盲源分離信息最大化算法的FPGA實(shí)現(xiàn).pdf

1、盲源分離(BlindSourceSeparation，BSS)是信號(hào)處理領(lǐng)域于20世紀(jì)90年代初發(fā)展起來(lái)的一個(gè)活躍分支，其特有優(yōu)勢(shì)在于能在各源信號(hào)和傳輸通道參數(shù)均未知的情況下，僅僅利用源信號(hào)的多個(gè)混合信號(hào)，就能夠恢復(fù)源信號(hào)的各個(gè)獨(dú)立成分。BSS以其特有優(yōu)勢(shì)很快成為信號(hào)處理領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)，并已廣泛應(yīng)用在無(wú)線通信、生物醫(yī)學(xué)、語(yǔ)音和圖像處理等許多領(lǐng)域。 信息最大化算法(InformationMaximization，Infomax

2、)是Bell和Sejnowski基于Linskers的信息最大化理論提出的一種著名BSS方法。該算法在分離混和語(yǔ)音等超高斯信號(hào)方面，性能明顯優(yōu)于其他BSS算法，適于在通信、多媒體、語(yǔ)音識(shí)別等系統(tǒng)中進(jìn)行高質(zhì)量的語(yǔ)音處理。但是，Infomax算法計(jì)算量較大，分離速度達(dá)不到實(shí)時(shí)性要求。 針對(duì)Infomax算法的實(shí)時(shí)性問(wèn)題，本文給出了基于FPGA(FieldProgrammableGateArray)實(shí)現(xiàn)該算法的硬件解決方案。主要工作如

3、下：(1)深入分析了Infomax算法的原理和功能，采用模塊化設(shè)計(jì)方法將該算法分為輸入模塊、矩陣乘模塊、判斷模塊、權(quán)值調(diào)整模塊和輸出模塊等五大模塊。(2)對(duì)各個(gè)模塊分別進(jìn)行了FPGA設(shè)計(jì)。由于權(quán)值調(diào)整是Infomax算法實(shí)現(xiàn)的核心，因此重點(diǎn)設(shè)計(jì)了權(quán)值調(diào)整模塊，并采用基于ROM的查找表法實(shí)現(xiàn)了Infomax算法中的非線性函數(shù)。(3)設(shè)計(jì)了信息最大化算法中所應(yīng)用的矩陣乘法運(yùn)算模塊，給出了串行、并行和串并結(jié)合三種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。通過(guò)在MAX+P