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基于FPGA的自适应滤波器设计及在回声消除中的应用研究

李昕  
【摘要】: 本论文以我所承研的ASK改造项目为契机,参加了对靶场光电测控领域话音调度系统的设计,针对通信系统中的回声消除问题进行了研究。 通过对自适应滤波算法的研究和分析,选择出适合自适应回声消除的最小均方误差(LMS)算法,并以此作为重点对以LMS算法为基础的其它LMS算法做了详细的研究,提出一种改进的变步长块LMS算法。 在对自适应算法的实现方式选择上,没有采用现在比较常用的DSP(DigitalSignal Processor,如TI公司DSP)实现,而是采样Altera公司的FPGA(FiledProgrammable Gate Array),利用FPGA大量的硬件乘法电路,实现更高速,实时的自适应滤波器设计。在FPGA实现自适应滤波器过程中,本文通过DSPBuilder实现了LMS、归一化LMS(NLMS)和解相关归一化LMS(DNLMS)算法。同时为了减少对硬件消耗,在滤波速度不受影响的前提下,采样DSPBuilder和嵌入式软核NIOSⅡ实现自适应滤波器,将对速度要求不高和有条件判断的部分,在软核中用软件实现。结合以上对硬件的需求,设计出了以cycloneⅢ的EP3C25Q240为核心FPGA电路板和以TLV320AIC23B为核心的语言处理电路板。 通过仿真和实际电路调试,在FPGA中实现自适应滤波和回声消除,是一个非常可行和理想的选择。


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