Implementación de un detector de frecuencia fundamental de voz en tiempo real usando la plataforma STM32F407 Discovery de Stmicroelectronics

Abstract

Los sistemas de comunicaciones AM-SSB presentan errores de frecuencia a la hora de demodular la señal debido a la falta de sincronía entre los mezcladores del modulador y del demodulador, por lo que la detección de los mismos permite realizar correcciones para lograr una mejor comunicación. El cálculo de la frecuencia fundamental de la voz es una de las etapas requeridas para la elaboración de algoritmos de corrección de errores de corrimiento de frecuencia, por lo que el presente proyecto tiene por objetivo la implementación de un detector de frecuencia fundamental de la voz en tiempo real en la plataforma de desarrollo STM32F407, la cual aprovecha el lenguaje de programación C y módulos propios de ADC y FPU para facilitar la implementación. Para ello, se escogió el algoritmo de CEPSTRUM como base del programa de estimación de la frecuencia fundamental; luego se diseñó el programa final en lenguaje C, aprovechando las herramientas y librerías provistas por el fabricante de la plataforma, incorporando etapas de preprocesamiento y postprocesamiento de la señal de voz. Se implementó el programa en la plataforma de desarrollo mediante el entorno de desarrollo IAR Embedded Workbench 6.30 para la escritura y compilación del código, adaptando un display para la visualización de los resultados y un circuito de elevación de nivel de señal para modificar la señal de entrada, de modo que pudiera ser muestreada correctamente a través del ADC. Seguidamente, se realizaron pruebas estadísticas para la estimación de la frecuencia fundamental de señales de voz con parámetros conocidos, determinando que el detector funciona en tiempo real y tiene mayor precisión para voces masculinas que femeninas, arrojando errores de estimación menores en el caso de las primeras. Se determinó que, en general, se requiere una SNR mayor a 2 dB para realizar estimaciones confiables de la frecuencia fundamental de voces masculinas, y mayor a 3 dB para voces femeninas. Finalmente, se realizaron estimaciones de frecuencia fundamental a señales de voz con frecuencia desconocida, para sujetos