基于RLS算法的多麦克风降噪

武汉理工大学《信息处理课群综合训练与设计》课程设计1《信息处理课群综合训练与设计》任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：信息工程学院题目:基于RLS算法的多麦克风降噪初始条件：Matlab软件、信号与系统、通信处理等要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）设计任务：给定主麦克风录制的受噪声污染的语音信号和参考麦克风录制的噪声，实现语音增强的目标，得到清晰的语音信号。设计的要求：（1）阅读参考资料和文献，明晰算法的计算过程，理解RLS算法基本过程；（2）主麦克风录制的语音信号是RLSprimsp.wav，参考麦克风录制的参考噪声是RLSrefns.wav，用matlab指令读取；（3）根据算法编写相应的MATLAB程序；（4）算法仿真收敛以后，得到增强的语音信号；（5）用matlab指令回放增强后的语音信号；（6）分别对增强前后的语音信号作频谱分析。时间安排:序号设计内容所用时间1根据设计任务，分析电路原理，确定实验方案2天2根据实验条件进行电路的测试，并对结果进行分析7天3撰写课程设计报告1天合计2周指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日武汉理工大学《信息处理课群综合训练与设计》课程设计2目录摘要........................................................................................................................IAbstract.................................................................................................................II1绪论....................................................................................................................12自适应信号处理基本原理................................................................................22.1自适应滤波器组成..................................................................................22.2自适应滤波原理......................................................................................22.3自适应滤波器的体系结构.....................................................................32.3.1横向结构......................................................................................42.3.2对称横向结构..............................................................................52.3.3格型结构.......................................................................................52.4自适应干扰抵消原理..............................................................................73RLS算法方案设计............................................................................................93.1RLS算法基本原理.................................................................................93.2RLS算法程序程序设计.......................................................................124RLS算法自适应滤波方案实现与仿真..........................................................134.1信号的获取............................................................................................134.2读取语音文件........................................................................................134.3算法实现................................................................................................134.4提取语音信号........................................................................................144.5仿真结果分析........................................................................................164.5.1增强前后语音信号波形分析.....................................................164.5.2增强前后语音信号频谱分析.....................................................184.5.3用不同的噪声去进行滤波的仿真分析....................................205总结...................................................................................................................216参考文献...........................................................................................................22附录......................................................................................................................23武汉理工大学《信息处理课群综合训练与设计》课程设计I摘要本次课程设计要求使用具有强大运算能力的MATLAB软件，运用自适应滤波中的RLS算法实现麦克风降噪。旨在培养我们使用计算机处理庞大的数据的能力和熟悉MATLAB在信息技术中的应用。自适应滤波器是统计信号处理的一个重要组成部分。在实际应用中，由于没有充足的信息来设计固定系数的数字滤波器，或者设计规则会在滤波器正常运行时改变，因此我们需要研究自适应滤波器。凡是需要处理未知统计环境下运算结果所产生的信号或需要处理非平稳信号时，自适应滤波器可以提供一种吸引人的解决方法，而且其性能通常远优于用常方法设计的固定滤波器。此外，自适应滤波器还能提供非自适应方法所不可能提供的新的信号处理能力。本文着重介绍RLS算法原理以及它的编程实现，最后利用RLS算法实现了单通道的自适应噪声消除。经调试编译，得到降噪后的语音信号以及增强前后语音信号波形及频谱，最终成功实现基于RLS的语音降噪。关键词：MATLAB，自适应滤波，RLS算法，麦克风降噪武汉理工大学《信息处理课群综合训练与设计》课程设计IIAbstractThiscoursedesignistousethepowerfulcomputingpowerofMATLABsoftware,theuseoftheRLSadaptivefilteringalgorithmmicrophonenoisereduction.Aimstodevelopthewayweusecomputerstohandlelargedata,familiaritywithMATLABcountinformation.Theadaptivefilterisanimportantpartofstatisticalsignalprocessing.Inpracticalapplications,doesnothavesufficientinformationtodesignafixed-coefficientdigitalfilterdesignrulesinthenormaloperationofthefilterchange,soweneedtostudytheadaptivefilter.Thosewhoneedtodealwiththesignalsgeneratedbytheresultoftheoperationenvironmentofunknownstatisticsorneedtodealwithnon-stationarysignals,theadaptivefiltercanprovideanattractivesolution,anditsperformanceisusuallyfarsuperiortothefixedfilterdesignusingtheregularmethod.Inaddition,theadaptivefiltercanalsoprovidenon-adaptivemethodscannotprovideanewsignalprocessingcapabilities.ThispaperintroducestheprincipleofRLSalgorithmanditsprogramming,finallyusingRLSalgorithmhasrealizedthesinglechanneladaptivenoisecancellation.Afterdebuggingthecompiler,wegetthespeechsignalafterdenoisingandspeechsignalwaveformandspectrumbeforeandafterspeechenhancement.FinallythespeechdenoisingbasedonRLSwasfinishedsuccessfully.Keywords:MATLAB,adaptivefilter,RLSalgorithm,adaptivenoisecancellation武汉理工大学《信息处理课群综合训练与设计》课程设计III武汉理工大学《信息处理课群综合训练与设计》课程设计11绪论在信号处理领域中噪声消除是一个非常重要的问题,对噪声环境中系统的正常工作有着很大的影响。隐藏在有用信号中的背景噪声往往是非平稳且随时间变化的,信号和噪声的统计特性往往无法知晓,而且背景噪声中的有用信号往往微弱而不稳定,此时采用传统方法很难解决噪声环境中的信号提取问题。近年来自适应噪声消除系统成为消除噪声的研究热点,利用自适应滤波器具有在未知环境下