【正文】 STACK_SIZE .set 256 。深深的謝意無(wú)以言表，謹(jǐn)以此篇論文回報(bào) 附錄 自適應(yīng)濾波 子程序 DATA_SIZE .set 256 。在課題進(jìn)行到比較困難的時(shí)候，能給我提出寶貴的合理意見(jiàn)。課題進(jìn)行期間，寬人律己的高尚品德嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度開(kāi)明的學(xué)術(shù)思想積極進(jìn)取的敬業(yè)精神深深打動(dòng)著我，一直激勵(lì)著我們開(kāi)拓進(jìn)取使學(xué)生倍受教育。 參考文獻(xiàn) [1] 趙洪亮等 . TMS320C55xDSP 應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 北京：北京航空航天大學(xué)出版社 ,2021 [2] 李紹勝 ,趙振濤 . TMS320C5000 系列 DSP 開(kāi)發(fā)應(yīng)用技巧 [M].北京：中國(guó)電力出版社 ,2021 [3] 郭華 . 自適應(yīng)濾波算法及應(yīng)用研究 . 西北師范大學(xué)碩士學(xué)位論文， 2021 [4] 王秀紅自適應(yīng)濾波算法研究與改進(jìn) . 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 , 2021 [5] 林耀榮 . 自適應(yīng)濾波理論及其在回波消除中的應(yīng)用研究 . 廣州：華南理工大學(xué)博士學(xué)位論文 , 1999 [6] 鄭寶玉 . 自適應(yīng)濾波器原理 [M]. 北京：電子工業(yè)出版社 ,2021 [7] 朱銘鋯 ,趙勇 ,甘泉 . DSP 應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) [M].北京：電子工業(yè)出版社 , 2021 [8] 烏曉禮 . 基于自適應(yīng)濾波器的語(yǔ)音增強(qiáng)算法研究及 DSP 實(shí)現(xiàn) .北京：內(nèi)蒙古大學(xué)碩士學(xué)位論文 , 2021 [9] 彭啟琮，張?jiān)娧?. 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自適應(yīng)濾波算法 DSP實(shí)現(xiàn) LMS 算法的處理速度及減小系統(tǒng)的硬件規(guī)模 , 在實(shí)現(xiàn)濾波器算法時(shí) , 采用了 TMS320C54xx 作為核心芯片?？梢酝瑫r(shí)使用5 個(gè)獨(dú)立的循環(huán)緩沖器和 3 個(gè)獨(dú)立的緩沖器長(zhǎng)度。在 C54XX 的基礎(chǔ)上， C55XX 還支 持絕對(duì)值尋址，寄存器間接尋址，直接尋址。 3. 尋址模式對(duì)比 C54XX 支持單數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作數(shù)尋址和 32 bit 操作數(shù)尋址，還使用并行指令支持雙數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作數(shù)尋址。 （ 4） C55XX 可以執(zhí)行可變長(zhǎng)度的指令，這和 C54XX 有顯著的不同。 C54XX包含一個(gè)分開(kāi) 40bit 的 ALU。 （ 3） C55XX 包含一個(gè) 40bit 的 ALU。 （ 2） C55XX 總線的寬度為 32bit,而 C54XX 總線寬度為 16 bit。 （ 5） C55XX 提供了 EMIF 外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展接口，可以直接使用 SDRAM，而C54XX 則不能直接使用。 （ 3） C55XX 的指令長(zhǎng)度可變，且沒(méi)有排隊(duì)的限制； C54X 的指令長(zhǎng)度固定。但是本文選擇 TMS320C55XX 系列 DSP 芯片。 目前 TMS320C5000 系列芯片包括了 TMS320C54XX 和 TMS320C55XX 兩大類。 DSP 內(nèi)部一般都包含多個(gè)處理單元 ,如算術(shù)邏輯運(yùn)算單元 ,輔助寄存器運(yùn)算單元 ,累加器等。 DSP 的理論基礎(chǔ) 數(shù)字信號(hào)處理 DSP 是指人們利用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備，以數(shù)字的形式對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集，變換，濾波，估值，增強(qiáng)，壓縮，識(shí)別等處理，以得到符合人們需要的信號(hào)形式。比較圖 41 和圖 42 可以看出，采用自適應(yīng)濾波后的濾波輸出信號(hào)和原始信號(hào)基本相似，噪聲完全濾除 。 仿真結(jié)果 （ 1）為了確保噪聲的相關(guān)性，首先讓噪聲通過(guò)一個(gè) 11 階的低通 FIR 濾波器然后將濾波后的噪聲加到信號(hào)中去； （ 2）對(duì)程序中所使用的一些函數(shù)的詳細(xì)說(shuō)明，請(qǐng)參考 MATLAB 的函數(shù)說(shuō)明，這些函數(shù)包括： FIR、 INITSE、 FILTER、 PLOT、 ADAPTSE 等。39。.39。 plot t,signal 1:200 figure 2 。 %初始化自適應(yīng) FIR 結(jié)構(gòu)濾波 [y,e,s] adaptse noise,d,s 。 % 設(shè)置初始化濾波器系數(shù) mu 。+fnoise。 %產(chǎn)生 11 階低通濾波，截止頻率為 fnoise filter nfilt,1,noise 。 %產(chǎn)生輸入信號(hào) noise randn 1,1000 。 signal sin 2*pi**[0:999]39。 clf。較為常見(jiàn)的 MATLAB工具箱主要包括 :系統(tǒng)辨識(shí)工具箱，魯棒控制工具箱、多變量頻率 設(shè)計(jì)工具箱， u分析與綜合工具箱、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱、最優(yōu)化工具箱、信號(hào)處理工具箱、模糊推理系統(tǒng)工具箱、小波分析工具箱。 Fixed 一 PointBloekset 擴(kuò)展了 Simulink，用于建立和模擬數(shù)字控制系統(tǒng)和數(shù)字濾波器。 Simulikn的模型庫(kù)可以通過(guò)專用元件集進(jìn)行擴(kuò)展。 2. 交互仿真 Simulikn 框圖提供了交互性很強(qiáng)的非線性仿真環(huán)境，仿真結(jié)果可以在運(yùn)行的同時(shí)通過(guò)示波器或圖形窗口顯示。建模時(shí)使用鼠標(biāo)拖 放庫(kù)中的功能塊并將它們連接起來(lái)。通過(guò) Simulnik 豐富的功能塊可以迅速的建立系統(tǒng)模型。 Simulikn 是用來(lái)建模、分析和仿真各種動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的交互環(huán)境，包括連續(xù)系統(tǒng)、離散系統(tǒng)和混雜系統(tǒng)。另外， MATLAB 還專門為初學(xué)者提供了功能演示窗口，用戶可從中得到 感興趣的例子和演示。由于它在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)是用 C 語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的，它的不多的幾 個(gè)程序流控制語(yǔ)句同語(yǔ)言差別甚微，初學(xué)者很容易掌握。 MATLAB 具有強(qiáng)大的語(yǔ)言功能，它允許用戶以數(shù)學(xué)形式的語(yǔ)言編寫程序，比BASIC、 FOTRRAN 和 C 等語(yǔ)言更接近于書寫計(jì)算公式的思維方式。因此，一般采用 FIR 濾波器作為自適應(yīng)濾波器的結(jié)構(gòu)。但是 IIR 濾波器設(shè)計(jì)方法的一個(gè)缺點(diǎn)是無(wú)法控制濾波器的相位特性。一旦輸入信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性發(fā)生變化，它又能夠跟蹤這種變化 ,自動(dòng)調(diào)整參數(shù) ,使濾波器重新達(dá)到最佳。 有時(shí)還要利用 通過(guò)某種自適應(yīng)算法對(duì)濾波器參數(shù)進(jìn)行調(diào)整 ,最終使 e n 的均方值最小。自適應(yīng)濾波器由參數(shù)可調(diào)的數(shù)字濾波器 或稱為自適應(yīng)處理器 和自適應(yīng)算法兩部分組成，如圖 22 所示，參數(shù)可調(diào)的數(shù)字濾波器可以是 FIR 數(shù)字濾波器或 IIR 數(shù)字濾波器，也可以是格型數(shù)字濾波器。如果用瞬時(shí)來(lái)代替上面對(duì)的估計(jì)運(yùn)算，就產(chǎn)生了另一種算法――隨機(jī)梯度法，此時(shí)迭代公式為： 上式的迭代公式假定濾波器結(jié)構(gòu)為橫向結(jié)構(gòu)。其思路為：設(shè)計(jì)初始權(quán)系數(shù)，用迭代公式計(jì)算，到與誤差小于規(guī)定范圍。對(duì)于 LMS 算法為下式的斜率。 LMS 算法是以最快下降曲線為原則進(jìn)行的迭代算法，即矢量是矢量按均方誤差性能平面的負(fù)斜率大小調(diào)節(jié)一個(gè)相應(yīng)增量，如下式所示： 式中是由系統(tǒng)穩(wěn)定和迭代運(yùn)算收斂速度決定的自適應(yīng)步長(zhǎng)。大多數(shù)場(chǎng)合使用迭代算法，對(duì)每次采樣 值就求出較佳權(quán)系數(shù)，稱為采樣值對(duì)采樣值迭代算法。如語(yǔ)音信號(hào)的線性預(yù)測(cè)編碼 LPC 就是把語(yǔ)音信號(hào)分成幀進(jìn)行處理的。在有些應(yīng)用中，把輸入信號(hào)的采樣值分成相同的段（每段稱為一幀），再求出、的估計(jì)值得到每幀的最佳權(quán)系數(shù)。在均方誤差達(dá)到最小時(shí)，得到最佳權(quán)系數(shù)。 均方誤差 e 定義為： 對(duì)于橫向結(jié)構(gòu)的濾波器，代入的表達(dá)式為： 其中為的自相關(guān)矩陣，它是輸入信號(hào)采樣值間的相關(guān)性矩陣。 LMS 算法的目標(biāo)是通過(guò)調(diào)整系數(shù)，使輸出誤差序列 e n d n y n 的均方差最小，并且根據(jù)這個(gè)判據(jù)來(lái)修改權(quán)系數(shù)，該算法也因此而得名。 FIR 橫向性濾波器的工作原理 如圖 34 所示， 其中： 自適應(yīng)濾波器的輸入 自適應(yīng)濾波器的沖激 相應(yīng)： 自適應(yīng)濾波器的輸入： 最常用的自適應(yīng)算法是最小均方誤差算法，即 LMS 算法 LMS 算法是一種易于實(shí)現(xiàn)、性能穩(wěn)健、應(yīng)用廣泛的算法。不過(guò)，這種濾波器始終是穩(wěn)定的，并能提供線性相位特性。這意味著輸出是輸入信號(hào)與所存儲(chǔ)的權(quán)系數(shù)或沖激響應(yīng)的卷積。輸入信號(hào)被若干延遲單元延時(shí)，其延遲時(shí)間可以是連續(xù)的。 因此濾波器輸出可表示為以下形式： 310 有限沖激響應(yīng)（ FIR） FIR 橫向型濾波器的一般結(jié)構(gòu) 如圖所示。這樣表示的結(jié)果使得可以利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)中的參數(shù)估計(jì)方法來(lái)對(duì)系數(shù)θ進(jìn)行優(yōu)化，如用最大似然參數(shù)估計(jì)均方誤差方法、最小均方誤差 LMS 算法和遞歸最小二乘 RLS 方法等 [18]。 方差誤差自適應(yīng) IIR濾波器與自適應(yīng) FIR濾波器具有相似的自適應(yīng)算法和相似的收 斂性解，收斂速度和系數(shù)的穩(wěn)定性都是由 Hessian 矩陣的特征值決定的。如果數(shù)據(jù)的相關(guān)陣非奇異，僅有一個(gè)全局最小點(diǎn)，則在很大程度上使方程誤差自適應(yīng) IIR 濾波器都像一個(gè)自適應(yīng) FIR 濾波器。如果不是穩(wěn)定系統(tǒng)，則應(yīng)采取某種措施，如在逆濾波器形成之前將它的根投 影到單位圓內(nèi)等 [1317]。 利用延遲算子，式 31 可重新表述成更方便的形式： 32 式中，多項(xiàng)式表示時(shí)變?yōu)V波器，且有： ， 33 ， 34 值得注意的是 A n,q 中求和的下界從 m 1 開(kāi)始，因此 A n,q d n 僅依賴于 d n 的延遲樣本，這種形式的表示法可用于在任何瞬時(shí)發(fā)現(xiàn)自適應(yīng)濾波器 A n,q 的零點(diǎn)。兩個(gè)輸為樣本輸入 x n 和期望輸入 d n ，輸出樣本沒(méi)有反饋回輸入端。 方程誤差結(jié)構(gòu)形式自適應(yīng) IIR 濾波器 圖 32 為方程誤差自適應(yīng) IIR 濾波器的結(jié)構(gòu)框圖，其差分方程表示式如式 31 ，可以看出，它被描述為非遞歸差分方程形式： 31 顯然，這里 ，都是待調(diào)整的系數(shù)，下標(biāo)“ e”表示方程誤差法以區(qū)別輸出誤差方法。θ為描 述濾波器具有零點(diǎn)和極點(diǎn)轉(zhuǎn)移函數(shù)的系數(shù)參數(shù)。但是，如果λ值太小，均衡器將會(huì)不穩(wěn)定。λ值對(duì)收斂速率沒(méi)有影響，但是它影響 著 RLS 算法的跟蹤能力。如 果信道是非時(shí)變的，那么λ可 以設(shè)為 1。 從式 22 中 R n 的定義可知，我們可以得到關(guān)于 R n1 的遞歸公式。 227 式 22 中的方陣 R n 是輸入數(shù)據(jù)向量 x i 的確定相關(guān)矩陣，式 22 中向量 P n 是輸入向量 x i 和期望輸出 d i 之間的確定互相關(guān)矩陣。如果信道是穩(wěn)定的，那么λ可以設(shè)為 1。為了測(cè)試新的抽頭增益向量，會(huì)用到那些先前的數(shù)據(jù)。因而 e i,n 是用 n 時(shí)刻的抽頭增益向量