RU168793U1 - Корреляционный адаптивный инвариантный эхокомпенсатор - Google Patents
Корреляционный адаптивный инвариантный эхокомпенсатор Download PDFInfo
- Publication number
- RU168793U1 RU168793U1 RU2016124061U RU2016124061U RU168793U1 RU 168793 U1 RU168793 U1 RU 168793U1 RU 2016124061 U RU2016124061 U RU 2016124061U RU 2016124061 U RU2016124061 U RU 2016124061U RU 168793 U1 RU168793 U1 RU 168793U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- echo
- signals
- multiplier
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B3/00—Line transmission systems
- H04B3/02—Details
- H04B3/20—Reducing echo effects or singing; Opening or closing transmitting path; Conditioning for transmission in one direction or the other
Landscapes
- Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к электросвязи и может быть использована при модернизации существующих и создании новых дуплексных систем передачи информации.Целью полезной модели является повышение точности компенсации эхосигналов, вносимых собственным передатчиком в принимаемый сигнал, при разбалансировки дифференциальной системы и воздействии помех. Для этого предлагается ввести в схему адаптивного инвариантного эхокомпенсатора дополнительные блоки, которые обнаруживают, вычисляют и устраняют эхосигналы, возникающие в следствие разбалансировки дифференциальной системы и воздействия помех, с большей точностью по сравнению с прототипом.Проверка устройства проведена путем аналитического исследования и моделирования.Результаты проверки доказали, что устройство обнаруживает, вычисляет и устраняет возникающие из-за разбалансировки дифференциальной системы эхосигналы, благодаря их сходству с передаваемыми сигналами, а повышение точности эхокомпенсации обеспечивается за счет замены процедуры деления суммы принимаемых сигналов, помехи и эхосигналов на передаваемые сигналы на процедуру вычисления величины корреляции этой суммы с передаваемыми сигналами.Таким образом, устройство, обладая свойством адаптивности, позволяет компенсировать эхосигналы в условиях воздействия помех с большой точностью по сравнению с прототипом.
Description
Предлагаемая полезная модель относится к области электросвязи и может быть использована при модернизации существующих и создания новых дуплексных систем передачи информации.
Известно, что эхосигналы в дуплексных каналах возникают из-за неидеальной работы устройств, разделяющих встречные направления передачи [1]. В результате этого между передатчиком и собственным приемником образуется паразитный эхотракт, влияние которого должно быть нейтрализовано дополнительными средствами - эхокомпенсаторами. В [2] был синтезирован инвариантный эхокомпенсатор, использующий в своей работе сохраняющиеся отношения длин векторов передаваемых сигналов с подобными формами (совпадающими с точностью до постоянного множителя). Это отношение является инвариантом для любой линейной системы, в том числе и эхотракта.
Недостатком известного инвариантного эхокомпенсатора является отсутствие адаптивности к изменениям параметров эхотракта, что может происходить при разбалансировке дифференциальной системы в следствие изменения характеристик канала связи после завершения этапа обучения эхокомпенсатора. При этом сигнал на выходе инвариантного эхокомпенсатора можно записать в виде
Sвых эк(t)=kSпер(t)+Sпр(t),
где Sпер(t) - передаваемый сигнал;
Sпр(t) - принимаемый сигнал;
k - коэффициент передачи паразитного эхотракта;
kSпер(t) - погрешность эхокомпенсации.
Адаптивность к изменениям параметров эхотракта реализована в полезной модели «Адаптивный инвариантный эхокомпенсатор [3]».
В этой модели осуществляется непрерывное оценивание величины k, формирование компенсирующих сигналов kSnep(t) и вычитание их из суммы принимаемых и компенсируемых эхосигналов, что и обеспечивает адаптивность инвариантного эхокомпенсатора.
На фиг. 1 представлена структурная схема адаптивного инвариантного эхокомпенсатора (прототипа), которая состоит из контура вычисления управляющих сигналов, двух контуров эхокомпенсации и модуля адаптации.
Принцип работы этой схемы предполагает этап обучения, во время которого сигналы от противоположной стороны должны отсутствовать, а передатчик передает обучающий сигнал единичной амплитуды, записываемый в блок памяти БП1 а отклик эхотракта на него - в блок памяти БП2.
В режиме передачи сообщений временные отсчеты передаваемых сигналов через ключ К1 поступают на вход блока памяти БП1, где хранятся в течение временного интервала дискретизации, и на первый вход делителя 1, который вычисляет управляющий сигнал, равный отношению двух временных отсчетов сигнала передатчика, передаваемых в данный и предыдущий моменты времени. В следствие свойства инвариантности - сохранения величины такого же отношения для соответствующих отсчетов эхосигнала на выходе дифференциальной системы (т.е. на выходе паразитного эхотроакта) - умножение посредствам умножителя 1 эха от предыдущего отсчета передаваемого сигнала, хранящегося во втором блоке памяти БП2, на управляющий сигнал дает величину эха от передаваемого в данный момент отсчета сигнала передатчика. При вычитании с помощью вычитателя 1 рассчитанной таким образом величины эха из суммы реального эха и принимаемого сигнала осуществляется компенсация эха первым контуром эхокомпенсатора.
Однако первый контур, устраняя сигналы эха, одновременно изменяет структуру принимаемых сигналов. Для ее восстановления служит второй (нижний) контур, который имеет зеркальную структуру, состоящую из сумматора 1, умножителя 2, блока памяти БП3.
В результате изменения частотно-временных характеристик используемого канала связи после этапа обучения происходит разбалансировка дифференциальной системы, в результате чего во втором контуре возникают эхосигналы, повторяющие с точностью до неизвестного множителя k форму передаваемых сигналов. Для устранения возникших эхосигналов используется модуль адаптации, содержащий делитель 2, интегратор 1, делитель 3, умножитель 3, вычитатель 2. При этом посредством делителя 2, интегратора 1 и делителя 3 происходит вычисление оценки величины k
где Т- интервал интегрирования, превосходящий, как минимум, на два порядка длительность передаваемых и принимаемых сигналов.
При указанном условии и некоррелированности Sпр(t) и Sпер(t), что гарантированно обеспечивается процедурами скремблирования сигналов на обеих сторонах системы связи, последнее слагаемое в (1) будет вносить незначительную погрешность в оценку k.
После определения k с помощью умножителя 3 происходит формирование компенсирующих эхосигналов kSпер(t), а затем в вычитателе 2 их компенсация.
Недостатком адаптивного инвариантного эхокомпенсатора является наличие погрешности эхокомпенсации, обусловленной помехами, поступающими на вход эхокомпенсатора из канала связи. Так, если в канале действует помеха типа белого шума со спектральной плотностью мощости G0, то дисперсия погрешности оценки коэффициента передачи паразитного эхотракта, вызвана помехой, будет равна
где Е0C - энергия обращенного передаваемого сигнала
Sобр(t)=1/Sпер(t)->вычисленная на интервале скользящего интегрирования длительностью Т.
Целью полезной модели является повышение точности эхокомпенсации адаптивного эхокомпенсатора путем уменьшения погрешности эхокомпенсации, обусловленной влиянием помехи в канале связи.
Поставленная цель достигается тем, что в схему адаптивного инвариантного эхокомпенсатора (фиг. 1) вместо делителя 2 введен умножитель 4, включены дополнительные блоки: интегратор 2 и квадратор Кв (блок возведения величин отсчетов сигналов во вторую степень).
На фиг. 2 представлена схема корреляционного адаптивного инвариантного эхокомпенсатора.
При этом первый вход умножителя 4 подключен к входу блока памяти БП3 второго контура эхокомпенсатора, а второй вход - к выходу ключа К1, выход умножителя 4 подключен к входу первого интегратора, выход которого соединен с первым входом второго делителя.
Выход ключа К1 соединен с входом квадратора Кв, выход которого подключен к входу второго интегратора, а выход второго интегратора - ко второму входу второго делителя.
Выход второго делителя соединен с первым входом третьего умножителя, второй вход которого подключен к выходу ключа К1.
Выход третьего умножителя соединен со вторым входом второго вычитателя, первый вход которого подключен к входу блока памяти БП3.
Выход второго вычитателя является выходом корреляционного адаптивного инвариантного эхокомпенсатора.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. При изменении параметров канала связи и возникновении при этом разбалансировки дифференциальной системы, а также при одновременном воздействии из канала помехи n(t), на выходе второго контура эхокомпенсатора, а именно, на выходе блока памяти БП3 появится сигнал совокупной погрешности эхокомпенсации ΔSэк(t):
ΔSэк(t)=kSпер(t)+n(t),
где k - изменение коэффициента передела эхотракта, возникшее в следствие разбалансировки дифсистемы.
Уменьшение погрешности эхокомпенсации ΔSэк(t) осуществляется выполнением операций, реализуемых в модуле адаптации.
Вначале посредством четвертого умножителя и первого интегратора рассчитывается величина корреляции R(T) между передаваемыми сигналами Sпер(t) и сигналами на выходе эхокомпенсатора
Sвых.эк(t)= ΔSэк(t)+Sпр(t)+n(t):
рассчитанная для интервала скользящего интегрирования длительностью Т. При этом Т выбирается не менее чем на два порядка больше длительности одного сигнала.
При некоррелированности последовательностей передаваемых и принимаемых сигналов, что обеспечивается процедурами скремблирования на передающей и приемной сторонах системы связи, последний интеграл будет равен нулю.
Одновременно с помощью квадратора Кв и второго интегратора вычисляется энергия Е(Т) передаваемой последовательности сигналов для интервала скользящего интегрирования длительностью Т.
Величина поступает на первый вход умножителя 3, на второй вход которого подаются отсчеты передаваемого сигнала Sпер(t). В результате умножения этих величин формируется приближенная копия сигналов погрешности эхокомпенсации , которая поступает на второй вход второго вычитателя, при этом осуществляется компенсация эхосигналов на входе приемника системы связи.
Как можно доказать аналитически, при предположении о равномерной плотности вероятности величин отсчетов передаваемых сигналов внутри диапазона значений -М≤ Sпер(t)≤М (-М÷М - динамический диапазон изменений отсчетов сигналов) и воздействии помехи типа белого шума с учетом (2) и (3) выигрыш в повышении точности вычисления оценки коэффициента передачи эхотракта в данной полезной модели по отношению к прототипу составит
где β - минимальное значение отсчетов передаваемых сигналов.
Для экспериментального доказательства работоспособности и сравнительной эффективности корреляционного адаптивного инвариантного эхокомпенсатора по отношению к прототипу была разработана компьютерная программа, моделирующая работу двух эхокомпенсаторов в условиях воздействия на сигналы белого шума и возникающих разбалансировках дифференциальной системы.
В качестве оценки качества эхокомпенсации использовалась величина отношения мощностей эха на входе и выходе эхокомпенсаторов, выраженная в децибеллах.
На фиг. 3 приведены результаты эксперимента для различных отношений сигнал-помеха в канале при длительности интервала скользящего интегрирования в сто раз превышающей длительность одного сигнала.
Кривая 1 отражает результаты исследования корреляционного адаптивного инвариантного эхокомпенсатора, а кривая 2 - прототипа.
Как следует из результатов эксперимента, предложенная схема корреляционного адаптивного инвариантного эхокомпенсатора показала свою эффективность при работе в условиях разбалансировки дифференциальной системы и воздействии помехи типа белого шума, что доказывает ее помехоустойчивость и, соответственно, работоспособность.
Список используемых источников.
1. Цыбулин М.К. Подавление электрического эха в телефонных каналах -М.: Радио и Связь, 1998. - 112 с.
2. Лебедянцев В.В. Практические приложения метода синтеза и инвариантных систем связи для дуплексной передачи данных: 5-й раздел докторской диссертации «Разработка и исследование методов анализа и синтеза инвариантных систем связи» СибГАТИ, Новосибирск, 1995 г.
3. Патент на полезную модель №148617 "Адаптивный инвариантный эхокомпенсатор". Приоритет полезной модели 23 июля 2014 г.Авторы: Лебедянцев В.В., Абрамов С.С., Морозов Е.В., Калачиков А.А.
Claims (1)
- Корреляционный адаптивный инвариантный эхокомпенсатор, содержащий физическую модель адаптивного инвариантного эхокомпенсатора, состоящую из контура вычисления управляющих сигналов, двух контуров эхокомпенсации и модуля адаптации, причем контур вычисления управляющих сигналов состоит из первого блока памяти и первого делителя, вход первого блока памяти и первый вход первого делителя через первый ключ подключены к выходу передатчика и входу дифференциальной системы, выход первого блока памяти подключен ко второму входу первого делителя, при этом первый контур эхокомпенсации образуют последовательно включенные второй блок памяти, первый умножитель и первый вычитатель, первый вход которого соединен с входом второго блока памяти и выходом второго ключа, подключенному к выходу дифференциальной системы, выход первого вычитателя соединен с первым входом сумматора второго контура эхокомпенсации, образованного последовательно включенными третьим блоком памяти и вторым умножителем, выход которого подключен ко второму входу сумматора, выход сумматора соединен с входом третьего блока памяти, при этом выход первого делителя подключен ко вторым входам первого и второго умножителей, модуль адаптации, содержащий первый интегратор, выход которого подключен к первому входу второго делителя, а выход делителя - к первому входу третьего умножителя, выход которого соединен с вторым входом второго вычитателя, первым входом соединенного с входом третьего блока памяти, выход второго вычитателя является выходом эхокомпенсатора, отличающийся тем, что в модуль адаптации адаптивного инвариантного эхокомпенсатора введены дополнительные блоки, представляющие собой четвертый умножитель, второй интегратор и квадратор, при этом первый вход четвертого умножителя подключен к входу третьего блока памяти, а второй вход - к выходу первого ключа, выход соединен с входом первого интегратора, при этом вход квадратора соединен с выходом первого ключа и вторым входом третьего умножителя, а выход квадратора соединен с входом второго интегратора, выход которого подключен ко второму входу второго делителя, на управляющие входы первого и второго интеграторов подаются управляющие сигналы, определяющие длительность интеграла скользящего интегрирования.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016124061U RU168793U1 (ru) | 2016-06-16 | 2016-06-16 | Корреляционный адаптивный инвариантный эхокомпенсатор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016124061U RU168793U1 (ru) | 2016-06-16 | 2016-06-16 | Корреляционный адаптивный инвариантный эхокомпенсатор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU168793U1 true RU168793U1 (ru) | 2017-02-21 |
Family
ID=58450283
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016124061U RU168793U1 (ru) | 2016-06-16 | 2016-06-16 | Корреляционный адаптивный инвариантный эхокомпенсатор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU168793U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2722220C1 (ru) * | 2019-05-07 | 2020-05-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Устройство многоканальной адаптивной компенсации эхо-сигналов |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4582963A (en) * | 1982-07-29 | 1986-04-15 | Rockwell International Corporation | Echo cancelling using adaptive bulk delay and filter |
SU1436277A1 (ru) * | 1987-01-08 | 1988-11-07 | Всесоюзный Заочный Электротехнический Институт Связи | Адаптивный эхокомпенсатор |
RU112562U1 (ru) * | 2011-07-26 | 2012-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Эхокомпенсатор |
RU148617U1 (ru) * | 2014-07-23 | 2014-12-10 | Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ФГОБУ ВПО "СибГУТИ") | Адаптивный инвариантный эхокомпенсатор |
-
2016
- 2016-06-16 RU RU2016124061U patent/RU168793U1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4582963A (en) * | 1982-07-29 | 1986-04-15 | Rockwell International Corporation | Echo cancelling using adaptive bulk delay and filter |
SU1436277A1 (ru) * | 1987-01-08 | 1988-11-07 | Всесоюзный Заочный Электротехнический Институт Связи | Адаптивный эхокомпенсатор |
RU112562U1 (ru) * | 2011-07-26 | 2012-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Эхокомпенсатор |
RU148617U1 (ru) * | 2014-07-23 | 2014-12-10 | Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ФГОБУ ВПО "СибГУТИ") | Адаптивный инвариантный эхокомпенсатор |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2722220C1 (ru) * | 2019-05-07 | 2020-05-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Устройство многоканальной адаптивной компенсации эхо-сигналов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11323807B2 (en) | Echo cancellation method and apparatus based on time delay estimation | |
JP2842026B2 (ja) | 適応フィルタの係数制御方法及び装置 | |
CN109510676B (zh) | 一种基于量子计算的无线信道预测方法 | |
CN111048061B (zh) | 回声消除滤波器的步长获取方法、装置及设备 | |
CN108010536B (zh) | 回声消除方法、装置、系统及存储介质 | |
KR101581885B1 (ko) | 복소 스펙트럼 잡음 제거 장치 및 방법 | |
CN101820302B (zh) | 一种回声消除装置 | |
CN103543448A (zh) | 一种声纳阵列信号处理方法 | |
CN110931032B (zh) | 一种动态回声消除方法及装置 | |
Towliat et al. | Self-interference channel characterization in underwater acoustic in-band full-duplex communications using OFDM | |
RU168793U1 (ru) | Корреляционный адаптивный инвариантный эхокомпенсатор | |
Qiao et al. | Deep learning-based M-ary spread spectrum communication system in shallow water acoustic channel | |
CN203465417U (zh) | 基于自适应噪声抵消器的声纳阵列信号处理装置 | |
JP2003309493A (ja) | 反響低減方法、反響低減装置、反響低減プログラム | |
CN114938232B (zh) | 基于lstm的同时同频全双工数字域自干扰抑制方法 | |
CN107395292B (zh) | 一种基于海洋生物信号分析的信息隐藏技术通信方法 | |
RU148617U1 (ru) | Адаптивный инвариантный эхокомпенсатор | |
Müller et al. | Linear acoustic echo cancellation using deep neural networks and convex reconstruction of incomplete transfer function | |
CN112802487B (zh) | 回声处理方法、装置及系统 | |
Zhu et al. | Deep Learning Prediction of Time-Varying Underwater Acoustic Channel Based on LSTM with Attention Mechanism | |
RU210266U1 (ru) | Универсальный инвариантный эхокомпенсатор для нелинейного эхотракта | |
WO2021211113A1 (en) | Double talk detectors | |
Nascimento et al. | Adaptive filters | |
RU2722220C1 (ru) | Устройство многоканальной адаптивной компенсации эхо-сигналов | |
Yang et al. | Sparse and Structured Modelling of Underwater Acoustic Channel Impulse Responses |