盲信號分離的DSP實現(xiàn)

發(fā)布時間：2020-04-25 22:32

【摘要】： 盲源分離(Blind Source Sepration，BSS)起源于著名的雞尾酒會(Cocktail-Party)問題，是指在未知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)、源信號的混合系數(shù)及其概率分布的情況下，從混合信號中分離出獨立的源信號的過程。獨立分量分析(Independent Component Analysis，ICA)作為一種有效的盲源分離方法，是近二十年來逐漸發(fā)展起來的，它是一種統(tǒng)計方法，其目的是從由傳感器收集到的混合信號中分離出相互獨立的源信號，使得這些分離出來的信號之間盡可能地相互獨立。ICA在語音處理、移動通信、圖像處理和生物醫(yī)學(xué)信號處理等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，目前已成為盲信號處理、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域中的一個研究熱點，，已經(jīng)出現(xiàn)了各種日益成熟的算法。數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor，DSP)作為一種微處理器，具有非常適合于數(shù)字信號處理，特別是實時處理的一些獨特結(jié)構(gòu)和特點，具有極高運行速度和靈活的可編程特性，DSP的出現(xiàn)和發(fā)展為這些盲分離算法從實驗室仿真走向?qū)嶋H應(yīng)用提供了一個理想的硬件平臺。因此，盲信號分離算法的硬件實現(xiàn)問題受到了越來越廣泛的關(guān)注，是一個值得研究的有價值的課題。本文的主要工作如下： (1)在介紹盲源分離和獨立分量分析基本理論的基礎(chǔ)上，重點研究了FastICA算法，并用兩路語音信號來對該算法的分離效果進行了Matlab仿真，仿真結(jié)果表明該算法在滿足一定條件下對語音信號盲分離具有可行性。 (2)研究了DSP的硬件結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計了一個實時語音盲信號處理的硬件平臺。該方案是以TI公司的TMS320C5402DSP為核心的一個語音處理硬件平臺，對電源時鐘模塊、存儲器擴展模塊、語音數(shù)據(jù)采集和傳輸模塊的設(shè)計進行了深入研究，對于系統(tǒng)的Boot模式也進行了闡述。 (3)研究了TI的DSP集成開發(fā)環(huán)境CCS和TI所倡導(dǎo)的eXpressDSP軟件架構(gòu)，在對TI的嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核DSP／BIOS中的線程及其調(diào)度、數(shù)據(jù)通信等關(guān)鍵技術(shù)深入研究的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了基于DSP／BIOS的嵌入式實時語音盲信號分離系統(tǒng)軟件平臺，在該平臺的基礎(chǔ)上，具體的語音盲分離算法只需作為一個線程插入即可。利用DSP的信號處理庫，用C語言編寫了FastICA算法程序，在CCS上對算法進行了仿真，取得預(yù)期的效果。
【圖文】：

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第三章盲信號分離硬件系統(tǒng)設(shè)計圖3一 1TMS320C54x系列芯片的硬件結(jié)構(gòu)圖3.2實時語音盲信號分離系統(tǒng)的總體構(gòu)成和功能描述本系統(tǒng)的組成原理框圖如圖3一2所示，由麥克風(fēng)采集到的兩路混合語音信號經(jīng)過前端信號調(diào)理后進入AD轉(zhuǎn)換，TLC32OADSOC將模擬信號保持、采樣、量化后，由DSP的多通道緩沖串口McBSP配合DMA將數(shù)據(jù)傳輸?shù)紻SP的內(nèi)部，按照一定的盲分離算法處理后，經(jīng)過McBSP和DMA，將處理后的數(shù)據(jù)進行DA，再經(jīng)過信號調(diào)理后由揚聲器輸出。由于FLASH具有掉電保護作用

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