DSP的自适应声反馈抵消系统

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DSP的自适应声反馈抵消系统 <br><br>
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　　本文介绍了一种基于美国TI公司的高速数字信号处理器TMS320C549的主从式阵列信号处理机的结构。主机采用通用的工业控制PC机，从机的核心部件是TMS320C549，并且自带有两路高速同步数据采集通道，一路高速模拟输出通道。<br>
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　　从机可以插在PC机通用接口槽上，PC机通过从机上的双端口RAM下载DSP执行代码，并通过双端口的FIFO高速RAM进行实时数据交换。从机间的通讯可以采用同步串行通讯方式或TDM通讯方式。利用自适应抵消技术，通过对TMS320C549的软件编程实现了回音抵消。在普通的房间内回音抵消程度可达20分贝以上。该系统可以广泛地应用在电话电视会议系统、智能化语音设备系统的前端处理等领域。<br>
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　　1. 原理 <br>
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　　在电话/电视会议系统中，由本地扩声系统产生的电声反馈引起的回音造成了再生混响，其结果是严重地影响了语音清晰度，更为致命的是当声反馈非常严重时会产生自激嚣叫，使整个通讯系统无法正常工作。传统的声反馈抵消技术是基于声学和电声学原理进行声反馈抑制的。但对建筑声学、电声设备和系统操作上都具有非常苛刻的要求，局限于在某些特定的具有非常良好的声学环境的会议室中应用。 近年来在现代的信号处理理论基础上，提出了采用先进的自适应声反馈抵消技术（AAEC），有效地突破传统的声反馈抑制的局限。<br>
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　　自适应声反馈抵消系统是一个具有二个输入端的自适应滤波器，如下图所示。它将本地的传声器输出作为一个主输入，而将本地扬声器的输入作为一个参考源。经过自适应干扰抵消处理后，能够将本地传声器输出经室内声场馈至传声器的电声反馈（回音）有效地抑制，从而实现自适应声反馈（回音）的抵消。 <br>
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　　若系统工作在漫散射的声场中，且房间内空间又较大，则房间混响所载的能量随时间t的变化规律可近似地表示为：<br>
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　　（1）式中 为从初始能量开始，然后逐步下降至初始能量百万分之一时所经历的时间，则归一化残余干扰级IRL表示为：<br>
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　　（2）显而易见，归一化残余干扰级IRL随着权系数的个数L的增加而下降，也随着T60减少而下降。<br>
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　　在非漫散射声场的情况下，如果仍用上式来估计归一化残余混响级，就会出现理论估算值与实际测量值不相符合。由于直达声分量是能够被完全抵消的（只要有足够多的权系数），于是实测的IRL要比理论的IRL低得多。<br>
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　　由于最佳声反馈抵消系统是无法实时实现的，因此实用的自适应声反馈抵消系统中的“最佳权系数发生器”必需由“自适应权系数迭代算法”来实现。采用权系数长度为L的HLMS迭代算法是：<br>
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　　（3）当合理地选择迭代步长?时，并且采用非常规的权系数冻结技术，可以有效地实现自适应声反馈抵消。<br><br><br><br>

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　　2. 系统组成 <br>
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　　在基于工业级控制计算机的基础上研制了一台“自适应声反馈抵消系统”，用于声反馈的抵消。整个系统是由作为主机的工业级PC机和作为从机的高速数字信号处理机构成。主机主要是用于人机对话、参数输入、信号处理器程序的装载、计算数据的显示和存储、回放等。从机是一个以高速数字信号处理器TMS320C549为核心部件的信号处理板，板上双端口RAM既可以作为主机向DSP装载程序及参数，又可以作为DSP与主机之间数据的交换。<br>
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　　DSP自身带有两路高速A/D转换器，用于对输入的主输入和参考输入的模拟信号进行同步的数据采集。系统开始工作时，PC机首先向TMS320C549装载程序和工作参数，如：自适应全系数长度、主输入时延、迭代步长等。TMS320C549利用A/D采样数据对输入信号进行自适应抵消运算，包括：主输入时延、HLMS权系数更新、横向滤波器运算等。然后，将计算结果通过D/A数模转换通道进行输出。同时可以将计算结果反馈给主机进行显示和存储。利用多块从机可以对多通道信号进行实时分析运算。<br>
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　　3. 实验结果 <br>
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　　利用该系统在不同场合进行了试验。<br>
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　　在对电干扰进行抵消时，对于带宽为3kHz(300~3300Hz)的宽带随机白噪声，抵消程度优于42dB。<br>
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　　在室外，其混响时间较小，对宽带噪声的声干扰的抵消程度优于30dB。<br>
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　　一般家庭居室中，声干扰的抵消程度接近26dB。<br>
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　　在混响较为严重的实验室中，声干扰的抵消程度也可以优于15dB。<br><br><br><br>

乐观

占位编辑