[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

本發明提供一種自適應濾波的系數更新方法：將濾波器的長度等分為M段；在k時刻，判斷在所述濾波器分段內是否所有系數均為零值系數，若是，則該分段記為零值分段，否則記為活躍分段；獲取輸入信號，選取濾波器的全部活躍分段和選定的一部分零值分段參與迭代獲得下一時刻濾波器系數；在k+1以及后續時刻，選取濾波器的全部活躍分段和未參加上一時刻迭代的k時刻零值分段參與迭代，直至所有零值分段均參與了一次迭代。而后重新一下一時刻為新的k時刻開始新一輪k時刻零值分段的選取迭代。相較現有技術，本發明提高了計算收斂速度、系統跟蹤能力與降低計算復雜度。

技術領域

本發明涉及自適應系統辨識領域，具體涉及一種自適應濾波的系數更新方法。

背景技術

自適應系統辨識是自適應理論的一個重要應用領域，在應用中，自適應的系統辨識方法通常以一個FIR(Finite?Impulse?Response)濾波器辨識目標系統的沖激響應序列(Impulse?Response,IR)，并以自適應算法更新濾波器系數以跟蹤IR序列的變化。自適應系統辨識方法可應用于無線通信、雷達跟蹤目標、回聲消除與有源噪聲控制等類型的目標系統，通過更新濾波器系數，實現對上述各類系統內噪聲的最佳濾波。但現有的自適應系統辨識方法存在計算復雜度過高的問題。

對于上述目標系統，由于時延的不確定性，導致了其IR序列中大部分系數為零值或極小值且其余小部分的系數具有較大幅值，其中，幅值較大的系數稱作活躍系數。而在IR序列中，活躍系數在時域上聚集且活躍系數的數量只占總量很小一部分，這樣的特征稱作IR序列的稀疏性。在研究中，發明人發現，利用目標系統的稀疏性可以降低自適應系統辨識方法的計算復雜度，有效提高自適應算法的工作效率。

其中，發明人在另一專利號為CN105654959A的專利中嘗試利用稀疏性構建了一種自適應濾波的系數更新方法，其包括如下步驟：步驟1：將k時刻的濾波器W(k)的長度等分為M段；其中M為大于1的整數；步驟2：求取每段濾波器的系數的二次范數；步驟3：將一矩形窗在該M段濾波器上移動，對窗口內的各分段濾波器系數的二次范數進行累加以獲得最大累加值；步驟4：以最大累加值所在窗口內的各濾波器分段作為濾波器活躍系數分段W_a(k)，其余濾波器分段則為零值系數分段W_n-a(k)，將k時刻的輸入信號X(k)等分成M段，且將輸入信號亦對應地分為輸入信號活躍系數分段X_a(k)和輸入信號零值系數分段X_n-a(k)，并代入濾波器系數更新公式對濾波器系數進行更新；步驟5：根據濾波器系數更新方程對濾波器系數進行迭代更新，且每次迭代時更新濾波器的全部活躍系數分段W_a(k)并循環更新一段零值系數分段W_n-a(k)，以獲得下一時刻k+1的濾波器系數。

然而該方法每次只能選取一段零值分段參與濾波器的系數迭代計算，這導致濾波器的零值分段系數更新機會不足，損害了該方法的收斂速度與系統跟蹤能力。

發明內容

本發明提供一種自適應濾波的系數更新方法，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：