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基于AGC算法的音频信号处理方法及FPGA实现

发布日期:2021-11-23 00:31

本文摘要:随着现代通信技术的普遍用于,通信企业回答的竞争大大激化,为提高自身的竞争优势,通信企业必须将其通信信号的质量提高,并提升通信系统各项指标的稳定性、安全性、高效性。在音频信号处理方法及FPGA构建中,使用AGC算法,可提升音频信号系统和音频信号输入的稳定性,解决问题了AGC调试后的信号杂讯问题。本文针对基于简单AGC算法的音频信号处理方法与FPGA构建,及其涉及内容展开了分析研究。

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随着现代通信技术的普遍用于,通信企业回答的竞争大大激化,为提高自身的竞争优势,通信企业必须将其通信信号的质量提高,并提升通信系统各项指标的稳定性、安全性、高效性。在音频信号处理方法及FPGA构建中,使用AGC算法,可提升音频信号系统和音频信号输入的稳定性,解决问题了AGC调试后的信号杂讯问题。本文针对基于简单AGC算法的音频信号处理方法与FPGA构建,及其涉及内容展开了分析研究。

  1简单AGC算法在实际应用于中的原理  在通信设备用于过程中,语音通信是最重要的组成部分,而在语言通信中音频信号的质量,要求着人们对通信系统的自由选择。当前在通信音频信号处理中不会使用AGC,其可确保信号输入的稳定性,减少信号输入的阻碍。

通过实际检验,简单AGC算法与普通的AGC算法不存在一定的差异,简单AGC算法是普通AGC算法的基础上产生,其不仅可将信号传输中的阻碍因素有效地减少,还可确保音频信号在传输中的稳定性,精确地将音频信号的幅度变化情况表明出来。随着科技的发展,数字处置技术,在音频信号处理中的应用于,可减少信号的阻碍,构建FPGA。  自动增益掌控(AutomaticGainControl,AGC)。

其主要由增益放大器以及对系统电路两部分构成。在其工作过程中,增益放大器组成部分,根据系统中对系统电路的幅度、阈值,使用一定的AGC算法,对增益值展开调整。即AGC通过缩放电路中自动增益信号的强度,调整信号的自动控制。在信号强度减少时,AGC系统对系统电路的掌控,按照一定关系展开适当的增大;反之,当AGC系统增益放大器中信号幅度减少时,对系统电路的增益,将按照两者之间不存在的一定关系,展开适当的减小。

通过此方法,在AGC算法缩放调整后,保证了通信系统信号输入的幅度可基本保持在恒定的状态。文中将AGC算法应用于音频信号处理中,可实现FPGA,并可有效地减少音频信号输入时的阻碍,确保信号的平稳。  2基于AGC算法的音频信号处理设计  在音频信号处理过程中,应用于AGC算法分成4个步骤:  步骤1确认音频信号输入的动态范围。

在设计基于用于AGC算法的音频信号处理中,须要根据音频信号的实际情况而以定。若在设计过程中,简单AGC系统中期望值为一个定值时,此时音频信号输入的幅度将无穷大AGC系统的这一期望值。在无穷大这一期望值的过程中,输入信号不会大大地调整,进而导致信号输入末端幅度的不平稳,所以为确保音频信号输入的稳定性,可在AGC期望值的基础上,以期望值为中心,设计并确认音频信号输入平稳的一个动态范围。

当AGC算法调整中,音频信号的幅度在这一动态范围内,则可确认音频信号的输入幅度是平稳的。一般情况下,音频信号输入幅度范围是AGC系统期望值以此类推0.1dB,同时为了对音频信号输入的电路展开维护,必须将AGC系统的期望值,设置为音频信号输入满值下增加0.25dB。  步骤2确认增益调整速度。

在长时间语音通信中,语言信号的幅度在不时变化,为了确认、确保并呈现出语音信号幅度的长时间变化趋势,须要保证其增益恒定或是在一个较小的范围内变化,由此才可确保音频信号传输中的幅度不杂讯。在音频信号传输过程中受到的阻碍,使得音频信号的平均值幅度比较较小,所以需将其增益值增大,保证信号的整体幅度减少,以此确保音频信号不杂讯。简单AGC在音频信号中的应用于,其增益值须要欲慢而慢,随着信号幅度的慢变化而展开忽快的变化。

当音频信号增益调整的时间与音频信号长时间情况下的调整时间相比较宽时,此时的增益值会再次发生较小变化,须要根据音频信号输入的特点,原作其增益调整的时间为4s。若音频信号输入较小时,此时的增益须要较慢增大,若不展开增大调整,则不会导致器件的损毁。

而当信号的输入值小于期望值的下限时,增益值调整时间须要原作为0.5ms。  简单AGC算法的增益值计算公式为  其中,A(n+1)是对信号传输调整后的增益值;A(n)是调整前的增益值;Ain是信号幅度值;A0是希望幅度值;2-a为一个常数。

其中a值有所不同,AGC的调整速度也有所不同,根据简单AGC算法的实际拒绝,信号输入幅度大于期望值下限时,a=16,增益的调整将减慢,若a=3,此时的增益调整速度则将减缓。  步骤3确认输出信号的动态范围。在音频信号输出的过程中,若原作的输出值范围过大,将不会使信号在传输过程中,产生较小的噪声,影响信号的输出、输入质量。忽略若音频输出信号的原作的范围较小,因信号较小,不会被忽视,进而导致音频输出信号的杂讯。

根据音频信号的输出时间情况,将36dB的信号强度确认为噪声。用于AGC算法,将音频信号的输出动态范围确认,可根据噪声不存在的时间,辨别噪声否再次发生在音频信号传输的间隙,若噪声不存在的时间比较较小,则可将其看作是音频信号的间隙。一般来说噪声的辨别时间原作为5s最佳。根据噪声不存在的时间及信号输出的实际情况,将音频信号最小值到噪声门限之间大约6dB的范围,确认为音频信号输出的动态范围。

在这一范围内噪声对音频信号的阻碍强度较,因此必须将增益值相同。  步骤4对增益值的大小展开容许。为防止再次发生增益过大,将信号传输器件或设备焚毁,必须将其增益值掌控在一个范围内,若AGC计算出来得出结论的值,小于该范围的下限,此时增益值所取最大值,反之所取最小值。

根据音频信号的实际传输情况,增益范围在-3~30dB。  通过以上4个步骤,可将简单AGC算法在音频信号处理中的应用于流程,设计如图1右图。


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