Айфичер Э., Джервис Б. Цифровая обработка сигналов, практический подход (2-е изд., 2004) (1095888), страница 124
Текст из файла (страница 124)
10.! 6, в. 22З 10.7. Сфера приложения 2 — адаптивное телефонное эхоподавпение ().'ЖЗ.";,~) Реализация в реальном времени В работе [5) рассмотрена оперативная микропроцессорная система устранения окулярных артефактов, в которой используется описанный выше ()1)-алгоритм. В данной системе пользователь может выбирать из нескольких реализованных моделей. Система тестировалась на нескольких больных и здоровых людях, причем для различных категорий больных были получены хорошие результаты. Впрочем, было определено, что если на электроды ЭЭГ и ЭОГ одновременно поступают патологические сигналы, такие как медленные волны, эпилептические пики и сложные сигналы, сигналы в исправленной ЭЭГ имеют сниженную амплитуду. Это объясняется тем, что доля вычитаемого сигнала ЭОГ зависит от степени корреляции между ЭОГ н ее компонентами в ЭЭГ, а присутствие медленных волн, похожих формой на сигналы окулярных артефактов, может привести к вычитанию той части сигнала, которая зависит и от медленных волн, и от ЭОГ.
Следовательно, необходимо отличать окулярные артефакты и медленные волны, например, используя для этой цели системы с базами знаний (см. [6)). И)::7:;'Сфхьрар ПрИЛОжЕНИя 2- адаПтйаНОЕ ТанЛЕсФОННОЕ ;,"'„а)(о подавление' Эхо-сигналы характерны в основном для систем связи, где сигнал рассогласовывается по импедансу. Рассмотрим представленный на рис. 10.18, а упрощенный междугородный телефонный канал. Дифференциальная схема на АТС переводит двухпроводную линию от аппарата пользователя в четырехпроводную линию и обеспечивает раздельные маршруты для каждого направления передачи.
Такая схема выбрана в основном по экономическим причинам, например, чтобы разрешить уплотнение, т.е. одновременную передачу большого числа звонков. В идеальном случае речевой сигнал, идущий от пользователя А, проходит по верхнему тракту передачи к правой дифференциальной схеме, а затем отправляется к пользователю В, тогда как сигнал пользователя В передается по нижнему тракту к пользователю А. Гибридная сеть с каждой стороны должна обеспечивать поступление речевого сигнала удаленного пользователя в ее двухпроводный порт, а не в выходной порт. В то же время, из-за несовпадения импедансов гибридная сеть допускает, что часть входных сигналов уходит в выходной тракт и возвращается к собеседнику в виде эха.
Когда телефонный звонок производится на большое расстояние (например, с помощью геостационарных спутников), эхо может запаздывать на время до 540 мс и ухудшать связь, раздражая пользователя, причем ухудшение увеличивается с расстоянием. Чтобы обойти эту проблему, в сеть вводится пара эхоподавителей, как показано на рис. 10.18, б. С каждого края системы связи (рнс. 10.18, б) входной сигнал за подается на гибридный и адаптивный фильтры [2). Подавление производится за счет оценки эха с последующим ее вычитанием из ответного сигнала у».
Основное сделанное здесь допущенное — тракт возврата эхо-сигнала (через гибридный фильтр) предполагается Глава 10. Адаптивные цифровые фильтры 724 Эло речи абонента В абонента А а) 2-проводное соединение Або н А неит В б) а-проводное еоедииенне Рие. 10.18. Упрощеннаа схема мендугородного телефонного канала (панель о); зхоподавление в голосовой меидугородиой телефонной связи (панель 6) линейным и инвариантным во времени. Итак, сигнал в момент и можно выразить сле- дующим образом: уь — — ~ ~ига(т)хь, + ль, а=о (10.3 8) где ха — выборки входного сигнала (от удаленного собеседника), ль — речь ближнего собеседника плюс любой аддитивный глум, а тпа — импульсная характеристика тракта эхо-сигнала.
Эхоподавитель находит оценку данной импульсной характеристики и выдает соответствуюшую оценку уа = ~ цта(т)хь, эхо-сигнала, которая затем вычитается из полезного ответного сигнала уь. Экономические соображения налагают ограничения на частоту дискретизации, длину коэффициентов фильтра и входные данные, что, в свою очередь, ограничивает производительность эхоподавителя. Кроме того, существуют фундаментальные ограничения, вызванные неточной настройкой адаптивного фильтра и нелинейностями эхо-тракта.
10.8. Другие приложения .;„"'1,;,.1О.З ДРУГОВ'г)РЙПОжеййЯ . 725 ч10.8;');:, Громкоговорящие телефоны : " 50.8.201' Компенсация многолучевого распространения ° В системе расширенного спектра каждый бит данных передается как одна из двух ортогональных псевдослучайных последовательностей, имеющих длину ЛХ. Передаваемая последовательность зависит от того, какой бит данных обрабатывается— логический 0 или!. В приемнике находится взаимная корреляция принятой последовательности и двух последовательностей, идентичных использованным в передатчике, на основе сравнения результатов принимается решение, какой бит был передан— 0 или 1.
° Иногда сигнал может распространяться по нескольким трактам. Например, так бывает в гористой или городской местности, где возможно многолучевое распространение сигнала с участием отражения. Принятый сигнал складывается из нескольких компонентов, амплитуды и фазы которых могут отличаться (рис. 10.20). В результате это может привести к снижению производительности приемника. ° Для оценки суммарной характеристики многолучевого распространения и компенсации ее влияния используется адаптивный фильтр. ° Для разделения трактов передачи и приема (т.е.
отделения громкоговорителя от микрофона) используется гибридная сеть, но, поскольку громкоговоритель и микрофон расположены близко, а гибридная сеть согласована неидеально, между этими двумя устройствами существует значительная акустическая связь 19]. ° Обеспечить достаточное усиление в направлении приема и передачи, не вызвав неустойчивости, довольно сложно.
° Обычно для выбора тракта приема и тракта передачи применяется переключатель с речевым управлением, но такое решение проблем неудовлетворительно, поскольку оно не допускает полнодуплексной связи. ° Для оценки и контроля за акустическим и гибридным эхом лучше всего использовать методы адаптивной фильтрации (рис. 10.19, б).
В такой задаче число коэффициентов фильтра довольно велико (например, 512), что повышает привлекательность быстрого алгоритма, ° В сетях телеконференций (или системах публичных выступлений) акустическая обратная связь приводит к проблемам, подобным описанным выше. Необходимые для решения этих проблем адаптивные фильтры могут иметь значительное число коэффициентов (250-1000), особенно в помещениях с большими временами реверберации, кроме того, адаптивные алгоритмы должны быстро сходиться. 726 Глава 10. Адаптивные цифровы Громкоговоритель Микрерон а) Громкогоаоримль Микрофон Акустический зхопадааигсль Гибридный эхопоаааитгль б) Рис. 1В.19.
Громкоговоряпгий телефон (панель а); подавление в громи)говоряпгем телефоне акустичесного эха н эха гибрид- ной сети (панель б) Рнс. 10.20. Адаптивная система свахи раси)крепкого спектра с номпенсацней многолучевого распространения 10.8, Другие приложения 727 Аааамвиа» схема вмаммиив сиги»ха Рис. 10.11. Подаввеиие помехи в приемиихе ПЗГЗЗ '=:,.104.3:: Адаптивное подавление преднамеренной помехи ° Чтобы повысить эффективность приемника в системе расширения спектра методом прямой последовательности (г)ггесг зейпепсе артеага зресгпвп — ВЯ/ББ) часто требуется подавить преднамеренную помеху.
С этой целью можно использовать адаптивную фильтрацию (рис. 10.21). В подобной системе используется тот факт, что станцияпостановшик помех передает сильно коррелированный сигнал, тогда как псевдослучайный код имеет слабую корреляцию. Следовательно, выход фильтра рп — это оценка помехи. Значит, вычитая ее из принятого сигнала ты получаем оценку сигнала расширенного спектра. ° Для повышения производительности системы используется двухкаскадный подави- тель помех.
Влияние конечной корреляции, которое приводит к частичному подавлению полезного сигнала, нейтрализует адаптивный линейный селективный фильтр (по сути, еше один адаптивный фильтр). Для обоих фнлътров требуется умеренное число коэффициентов (порядка !6), но частота дискретизации может значительно превышать 400 кГц. 108:4.' Обработка сигналов с радаров Методы адаптивной обработки сигналов позволяют решить множество проблем, связанных с радарами.
Например, адаптивные фильтры применяются в моностатнческих РЛС для удаления или подавления шумовых компонентов в полезном сигнале. В высокочастотных поверхностных радарах адаптивные фильтры используются для уменьшения внутриканальных помех, которые являются основной проблемой при работе в высокочастотном диапазоне. " 10:8.8..': Отделение сигналов речи от Фонового шума При обработке речи серьезную проблему представляет собой фоновый шум. Для улучшения производительности систем передачи речи в зашумленной среде (например, в самолетах-истребителях, танках или автомобилях) можно исполъзовать адаптивный фильтр, что повысит разборчивость речи и облегчит ее распознавание.
тла Глава 10. Адаптивные цифровые фильтры Сераечный сектор мамаи Счаленный ектор паола Грулные Грулные атаоды Брюшныс откосы а) в) л) с) Рис. )б.22. Алаптнвное полавленве материнской ЭКГ иа ЭКГ плода (согласно () ) )]; а) векторы электрического поли сердпа матери и плода: б) располшкеиие отведений электрокардиаграммы: в) адаптивная схема; г) идеализированная ЭКГ матери (грудные отвелеиия электрокардиограммы); д) идеализнронанная занзумленная ЭКГ плода (брюшные отведения); е) выход шумополавителя с ослабленной ЭКГ матери 10.8.6. Наблюдение за плодом — подавление ЭКГ матери при родах ° При оценке состояния ребенка до и после родов весьма полезна информация, полученная из электрокардиограммы (ЭКГ) плода, например, сердечный ритм плода.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
