基于DSP Builder的回波抵消器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
摘要:針對通信中的回波問題,基于自適應(yīng)濾波的LMS算法,設(shè)計(jì)了自適應(yīng)回波抵消器。并基于利用FPGA芯片,在DSP Builder平臺上,有效結(jié)合MatLab/Simulink和Quanus II設(shè)計(jì)工具,根據(jù)模塊化設(shè)計(jì)思想實(shí)現(xiàn)了LMS算法自適應(yīng)回波抵消器硬件電路設(shè)計(jì)。軟件仿真和系統(tǒng)FPGA硬件實(shí)測結(jié)果表明,該設(shè)計(jì)方法使回波抵消器的FPGA硬件實(shí)現(xiàn)更加簡便快捷。
關(guān)鍵詞:DSP Builder;回波抵消器;FPGA
在數(shù)字通信、衛(wèi)星通信等系統(tǒng)中,不同程度的存在回波現(xiàn)象,影響了通信質(zhì)量。為了消除回波可以采用回波抵消器,它能估計(jì)回波路徑的特征參數(shù),以產(chǎn)生一個(gè)估計(jì)的回波信號,然后從接收信號中減去該信號,以實(shí)現(xiàn)回波抵消。而一般采用自適應(yīng)濾波器模擬回波路徑,可以跟蹤回波路徑的變化。
DSP Builder是Ahera公司推出的面向DSP開發(fā)的系統(tǒng)級工具,它作為Matlab的一個(gè)Simulink工具箱出現(xiàn),使得用FPGA設(shè)計(jì)的DSP系統(tǒng)完全可以通過圖形化界面進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真。
文中介紹以DSP Builder為平臺完成自適應(yīng)回波抵消器的FPGA電路設(shè)計(jì),用FPGA驗(yàn)證設(shè)計(jì)電路的正確性和可靠性。
1 自適應(yīng)回波抵消器原理
自適應(yīng)回波抵消結(jié)構(gòu)框圖,如圖1所示。
圖1中s(n)表示B信號;x’(n)表示A信號產(chǎn)生的回波;v(n)為近端環(huán)境噪聲;y’(n)是濾波器模擬的回波信號;e(n)是殘留回波信號或誤差信號。信號d(n)由B信號s(n)和回波x’(n)及噪聲組成,即d(n)=x’(n)+s(n)+v(n)。假定模擬回波信號估計(jì)為
式中,ωk(n)為自適應(yīng)濾波器的時(shí)變系數(shù),從信號d(n)中減去模擬回波y’(n)信號后的殘留回波信號或誤差信號為
當(dāng)自適應(yīng)濾波器的單位脈沖響應(yīng)能很好地模擬回波通道的傳遞函數(shù)時(shí),可以認(rèn)為時(shí),從而有e(n)=s(n)+v(n),這樣傳向遠(yuǎn)端的信號中不包括回波信號x’(n),即回波被抵消。
其中,回波抵消器的主要部分自適應(yīng)濾波器所用算法選擇LMS算法,其迭代公式為
式中,X(n) =[X(n),X(n-1),X(n-2),…,X(n-M+1)]T表示時(shí)刻n時(shí)的輸入信號矢量,由最近M個(gè)信號采樣值構(gòu)成,W(n)=[W0(n),Wl(n),…,WM-1(n)]T表示n時(shí)刻自適應(yīng)濾波器的系數(shù)矢量估值,μ是控制穩(wěn)定性和收斂速度的步長參量。
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