Störsignalunterdrückung

Störsignalunterdrückung

In der heutigen mobilen Welt halten immer mehr Systeme Einzug, die durch Sprache gesteuert werden können oder uns die mobile Kommunikation mittels Sprache ermöglichen sollen. Als Beispiel sei hier nur der Gebrauch von Mobiltelefonen erwähnt aber auch in vielen anderen Einsatzfeldern sind bereits solche Systeme realisiert bzw. vorstellbar. Ein Hauptproblem ist hierbei die Einkoppelung von Störsignalen, wie z.B. im Pkw, wo Wind- und Motorgeräusche breitbandige Störquellen darstellen, die eine Kommunikation mittels Telefon behindern.

In einer vorangegangenen Arbeit, wurden erste messtechnische Untersuchungen der Signale durchgeführt. Dabei wurde unter anderem ein Verfahren zur Unterdrückung des Störgeräuschs gefunden, welches auf einer Störsignalunterdrückung mittels Subtraktion im Spektralbereich basiert.

Die vorliegende Arbeit greift diese Überlegung auf und entwickelt schrittweise ein System zur Störsignalunterdrückung auf Basis der Subtraktion der Leistungsspektren. Sie beschäftigt sich hauptsächlich mit der Untersuchung der Eigenschaften, Realisierung und Verbesserung des Systems und zeigt Arbeitsweise sowie Vor- und Nachteile auf. Fr die Untersuchung und Modellentwicklung wurde die Anwendungssoftware MATLAB/Simulink verwendet.

Im folgenden soll ein kurzer Überblick gegeben werden:

Nach der Einführung in das Thema und der Wiederholung der wichtigsten Grundlagen zur digitalen Signalverarbeitung und der diskreten Fouriertransformation werden die Grundüberlegungen, die zur Wahl der spektralen Filterung durch Subtraktion der Leistungsspektren geführt hat, theoretisch dargestellt.

Im weiteren werden die Funktionsblöcke des zu entwickelnden Modells dargestellt, untersucht und schrittweise zusammengeführt, so dass am Ende dieses Abschnittes ein Simulink-Modell zur Verfügung steht, welches in der folgenden Abbildung dargestellt ist.

Die farbig markierten Funktionsblöcke haben folgende Aufgaben:

  • Pufferung der eingehenden Signalwerte und Sequentialisierung der ausgehenden Signalwerte (blau)
  • Transformation in den Spektralbereich und Rücktransformation in den Zeitbereich mittels schneller Fouriertransformation FFT bzw. IFFT (grün)
  • Trennen von Betrag und Phase des Eingangssignals und Zusammenführen von Betrag des Ergebnisses der Subtraktion und der Phase aus dem Mischsignal (grau)
  • Subtraktion der Leistungsspektren (gelb)

Ein Schwerpunkt dieser Arbeit bildet die Untersuchung des entwickelten Modells zur spektralen Filterung. Hierbei wird zum einen das Übertragungsverhalten für verschiedene Eingangssignale untersucht, wobei zunächst die Zweige für gestörtes Signal und Störung (Referenzsignal) getrennt voneinander betrachtet werden, um eventuell aus später auftretenden Problemen Rückschlüsse ziehen zu können. Im weiteren wurde die Funktion des Systems mit verschieden Signalen betrachtet.

Weiterhin beschäftigt sich diese Arbeit mit der Modifizierung und Optimierung des entwickelten Modells und zeigt Möglichkeiten zur Verbesserung der Filterwirkung auf. Gleichzeitig wird hier auf die dem System typischen Fehlerquellen und Einschränkungen eingegangen und versucht Methoden zu deren Minimierung zu entwickeln.

Die in dieser Diplomarbeit durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass das vorgestellte Verfahren zur Störsignalunterdrückung, auf Basis einer spektralen Filterung durch Subtraktion der Leistungsspektren, durchaus geeignet und prinzipiell anwendbar ist. Als Beispiel sei an dieser Stelle das Eingangssignal und das daraus gefilterte Ausgangssignal vorgestellt.

Des weiteren liefern die gewonnenen Ergebnisse Ansatzmöglichkeiten zur weiteren Untersuchung, wie zum Beispiel im Bereich der Störsignalgewinnung oder der Untersuchung der Eigenschaften von Sprach- und Störsignalen, um das Fernziel, einer Realisierung auf einem DSP, zu erreichen.

erstellt von Jens Maxeiner

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