[發明專利]一種自適應濾波的系數更新方法

有效

• 申請號: 201911095637.2
• 申請日: 2019-11-11
• 公開（公告）號: CN110855269B
• 公開（公告）日: 2023-05-19
• 發明（設計）人: 文昊翔;羅歡;楊森泉;洪遠泉
• 申請（專利權）人: 韶關學院
• 主分類號: H03H17/02
• 分類號: H03H17/02;H03H21/00
• 代理公司: 廣州駿思知識產權代理有限公司 44425
• 代理人: 程毅

1.一種自適應濾波的系數更新方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：設濾波器w(k)中的系數總量為N，并將濾波器w(k)的長度等分為M段；其中M

為大于1的整數，每段濾波器w_i(k)包含L＝N/M個系數，i∈[1,M]；

步驟2：將所述濾波器分成的M段隨機分為活躍分段與零值分段；

步驟3：獲取輸入信號χ(k)；

步驟4：判斷是否所有零值分段均參與了一次算法，若所有零值分段均參與了一次算法，跳至步驟8，否則繼續步驟5；

步驟5：選取若干段新的、未曾參與過算法的零值分段；

步驟6：選取濾波器的全部活躍分段和步驟5選定的多段零值分段參與迭代計算，通過計算更新所述全部活躍分段和步驟5選定的多段零值分段的下一時刻的系數；對于未被選中的分段，系數保持不變；其中，進行系數迭代時采用的濾波器系數更新迭代方程為：

e(k)＝d(k)-χ^T(k)U(k)w(k)；

其中，U(k)＝A(k)+Q(k)，μ為收斂步長，0μ2；χ(k)為k時刻的輸入信號；d(k)為系統輸出理論值；e(k)為后驗誤差；

步驟7：返回步驟3；

步驟8：將濾波器分段重新區分為活躍分段與零值分段，其包含以下5個步驟：

步驟8.1：在k時刻(k0)，利用上一時刻k-1的零值分段計算零值系數的標準方差σ₀(k-1)值；

步驟8.2：遍歷濾波器所有系數，幅值大于3σ₀(k-1)的系數判斷為活躍系數；反之則為零值系數；

步驟8.3：在k時刻(k0)，遍歷濾波器所有分段，判斷分段內是否所有系數均為零值系數，若是，則該分段記為k時刻零值分段，否則，將該分段記為k時刻活躍分段；

步驟8.4：通過預設零值分段參與算法頻率p，計算每次迭代時需要選取的參與算法的零值分段的數量；

步驟8.5：繼續執行步驟9；

步驟9：計算各濾波器分段的二次范數，并通過其判斷濾波器是否為強稀疏性，若是，則跳回至步驟5；反之，若濾波器為弱稀疏性，則使用NLMS算法迭代更新濾波器系數，然后返回步驟3。

2.如權利要求1所述的自適應濾波的系數更新方法，其特征在于：在步驟8.1中，以前一時刻的零值分段計算所有零值系數的標準方差σ₀(k)值，計算公式為

3.如權利要求2所述的自適應濾波的系數更新方法，其特征在于：在步驟8.3中，以向量z(k)＝[z₁(k),z₂(k),z₃(k)…]來保存每個k時刻零值分段的下標；以一個N×N階對角矩陣A(k)＝diag[a₁(k)a₂(k)…a_M(k)]來表示k時刻活躍分段位置，若分段w_i(k)被判斷為活躍分段，相應的a_i(k)設置為a_i(k)＝1_L；若分段w_i(k)被判斷為零值分段，則相應的a_i(k)設置為a_i(k)＝0_L，其中，所述1_L與0_L分別代表長度為L的全1、全0向量。

4.如權利要求3所述的自適應濾波的系數更新方法，其特征在于：在步驟8.4中，確定每次參與迭代的零值分段的數量的方法為：設k時刻零值分段的總量為m_z(k)，零值分段更新頻率為p，其中0p1；計算參與迭代的k時刻零值分段數量m_u(k)：其中表示向上取整。

5.如權利要求4所述的自適應濾波的系數更新方法，其特征在于：在步驟5中，以一N×N階對角矩陣Q(k)表示參與迭代的k時刻零值分段位置，其通過遍歷向量z(k)獲得k時刻零值分段的第1個至第m_u(k)個下標，然后將Q(k)矩陣中對應位置設置為向量1_L，其余位置保持為向量0_L。