Нелинейная эхокомпенсация на базе адаптивных полиномиальных фильтров Вольтерра

• Автор: Меньшиков, Борис Николаевич
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Ярославль
• Количество страниц: 116 с. : ил.

1. Анализ модификаций полиномиальных фильтров Вольтерра в составе нелинейных эхокомпенсаторов
1.1. Вводные замечания
1.2. Нелинейные искажения в эхотрактах и методы
их компенсации
1.3. Модификации и аппроксимации полиномиальных ядер фильтров Вольтерра
1.4. Модификации и аппроксимации полиномиальных ядер фильтров Вольтерра в задачах нелинейной
электрической эхокомпенсации
1.5. Модификации и аппроксимации полиномиальных ядер фильтров Вольтерра в задачах нелинейной
акустической эхокомпенсации
1.6. Краткие выводы
2. Нелинейный эхокомпенсатор на базе полиномиального фильтра
Вольтерра с динамически перестраиваемой структурой
2.1. Постановка задачи
2.2. Построение нелинейного эхокомпенсатора на основе фильтра Вольтерра и нормализованного метода наименьших квадратов (НМНК)
2.3. Условия динамической перестройки структуры адаптивного кубического фильтра Вольтерра
2.4. Анализ работы нелинейного эхокомпенсатора, основанного на НМНК и алгоритме Гейгеля, при наличии встречного разговора
2.5. Краткие выводы

3. Нелинейный электрический эхокомпенеатор
в телефонных сетях
3.1. Вводные замечания
3.2. Нелинейная электрическая эхокомпенсация на базе кубического фильтра Вольтерра
3.3. Сравнение режимов работы линейных и нелинейных электрических эхокомпенсаторов на речевых сигналах
3.4. Проверка работы нелинейного электрического эхокомпенсатора
на отдельных тестах рекомендаций МСЭ-Т 0.165 и 0
3.5. Краткие выводы
4. Нелинейный акустический эхокомпенеатор
в телефонных сетях
4.1. Вводные замечания
4.2. Нелинейная акустическая эхокомпенсация на базе кубического фильтра Вольтерра
4.3. Сравнение режимов работы линейных и нелинейных акустических эхокомпенсаторов на речевых сигналах
4.4. Проверка работы нелинейного акустического эхокомпенсатора
на отдельных тестах рекомендации МСЭ-Т 0
4.5. Краткие выводы
Заключение
Список литературы
Приложение 1. Математическое описание нерекурсивных цифровых
полиномиальных фильтров
Приложение 2. Список сокращений и обозначений
Приложение 3. Акты внедрения

Линейная адаптивная фильтрация играет важную роль в цифровой обработке сигналов (ЦОС). Большой вклад в развитие теории и алгоритмов ЦОС, которые нашли свое применение при построении систем связи, принадлежит как отечественным ученым В.А. Котельникову, Я.З. Цыпкину, A.A. Ланнэ, В.Г. Карташеву, Ю.А, Брюханову, В.В. Витязеву,
А.К. Бернюкову, Л.М. Гольденбергу и др., так и зарубежным авторам - Л. Рабинеру, Б. Гоулду, A.B. Оппенгейму, Р.В. Шаферу, и др. [1-36]. Все полученные при этом теоретические и практические результаты являются широко известными и нашли успешное коммерческое применение. Однако в случае нелинейного характера поведения радиотехнической системы необходимо применять методы нелинейной фильтрации.
Актуальность работы.
Интенсивный переход к цифровому представлению сигналов в телекоммуникационных сетях способствует улучшению качества связи по многим основным параметрам, однако ввиду возрастающих задержек в цифровых цепях делает более заметным такой мешающий разговору эффект, как эхосигналы.
По историческим и экономическим причинам абонентские линии телефонной сети являются двухпроводными. Такое соединение приемлемо для небольших расстояний, когда ослабление сигнала невелико. Для передачи сигнала на значительные расстояния необходимо разделение передающей и принимающей частей цепи, что приводит к необходимости использования четырехпроводных линий. Для стыковки четырехпроводных и двухпроводных цепей применяют дифференциальные системы, работа которых неидеальна, в результате сигнал, передаваемый по исходящей части четырехпроводной цепи, возвращается к своему источнику в виде эхосигнала.
Для уменьшения влияния эхосигнала на разговор абонентов применяют эхозаградители и эхокомпенсаторы. Применение

подобные величины являются недостижимыми из-за наличия шума. В этом случае часть коэффициентов нелинейного адаптивного полиномиального фильтра может быть отключена, что, как установлено в ходе исследований, приводит к незначительному уменьшению значений ERLE и подавления эхосигнала.
Уровни сигналов x,d,e в дБ
Рис. 2.10. Уровни тестового сигнала (1), эхосигнала на выходе эхотракта (2) и остаточного эхосигнала для линейного эхокомпенсатора в условиях нелинейного эхотракта (3), нелинейного эхокомпенсатора на базе квадратичного фильтра Вольтерра (4) и нелинейного эхокомпенсатора на базе кубического фильтра Вольтерра (5) в условиях встречного разговора. Тест№ЗЬ.
Кроме того, эффективность нелинейного эхокомпенсатора на основе фильтра Вольтерра снижается, если уровень нелинейных компонент на выходе эхотракта близок к уровню шума или на входе присутствует слабый сигнал с уровнем [-20...-30] дБмО.
Анализируя приведенные на рис. 2.9 и рис. 2.10 зависимости, можно сделать вывод о соответствии нелинейного эхокомпенсатора требованиям рекомендации МСЭ-Т 0.165, касающимся уровня остаточного эхосигнала, его подавления и скорости обнаружения и обработки ситуации встречного разговора.
2.5. Краткие выводы
Разработана динамическая модификация структуры адаптивного кубического фильтра Вольтерра в составе соответствующего эхокомпенсатора, позволяющая сократить вычислительную сложность его