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骨传导技术的应用改变了人们对语音的传统概念。骨传导技术的主要优势是不用双耳而是用颅骨也能听到声音。然而，在实际应用中，能通过颅骨传导语音的骨传导设备，也能传导因风吹、摩擦和碰撞引入的噪声，因而影响传导语音的效果。采用语音增强技术可有效降低骨传导设备应用中的噪声，提高通信质量。本文深入研究了语音和噪声特性，分析了骨传导通讯时的几种非稳态噪声。对已有的几种主要语音增强算法进行了分析对比。根据骨传导语音增强的特点，采用基于信号字典的语音增强算法，构建了语音增强仿真实验系统，完成了仿真实验，取得了良好的实验结果。根据语音增强算法的计算特征，设计了可重构语音增强芯片体系结构，重点完成了可重构协处理部件的RTL级建模与模拟分析，得到了良好的模拟分析结果。本文的主要研究工作和研究成果包括：一、在分析已有主要语音增强算法和字典训练算法实用性、实时性和收敛性基础上。针对骨传导通讯时噪声种类固定的特点，确定采用基于信号字典的语音增强方法。采用K-SVD算法和正交跟踪匹配算法相结合的信号字典训练方法，对骨传导语音和非稳态噪声信号分别训练得到信号字典。二、基于Matlab建模与仿真软件平台，构建了基于字典训练的语音增强仿真实验系统，采用实际的骨传导设备采集数据进行了算法仿真。实验结果表明所采用的语音增强方法，有效降低了骨传导通讯时引入的几种非稳态噪声，语音增强后的信噪比提升了10db以上，语音可懂性良好。三、提出了一种支持语音增强算法高效运行的可重构协处理部件硬件结构并完成了RTL级设计实现。可重构结构中采用了粗粒度、VLIW计算模式、部分互联等实现方式，具有粗粒度并行处理，多上下文系统，自动循环流水等特点，对本文的语音增强算法有良好的并行硬件加速性能。四、研究了FFT、矩阵乘、点积等关键运算在可重构协处理部件上的映射方法，并将关键运算在RTL级描述的可重构协处理部件硬件结构上模拟验证，模拟实验结果表明，所设计的可重构协处理部件结构加速了计算密集型语音增强算法的运行性能，可满足骨传导实时语音增强处理的应用需求。