畢業(yè)設(shè)計論文-lms及rls自適應(yīng)干擾抵消算法的比較-免費閱讀
【正文】 計算機仿真實驗結(jié)果表明，兩種算法都能從高背景噪聲中提取有用信號。 圖 511 與圖 513 為 LMS 算法在處理過程中的誤差曲線，圖 512 與圖 514為 RLS 算法在處理過程中的誤差曲線，指出了在迭代過程中的誤差減少過程。 圖 510 中第一個圖是 λ = 時 RLS 算法提取到的有用的正弦信號，明顯看出提取到的正弦信號很不理想。說明 RLS 自適應(yīng)噪聲抵消系統(tǒng)消除了原始輸入中的噪聲，輸出的是有用信號。但是開始那段還是有少量噪聲沒被濾除，通過圖 55 的第三個圖可以清晰地看到誤差曲線的收斂狀況，相對來說收斂比較緩慢。圖52 中的第一個圖為正弦波信號，第二個圖為單頻正弦干擾，第三個圖為正弦波信號疊加單頻正弦干擾的混迭信號，是系統(tǒng)的主輸入信號。將上述式 (42)代入 (41)可以得到均方誤差的具體表達(dá)式為： 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 21 |)(|)( nk nkkn ??? ??? ?? （ 43） 當(dāng) )(k? )達(dá)到最小值時，存在下列關(guān)系： )()(*)( * kpkwkR ? （ 44） 式中： )(kR 與 )(kp 定義如下： )()()( 1 nxnxkR Hnkkn ???? ?? ? （ 45） )()()( 1 ndnxkp Hnkkn ???? ?? ? （ 46） )(*kw 為均方誤差達(dá)到最小時的自適應(yīng)濾波器最佳權(quán)系數(shù)。已有的研究中自適應(yīng)噪聲對消系統(tǒng)都是基 于 LMS 算法進(jìn)行，這在環(huán)境噪聲是平穩(wěn)隨機信號時效果明顯。 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 根據(jù)最優(yōu)的數(shù)學(xué)算法最陡下降法，下一個權(quán)矢量 1()jWn? 等于現(xiàn)在的權(quán)矢量()jWn加一個正比于梯度 j? 的負(fù)值變化量，即有： 1j j jWW?? ? ? ? （ 36） 通過梯度下降法： 21 [] | jjj j W Wd E eWW dW????? （ 37） 推導(dǎo)可知： 1 2j j j jW W e X?? ?? （ 38） 歸納總結(jié)的出算法步驟： 步驟一：初始化 步驟二：更新： 1,2,3,...n? 濾波： ( ) ( ) ( )Ty n W n X n? ； 誤差估計： ( ) ( ) ( )e n d n y n??； 權(quán)向量更新： *( 1 ) ( ) 2 ( ) ( )W n W n e n X n?? ? ?； 其中 ? 是用來控制穩(wěn)定性和收斂速度的步長參數(shù)。 自適應(yīng)波束形成（ Adaptive Beaamforming）?；夭ㄏ褪穷A(yù)先估計一個回波，然后用返回信號來減此回波，從而達(dá)到回?fù)芟哪康摹? 因 LMS 算法是自適應(yīng)濾波器 中應(yīng)用最廣泛的算法，所以可以說，自適應(yīng)率波的發(fā)展的前景也就是 LMS 算法的發(fā)展前景。隨后又發(fā)展出了歸一化算法和加遺忘因子 LMS 算法。 相關(guān)的函數(shù) 表 21 算法中用到的 MATLAB 中的函數(shù) Table21 Algorithm used function in the MATLAB 函數(shù)名 用途 pi 圓周率 i或 j 基本虛數(shù)單位 sin(x) 正弦函數(shù) dot(x,y) 向量 x和 y 的內(nèi)積 wgn(m,n,p) 產(chǎn)生一個 m 行 n 列的高斯白噪聲的矩陣， p 以 dBW 為單位指定輸出噪聲的強度 zero(m,n) 生成一個 m 行 n 列的全零矩陣 figure（ n） 是建立圖形的意思，系統(tǒng)自動從 1， 2， 3， 4...來建立圖形，數(shù)字 n 代表第幾幅圖形 subplot(m,n,p) 將 figure 劃分為 mn 塊，在第 p 塊創(chuàng)建坐標(biāo)系，并返回它的句柄。 MATLAB 將矩陣運算、數(shù)值分析、圖形處理、編程技術(shù)結(jié)合在一起，為用戶提供了一個強有力的科學(xué)及工程問題的分析計算和程序設(shè) 計工具，它還提供了專業(yè)水平的符號計算、文字處理、可視化建模仿真和實時控制等功能，是具有全部語言功能和特征的新一代軟件開發(fā)平臺。 MATLAB相關(guān)技術(shù)介紹 MATLAB簡介 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 MATLAB (Matrix Laboratory)為美國 Mathworks 公司 1983 年首次推出的一套高性能的數(shù)值分析和計算軟件，其功能不斷擴充，版本不斷升級， 1992 年推出劃時代的 版， 1993 年推出了可以配合 Microsoft Windous 使用的微機版，95 年 版， 97 年 版， 99 年 版， 版無論是界面還是內(nèi)容都有長足的進(jìn)展，其幫助信息采用超文本格式和 PDF 格式，可以方便的瀏覽。但其缺點是存在穩(wěn)定性問題以及收斂速度不高。在這種情況下，必須設(shè)計自適應(yīng)濾波器，以跟蹤信號和噪聲的變化。 第四章 RLS 算法分析：本章開始簡單介紹了研究 RLS 算法的背景，然后具體分析了 LMS 算法。 上海交通大學(xué)范瑜等人介紹了用 VHDL語言實現(xiàn)并行延時 LMS 算法的自適應(yīng)數(shù)字波束成形器的 FPGA 設(shè)計過程。在這種需求場合下， DSP 具有不可媲美的性價比。DSP 器件采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，具有獨立的程序和數(shù)據(jù)空間，允許同時存取程序和數(shù)據(jù)，內(nèi)置高速的硬件乘法器 (MAC)，增強的多級流水線。 Widrow 等人提出的最小均方 (Least Mean Square,LMS)算法就是一種以期望響應(yīng)和濾波器輸出信號之間誤差的均方值最小為原則。通過對這兩種典型自適應(yīng)濾波算法的性能特點進(jìn)行分析及仿真實現(xiàn)，給出了這兩種算法性能的綜合評價。 自適應(yīng)濾波的原理就是利用前一時刻己獲得的濾波參數(shù)等結(jié)果，自動地調(diào)節(jié)現(xiàn)時刻的濾波參數(shù)，從而達(dá)到最優(yōu)化濾波。自適應(yīng)濾波具有很強的自學(xué)習(xí)、自跟蹤能力，適用于平穩(wěn)和非平穩(wěn)隨機信 號的檢測和估計。 LMS 及 RLS 自適應(yīng)干擾抵消算法的比較 2 1 緒論 自適應(yīng)噪聲抵消 ( Adaptive Noise Cancelling， ANC) 技術(shù)是自適應(yīng)信號處理的一個應(yīng)用分支，其主要 理論和框架由 等在 1975 年提出，經(jīng)過三十多年的豐富和擴充，現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用到了很多領(lǐng)域，比如車載免提通話設(shè)備，房間或無線通訊中的回聲抵消 ( AdaptiveEcho Cancelling， AEC) ，在母體上檢測胎兒心音，機載電子干擾機收發(fā)隔離等，都是用自適應(yīng)干擾抵消的辦法消除混入接收信號中的其他聲音信號。LMS 算法的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、魯棒性強，其缺點是收斂速度很慢。 DSP 具有的硬件乘法模塊 (MAC)，專用的存儲器以及適用于高速數(shù)據(jù)運行的總線結(jié)構(gòu)，使 DSP器件具有高速的數(shù)據(jù)運算能力。 用 FPGA 實現(xiàn)自適應(yīng)濾波器，國外起步比較早，發(fā)展也非常迅速。而針對自適應(yīng)格型結(jié)構(gòu)采用 FPGA 硬件實現(xiàn)的文獻(xiàn)報導(dǎo)很少，國內(nèi)中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)王顯潔等人通過采用流水線結(jié)構(gòu)和運算單元分時復(fù)用，提高了運算速度，能夠滿足實時性預(yù)測編碼要求。 第五章仿真分析：對兩種算法進(jìn)行 MATLAB 仿真，通過仿真結(jié)果進(jìn)行對比和分析。 自適應(yīng)濾波器的特性變化是由自適應(yīng)算法通過調(diào)整濾波器系數(shù)來實現(xiàn)的。所以探討如何提高收斂速度、增強穩(wěn)定性以滿足信號處理的高效性、實時性，一直是人們研究的重點和熱點 [3]。至 2021 年 6月推出 版， 2021 年 6 月推出 版，繼而推出 版 , 2021 年 7 月 MATLAB7和 被推出，目前的最新版本為 版。 MATLAB 語言的幫助系統(tǒng)也近乎完備，用戶可以方便的查詢到想要的各種
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