基于Zynq-7000硬件平台的语音信号采集处理设计

发布时间：2020-06-08 08:03

【摘要】：电磁波作为信息的载体,对其的监测是获取信息的一种有效手段。而无线语音通信在无线通信中占据着重要的地位,因此,对模拟话音通信的监测更是军事及民用领域中获取情报的重要手段。对模拟话音信号监测需要先进的采集处理设备,原有的设计基于多个分离式接收机,每个接收一路话音,这种设备体积、数量庞大,只适合在条件好的基地使用。对于移动式、小型平台,需要一种新型的具有多路同时侦听,适合多种通信调制方式,模块化便携式的接收采集设备。由于语音信号在无线传输过程中不可避免的会受到包括自然噪音和人为噪音在内的外部噪音干扰、网络通信的干扰以与通信网络间的干扰,以及由通信设备本身的问题引入的噪声,使得原始干净的语音信号混入了各类噪声,监听人员长期工作在强噪声的环境中,易受到听力和心理上的伤害,因此需要对含噪语音信号进行去噪处理,以提高语音的质量。本论文以上述需求为背景,针对实际接收信号的噪声情况,开展了以噪声识别和去噪算法为基础的研究和仿真分析,在基于Zynq-7000的嵌入式射频收发硬件平台上搭建了语音信号采集和处理环境,完成了算法在基于Zynq-7000的嵌入式射频收发硬件平台上的实现。本文具体研究内容如下:首先,论文研究了语音信号采集处理系统方案和各功能模块,详细讨论了信号采集功能模块设计,并着重介绍了基于Zynq-7000的嵌入式射频收发硬件平台。其次,针对模拟语音信号受噪声影响情况,提出了一种基于直方图分析和模糊聚类的数据分段算法和一种新的基于子带能量分析的语音信号段识别算法,新的算法以噪声和语音在时频域分布上存在的差异为特征,通过运用聚类分析和时频域子带能量统计分布分析方法,实现了对语音信号段和强噪声信号段的识别和标识。最后,搭建了 Zynq-7000平台上应用程序运行环境,详细介绍了启动SD卡所需的U-Boot、Linux内核、设备树文件的配置和编译,以及语音信号处理应用程序的算法实现思路,实现了算法移植到硬件平台。同时对语音信号采集处理系统中的信号采集功能和信号处理功能分别进行了验证。
【图文】：

框图,框图,数字数据,多输入多输出

逦１３夬逡逑图２．３ＡＤ９３６１框图逡逑ＡＤ９３６１的框图如图２．３所示［３＇下面对几个主要部分进行描述：逡逑（１）接收链。接收器部分包含接收ＲＦ信号并将其转换为ＢＢＰ可用的数字数据所必需的逡逑所有块。两个独立控制的通道可以接收来自不同源的信号，，允许该设备用于多输入多输出逡逑９逡逑

矩形图,系统开发,流程,整体开发

逡逑图２．４邋Ｚ－７１００开发板外观逡逑２．３信号采集处理系统的设计实现逡逑２．３．１整体开发流程逡逑由于Ｚｙｎｑ－７０００系列芯片集成了邋ＦＰＧＡ和ＡＲＭ，因此其开发流程不同于传统的ＦＰＧＡ和逡逑ＡＲＭ的开发例程。Ｚｙｎｑ－７０００邋ＡＰ邋ＳｏＣ的Ｘｉｌｉｎｘ设计流程的高层次框图如图２．５所示［３２］：逡逑Ｉｎｓｔａｌｌ邋Ｘｔｉｉｎｘ邋Ｔｏｏｉｓ逡逑Ｓｙｓｔｅｍ逦逦：逦逦逦邋Ａｐｐｉｉｃａｔｉｏｎ逡逑Ｈａｒｄｗａｒｅ邋Ｄｅｓｉｇｎ逦Ｙ逦Ｄｅｖｅｔｏｐｍｅｎｔ逡逑＇ｎＭ＿１邋逦＇．＇＂逦逦邋逦＞，？逦邋ｉ邋ｆ逦逡逑Ｖｉｖａｄａ邋ＪＰＩ邋；邋Ｃｏｎｆｉｇｕｒｅ邋ＰＳ逦逦邋逦逡逑卜咖娜神认逦１邋ＳｔｐｎｌｌＣＺＴ＼逡逑：Ｇｅｎｅｒａｔｅ邋Ｂｉｔｓｔｒｅａｍ逦ｊ逦逦ｙ逦逡逑：Ｅｘｐｏｒｔ邋ｔｏ邋ＳＤＫ逦＞邋ｒ逦ｙ逦ｖ逦ｌ邋ｆ逡逑逦逦■丁逦逦．？■■Ｊ逦Ｂｕｉｉｄ邋Ｂｕｉｌｄ邋Ｃｒｅａｔｅ逦＊邋Ｃｒｅａｔｅ邋｝逡逑一逦ｃ＝＝。：逡逑ＹＳｔｅｍ邋ｏ邋ｔｖ＾ａｒｅ逦｛ｈｄ”逦Ｕ－ｆｅｏｏｔ邋ｕｔｍａｇｅ邋ｕＲａｍＤｉｓｋ邋ＡＴＦ逡逑Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ邋逦逦逦逡逑｜ＳＤＫ／ＨＳＩ：ｉｅａｔｅＦＳＢｌ逦——１——＊逦＊￣逡逑：Ｃｒｅａｔｅ邋ＤｅｖｌｃｅＴｒｅｅ邋—－ｋ逦ＳＤＫ／Ｂｏｏｔｇｅｎ：邋Ｃｒｅａｔｅ邋Ｂｏｏｔ邋Ｉｍａｇｅ逡逑：＇Ｃｒｅａｔｅ邋ＰＭＵＦＷ逦＞［逦逦逦逡逑
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN912.3

【参考文献】