[發(fā)明專利]一種變步長零吸引歸一化雙符號自適應濾波器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010082026.0
• 申請日: 2020-02-06
• 公開（公告）號: CN111277244B
• 公開（公告）日: 2023-05-19
• 發(fā)明（設計）人: 倪錦根;宗玉蓮
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: H03H21/00
• 分類號: H03H21/00
• 代理公司: 蘇州智品專利代理事務所(普通合伙) 32345
• 代理人: 唐學青

本發(fā)明公開了一種變步長零吸引歸一化雙符號自適應濾波器，屬于數(shù)字濾波器設計領域。該濾波器包括零吸引歸一化雙符號濾波器和變步長自動調(diào)整模塊。采用零吸引歸一化雙符號自適應方法使得自適應濾波器能夠獲得更快的收斂速度，而變步長方法解決了收斂速度和穩(wěn)態(tài)失調(diào)需要借助于固定步長進行折中的限制，不僅能獲得更快的收斂速度而且可以得到更好的穩(wěn)態(tài)性能。本發(fā)明公開的變步長零吸引歸一化雙符號自適應濾波器可以應用于具有脈沖噪聲干擾的回聲消除器等通信系統(tǒng)中。

技術領域

本發(fā)明公開了一種自適應濾波器，具體地公開了一種變步長零吸引歸一化雙符號自適應濾波器，屬于數(shù)字濾波器設計領域。

背景技術

固定步長符號自適應濾波器由于其實現(xiàn)簡單、抗脈沖噪聲能力強，在許多應用場合得到了廣泛使用。然而，固定步長符號自適應濾波器需要在快的收斂速度和小的穩(wěn)態(tài)失調(diào)之間進行折中。Sheng?Zhang等人提出了一種魯棒收縮符號自適應濾波器[RobustShrinkage?Normalized?Sign?Algorithm?in?an?Impulsive?Noise?Environment,IEEETransactions?on?Circuits?and?System-II,2017,64(1):91-95]，但是收斂速度慢。

符號算法收斂較慢，C.P.Kwong提出了雙符號自適應濾波器[Dual?signalgorithm?for?adaptive?filtering,IEEE?Transactions?on?communications,1986,34:1272-1275]，其收斂速度比符號自適應濾波器快；但是，也存在和符號自適應濾波器一樣的問題，固定步長雙符號自適應濾波器也需要在快的收斂速度和小的穩(wěn)態(tài)失調(diào)之間進行折中。

在系統(tǒng)辨識應用中，有一些未知系統(tǒng)中大部分未知向量的系數(shù)為零，而少部分系數(shù)為非零值，這類系統(tǒng)被稱為稀疏系統(tǒng)。現(xiàn)實中這樣的情況比較常見。例如，回聲消除場景。如果用一般的自適應濾波器估計未知的稀疏系統(tǒng)，會造成收斂速度慢，穩(wěn)態(tài)失調(diào)大等問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明公開了一種變步長零吸引歸一化雙符號自適應濾波器(簡記為VSS-ZA-NDSA)。該濾波器采用零吸引歸一化雙符號算法和變步長結合的方法來更新權值向量，從而優(yōu)化脈沖噪聲環(huán)境下稀疏系統(tǒng)辨識的收斂和穩(wěn)態(tài)性能。當VSS-ZA-NDSA的步長采用固定值時，該濾波器簡記為ZA-NDSA；當ZA-NDSA不采用零吸引子時，該濾波器簡記為NDSA。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術方案，

一種VSS-ZA-NDSA濾波器，該VSS-ZA-NDSA濾波器更新權值向量包含如下步驟：

1)通過n時刻的期望信號d_n和輸入信號x_n計算誤差信號e_n，即其中，w_n＝[w_0,n,w_2,n,...w_M-1,n]^T為自適應濾波器的M個權值構成的權值向量，x_n＝[x_n,x_n-1,...x_n-M+1]^T為由輸入信號的最近M個樣值{x_n,x_n-1,...x_n-M+1}構成的輸入向量，T表示轉置運算；

2)根據(jù)計算雙符號分段函數(shù)r_n，其中，a為比例因子，τ為閾值因子，sgn{e_n}表示對e_n進行符號運算；

3)根據(jù)計算誤差信號平方的中值ψ_n，根據(jù)計算的中值，其中，median表示中值濾波,N是中值濾波器的窗寬；