基于成對載波和混沌加密的有線保密電話系統(tǒng)(08-100)

　　為了從合成信號中減去自身的下行信號(即信號抑制)，衛(wèi)星站必須精確地估算自身下行信號的各項參數(shù)，如經(jīng)過傳輸?shù)男盘柗茸兓㈩l偏、載波相位的偏差、和傳輸延遲等參數(shù)。信號抑制技術(shù)是PCMA技術(shù)的核心。

　　2.2 回波抵消器的基本原理與仿真

　　由PCMA的基本原理可知，在PCMA的實現(xiàn)過程中，信號抑制的實現(xiàn)實質(zhì)上就是對自身回波的抵消?，F(xiàn)代處理回波的主要技術(shù)是基于自適應(yīng)濾波器實現(xiàn)的。自適應(yīng)回波抵消器將遠端語言信號輸入到一個自適應(yīng)濾波器以產(chǎn)生復(fù)制回波，然后將遠端信號經(jīng)過回波路徑產(chǎn)生的真回波與復(fù)制出來的假回波接入一個減法器相減，達到小數(shù)回波的目的。由于通路的傳輸特性是時變的，所以這種復(fù)制要利用殘余回波來進行自適應(yīng)，使濾波器的傳輸函數(shù)始終跟蹤著回波路徑傳輸函數(shù)的變化。

　　回波抵消器通過將參考信號輸入自適應(yīng)傳輸濾波器來產(chǎn)生回波復(fù)制，如圖2.2所示。如果傳輸濾波器的傳輸函數(shù)與回波路徑一致，則復(fù)制回波將與真實回波相同，回波就可以得到完全抵消。因此，實現(xiàn)回波抵消器的核心算法是自適應(yīng)濾波算法。

　　圖2.2回波抵消器的基本原理

　　2.3 回波抵消算法與仿真

　　目前，用于回波抵消的自適應(yīng)算法主要有兩類：一類是最小平方算法((LMS算法))，一類是最小均方誤差法(NLMS算法)。LMS算法的主要優(yōu)點是算法簡單，軟硬件實現(xiàn)較容易，但小信號時收斂速度慢。NLMS算法是對LMS小信號時收斂速度慢的一個改進，且軟、硬件成本增加不多。變步長的LMS算法及后續(xù)的改進算法都是針對LMS算法中步長為固定值進行的，將步長改為根據(jù)輸入信號或誤差信號的可調(diào)函數(shù)，從而加快收斂速度，同時盡量改善收斂精度，不過，其軟硬件成本相應(yīng)增加。

　　下面我們主要介紹LMS算法和NLMS算法，并對它們進行仿真比較。

　　1)LMS算法

　　回波抵消器中的LMS算法就是通過自適應(yīng)調(diào)節(jié)濾波器系數(shù)wk，使得殘余回波的平方誤差的期望值達到最小。事實上，LMS算法是依據(jù)最陡下降法來更新濾波器系數(shù)wk的.如果橫向濾波器的系數(shù)wk按以下式(1)自適應(yīng)變化，則其均方誤差最小。

　　Wk(i+1)=wk(i)+2m[e(i)y(i-l)] (1)

　　而在實際應(yīng)用中，上述操作一般用N個抽樣短時平均代替：

　　(2)

　　當N=I時，就得到最小均方LMS算法，即隨機梯度算法。LMS算法中步長μ決定了自適應(yīng)濾波器的收斂性能.μ較大時，收斂速度較快，但如果μ過大，系數(shù)將發(fā)散。當μ較小時，收斂誤差較小，但收斂速度變慢。

　　在上圖用MATLAB對LMS算法仿真的結(jié)果中，可以看到，經(jīng)過若干次修正之后，生成的估計值與產(chǎn)生的模擬接收波形基本重合了，說明如果輸入的是發(fā)送波形和回波波形，可以有效的產(chǎn)生出后續(xù)發(fā)送波形的回波波形。