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研究生: 程柏凱
Po-kai Chen
論文名稱: 主動式噪音消除器於通訊系統之應用與研究
A Research of the Application of the Active Noise Controller on Communication Systems
指導教授: 陳志明
Chih-Ming Chen
口試委員: 陳建中
Jiann-Jone Chen
王延年
Yen-Nien Wang
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電機工程系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 77
中文關鍵詞: 適應性濾波器LMS主動式噪音消除
外文關鍵詞: Adaptive Filter, Lest Mean Square, Active Noise Controller
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本論文應用以適應性濾波器(Adaptive Filter)為基礎的主動式噪音消除系統於通訊系統之噪音消除。主要目的是利用以LMS(Lest Mean Square)法則為基礎之適應性濾波器對生活環境中常聽見的穩態(Stationary)噪音做估測,利用波型合成原理,產生適當的反噪音訊號來與原使噪音訊號做破壞性干涉,而保留非穩態(Nonstationary)的語音訊號,試圖將通訊系統所收到語音之外的雜訊消除,以達到優良的通話品質。
而在系統實現上,以Nios II嵌入式處理器作為系統的運算核心,配合SOPC的概念,將系統整合於單一現場可程式邏輯閘陣列(FPGA)晶片中。


This thesis presents the design and application of an active noise controller, based on the adaptive filter theories, for communication systems. The main purpose is to eliminate outside stationary noises from the transmitting signal.
Based on the wave synthesis theory, the system detects the characteristics of the noise and generates anti-noise signal such that destruction interference can occurs to the original noise. The mostly nonstaionary speech signals are hence retained and enhanced. As a result, the overall signal quality can be improved.
For the realization of this system, a Nios II embedded processor as the system’s operation core. Through tests have been performed to evaluate the effectiveness of this system. By taking the advantage of the System-On-Programmable-Chip (SOPC) technology, the system can be built on FPGA chips.

第1章 緒論 1 1.1 簡介 1 1.2 研究目的 4 1.3 內容大綱 4 第2章 主動式噪音消除器 6 2.1 噪音消除之概念 6 2.1.1 被動式噪音消除 6 2.1.2 主動式噪音消除 7 2.2 適應性濾波器之基本原理 9 2.2.1 傳統適應性噪音消除器 9 2.2.2 簡化之適應性噪音消除器 10 2.2.3 適應性濾波器原理 10 2.3 適應性演算法則 15 2.3.1 適應性演算法則介紹 15 2.3.2 LMS法則 16 2.3.3 步進值之調整原則 17 2.4 步進值調整法則 20 2.4.1 ELMS法則 20 2.4.2 CLMS法則 21 第3章 主動式噪音消除實驗 25 3.1 簡介 25 3.2 純噪音訊號消除實驗 26 3.2.1 單頻弦波噪音消除實驗結果 27 3.2.2 複頻弦波噪音消除實驗結果 28 3.2.3 機車引擎噪音消除實驗結果 29 3.2.4 冷氣運轉噪音消除實驗結果 30 3.2.5 實驗結果分析 31 3.3 加入語音訊號之噪音消除實驗 31 3.3.1 單頻弦波噪音加入語音訊號實驗結果 32 3.3.2 複頻弦波噪音加入語音訊號實驗結果 33 3.3.3 機車引擎噪音加入語音訊號實驗結果 34 3.3.4 冷氣運轉噪音消除實驗結果 35 3.3.5 實驗結果分析 36 第4章 嵌入式處理器數位電路設計 37 4.1 簡介 37 4.2 開發環境與設計流程簡介 38 4.2.1 系統開發環境介紹 38 4.2.2 系統設計流程介紹 42 4.3 主動式噪音消除系統之硬體設計 47 4.3.1 系統功能 47 4.3.2 Nios嵌入式處理器規劃 47 4.3.3 周邊電路之設計與規劃 50 4.3.4 Nios II嵌入式處理器規劃結果 56 第5章 結論 59 5.1 結論 59 5.2 未來研究方向 60 參考文獻 62

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