Presentacin de PowerPoint

1. IntroduccinEl eco es el fenmeno en el cual una parte del sonido o seal de origen retrazada y distorsionadovuelve al origen. En este trabajo se relevaran tcnicas de cancelacin de eco, en particular las usadasen Telecomunicaciones.1.1. Canceladores de Eco en TelefonaTodas las conversaciones telefnicas sufren la presencia de eco. El eco depende del retardoinvolucrado. Si el retardo es corto, el echo es imperceptible, pero se el retardo es grande, el eco tornadifcil la comunicacin. Estadsticamente se puede suponer el umbral para el retado de 25mseg, o sesi el retado supera esto el eco es perceptible por el odo humano.

Cualquier punto a lo largo de un sistema de transmisin donde exista una discontinuidad en laimpedancia puede ser causante de eco. Dado que los sistemas de transmisin telefnicos estncompuestos por diferentes sistemas con distintas posibilidades de interconexin, en cada conexinpuede existir una discontinuidad de impedancia significativa . A pesar de esto, las centrales queconforman la red troncal pueden ser diseadas para evitar discontinuidades de impedanciasignificativa entre ellas. Sin embargo, la conexin entre el subscriptor y la central local presenta uninconveniente debido a que los lazos locales que llevan la seal a cada subscriptor varan de uno aotro por las diferencias en longitud y calibre de los cables empleados en los lazos, por las condicionesdel medio ambiente, etc . Este desacople de impedancias causa una reflexin, o eco, de la seal de lapersona que habla que se regresa a travs del canal por el cual est escuchando.

En su forma mas simple, un sistema de transmisin telefnico consiste en un par de cables cuyosterminales conectan dos telfonos. Aqu, cualquier reflexin puede ser causante de eco. Los sistemasde transmisin que intervienen en una conexin telefnica pueden ser de dos o de cuatro lneas. Parapasar de un sistema de dos lneas a uno de cuatro y viceversa se usa un acoplador pasivo direccionalde cuatro puertos conocido como hbrida. Esta producir un eco cercano. El hbrido del terminalopuesto tambin genera un eco que se regresar al canal de recepcin del sistema de cuatro lneasmezclado con la seal transmitida por la otra persona.

Otra causa de eco, es el eco acstico. Esto es la realimentacin de auricular (o audfono) almicrfono. Esto depende la construccin y diseo del aparato terminal, se vuelve muy critica en eldiseo de telfonos celulares.

En una conversacin telefnica, la tolerancia al eco depender de la magnitud del mismo, as comodel retardo con que ste se perciba. La magnitud del eco depender de las prdidas que steexperimente a su paso por el canal de ida y vuelta mas la prdida de retorno en el hbrido distante,mientras que las causas de retardos son debidas comnmente a largas distancias fsicas,procesamiento de las seales y dispersin en los canales telefnicos.

Los retardos mas grandes que se generan en un sistema telefnico se deben a largas distanciasfsicas. Por ejemplo en una transmisin por satlite el retardo puede ser superior a 520 mseg..Un esquema general de cancelacin que se podra aplicar en telefona es el siguiente:

Este esquema solo muestra una direccin de la transmisin,.Los canceladores de eco se ubican engeneral los mas prximos posibles de donde se origina el eco. En este caso la seal que viene delextremo A hacia el extremo B, se filtra (por el desajustes de impedancia de la hbrida) al la seal queretorna a A, en el esquema esta seal es la r(n), que es la seal de eco. La seal x(n) representa lainformacin que va desde a B a A. El filtro adaptivo toma como seal de referencia la que viene de Aa B, y hace una estimacin del eco, que se representa en el esquema como la seal d(n).Esta ultimaseal se resta a la que proviene de la Hibrida (x(n)+r(n)), generando la seal e(n). La seal e(n) esusada para ajustar los coeficientes del filtro adaptivo.2.1 Estructura del filtro.El la figura 3 , se ven varias estructura de filtros de importancia practica y en la tabla 1 se muestra lacaracterstica de ellos. A(z) y B(Z) polinomios con variable z, y sus coeficientes son {ai} y {bi}. Estoscoeficientes son lo que se adaptan para hacer una mxima cancelacin de eco.

El filtro adaptivo FIR (Finite Impulse response) se muestra en la figura 3(a), es el mas usado de todos.La mayor dificultar de estos filtros es que si se aumenta la duracin de eco, aumentaproporcionalmente el nmero de traps y la velocidad de convergencia disminuye. Para la lneastelefnicas, la duracin del eco es del orden de los mseg; entonces el nmero de taps es del orden delos varios cientos, lo cual esta dentro del rango que se puede manejar. En los canceladores de ecoacstico, usados en sistemas de teleconferencias, el eco es generado por la onda acstica con unretardo de propagacin mucho mas largo, por esto el nmero de traps es un orden mayor. Lasimplementaciones de FIR para este caso encuentran dificultades en el desempeo y en la complejidaddel hardware.

1 Canceladores de eco en telefona de circuitos.

Segn lo expuesto anteriormente, la implementacin de filtros FIR es muy utilizada en lasaplicaciones con la duracin del eco corto, en el orden de los 10 a 60 mseg. Siendo la frecuencia demuestreo de 8khz, el nmero de taps es cercano a los 500 y el algoritmo LMS resulta convenientepara esta aplicacin.Los requerimientos computaciones para cada taps es una multiplicacin y una adicin por cadacanvolucin y una multiplicacin y una adicin por cada calcular los coeficientes de la ecuacinrecursiva (9).La multiplicacin por m pueden verse como overheard. Como la multiplicacin consumela mayora del hardware, la adicin puede ser ignorada para un calculo grueso de los requerimientosdel hardware. Asumiendo que los taps son 512, los requerimientos de rapidez para la multiplicacinson:512 28kHz = 8.2106 multiplicaciones/seg.2 Canceladores de eco en la transmisin full-duplex de datos por un canal de voz.

Para los canceladores de eco usados en aplicaciones de telefona, el nivel del echo es mucho mayorque en la transmisin de datos. Para el caso de transmisin de datos con un cancelador de eco paratelefona , como el nivel del echo es 40dB menor que la seal transmitida, el cancelador de ecoactuara como supresor. Por esta razn los canceladores de eco para transmisin de datos tienen quetener una mayor precisin aritmtica (usualmente mas de 24 bit)El eco lejano debido a la hbrida lejana se debe de tener en cuenta. En este caso, el retardo del ecodepende la longitud entera de la conexin, en algunos caso esto incluye los enlaces satelitales. Por lotanto se necesita dos canceladores de eco uno en el extremo cercano y el otro en el lejano. Por otra parte, se debe tener un diseo cuidadoso para prevenir interferencias con los ecualizadoresautomticos. En la figura 5 se muestra un ejemplo de la configuracin de un modem en unatransmisin full-duplex.Los canceladores de eco para estas aplicaciones normalmente se implementan con procesadores deseales digitales de alto desempeo junto con varios moduladores y demuladores de datos.

3 Canceladores de eco acstico

Para esta aplicacin, debido al gran retardo del eco, una implementacin basada en un filtro FIRrequiere mas e 4000 taps y resulta muy complejo para implementar en hardware.Un mejor solucin es separa la seal en varias bandas de frecuencias y cancelar el eco en cadabanda(ver Figura 6). Puesto que la frecuencia de muestreo se reduce, el nmero de taps y lafrecuencia de de actualizacin de los coeficientes, pueden reducirse proporcionalmente. Por lo tantolos requerimientos computacionales decrementan en proporcin al nmero de particiones de lafrecuencia. Por otra parte, el ajuste de los taps se puede hacer independiente en cada banda yconsecuentemente, la velocidad de convergencia aumenta. El efecto del eco residual en cada bandahace prohibitivo usar mas de 4 o 8 bandas. Un ejemplo de una implementacin con dos bandas semuestra en la figura 8. Este sistema cubre una duracin del eco de 250mseg, con un ancho de bandadel discurso de 7kHz.El total de sistema requiere 22 DSP.Otras posibilidades para el filtro son filtros IIR y filtros en el dominio de la frecuencia.