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基于FPGA的语音增强技术的实现

张淼  
【摘要】: 自适应技术已经被广泛应用于数字通信、雷达、声纳、地震学、导航系统、生物医学和工业控制等领域。自适应滤波器的硬件实现一直是自适应信号处理领域研究的热点。随着电子技术的发展,数字系统功能越来越强大,对器件的响应速度也提出更高的要求。本文的主要工作是设计基于FPGA的纯硬件实现的自适应滤波器。 首先编写了LMS去噪自适应滤波器的Matlab源程序,以噪声信号作为研究对象,进行了一系列的仿真和调整,为下一步的硬件实现提供了参考。以Matlab的仿真结果作为基础,利用最新DSP Builder工具建立了基于LMS算法的自适应滤波器的模型。一般,在FPGA上实现数字滤波器采用编写VHDL或者Verilog的底层硬件代码实现。这种方式开发效率低,难度大。本文针对通用DSP芯片实现的自适应滤波器处理速度低和使用HDL语言编写底层代码用FPGA实现的自适应滤波器开发效率低的缺点,提出采用基于DSP Builder系统建模的方法。结合使用DSP Builder设计工具和多种EDA工具,设计出了基于LMS算法的2阶和4阶自适应滤波器,使得设计效率和滤波器运算速度都大大提高。这种全新的设计理念是EDA技术研究的前沿和发展的方向,对自适应滤波器的FPGA实现有较大的意义。本文在实际的FPGA芯片上,最终实现了所设计的自适应滤波器,并通过提供相关数据进行了验证。 本文设计的自适应滤波器主要是应用在电视机中,结合电视机语音控制系统的实际应用给出了设计模型,完成了模型的硬件化实现。电视机语音控制系统是为了将语音识别技术推向实际应用的一个研究项目,是一个十分有意义的研究方向。


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