[发明专利]两通道卷积混合语音信号盲分离算法的DSP实现系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种针对两通道卷积混合语音信号盲分离算法的DSP实现系统，属于语音信号处理技术领域。

背景技术

盲信号分离技术是一种在源信号、传输通道未知或所知先验知识很少的情况下，仅根据传感器获得的观测信号，通过信号处理算法实现对源信号有效估计的技术。由于语音信号自身的特性，语音盲分离成为盲分离领域中的一个难点与热点，它通常作为说话人定位、语音增强及语音识别等语音信号处理的前端处理，因而在实际应用中具有巨大的潜力和广阔的前景。

语音信号盲分离问题自上世纪80年代初提出以来，经过广大科研工作者20多年的努力，有了很大的进步，出现了许多有价值和性能优秀的算法。但另一方面，这一研究领域中仍然存在着许多问题需要进一步的研究和解决，其中一个重要的问题是目前的混合语音分离大多是基于无噪环境中的瞬时混合模型，而在真实环境下的语音信号盲分离应采用多通道卷积混合模型。针对卷积盲分离问题，目前主要存在两类算法：第一类是时域分离算法，第二类是频域分离算法。频域语音信号盲分离算法相对于时域盲源分离算法来说，因其较小的计算量和良好的分离性能而受到研究人员的关注，因此寻找有效的卷积混合的语音分离方法具有非常重要的理论价值和实际意义。

同时，由于卷积混合模型本身的复杂性导致盲分离的计算复杂度远大于瞬时混合模型，当前绝大多数的算法均是在配置较高的PC机的MATLAB环境下完成仿真与测试，但由于PC机属于通用型设备其功耗较大、专用性较差，同时PC机体型较大便携性也较差，不符合当今科技产品朝着智能化、小型化方向发展的趋势。

发明内容

本发明针对现有实现卷积混合语音信号盲分离算法的技术存在的不足，提供一种两通道卷积混合语音信号盲分离算法的DSP实现系统，该系统将PC下的仿真算法移植到嵌入式平台，在嵌入式平台上实现离线和在线两种情况下对采集的两通道混合语音信号的盲分离。

本发明的两通道卷积混合语音信号盲分离算法的DSP实现系统，采用以下技术方案：

该系统，包括嵌入式处理器平台、麦克风接入电路、信号预放大电路和电源电路：

(1)嵌入式处理器平台：该平台至少具有一个DSP处理器、一个音频编解码芯片、分别适用于麦克风、线性输入、扬声器、线性输出的四个音频接口、一个片外SDRAM(同步动态随机存储器)和一个内置USB的嵌入式JTAG仿真器或者板载标准IEEE JTAG接口，该平台用于完成A/D转换、D/A转换和模拟信号输出；

(2)麦克风接入电路：包括两个采集语音信号的单声道麦克风和双声道麦克风采集电路，两个单声道麦克风与双声道麦克风采集电路连接，两个单声道麦克风与嵌入式处理器平台线路输入(line in)音频接口连接，将两个单声道麦克风采集得到双通道语音信号作为线路输入(line in)音频输入接口的左右声道信号输入；

(3)信号预放大电路：与麦克风接入电路中的双声道麦克风采集电路连接，采用仪器放大器，用于隔离直流信号，完成对双通道语音信号电平增益的有效同等放大，将麦克风信号有效放大到线路输入(line in)音频接口要求的增益；

(4)电源电路：与麦克风接入电路中的双声道麦克风采集电路以及信号预放大电路连接，为双声道麦克风采集电路和信号预放大电路提供+5V和-5V直流电压；

两个单声道麦克风采集的双通道麦克风混合语音信号首先经过信号预放大电路，将信号提升到嵌入式处理器平台上的线路输入音频接口要求的有效增益，然后经过嵌入式处理器平台上的音频编解码芯片将模拟信号量转化为数字信号，再通过增强型(EDMA)将语音数据传输到片外SDRAM中的接收缓冲区中，嵌入式处理器平台中的DSP处理器调用接收缓冲区中的语音数据，在嵌入式处理器平台上的DSP处理器中执行语音盲分离算法完成对两路源信号的估计，再由增强型(EDMA)将分离之后的语音数据填充至片外SDRAM中的发送缓冲区，经音频编解码芯片将数字信号量转换为模拟信号以进行播放或实时存储。

DSP处理器中执行的语音盲分离算法是一种两通道卷积混合语音信号盲分离算法，该算法首先将混合语音信号由时域转换到频域，在每个频点上使用频域独立成分分析(ICA)算法进行盲分离，然后针对ICA算法所存在的排序不确定性问题，进行频点排序，实现每个频点的对准，得到排序后的分离矩阵，最后对混合语音信号进行多通道有限冲激响应(FIR)滤波获得估计的源信号。