能的基础上,阐述了系统的硬件实现方案；结合PC机的仿真程序,阐述了DSP上的软件设计方案,完成了算法在DSP硬件平台上的移植和优化,在实际测试中具有较好的效果。

全文目录


致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-9
1 绪论  9-15
  1.1 课题背景  9-11
  1.2 声反馈抑制问题的数学模型  11-13
    1.2.1 声反馈系统模型  11
    1.2.2 自适应声反馈抑制系统模型  11-12
    1.2.3 改进的自适应声反馈抑制系统模型  12-13
  1.3 本文研究主要内容  13
  1.4 本文内容安排  13-15
2 自适应信号处理基本理论  15-28
  2.1 自适应滤波器原理  15-17
    2.1.1 简介  15
    2.1.2 自适应滤波器结构和实现  15-17
  2.2 自适应滤波算法  17-22
    2.2.1 最速梯度法的建立  17-19
    2.2.2 最小均方(LMS)算法  19-21
    2.2.3 LMS算法的稳定性条件和性能分析  21-22
    2.2.4 归一化LMS(NLMS)算法  22
  2.3 自适应声反馈抑制系统模型  22-27
    2.3.1 自适应系统辨识  23
    2.3.2 自适应声反馈抑制系统模型  23-25
    2.3.3 自适应声反馈抑制系统的改进模型  25-27
  2.4 本章小结  27-28
3 噪声抑制相关问题  28-36
  3.1 自适应噪声抵消法  28-29
  3.2 谱减法  29-31
  3.3 谱减法的改进形式  31-32
  3.4 仿真实验与分析  32-35
    3.4.1 自适应噪声抵消法  32-33
    3.4.2 谱减法及其改进算法  33-35
  3.5 本章小结  35-36
4 实验过程与分析  36-49
  4.1 啸叫分析  36-38
  4.2 收敛性分析  38-41
  4.3 延迟影响分析  41-43
  4.4 增益影响分析  43-45
  4.5 噪声影响分析  45-48
  4.6 本章小结  48-49
5 系统整体方案设计  49-59
  5.1 SHARC系列DSP简介  49-53
    5.1.1 内核结构  50-51
    5.1.2 存储结构  51-52
    5.1.3 I/O接口  52
    5.1.4 SHARC系列DSP的指令系统  52
    5.1.5 Visual DSP++简介  52-53
  5.2 系统硬件电路设计  53-55
    5.2.1 音频输入电路  53-54
    5.2.2 音频输出电路  54-55
  5.3 软件设计与实现  55-58
    5.3.1 系统软件设计流程  55-56
    5.3.2 DSP软件设计  56-57
    5.3.3 指令集优化  57-58
  5.4 系统实际测试  58
  5.5 本章小结  58-59
6 总结与展望  59-61
参考文献  61-64
附录：作者攻读学位期间所取得的科研成果  64

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信理论 > 信号处理
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