文档介绍：第七章 自适应数字滤波器 Adaptive Filters
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第一节 引言
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一、自适应DF
60年代以后才出现,发展很快。
所谓自适应DF:利用前一时刻已获得的滤波器参数等结果,自动地调节现时刻的滤波器参数,以适应信号与噪声未知的或随时间变化的统计特性,从而实现最优滤波。
这个概念是从仿生学中引伸出来的,生物能以各种有效的方式适应生存环境,生命力极强。
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二最小均方误差(LMS)
自适应DF:以均方误差最小为准则,能自动调节单位脉冲响应h(n),以达到最优滤波的时变最佳DF
也即:参数会变,随着外界参数变化自动调节,使滤波器效果最佳。
1957~1966年美国通用公司应用于天线,为了抑制旁瓣而提出。
奠定自适应滤波器的人是:
及Hoff:提出自适应DF算法,主要用于随机信号处理。
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三、目的
设计自适应DF,可以不必预先知道信号与噪声的自相关函数。
在滤波过程中,即使信号与噪声的自相关函数随时间缓慢变化,DF也能自动适应,自动调节到满足均方误差最小的要求。
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四、自适应发展前景1
1、广泛用于系统模型识别
如系统建模:其中自适应滤波器作为估计未知系统特性的模型。
2、通信信道的自适应均衡
如:高速modem采用信道均衡器:用它补偿信道失真,modem必须通过具有不同频响特性而产生不同失真的信道有效地传送数据,则要求信号均衡器具有可调系数,据信道特性对这些系数进行优化,以使信道失真的某些量度最小化。
又如:数字通信接收机:其中自适应滤波器用于信道识别并提供码间串扰的均衡器。
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四、自适应发展前景2
3、雷达与声纳的波束形成
如自适应天线系统,其中自适应滤波器用于波束方向控制,并可在波束方向图中提供一个零点以便消除不希望的干扰。
4、消除心电图中的电源干扰
如:自适应回波相消器,
自适应噪声对消器:其中自适应滤波器用于估计并对消预期信号中的噪声分量。
5、噪声中信号的滤波、跟踪、谱线增强以及线性预测等。
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五、目前常见的自适应滤波器
由于设计简单、性能最佳,自适应DF是目前数字滤波器领域是活跃的分支,也是数字滤波器研究的热点。
主要自适应滤波器:递推最小(RLS)滤波器,最小均方(LMS)滤波器,格型滤波器、无限冲激响应(IIR)滤波器。
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第二节 最小均方误差(LMS)自适应DF的基本原理
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一、均方误差
用统计方法,大量数求平均,提出均方误差最小准则,即输出信号与进行信号之间误差最小。其定义为:
测量数据越多,则越准确。
h(n)
x(n)=s(n)+w(n)
其中s(n)信号(可以是随机信号或规则信号。
悲舶椽