基于賽靈思FPGA的數(shù)字頻域干擾抵消器

　　算法設(shè)計(jì)

　　頻域自適應(yīng)干擾抵消(AIC)模塊利用了頻域實(shí)現(xiàn)的LMS算法[2,3]。該算法通過(guò)1/2重疊保留法的快速傅立葉變換(FFT)，在頻域以直接相乘的計(jì)算方式實(shí)現(xiàn)快速相關(guān)和快速卷積[4]。算法基本框圖如圖3，其中A點(diǎn)為被干擾的信號(hào)，B為反饋鏈路的信號(hào)，C點(diǎn)為干擾被抵消后的輸出。主要包括以下循環(huán)執(zhí)行的操作流程，其中k表示第個(gè)k數(shù)據(jù)塊：

　　(1)對(duì)自適應(yīng)濾波器的M個(gè)頻域抽頭系數(shù)W(k)作初始化設(shè)置;

　　(2)將濾波器的時(shí)域連續(xù)輸入信號(hào)u(n)每個(gè)M組成一個(gè)塊，然后級(jí)聯(lián)兩個(gè)數(shù)據(jù)塊做N點(diǎn)離散快速傅立葉變換，使其轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)U(k)，并將此信號(hào)用作自適應(yīng)濾波器的輸入;其中N是該濾波器抽頭個(gè)數(shù)M的2倍，即N=2M;

　　(3)將U(k)通過(guò)濾波器得到輸出信號(hào)Y(k)，然后進(jìn)行快速傅立葉逆變換(IFFT)處理，使其轉(zhuǎn)換為時(shí)域信號(hào)y(k)，作為干擾的估計(jì)值;

　　(4)計(jì)算被干擾信號(hào)r(k)和y(k)的差值，即為干擾抵消后的信號(hào)d(k);再產(chǎn)生該期望信號(hào)的頻域值D(k)為下一次濾波器抽頭系數(shù)迭代所使用;

　　(5)利用頻域信號(hào)進(jìn)行最小均方誤差LMS計(jì)算，即根據(jù)D(k)和U(k)對(duì)W(k)進(jìn)行更新，并將此更新值返回到步驟(2)中使用。跳轉(zhuǎn)到步驟(2)進(jìn)行反復(fù)迭代，直至干擾被抵消。

　　與傳統(tǒng)的時(shí)域LMS算法相比，利用頻域LMS算法可以降低計(jì)算復(fù)雜度。假設(shè)輸入為實(shí)信號(hào)，濾波器抽頭個(gè)數(shù)為。可以得到，頻域LMS和時(shí)域LMS的計(jì)算復(fù)雜度之比為。實(shí)際中，干擾在空中傳輸?shù)臅r(shí)延會(huì)比反饋信號(hào)的時(shí)延大得多，這時(shí)需要較大的抽頭個(gè)數(shù)才能抵消干擾。假設(shè)M=1024，則頻域LMS算法可以比時(shí)域LMS算法的速度提高大約16倍。為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，在本文檔中取M=64，利用頻域LMS算法，在計(jì)算量角度大約可以比時(shí)域LMS算法快1.5倍。