基于DSP Builder的回波抵消器设计与实现

摘要：针对通信中的回波问题，基于自适应滤波的LMS算法，设计了自适应回波抵消器。并基于利用FPGA芯片，在DSP Builder平台上，有效结合MatLab／Simulink和Quanus II设计工具，根据模块化设计思想实现了LMS算法自适应回波抵消器硬件电路设计。软件仿真和系统FPGA硬件实测结果表明，该设计方法使回波抵消器的FPGA硬件实现更加简便快捷。
关键词：DSP Builder；回波抵消器；FPGA

在数字通信、卫星通信等系统中，不同程度的存在回波现象，影响了通信质量。为了消除回波可以采用回波抵消器，它能估计回波路径的特征参数，以产生一个估计的回波信号，然后从接收信号中减去该信号，以实现回波抵消。而一般采用自适应滤波器模拟回波路径，可以跟踪回波路径的变化。
DSP Builder是Ahera公司推出的面向DSP开发的系统级工具，它作为Matlab的一个Simulink工具箱出现，使得用FPGA设计的DSP系统完全可以通过图形化界面进行设计和仿真。
文中介绍以DSP Builder为平台完成自适应回波抵消器的FPGA电路设计，用FPGA验证设计电路的正确性和可靠性。

1 自适应回波抵消器原理
自适应回波抵消结构框图，如图1所示。

图1中s(n)表示B信号；x’(n)表示A信号产生的回波；v(n)为近端环境噪声；y’(n)是滤波器模拟的回波信号；e(n)是残留回波信号或误差信号。信号d(n)由B信号s(n)和回波x’(n)及噪声组成，即d(n)=x’(n)+s(n)+v(n)。假定模拟回波信号估计为

式中，ωk(n)为自适应滤波器的时变系数，从信号d(n)中减去模拟回波y’(n)信号后的残留回波信号或误差信号为

当自适应滤波器的单位脉冲响应能很好地模拟回波通道的传递函数时，可以认为时，从而有e(n)=s(n)+v(n)，这样传向远端的信号中不包括回波信号x’(n)，即回波被抵消。
其中，回波抵消器的主要部分自适应滤波器所用算法选择LMS算法，其迭代公式为

式中，X(n) =[X(n)，X(n-1)，X(n-2)，…，X(n-M+1)]T表示时刻n时的输入信号矢量，由最近M个信号采样值构成，W(n)=[W0(n)，Wl(n)，…，WM-1(n)]T表示n时刻自适应滤波器的系数矢量估值，μ是控制稳定性和收敛速度的步长参量。