基于自适应的变换与处理算法.pdfVIP

大庆石油学院硕 卜研究生学位论文 第4章 基于自适应的变换域处理算法 变换域干扰抑制技术有两个研究重点，一是正交变换的选择，二是如何在变换域有效 地识别并抑制干扰成分，也就是变换域处理算法的研究。简单地说，变换域处理可以分为 基于取舍和基于自适应两种。顾名思义，基于取舍的变换域处理就是当确定某变换域系数 包含干扰成分时，完全把该系数置零，否则不改变变换域系数的值。而基于自适应的变换 域处理则是利用自适应算法来使输出信号与期望值之间的统计误差最小。相对于提高直扩 系统的处理增益抑制窄带干扰的作法，采用自适应滤波技术抑制窄带干扰代价更低，也更 为有效[333所以在变换域干扰抑制技术中通常采用自适应滤波算法。 4.1自适应滤波技术 自适应滤波技术是在五十年代末、六十年代初发展起来的，该技术由优化理论演变而 来。从本世纪初开始，各方面的研究工作促成了自适应技术的出现。首先，奈奎斯特和哈 特对频带和信噪比进行了研究，香农提出了信息的度量方法，维纳建立了最佳滤波器的基 础，以及卡尔曼滤波算法的提出，这些研究成果对雷达及通信以及其它领域产生了深刻的 影响。六十年代末，B.Widrow提出的LMS算法f3+1以及其它人的研究奠定了自适应处理技 术的基础。七十年代，随着大规模集成电路技术及计算机技术的飞速发展，自适应技术的 研究领域得到广泛的拓展，成为最活跃的研究领域之 ，每年在各种国际学术会议和国际 学术刊物上发表的相关文章近百篇。近年来，由于通信技术的迅猛发展，自适应滤波技术 更是成为研究热点，在时域、空域的民用及军事通信中都得到广泛应用。自适应时域、空 域滤波技术广泛地应用于各种通信体制，结合不同领域的信号与干扰的特点。研究出大量 的新的自适应滤波器结构和算法，同时大力发展实际系统的研制。 自适应滤波是在部分信号特征未知的条件下，根据某种最佳准则，从已知的部分信号 特征决定的初始条件出发，按某种自适应算法进行递推，在完成一定次数的递推之后，以 统计逼近的方式，收敛于最佳解。在非平稳环境中，自适应滤波在一定程度下还可以跟踪 信号的变化。 自适应滤波包括两部分:可编程滤波器和 自适应算法 4.2可编程滤波器 可编程滤波器即参数可变的滤波器，自适应算法对其参数进行控制以实现最佳工作。 可编程滤波器包括线性和非线性滤波器，所谓线性滤波器是指滤波器对某个信号特征量的 估计，是滤波器输入信号的线性组合。反之则为非线性滤波器。 线性滤波器主要包括FIR有〔限脉冲响应)滤波器、工IR(无限脉冲响应)滤波器以及格 形滤波器等，各种滤波器的框图示于图4-1。其性能比较如 卜。 (1)FIR横式滤波器:全零点滤波器，稳定且能实现线性相移。但要实现陡峭边缘 的通带特性需相当高的阶数。 (2)格形滤波器:全零点、全极点或零极点滤波器，具有相对独立的组件结构，各 组件的参数可独立调节，对舍入误差不敏感，各阶反向预侧误差相互正交。 (3)11尺横式滤波器:零极点或极点滤波器，稳定性不好，相移特性难以控制。实 第 4章 纂于白适1y,的变换域处理算法 现陡峭边缘的通带特险只需小高的阶数。 (a)FIR横向滤波器 (a)FIR traversefilter (b)全零点格形滤波器 (b allzeros latticefilter y(n) x(n) (c)IIR横向滤波器 (c)IRR traversefilter 图4-1线性可编程滤波器 Fig.4-1linearprogrammablefilter 4.3算法准则 各种自适应算法的推导，往往基于某一种最佳准则，推导出加权矢量作用丁系统 从 而达到预定的最佳性能。常用的准则有哪!: