Исследование эхокомпенсатора и улучшение его характеристик в режиме одновременного разговора абонентов
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
Введение
В настоящее время все более и более значимыми становятся электронные средства коммуникации. Телевидение, телефония и глобальные телекоммуникационные сети сделали грандиозный шаг вперед, превратившись из несовершенных любительских разработок в вещи, без которых не мыслит себя, наверное, любой цивилизованный человек. Из-за небывалого развития телекоммуникационных устройств, более ранние разработки порой не успевают за прогрессом. Поэтому приходится искать методы, чтобы обеспечить нормальную работу и совместимость между новейшими технологиями и технологиями, которые считались вершиной развития десятилетия назад. Так, например аналоговая телефония постепенно вытесняется цифровой . Но, несмотря на свои недостатки, она все же процветает, и будет существовать еще через многие годы. Проблема эхо-сигнала в телефонных линиях - лишь одна из многочисленных проблем, существующих на сегодняшний день в телефонии. Связана она с особенностями физической организации телефонных линий, изменять которую экономически нецелесообразно. Поэтому разрабатываются специальные методы и устройства, которые позволяют подавлять эхо-сигналы. Наибольшим успехом в вопросах эхокомпенсации пользуются адаптивные методы [1, 5].
Применение адаптивных фильтров в системах связи оказалось весьма плодотворным. Этому способствовало несколько причин:
- прогресс полупроводниковой технологии, особенно в области сверхбольших интегральных схем, дал возможность создания адаптивных фильтров при приемлемых коммерческих затратах;
- рост систем передачи данных создал необходимость в применении адаптивной фильтрации для преодоления искажений передачи, присущих существующим телефонным сетям;
- улучшение систем передачи речи для тех случаев, когда отраженные сигналы вызывают существенное искажение передачи звука или нестабильность [1].
В последнем случае говорят об эхо-сигналах, возникающих из-за того, что передаваемые сигналы вследствие взаимосвязей попадают в обратный канал и возвращаются вновь к своему источнику. Наиболее общей причиной возникновения обратных связей является несогласованность полных сопротивлений дифференциальных систем на стыке двухпроводных систем с четырехпроводными. Полное согласование сопротивлений практически невозможно, поскольку коммутируемая сеть содержит множество различных абонентских и соединительных линий, каждая из которых имеет свое сопротивление [2].
Степень раздражающего воздействия эха, испытываемого говорящим, зависит как от величины обратного сигнала, так и от его задержки. При установлении соединений на короткие расстояния задержка мала, и эхо проявляется как естественное слияние сигналов в ухе говорящего. Однако при возрастании задержки необходимо принимать меры к подавлению эха с тем, чтобы минимизировать раздражающий эффект.
Одним из возможных способов подавления эхо-сигналов является применение эхокомпенсатора устанавливаемого в четырехпроводной части цепи [3, 4]. Его основное назначение - сформировать искусственную копию эха и вычесть ее из просочившегося эхо-сигнала, который возвращается через дифференциальную систему к дальнему абоненту [1, 2, 5, 6].
Среди основных требований, предъявляемых к эхокомпенсаторам рекомендациями МСЭ [3], выделим следующие:
- слабое ухудшение подавления эхо-сигнала, при одновременном разговоре абонентов;
- уверенное детектирование двойного разговора.
Выделение этих требований не случайно, т. к. поведение общепринятых адаптивных алгоритмов в условиях одновременного присутствия сигналов от двух абонентов может существенно отличаться от поведения в условиях присутствия сигнала только от одного абонента. Кроме того, в состав эхокомпенсатора входит не только адаптивный фильтр, но также и детектор двойного разговора (ДДР), в его работе возможны ошибки [7, 8], которые влияют на процесс адаптации и могут привести к неправильной работе алгоритма перестройки коэффициентов адаптивного фильтра и изменению оценки эхо-тракта.
Зависимость величины изменения оценки эхо-тракта от соотношения амплитуд сигналов абонентов, параметров используемых алгоритмов и параметров эхо-тракта ранее не исследовалась, что затрудняет разработку новых алгоритмов перестройки коэффициентов, которые могли бы улучшить работу эхокомпенсатора в режиме двойного разговора.
Целью работы является исследование эхокомпенсатора и улучшение его характеристик в режиме одновременного разговора абонентов. Исследуется зависимость расстройки коэффициентов адаптивного фильтра от величины шага подстройки адаптивного алгоритма, соотношения амплитуд сигналов абонентов, параметров эхо-тракта. Предлагается новый робастный адаптивный алгоритм, позволяющий уменьшить искажения коэффициентов адаптивного фильтра, вызванные неточностями в работе ДДР. Приводятся результаты исследования процессов в эхокомпенсаторе, когда сигналы дальнего и ближнего абонентов являются как детерминированными, так и случайными. Для задания случайных сигналов используется схема задания сигналов предложенная в рекомендации G. 165 [3].
Важным этапом в разработке новых алгоритмов является их реализация в виде конечного устройства.
1. Общие сведения о эхокомпенсации
Причиной эха в телефонных каналах является аналоговое устройство, называемое дифференциальной системой (hybrid) (см. рис. 1). Оно используется для разбиения дуплексного канал