一种基于FPGA处理的实时短波模拟话音降噪方法与流程

本发明涉及短波通信，特别涉及一种基于fpga处理的实时短波模拟话音降噪方法。

背景技术：

1、在短波通信中，周围电磁环境比较恶劣，由于传输介质的不稳定性，或人为的强干扰窄带电磁信号的跟踪干扰，导致在工作的模拟话音带宽300hz～3000hz内落入单音或多个单音的干扰，从而降低了模拟话音的可懂度。为了提高话音的可懂度，一般要对模拟话音进行降噪处理。现有短波模拟话音降噪依赖于独立的音频信号处理模块，输入降噪模块的数字音频信号已经是经过自动增益控制(agc)处理后的信号，对接收到的射频信号强弱未知，未能结合实际短波射频信道参数予以系统性分析，存在单模块音频降噪实现的局限性，不利于降噪等级的自动开启及切换，缺乏实时性，也未能实现单芯片级的语音降噪算法处理。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种基于fpga处理的实时短波模拟话音降噪方法，采用软件无线电技术、优化的存储技术，将短波射频接收信号与音频降噪处理在单芯片fpga上实现系统综合分析处理，实现音频降噪的自动开启及等级切换；利用具有左右声道输出的音频器件，在提高模拟话音可懂度的同时也能够收听未经降噪处理的模拟话音，避免漏听现象的发生。

2、为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

3、一种基于fpga处理的实时短波模拟话音降噪方法，包括以下步骤：

4、s1、通过射频模数转换器将接收到的模拟信号进行转换，得到数字信号，所述模拟信号的范围为300hz～3000hz；

5、s2、对s1得到的数字信号进行下变频处理，得到频率为8khz基带音频信号；

6、s3、基于所述基带音频信号判决出在300hz～3000hz范围内是否存在强单音、或强双音干扰，若不存在，停止处理；若存在，进入s4；

7、s4、通过带组滤波器对所述干扰源进行滤波处理，得到降噪处理后的音频信号；

8、s5、将增益后的基带音频信号及降噪处理后的音频信号均传输给音频数模转换器进行转换，得到未经降噪处理的模拟信号和降噪处理后的模拟信号。

9、优选地，s2中所述下变频处理过程为：所述数字信号与fpga中直接数字合成器(dds)产生的正、余弦载波信号进行混频，得到混频信号，再对混频信号进行多级滤波及抽取处理，得到所述基带音频信号。

10、优选地，s3具体包括：

11、s31、所述基带音频信号分别进行幅度检测和自动增益控制处理，得到所述基带音频信号的幅度检测结果及增益后的基带音频信号；

12、s32、对增益后的基带音频信号进快速傅里叶变换；

13、s33、根据所述基带音频信号的幅度检测结果和经快速傅里叶变换后的基带音频信号判决出在300～3000hz范围内，是否存在强单音或强双音干扰。

14、优选地，s4中所述带阻滤波器的参数存储于fpga自带的18k-blockram存储器上。

15、优选地，所述带阻滤波器的阻带宽度为25hz，过渡带为25hz，阶数为255阶，所述带阻滤波器包括：109个强单音带阻滤波器和109个强双音带阻滤波器，所述强单音带阻滤波器用于对强单音干扰源进行滤波处理，所述强双音带阻滤波器用于对强双音干扰源进行滤波处理。

16、优选地，所述带阻滤波器的参数存储于56个所述存储器上，56个所述存储器错开排序，其中前28个存储所述强单音带阻滤波器的参数，后28个存储所述强双音带阻滤波器的参数；109个强单音带阻滤波器中，前108个每连续4个的参数按顺序对应的存储于前27存储器上，第28个存储器中存储第109个强单音带阻滤波器的参数，109个强双音带阻滤波器中，前108个每连续4个的参数按顺序对应的存储于第29至第55个存储器上，第56个存储器中存储第109个强双音带阻滤波器的参数；

17、优选地，第i个所述强单音带阻滤波器的参数为：

18、[fpassli,fstopli,fstopri,fpassri]，1≤i≤109

19、fstopli＝300+(i-1)*25，1≤i≤109

20、其中fpassli表示：第i个带阻滤波器的左边通带，fstopli表示：第i个带阻滤波器的频点；fstopri表示：第i个带阻滤波器的右边界值，fpas第i个带阻滤波器的右边通带；

21、所述带阻宽度表示为：fstopri-fsto[li；

22、所述带阻过渡带表示为：fstopli-fpassli；

23、优选地，第m个存储器的第n个所述强双音带阻滤波器的参数为：

24、fstop[m，n]＝300+(m-29)*100+(n-1)*25

25、其中，fstop[m，n]表示第m(29≤m≤56)个18k-blockram存储器存储的第n(1≤n≤4)个强双音带阻滤波器对应的频点。

26、优选地，所述快速傅里叶变换具有1024点。

27、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

28、本发明将短波射频信号转换为基带音频信号，并对模拟话音与窄带单音干扰源进行自动识别，实现对音频带内的强单音、或强双音的滤波抑制，将多个短波接收信号处理功能集成在单个单芯片中予以实现，在2700hz的音频带宽内实现自动滤除强单音、或强双音的干扰，使操作、应用更加简便，同时能够在低资源的fpga芯片中，使模拟话音质量有很好的提高且避免漏听现象的发生。

技术特征：

1.一种基于fpga处理的实时短波模拟话音降噪方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述基于fpga处理的实时短波模拟话音降噪方法，其特征在于，s2中所述下变频处理过程为：所述数字信号与fpga中直接数字合成器产生的正、余弦载波信号进行混频，得到混频信号，再对混频信号进行多级滤波及抽取处理，得到所述基带音频信号。

3.根据权利要求1所述基于fpga处理的实时短波模拟话音降噪方法，其特征在于，s3具体包括：

4.根据权利要求1所述基于fpga处理的实时短波模拟话音降噪方法，其特征在于，s4中所述带阻滤波器的参数存储于fpga自带的18k-blockram存储器上。

5.根据权利要求4所述基于fpga处理的实时短波模拟话音降噪方法，其特征在于，所述带阻滤波器的阻带宽度为25hz，过渡带为25hz，阶数为255阶，所述带阻滤波器包括：109个强单音带阻滤波器和109个强双音带阻滤波器，所述强单音带阻滤波器用于对强单音干扰源进行滤波处理，所述强双音带阻滤波器用于对强双音干扰源进行滤波处理。

6.根据权利要求5所述基于fpga处理的实时短波模拟话音降噪方法，其特征在于，所述带阻滤波器的参数存储于56个所述存储器上，56个所述存储器错开排序，其中前28个存储所述强单音带阻滤波器的参数，后28个存储所述强双音带阻滤波器的参数；109个强单音带阻滤波器中，前108个每连续4个的参数按顺序对应的存储于前27存储器上，第28个存储器中存储第109个强单音带阻滤波器的参数，109个强双音带阻滤波器中，前108个每连续4个的参数按顺序对应的存储于第29至第55个存储器上，第56个存储器中存储第109个强双音带阻滤波器的参数。

7.根据权利要求6所述基于fpga处理的实时短波模拟话音降噪方法，其特征在于，第i个所述强单音带阻滤波器的参数为：

8.根据权利要求6所述基于fpga处理的实时短波模拟话音降噪方法，其特征在于，第m个存储器的第n个所述强双音带阻滤波器的参数为：

9.根据权利要求3所述基于fpga处理的实时短波模拟话音降噪方法，其特征在于，所述快速傅里叶变换具有1024点。

技术总结本发明涉及一种基于FPGA处理的实时短波模拟话音降噪方法，包括对通过射频模数转换器输出的数字信号先进行下变频处理，得到频率为8KHz基带音频信号；再对基带音频信号分别进行幅度检测和自动增益控制处理，判决出在300Hz～3000Hz范围内是否存在强单音、或强双音干扰，若存在，通过带组滤波器对所述基带音频信号进行降噪处理，最后将基带音频信号及降噪处理后的音频信号均传输给音频数模转换器进行转换，得到未经降噪处理的模拟信号和降噪处理后的模拟信号。本发明降噪过程中实现了音频降噪的自动开启及等级切换；在提高模拟话音可懂度的同时也能够收听未经降噪处理的模拟话音，避免漏听现象的发生。技术研发人员：李林峰,张健,刘琪,赵勇,赵宏博受保护的技术使用者：西安烽火电子科技有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/4/17