基于RLS算法的多麦克风降噪

摘要

自适应滤波器是统计信号处理的一个重要组成部分。在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。

本次课程设计使用  软件，运用自适应滤波中的  算法实现麦克风降噪。采

用  文件、 工具箱两种方式，使用生成函数与调用库函数两种方法，对比实现对

usually far superior to the regular fixed filter designed. In addition, the adaptive filter also

provides non-adaptive method may not provide a new signal processing capability.

This course is designed to use MATLAB software, the use of the RLS adaptive filtering

microphone noise reduction algorithm. Using m file, simulink toolbox in two ways, using the

generating function call library functions with both methods, compared to realize the noisy

speech signal denoising, has been very good simulation results.

Keywords: MATLAB, adaptive filter, RLS algorithm, microphone noise reduction

目录

摘要

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 自适应滤波

 算法原理

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 设计任务

 设计要求

 设计方案讨论

 语音信号提取

 直接设计算法方案

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参考文献

附件

 方案一程序清单

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方案三原理图

1.MATLAB 简介

1.1 MATLAB 产生的历史背景

MATLAB 是美国 MathWorks 公司生产的一个为科学和工程计算专门设计的交互式

大型软件，是一个可以完成各种精确计算和数据处理的、可视化的、强大的计算工具。

　　 MATLAB 名称是由两个英文单词 Matrix 和 Laboratory 的前二个字母组成。20 世

纪 70 年代后期，美国新墨西哥大学计算机系主任 Cleve．Moler 教授为了便于教学，减

轻学生编写 Fortran 程序的负担，为两个矩阵运算软件包 Linpack 和 Eispack 编写了接

口程序，这也许就算 MATLAB 的第一个版本。1984 年，在 JackLittle(也称 JohnLittle)

的建议推动下，由 Little、Moler、SteveBangert 三人合作，成立 rMathWorks 公司，

同时把 MATLAB 正式推向市场。从那时开始，MATLAB 的源代码采用 C 语言编写，增加

了数据图形的可视化功能。1993 年，MathWorks 公司推出了 MATLAB 的 4．0 版本，

系统平台由 DOS 改为 Windows，推出了功能强大的、可视化的、交互环境的用于模拟

非线性动态系统的工具 Simulink，为 MATLAB 进行实时数据分析、处理和硬件开发而推

出了与外部直接进行数据交换的组件，为 MATLAB 能融科学计算、图形可视、文字处理

1.2 MATLAB 的语言特点和开发环境

源和工具箱资源，编程人员可以根据自己的需要选择函数，而无需再去编写大量繁琐的

程序代码，从而减轻了编程人员的工作负担。被称为第四代编程语言的 MATLAB 最大的

特点就是简洁开放的程序代码和直观实用的开发环境。具体地说 MATLAB 主要有以下特

点：

　　 (1)库函数资源丰富：数百种库函数大大减轻了用户子程序的编写工作量，也避免了

一些不必要的错误，因而用户也不必担心程序的可靠性问题。

　　 (2)语言精炼，代码灵活：MATLAB 的编程语言符合人们的思维习惯，对代码的书写

也没有特别严格的控制，语言精炼，程序的亢余度非常小。

阵进行预定义就使用，变量和数组的应用也有了很大的扩展，这为用户编写程序提供了

更大的自由度，使编程更加简单、方便。

　　 (6)图形功能强大：在很多程序语言中，绘制图形是一件很麻烦的事情。但在

MATLAB 中，只 需 调用 相应 的绘 图函 数 即可 ，既 方便 又迅 速。 随着 硬件 的发 展和

MATLAB7．0 推出，MATLAB 的图形功能更好，可视化编程能力得到更进一步的提高。

　　 (7)程序的兼容性好：MATLAB 可以在各种 PC 机、大型计算机和各种操作系统上运

行。

　　 (8)源代码开放：MATLAB 的最重要的特点是源代码的开放性，除了内部函数，所有

的 MATLAB 核心文件和工具箱文件都完全开放，都可渎可改。用户对源文件修改就可以

生成适合自己的源代码文件。

网络、小波分析、统计；优化、金融预测等工具箱，无一不是非常优秀的运算工具。这

些工具箱都可以添加自己根据需要编写的函数，用户可以不断更新自己的工具箱，使之

更适合于自己的研究和计算。

1.3 MATLAB 应用领域

MATLAB 的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和

测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。附加的工具箱（单独提供的专

用 MATLAB 函数集）扩展了 MATLAB 环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题。

MATLAB 产品族可以用来进行以下各种工作：

（1）数值分析

（2）数值和符号计算