基于成對(duì)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(hào)中減去自身的下行信號(hào)(即信號(hào)抑制)，衛(wèi)星站必須精確地估算自身下行信號(hào)的各項(xiàng)參數(shù)，如經(jīng)過傳輸?shù)男盘?hào)幅度變化、頻偏、載波相位的偏差、和傳輸延遲等參數(shù)。信號(hào)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(shí)現(xiàn)過程中，信號(hào)抑制的實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)上就是對(duì)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(shí)現(xiàn)的。自適應(yīng)回波抵消器將遠(yuǎn)端語(yǔ)言信號(hào)輸入到一個(gè)自適應(yīng)濾波器以產(chǎn)生復(fù)制回波，然后將遠(yuǎn)端信號(hào)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(gè)減法器相減，達(dá)到小數(shù)回波的目的。由于通路的傳輸特性是時(shí)變的，所以這種復(fù)制要利用殘余回波來進(jìn)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(hào)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(shí)回波相同，回波就可以得到完全抵消。因此，實(shí)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(diǎn)是算法簡(jiǎn)單，軟硬件實(shí)現(xiàn)較容易，但小信號(hào)時(shí)收斂速度慢。NLMS算法是對(duì)LMS小信號(hào)時(shí)收斂速度慢的一個(gè)改進(jìn)，且軟、硬件成本增加不多。變步長(zhǎng)的LMS算法及后續(xù)的改進(jìn)算法都是針對(duì)LMS算法中步長(zhǎng)為固定值進(jìn)行的，將步長(zhǎng)改為根據(jù)輸入信號(hào)或誤差信號(hào)的可調(diào)函數(shù)，從而加快收斂速度，同時(shí)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(duì)它們進(jìn)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(dá)到最小。事實(shí)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?yàn)V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(shí)際應(yīng)用中，上述操作一般用N個(gè)抽樣短時(shí)平均代替：

　　(2)

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

　　在上圖用MATLAB對(duì)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(jì)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。