基于DSP的自適應(yīng)數(shù)字抗噪聲模塊
關(guān)鍵詞：數(shù)字信號處理(DSP);噪聲
概述
國內(nèi)目前第三代抗噪聲產(chǎn)品是利用動態(tài)降噪(DNR)技術(shù)。DNR技術(shù)是通過變化的話音峰值動態(tài)地調(diào)節(jié)輸出話音開關(guān),從而達(dá)到降噪的目的。它雖然是目前較好的一種抗噪聲模擬處理技術(shù),但也存在一些局限性,包括輕符音掉字和強(qiáng)音噪聲拖尾;降噪效果偏重于低頻;降噪完全采用硬件電路實(shí)現(xiàn),調(diào)試和維修比較麻煩等問題。由于存在這些問題,致使模擬DNR降噪產(chǎn)品的大量推廣應(yīng)用受到限制。隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的迅速發(fā)展,以數(shù)字信號處理器及其相關(guān)算法為技術(shù)支撐的數(shù)字抗噪聲技術(shù)的產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。本文提出的數(shù)字抗噪聲模塊就是應(yīng)用現(xiàn)代數(shù)字信號處理(DSP)技術(shù)及其高速實(shí)時處理運(yùn)算的特性,采用相應(yīng)的軟件算法,對高噪聲環(huán)境中的話音和噪音進(jìn)行處理,完成高噪聲環(huán)境中的語音通信功能。
本模塊的性能優(yōu)點(diǎn)包括：
a) 軟件采用自適應(yīng)濾波算法,數(shù)字抗噪聲處理器對噪聲的抑制量一般在50分貝以上,而且輸出話音平穩(wěn),無漏字和噪聲拖尾現(xiàn)象。
b) 數(shù)字抗噪聲處理器在整個話音頻帶內(nèi)(300~3000Hz)降噪量均衡。
c) 數(shù)字抗噪聲處理器可通過改變軟件算法滿足不同的抗噪聲要求,便于產(chǎn)品升級換代。
d)硬件成本比模擬DNR產(chǎn)品更低。
e)采用軟件加密技術(shù),產(chǎn)品不易被侵權(quán)、仿造,有利于保護(hù)生產(chǎn)廠家的利益。
主要指標(biāo)要求及總體解決思路
本數(shù)字抗噪聲處理模塊作為JK-DP10數(shù)字抗噪聲處理器的一部分,主要用于機(jī)載通信終端設(shè)備等噪聲環(huán)境中的通信聯(lián)絡(luò),其送話頻率范圍為300~3400Hz,平坦度不大于2dB。降噪性能為：模塊輸入端加入3mV、2秒斷續(xù)的正弦波信號(頻率依次為300Hz、700Hz、1000Hz、1500Hz、2000Hz、2500Hz、3000Hz)與加入3mV、120dB持續(xù)的白噪聲信號時,模塊輸出電平之差不小于50dB。
首先要選用一款合適的DSP器件。要求具有低功耗、高速數(shù)據(jù)運(yùn)算和吞吐能力(40 MIPS以上),內(nèi)含A/ D、D/ A、Flash閃存(16KB)。然后建立有效的噪聲模型,設(shè)計自適應(yīng)濾波結(jié)構(gòu)及其相關(guān)軟件算法。接下來設(shè)計數(shù)字抗噪聲處理器的電磁兼容性(EMC),選用能適應(yīng)120dB環(huán)境噪聲的抗噪聲送話器器件。DSP硬件與相關(guān)軟件算法結(jié)合,使數(shù)字抗噪聲處理器在120dB高噪聲環(huán)境下,達(dá)到話音清晰度不小于98。
圖 1
軟硬件設(shè)計方案
主要工作原理
本處理器主要完成高噪聲環(huán)境下話音的高清晰度通信功能。話音信號和環(huán)境噪聲通過MIC輸入到前置放大級,前置放大級的作用是把話音和環(huán)境噪聲放大到專用DSP芯片內(nèi)的A/D能識別的幅度,以便A/D能正常轉(zhuǎn)換信號,模擬信號通過A/D轉(zhuǎn)換后變成12位的數(shù)字信號進(jìn)入DSP的運(yùn)算單元,DSP在前3秒鐘內(nèi)完成測試周圍環(huán)境噪聲的大小并建立數(shù)學(xué)模型,然后按
