【正文】 9 吉林化工學院畢業(yè)設計說明書 1 第 1 章 緒 論 引言 濾波技術是信號處理中的一種基本方法和技術，尤其數字濾波技術使用廣泛，數字濾波理論的研究及其產品的開發(fā)一直受到很多國家的重視。 38 致 謝 37 參考文獻 36 結 論 32 第 5 章 總結與展望 30 LMS 算 法程序的實現(xiàn) 28 MATLAB 程序仿真 27 MATLAB 仿真 27 吉林化工學院畢業(yè)設計說明書 V MATLAB 語言介紹 26 第 4 章 基于 MATLAB 實現(xiàn)自適應濾波器 23 IIR 濾波器和 FIR濾波器的比較 22 FIR橫向型濾波器的一般結構 22 有限沖激響應（ FIR）濾波器 19 IIR 濾波器的一般結構 19 方程誤差結構形式自適應 IIR 濾波器 19 自適應 IIR 濾波器的基本原理 18 第 3 章 自適應濾波器的設計原理 17 RLS 與 LMS 算法關于最優(yōu)效果的比較 15 LMS 算法分析 8 遞歸最小二乘（ RLS)算法 5 自適應濾波器的結構 3 第 2 章 自適應濾波器理論基礎 2 本文研究思路與主要工作 1 課題研究意義和目的 1 引言 關鍵詞 ：自適應濾波器 ； RLS算法 ； FIR 結構濾波器 ； MATLAB 吉林化工學院畢業(yè)設計說明書 III Abstract The autoadapted filter is an important part of the digital signal processing. In practical application, there haven’t sufficient information to design the fixed coefficient digital filter, or the design rule will be changed when the filter normally operated. Therefore, we need to research the autoadapted filter. Whenever needs to process the signal under the unknown statistical environment, or the nonsteady signal, the autoadapted filter can provide a appealing solution. Moreover, its performance usually over the normally fixed filter. In addition, the autoadapted filter can also provide the ability of the recent signal process which the nonautoadapted method is impossible to provide. Firstly this thesis proposed the importance of autoadapted filter research and introduced its elementary theory , algorithm and design method. The core of the whole system is the autoadapted filter39。最終采用改進的 RLS 算法設計 FIR 結構自適應濾波器，并采用MATLAB 進行仿真。本文中，對兩種最基本的自適應算法，即遞歸最小二乘（ RLS)和最小均方誤差 (LMS)算法進行了詳細的介紹和分析，并針對兩種算法的優(yōu)缺點進行了詳細的比較。 本文從自適應濾波器研究的意義入手，介紹了自適應濾波器的基本理論思想，具體闡述了自適應濾波器的基本原理、算法及設計方法。凡是需要處理未知統(tǒng)計環(huán)境下運算結果所產生的信號或需要處理 非平穩(wěn)信號時，自適應濾波器可以提供一種吸引人的解決方法，而且其性能通常遠優(yōu)于用常方法設計的固定濾波器。 作者簽名： 日 期： 基于 RLS 算法的自適應濾波器的設計與實現(xiàn) II 摘 要 自適應濾波器是統(tǒng)計信號處理的一個重要組成部分。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 吉林化工學院畢業(yè)設計說明書 基于 RLS 的自適應濾波器的設計與實現(xiàn) Design and Implementation of Adaptive Filter Using RLS 吉 林 化 工 學 院 Jilin Institute of Chemical Technology 吉林化工學院畢業(yè)設計說明書 I 畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其 他人或組織已經發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構的學位或學歷而使用過的材料。 作 者 簽 名： 日 期： 指導教師簽名： 日 期： 使用授權說明 本人完全了解 大學關于收集、保存、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權保 存畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學校可以采用影印、縮印、數字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績热?。在實際應用中，由于沒有充足的信息來設計固定系數的數字濾波器，或者設計規(guī)則會在濾波器正常運行時改變，因此我們需要研究自適應濾波器。此外，自適應濾波器還能提供非自適應方法所不可能提供的新的信號處理能力。自適應濾波器的算法是整個系統(tǒng)的核心。同時，分別對 FIR 結構和 IIR 結構 自適應濾波器做了詳細的介紹，比較了 FIR 結構和 IIR 結構自適應濾波器的優(yōu)缺點。實驗結果表明，該自適應濾波器濾波效果優(yōu)越。s algorithm . In this article, two of the most basic autoadapted algorithms, the smallest mean error (LMS) algorithm and the recursive least squares (RLS) algorithm, have particularly introduced and analyzed. Meanwhile, the advantages and disadvantages of this two algorithms have been pared. At the same time, this thesis introduced the FIR structure and the IIR structure autoadapted filter in detail, pared with the advantages and disadvantages of these two algorithms. Then, the FIR structure autoadapted filter is designed with the adoption of the improved LMS algorithm, and it is carried on the simulation test in the MATLAB platform. The experimental result indicated that filter effect of this autoadapted filter is superior. Keywords: Autoadapted filter, RLS algorithm, FIR structure filter, MATLAB 基于 RLS 算法的自適應濾波器的設計與實現(xiàn) IV 目 錄 摘 要 I Abstract III 第 1 章 緒 論 1 國內外研究發(fā)展狀況 4 濾波器的基本概念 4 數字濾波器的基本概念 6 自適應濾波算法種類 8 最小均方（ LMS）算法 12 RLS 算法和 LMS 算法分析 15 RLS 算法分析 16 仿真結果分析 16 RLS 算法關于不同參數 ? 的比較 16 LMS 算法關于不同步長 ? 的比較 19 無限沖激響應（ IIR）濾波器 22 FIR橫向性濾波器的工作原理 28 仿真結果 28 自適應濾波算法的實現(xiàn) 30 RLS 算法程序的實現(xiàn) 從總的來說濾波可分為經典濾波和現(xiàn)代濾波?，F(xiàn)代濾波則不要求己知信號和噪聲的統(tǒng)計特性，如自適應濾波。自適應濾波具有很強的自學習、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。其中，自適應濾波算法一直是人們的研究熱點，包括線性自適應算法和非線性自適應算法，非線性自適應算法具有更強的信號處理能力，但計算比較復雜，實際應用最多的仍然是線性自適應濾波算法。 課題研究意義和目的 對自適應濾波算法的研究是當今自適應信號處理中最為活躍的研究課題之一。這種濾波器的實現(xiàn)差不多像維納濾波器那樣簡單，而濾波器性能幾乎如卡爾曼濾波器一樣好。自適應濾波器本身有一個重要的自適應算法， 這個算法可以根據輸入、輸出及原參量信號按照一定準則修改濾波參量，以使它本身能有效的跟蹤外部環(huán)境的變化。 自適應濾波技術的核心問題是自適應算法的性能問題，提出的自適應算法主要有最小均方 (LMS)算法、遞歸最小二乘 (RLS)算法及相應的改進算法如：歸一化 (NLMS)算法、變步長 (SVSLMS)算法、遞歸最小二乘方格形 (RLSL)算法等。研究自適應算法是自適應濾波器的一個關鍵內容。由于 LMS算法簡 單有效、魯棒性好、易于實現(xiàn)，得到了廣泛的應用。 國內外研究發(fā)展狀況 自適應濾波的基本理論通過幾十年的發(fā)展已日趨成熟，近十幾年來自適應濾波器的研究主要針對算法與硬件實現(xiàn)。通常，自適應濾波器的硬件實現(xiàn)都是用 DSP通用處理器 (如 TI 的 TMS320 系列 )。 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據運行的總線結構，使 DSP 器件具有高速的數據運算能力。在自適應信號處理領域，對于數據處理速度在幾兆赫茲以內的，通用 DSP 器件也是首選。陸斌等人采用 TMS320C30 數字信號處理器與 IMSA110 專用濾波器并行處理的方法設計出了自適應濾波器并應用于直接序列的擴頻接收系統(tǒng) 1221。在數據處理速度只要求在幾兆赫茲以內的應用場合，這些用 DSP 實現(xiàn)的自適應濾波器能很好的滿足系統(tǒng)實時的 需求。 用 FPGA實現(xiàn)自適應濾波器，國外起步比較早，發(fā)展也非常迅速。 Woolfries FPGA實現(xiàn)了自適應棧濾波器，并應用于圖象處理。國內有一些關于自適應算法硬件實現(xiàn)的研究，但基本是針對自適應濾波器中的算法，如南開大學李國峰的博士 論文用 VHDL語言描述了正負數的運算問題和浮點數運算問題，完成了基于 FIR 的 LMS 自適應濾波器的硬件設計與邏輯綜合。同濟大學梁甲華等人重點討論了編碼方法在 FPGA 的技術問題。而針對自適應格型結構采用FPGA硬件實現(xiàn)的文獻報導很少，國內中國科學技術大學王顯潔等人通過采用流水線結構和運算單元分時復用，提高了運算速度，能夠滿足實時性 預測編碼要求。 本文研究思路與主要工作 本文