基于LMS算法自适应滤波器的设计.ppt
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1、Company LOGO基于基于LMS算法自适应滤波器的算法自适应滤波器的设计设计班级:班级:班级:班级:XXXXXXXXXXXX班班班班学生:学生:学生:学生:XXXXXXXXXXXX学号:学号:学号:学号:XXXXXXXXXXXX摘摘 要要v本本文文主主要要论论述述了了自自适适应应滤滤波波器器的的工工作作原原理理,叙叙述述了了传传统统的的LMS算算法法及及改改进进型型LMS算算法法的的种种类类和和特特点点及及其其应应用用,并并对对几几种种改改进进型型自自适适应应滤滤波波算算法法的的性性能能特特点点进进行行比比较较,给给出出了了算算法法性性能能的的综综合合评评价价。同同时时也也对对LMS算算
2、法法进进行行了了较较深深入入的的理理论论分分析析和和研研究究。文文中中对对影影响响LMS算算法法的的几几个个因因素素进进行行了了分分析析说说明明,叙述了对叙述了对LMS算法产生的影响和原因。算法产生的影响和原因。最最后后,对对一一些些著著名名的的自自适适应应波波束束形形成成方方法法进进行行概概要要的的介介绍绍和和比比较较,对对最最常常用用的的LMS自自适适应应算算法法做做了改进,同时在了改进,同时在MATLAB平台上进行了仿真。平台上进行了仿真。主要内容主要内容自适应滤波器的概述自适应滤波器的概述1自适应滤波器原理自适应滤波器原理2自适应自适应LMS算法的研究算法的研究3LMS算法的比较与阵列
3、分析算法的比较与阵列分析4自适应滤波器的概述自适应滤波器的概述v自适应滤波器的发展历程自适应滤波器的发展历程 B.Widrow等等人人于于1975年年提提出出了了自自适适应应滤滤波波理理论论以以来来,以以自自适适应应滤滤波波为为主主的的信信号号处处理理已已成为信息科学的一个重要的分支。成为信息科学的一个重要的分支。自自适适应应滤滤波波在在信信道道均均衡衡、回回波波抵抵消消、谱谱线线增增强强、噪噪声声抑抑制制、天天线线自自适适应应旁旁瓣瓣抑抑制制、雷雷达达杂杂波波抵抵消消、相相参参检检测测、谱谱估估计计、窄窄带带干干扰扰抑抑制制、系系统统辨辨识识、系系统统建建模模、语语音音信信号号处处理理、生生
4、物物医医学学、电子学等方面获得广泛的应用。电子学等方面获得广泛的应用。v常用随机信号滤波算法常用随机信号滤波算法v自适应滤波器的特征自适应滤波器的特征自适应滤波器包括三个模块自适应滤波器包括三个模块:1.滤波结构滤波结构 这这个个模模块块是是对对输输入入信信号号的的度度量量,形形成成滤滤波波器器的的输输出出。如如果果滤滤波波器器的的输输出出是是输输入入信信号号的的线线性性组组合合,那那么么这这滤滤波波器器就就是是线线性性的的;否否则则就就是是非非线性的。线性的。2.性能判据性能判据(COP)COP模模块块用用自自适适应应滤滤波波器器的的输输入入和和期期望望的的响响应去评价其质量是否与特定应用的
5、要求符合。应去评价其质量是否与特定应用的要求符合。3.自适应算法自适应算法 自自适适应应算算法法用用性性能能标标准准的的数数值值、它它的的某某些些函函数数,及及输输入入信信号号和和期期望望的的响响应应来来决决定定如如何何修修改改滤滤波波器器的的参参数数,以提高性能。以提高性能。自适应滤波器的结构自适应滤波器的结构v自适应滤波器的实现自适应滤波器的实现1.在在通通用用微微计计算算机机上上用用软软件件来来实实现现。其其表表现现形形式式为为纯纯软软件件包包,这这种种方方法法只只能能实实现现Off-Line形形式式的的数数据处理。据处理。2.用用单单片片机机实实现现。高高性性能能的的单单片片机机的的出
6、出现现和和广广泛泛应应用,为自适应算法的实现提供了一种方式。用,为自适应算法的实现提供了一种方式。3.使使用用专专用用的的DSP芯芯片片来来实实现现。DSP专专用用芯芯片片比比单单片片机机有有更更突突出出的的优优点点,如如内内部部带带高高速速乘乘法法器器、累累加加器等器等。4.利利用用专专门门设设计计的的DSP处处理理芯芯片片来来实实现现。实实现现的的方方法可以是法可以是ASIC,FPGA等。等。自适应滤波器原理自适应滤波器原理v所所谓谓自自适适应应滤滤波波器器,就就是是利利用用前前一一时时刻刻已已获获得得的的滤滤波波器器参参数数等等结结果果,自自动动地地调调节节现现时时刻刻的的滤滤波波器器参
7、参数数,以以适适应应信信号号和和噪噪声声未未知知的的或或随随时时间间变变化化的的统统计计特特性性,从从而而实实现现最最优优滤滤波波。根根据据环环境境的的改改变变,使使用用自自适适应应算算法法来来改改变变滤滤波波器的参数和结构。器的参数和结构。自适应滤波器的一般形式自适应滤波器的一般形式v自适应滤波器的结构自适应滤波器的结构I.无限长冲激响应无限长冲激响应(IIR)滤波器滤波器 IIR型型结结构构滤滤波波器器的的传传输输函函数数既既有有零零点点又又有有极极点点。其其主主要要的的缺缺点点是是稳稳定定性性不不好好,并并且且相相位位特性难于控制特性难于控制。II.有限长冲激响应有限长冲激响应(FIR)
8、滤波器滤波器 FIR滤滤波波器器是是全全零零点点滤滤波波器器,它它始始终终是是稳稳定定的的,且且能能实实现现线线性性的的相相移移特特性性,因因此此它它在在自自适适应滤波中得到最广泛的应用。应滤波中得到最广泛的应用。l实现结构:横向型、对称横向型、格形实现结构:横向型、对称横向型、格形v 自适应自适应LMS算法的研究算法的研究vLMS算法算法 因因其其结结构构简简单单、稳稳定定性性好好,一一直直是是自自适适应应滤滤波波经经典典有有效效的的算算法法之之一一,被被广广泛泛应应用用于于雷雷达达、通通信信、声声纳纳、系系统辨识及信号处理等领域。统辨识及信号处理等领域。e(n)=d(n)-WH(n)X(n
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