[發明專利]一種BIBO穩定的減通道函數擴展3D對角結構雙線性濾波器

有效

• 申請號: 201811466374.7
• 申請日: 2018-12-03
• 公開（公告）號: CN109617537B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 郭新年;楊偉強;周恒瑞;鄭凱;柯永斌;付成芳;趙正敏
• 申請（專利權）人: 淮陰工學院
• 主分類號: H03H21/00
• 分類號: H03H21/00
• 代理公司: 淮安市科文知識產權事務所 32223
• 代理人: 李鋒

本發明公開了一種有界輸入有界輸出（BIBO，bounded?input bounded?output）穩定的減通道函數擴展3D對角結構雙線性濾波器，包括以下步驟：步驟1）初級信號的接收和離散化處理；步驟2）構建函數擴展雙線性濾波器的各核函數，將雙線性部分梳理成3D對角結構，并根據實際性能與計算量的需求，采用簡化計算的減通道實現結構；步驟3）生成權值向量，并初始化；步驟4）配合相應的自適應算法，更新濾波器權值；步驟5）配置濾波器BIBO穩定控制策略；本發明濾波器使用減通道3D對角結構實現，同時針對雙線性濾波器存在的BIBO穩定性問題，公開兩種穩定控制策略，以提高濾波器穩定性和實用性。該穩定控制策略可應用于其他遞歸型濾波器，從而解決其他帶反饋濾波器的BIBO穩定性問題。

技術領域

本發明涉及信號處理技術領域，具體涉及一種BIBO穩定的減通道函數擴展3D對角結構雙線性濾波器。

背景技術

信號處理理論與技術的突破帶動了通信、雷達、控制以及生物醫學工程等學科、產業的迅速發展，自適應信號處理是信號與信息處理學科的重要分支，而自適應濾波理論和技術是自適應信號處理的主要內容。因此，探索高性能的自適應濾波結構及相關自適應算法，具有推動相關學科發展的重大意義。

自適應濾波器在現代通信、回聲消除、有源噪聲與振動控制等領域發揮著不可或缺的作用。但是，隨著現代電、磁、聲環境的日趨復雜，現有自適應濾波器結構，包括橫向有限沖擊響應(FIR，finite impulse response)濾波器，Volterra濾波器、函數鏈接神經網絡(FLANN，functional link artificial neural network)濾波器，無線沖擊響應(IIR，infinite impulse response)濾波器、雙線性濾波器等，性能難以滿足實際應用需求；同時，芯片技術的飛速發展使得計算能力突飛猛進，新的需求和硬件基礎促進了更高性能自適應濾波理論的發展。因此，新型的高性能濾波結構得到了進一步研究，新型濾波器結構主要包括凸組合濾波器、遞歸濾波器等結構。凸組合濾波器將原橫向濾波器進行組合使用，以進一步提高濾波效果，如中國專利CN 103414504 A公開了一種基于并聯凸組合濾波結構，并將其應用于移動通信中的智能天線；美國專利US9729968B2公開一種級聯卡爾曼濾波結構，并將其應用于回聲消除領域。遞歸濾波結構將IIR濾波結構中前饋和反饋部分進行函數擴展，提高濾波性能，如中國專利CN 106531145 A公開一種遞歸濾波器結構應用于有源噪聲控制領域。凸組合濾波器結構復雜，性能提升有限，所以難以大規模使用，遞歸濾波結構性能提升明顯，但存在有界輸入有界輸出(BIBO，bound-input bound-output)的穩定性問題，需要進一步研究。

發明內容

本發明公開了一種BIBO穩定的減通道函數擴展雙線性濾波器結構，該濾波器使用減通道3D對角結構實現，同時針對遞歸型濾波器存在的BIBO穩定性問題，公開兩種穩定控制策略，以提高濾波器穩定性和實用性。該穩定控制策略可應用于其他遞歸型濾波器，從而解決其他帶反饋濾波器的BIBO穩定性問題。

本發明通過以下技術方案實現：

一種BIBO穩定的減通道函數擴展3D對角結構雙線性濾波器，其特征在于：所述濾波器通過以下步驟實現：

步驟1)初級信號的接收和離散化處理；

步驟2)構建函數擴展雙線性濾波器的各核函數，將雙線性部分梳理成3D對角結構，并根據實際性能與計算量的需求，采用簡化計算的減通道實現結構；

步驟3)生成權值向量，并初始化；

步驟4)配合相應的自適應算法，更新濾波器權值；

步驟5)配置濾波器BIBO穩定控制策略。

本發明進一步技術改進方案是：