文档介绍：自适应数字滤波器 Adaptive Filters 第一节引言一、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。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: 美国 及 Hoff :提出自适应 DF 算法,主要用于随机信号处理。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。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。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。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。第二节最小均方误差( LMS) 自适应 DF 的基本原理一、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: ???? 2 2 ))( ?)(()(nsnsEnE???测量数据越多,则越准确。 h(n) x(n)=s(n)+w(n) )( ?)(nsny?其中 s(n) 信号(可以是随机信号或规则信号。??????? 10)()()()()( Nmmnxnhnxnhny 输出: