變?cè)O(shè)計(jì)參數(shù)子帶自適應(yīng)濾波器研究.pdf

1、自適應(yīng)濾波器在通信、雷達(dá)、聲納、圖像處理、生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域有著極其廣泛的應(yīng)用。自適應(yīng)濾波器與其結(jié)構(gòu)、算法和應(yīng)用密切相關(guān)。自適應(yīng)濾波器的結(jié)構(gòu)和算法決定了自適應(yīng)濾波器的性能。由Widrow和Hoff提出的基于橫向?yàn)V波器結(jié)構(gòu)的最小均方算法，因計(jì)算量低、穩(wěn)定性好和易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，成為最流行的自適應(yīng)濾波算法之一。然而，當(dāng)自適應(yīng)濾波器輸入信號(hào)的相關(guān)性較高時(shí)，最小均方算法收斂較慢。
　　子帶自適應(yīng)濾波技術(shù)是加快最小均方算法收斂速度的有效方法之

2、一。子帶自適應(yīng)濾波器通過(guò)濾波器組將輸入信號(hào)進(jìn)行分割并抽取。與全帶輸入信號(hào)相比，子帶輸入信號(hào)具有更低的相關(guān)性，因而在子帶中進(jìn)行自適應(yīng)濾波能夠加快自適應(yīng)濾波器的收斂速度。在傳統(tǒng)子帶自適應(yīng)濾波器中，每個(gè)子帶單獨(dú)使用一個(gè)自適應(yīng)子濾波器。這種子帶結(jié)構(gòu)會(huì)在自適應(yīng)濾波器的輸出端產(chǎn)生混疊分量，從而使得傳統(tǒng)子帶自適應(yīng)濾波器具有較高的穩(wěn)態(tài)失調(diào)。
　　為了解決傳統(tǒng)子帶自適應(yīng)濾波器中存在的混疊分量問(wèn)題，Lee和Gan提出了一種新的子帶自適應(yīng)濾波器結(jié)構(gòu)，并

3、將其命名為多帶結(jié)構(gòu)。在多帶結(jié)構(gòu)中，每個(gè)子帶使用相同的全帶自適應(yīng)濾波器。在此結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上提出的歸一化子帶自適應(yīng)濾波器，因其固有的去相關(guān)和最小擾動(dòng)特性，具有較好的收斂性能。與其他自適應(yīng)濾波器相似，歸一化子帶自適應(yīng)濾波器的收斂速度越快，穩(wěn)態(tài)失調(diào)越高；反之，收斂速度越慢，穩(wěn)態(tài)失調(diào)越低。自適應(yīng)濾波器的使用者必須選擇合適的設(shè)計(jì)參數(shù)（如步長(zhǎng)參數(shù)，正則化參數(shù)），在收斂速度和穩(wěn)態(tài)失調(diào)之間進(jìn)行折中。因此，歸一化子帶自適應(yīng)濾波器無(wú)法兼得快的收斂速度和低的穩(wěn)態(tài)失

4、調(diào)。
　　本文以自適應(yīng)濾波在系統(tǒng)辨識(shí)中的應(yīng)用為基礎(chǔ)，從不同的角度出發(fā)，提出了五種變?cè)O(shè)計(jì)參數(shù)，即變步長(zhǎng)參數(shù)、變正則化矩陣I、變步長(zhǎng)矩陣、變正則化矩陣II和變聯(lián)合參數(shù)，來(lái)解決歸一化子帶自適應(yīng)濾波器中存在的收斂速度和穩(wěn)態(tài)失調(diào)之間的折中問(wèn)題。在推導(dǎo)變?cè)O(shè)計(jì)參數(shù)的過(guò)程中，采用了兩種不同的原理，即均方偏差最大下降原理和系統(tǒng)噪聲抵消原理。此外，本文還提出了一種基于L1-范數(shù)最優(yōu)化的符號(hào)子帶自適應(yīng)濾波器，并將變正則化參數(shù)引入其中，來(lái)增強(qiáng)該濾波器的魯