ЭХОКОМПЕНСАТОР

Полезная модель относится к области связи и может быть использована в телекоммуникационных линиях двусторонней связи.
Известно устройство - эхокомпенсатор [Уидроу, Б. Адаптивная обработка сигналов: Пер. с англ. / Б.Уидроу, С.Стириз. - М.: Радио и связь, 1989. - 440 с.], содержащий блок управления адаптацией, выход которого соединен с входом адаптивного фильтра, выход адаптивного фильтра соединен с входом вычитателя, выход вычитателя соединен с входом блока управления адаптацией.
Недостатком устройства является высокая вычислительная сложность, которая приводит к ограничению применения устройства.
Наиболее близким устройством (прототипом), решающим аналогичную задачу, является эхокомпенсатор [Dogancay, К. Partial-update adaptive signal processing: Design Analysis and Implementation. // K.Dogancay - Academic Press, 2008. - p.283.], содержащий блок управления адаптацией, выход которого соединен с входом адаптивного фильтра, выход адаптивного фильтра соединен с входом вычитателя, выход вычитателя соединен с первым входом блока управления адаптацией, второй вход которого соединен с блоком сортировки.
Недостатком устройства является снижение скорости сходимости, что приводит к ограничению применения данного устройства. Это вызвано использованием в устройстве блока сортировки сигнала дальнего абонента, который приводит к уменьшению информации об принятом сигнале.
Технический результат, достигаемый при использовании полезной модели, состоит в обеспечение возможности автоматической подстройки количества используемых отсчетов входного сигнала в блоке сортировки, что позволяет сохранить скорость сходимости в переходном режиме и снизить вычислительную сложность в установившемся режиме.
Указанный технический результат достигается тем, что эхокомпенсатор, содержащий блок управления адаптацией, выход которого соединен с входом адаптивного фильтра, выход адаптивного фильтра соединен с входом вычитателя, выход вычитателя соединен с первым входом блока управления адаптацией, второй вход которого соединен с блоком сортировки, дополнительно содержит блок оценки ERLE (Echo Return Loss Enhancement - величина подавления эхосигнала), входов которого соединен с выходом вычитателя, выход блока расчета ERLE соединен со вторым входом блока сортировки.
Полезная модель поясняется чертежами:
Фиг.1 - структурная схема полезной модели;
Фиг.2 - график зависимости величины расстройки адаптивного фильтра от шага итерации (а) и график зависимости количества операций умножения за одну итерацию от номера итерации;
Эхокомпенсатор содержит блок сортировки 1, блок управления адаптацией 2, адаптивный фильтр 3, блок оценки ERLE 4, вычитатель 5.
Эхокомпенсатор, имеющий блок управления адаптацией 1, выход которого соединен с первым входом адаптивного фильтра 3, второй вход которого соединен с входом 1, выход адаптивного фильтра 3 соединен с первым входом вычитателя 5, на второй вход которого соединен с входом 2, выход вычитателя 5 соединен с первым входом блока управления адаптацией 2, второй вход которого соединен с блоком сортировки 1, вход которого соединен с входом 1, второй вход блока сортировки 1 соединен с выходом блок оценки ERLE 4, первый входов которого соединен с выходом вычитателя 5, а второй вход блока оценки ERLE 4 соединен с входом 2.
Эхокомпенсатор работает следующим образом. Сигнал дальнего абонента х(n) (вход 1) поступает в адаптивный фильтр 3 с коэффициентами, рассчитанными на предыдущей итерации, , в соответствии с которым на выходе формируется копия эхосигнала :
.
Копия эхосигнала  подается на вычитатель 5, на второй вход которого поступает опорный сигнал d(n) (вход 2), представляющий собой аддитивную смесь эхосигнала и шума, на выходе вычитателя формируется сигнал ошибки е(n):
.
Сигнал ошибки е(n) и опорный сигнал d(n) поступают в блок оценки ERLE 4, в котором рассчитывается значение параметра М, отвечающего за вычислительную сложность:
,
М
М
М
где µ - шаг сходимости, который управляет изменением параметра М, ε - малая константа (ε>0), которая исключит случай деления на ноль или очень малую величину; fiх(…) - параметр округления;  и  рассчитываются по следующим соотношениям:
где λ - константа (Н>0), которая задается во время инициализации
Рассчитанное значение параметра М поступает на вход блока сортировки 1, в котором производится сортировка принятого сигнала дальнего абонента х(n), из которого выбирается М наиболее значимых отсчетов из N доступных (M<N).
После сортировки сигнал дальнего абонента поступает в блок управления адаптацией 2, на второй вход которого подается сигнал ошибки е(n), в соответствии с которыми рассчитываются новые значения коэффициентов фильтра:
,
T
где µ - шага адаптации, ε - коэффициент регуляции, X(n) - матрица входного сигнала размером K×N, I - единичная матрица, (…) - операция транспонирования.
Производится только перерасчет М коэффициентов из N возможных, за счет этого удается снизить вычислительную сложность полезной модели, динамическое изменение параметра М позволяет автоматически выделять свободные ресурсы при достижении определенного значения эхоподавления, или увеличивать скорость сходимости при ухудшении показателей.
Рассчитанные значения коэффициентов фильтра поступают в адаптивный фильтр 3.
На фиг.3 а) приведены графики зависимости величины расстройки от номера итерации, рассчитанные по следующему соотношению:
,
где h - импульсная характеристика эхотракта.
Графики зависимости величин расстройки для: 1. - эхокомпенсатора, 2. - эхокомпенсатора с блоком сортировки (М=48), 3. - эхокомпенсатора с блоком сортировки (М=12) и 4. - эхокомпенсатора (предлагаемая полезная модель). На фиг.3 б) приведены зависимости количества операций умножения за одну итерацию от номера итерации, условные обозначения устройств те же. Таким образом, из фиг.3 видно, что применение полезной модели позволяет сохранить скорость сходимости в переходном режиме, и снизить вычислительную сложность более чем на 14% в установившемся режиме.