基于FPGA的回波抵消器设计【开题报告】.doc

1、毕业论文开题报告 电子信息工程 基于 FPGA的回波抵消器设计 一、 课题研究意义及现状 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。而随着通讯、数字信号处理和大规模集成电路技术的飞速发展，人们对语音通信质量的要求越来越高。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。 当今实现 自适应滤波器 的算法很多，主要 可分为两类基本算法 ： 最小均方误差（ LMS）算法和递归最小二乘（ RLS）算法。 RLS（ Recursive

2、Least-squares）算法是在牛顿优化算法基础上改进的，该算法对输入的数据矢量无任何限制，在 FIR 滤波和阵列处理中都可使用，具有较高数值精度； LMS 较 RLS 算法收敛速度慢，但算法教简单，计算量小易于实时处理，通过参数调节仍可取得较好滤波效果。两种自适应滤波器算法具有很高的工程应有价值。 在各种 自适应滤波器算法中 LMS 算法教简单，计算量小易于实时处理，一种很有用且很简单的估计梯度的方法 ,在信号处理中得到广泛应用。 随着数字超大规模集成 (VLSI) 技术的发展 ,自适应信号处理技术在许多领域 (例如 :数字通信、雷达、生物医学、地震学、导航系统等 ) 得到了广泛应用。传

3、统上自适应信号处理是基于 DSP 处理器实现的 ,但其固有的缺点无法满足高速、实时系统的要求 ,而利用 FPGA 实现自适应信号处理能够很好地解决并行性和速度问题以及改善系统的抗干扰能力。传统上 ,自适应滤波器的 FPGA 实现主要是采用 V HDL 或者 Verilog HDL 等硬件描述语言通过编写代码来实现的 ,这种方式开发效率低 ,难度比较大 ,也不便于仿真观察。而 DSP Builder 工具则能更好 地满足开发要求。 本次设计主要是利用 LMS 算法 ，以设计 LMS 自适应去噪滤波器为 基础 来设计 回波抵消器 ，通过 DSP Builder 平台，最终通过 FPGA 来输出实现

4、。使用 FPGA 来设计分频器，并 验证设计电路的正确性和可靠性 。 二、课题研究的主要内容和预期目标 主要内容： 设计一个基于 LMS 的自适应滤波器原理的回波抵消器 ，在 DSP Builder 平台上进行设计，仿真并且转换为 VHDL 语言，最后在 QUARTUSII 中实现 FPGA 来设计。 预期目标 1、实现整个系统的设计； 2、实现基于 DEII 平台的回波抵消器的仿 真验证； 3、完成论文的撰写。 三、课题研究的方法及措施 图 1 自 适应滤波器结构的一般形式 图 1 为自适应滤波器结构的一般形式，输出信号 Y(k)与标准信号（又称期望信号）进行比较，得到误差信号。误差信号和输

5、入信号通过自适应算法对滤波器的权系数进行调整 ,使得误差信号最小。重复上面过程，并以此为根据自动调整滤波器权系数，从而达到最佳的滤波效果。一旦输入信号的规律发生了变化，滤波器能够自动跟踪输入信号变化，自动调整滤波器的权系数，最终达到滤波效果，实现自适应过程。图 2 是使用自适应滤波器的系统识别原理图。 图 2 自适应滤波器的系统识别原理图 在本次设计的 回波抵消器中主要是应用了 自适应滤波器模拟回波路径，可以跟踪回波路径的变化的原理 ,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 。 在本次设计中主要采用 DEII 硬件平台， QUARTUSII/MATLAB 集成设计

6、环境，在 DSP Builder 的环境上进行系统设计与仿真，实现信号回波抵消的功能。 H ( Z )W ( Z )x ( n )y ( n )d ( n )e ( n )-+图 2 - 3 自适应滤波器的系统识别框图参考可调滤波器自适应算法+输入信号标准信号+-误差信号Y （ k ）图 2 - 2 自适应滤波器结构的一般形式四、课题研究进度计划 毕业设计期限：自 2010 年 10 月 20 至 2011 年 4 月 20 日。 第 1 周 第 2 周：分析任务，查阅相关 文献 ,研究并分析课题的关键技术。 第 3 周 第 4 周： 熟悉 MATLAB、 DSP BUILDER 和 QUAR

7、TUSII 集成环境。设计系统总体方案 ，完成开题报告、文献综述、外文翻译。 第 5 周 第 6 周： 系统总体方案设计，软件程序设计。 第 7 周 第 8 周： 撰写设计论文。 第 9 周 第 10 周： 系统调试并完善。 第 11 周 第 12 周：设计作品完善，论文修改。 五、参考文献 1齐海兵 .基于 LMS 的自适应去噪滤波器设计 J.信息技术 ,2006,（ 6） :87 88. 2杨东 ,王建业 ,蔡飞 .基于 DSP开发工具的自适应滤波器 J.探测与控制学报 , 2010,6,32(3):80 82. 3 张园 , 华永平 . 基于 DSP Builder 的回 波 抵 消 器

8、 设 计 与 实现 J. 西安科技 ,2010,7,15,23(7):95 97. 4谢智波 .自适应回波抵消器的算法分析与比较 J.浙江万里学院学报 ， 2007，9,20(5):40 42. 5崔丽珍 杜普选 .基于 DSP的回波抵消技术 J.包头钢铁学院学报 ， 2005， 6,24(2)：168 170. 6李正周 .MATLAB数字信号处理与应用 M.北京：清华大学出版社， 2008， 5. 7徐光辉，程东旭，黄如 .基于 FPGA的嵌入式开发与应用 M.北京：电子工业出版社，2006， 9. 8基于 LMS 算法自适应回波抵消器的 Simulink 仿真分析 EB/OL， 2010-09-06. http:/ 9基于 LMS 与 RLS 算法的自适应均衡器性能研究 EB/OL， 2010-05-19. http:/ 10ECHO CANCELLATION USING THE LMS ALGORITHMEB/OL， 2009-04-17. http:/www.scientificbulletin.upb.ro/rev_docs/arhiva/full4587.pdf