[發明專利]一種μ律函數下基于參數調整的比例LMP濾波方法

有效

• 申請號: 201810178135.5
• 申請日: 2018-03-05
• 公開（公告）號: CN108462481B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 張靜靜;石穎;趙集;陳龍;毛翔
• 申請（專利權）人: 成都優艾維智能科技有限責任公司;國網浙江省電力有限公司
• 主分類號: H03H21/00
• 分類號: H03H21/00
• 代理公司: 成都巾幗知識產權代理有限公司 51260
• 代理人: 林娜

本發明公開了一種μ律函數下基于參數調整的比例LMP濾波方法,包括以下步驟：將自適應濾波器的輸入信號與該濾波器的權值向量期望值相乘，再加上噪聲信號，得到期望輸出信號；將自適應濾波器的輸入信號與該濾波器實時權值向量相乘，得到實際輸出信號；將期望輸出信號和實時輸出信號做差，得到信號誤差，計算代價函數；引入μ律函數下隨系統稀疏度調整參數的對角矩陣，對權值向量進行調整；將調整后的權值向量作為濾波器新的實時權值向量。本發明使得自適應濾波器既能夠在稀疏度較大的系統中保持良好的收斂速度和濾波精度，也能在稀疏度較小的系統中保持良好的收斂速度和濾波精度，提高了自適應濾波器對環境的適應性。

技術領域

本發明涉及數字信號處理技術領域，特別是涉及一種μ律函數下基于參數調整的比例LMP濾波方法。

背景技術

自適應濾波器是一種通過自適應算法改變傳統濾波器的參數來追蹤信號的時變特征的濾波器.傳統濾波器需要知道信道結構,然而實際情況中很多信道是未知的,而自適應濾波器能在不知道系統結構的情況下根據信號或者噪聲的統計特性,通過迭代的方式自適應的找到最優的濾波器參數.這一特性使得自適應濾波在通信領域的回波消除、信道均衡、濾波與逆濾波、系統辨識、噪聲消除等方面得到廣泛的應用。

近年來，隨著信息化和現代數字技術的發展，許多領域對未知信道的信號特征提取和噪聲消除的要求越來越強烈，需要能夠對信號進行實時處理。LMP算法是一種自適應處理算法，能夠實現信號的濾波、平滑及預測等操作。LMP算法以誤差信號絕對值的p次方為代價函數，利用梯度下降法得到權重更新公式。

在稀疏系統辨識中自適應濾波器的長度會成倍增加，這不僅導致了算法的收斂速度隨之降低，而且使得濾波精度也有所下降。然而在這數量眾多的自適應濾波器系數中只有很少的系數有顯著的值，其余大部分都是零或者很小的數，故有必要采用某種方法以緩解自適應濾波器在這種情況下的性能退化。2000年Donald L.Duttweiler提出了系數比例自適應算法。系數比例自適應指的是引入一個步長控制矩陣，使得當前時刻的步長參數與當前時刻濾波器系數的絕對值成正比，這樣處理的話，較大的濾波器系數獲得較大的步長參數，較小的濾波器系數獲得較小的步長參數，從而提高了算法的收斂速度。比例LMP算法在LMP算法的基礎上引入步長控制矩陣，使得不同系數通過不同步長參數來適當調節，有效的提高了算法的收斂速度。然而，比例LMP算法是針對稀疏程度較大的沖激響應提出來的，當系統稀疏度減小時，比例LMP算法的收斂速度會急劇退化，甚至比LMP算法還慢。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種μ律函數下基于參數調整的比例LMP濾波方法，引入μ律函數下隨系統稀疏度調整參數的對角矩陣，并結合代價函數對自適應濾波器的權值向量進行調整，使得自適應濾波器既能夠在稀疏度較大的系統中保持良好的收斂速度和濾波精度，也能在稀疏度較小的系統中保持良好的收斂速度和濾波精度，提高了自適應濾波器對環境的適應性。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種μ律函數下基于參數調整的比例LMP濾波方法，包括以下步驟：

S1.將自適應濾波器的輸入信號x(n)＝[x(n),x(n-1),...,x(n-L+1)]^T與該濾波器的權值向量期望值相乘，再加上噪聲信號v(n)，得到期望輸出信號d(n)：

d(n)＝w^*Tx(n)+v(n)；

式中，L表示信道長度；

S2.將自適應濾波器的輸入信號x(n)＝[x(n),x(n-1),...,x(n-L+1)]^T與該濾波器實時權值向量w(n)＝[w₁(n),w₂(n),...,w_L(n)]^T相乘，得到實際輸出信號y(n)：

y(n)＝w^T(n)x(n)；