[發(fā)明專利]稀疏線性約束遞歸最大相關熵自適應濾波器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110697823.4
• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113541650A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設計）人: 倪錦根;逯靜
• 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)明公開一種稀疏線性約束遞歸最大相關熵自適應濾波器，屬于數(shù)字濾波器設計領域。該濾波器由遞歸最小二乘法結合最大相關熵代價函數(shù)，采用拉格朗日乘子法推導得到。由于陣列天線信號處理中，有時為了降低功耗而采用稀疏天線陣列，因此本專利基于最大相關熵準則，加入線性約束和稀疏約束兩個條件，推導了稀疏線性約束遞歸最大相關熵自適應濾波器。本發(fā)明公開的稀疏線性約束遞歸最大相關熵自適應濾波器可以應用于受到脈沖噪聲干擾的電子、通信和控制系統(tǒng)中。

技術領域

本發(fā)明公開一種自適應濾波器，具體地公開了稀疏線性約束遞歸最大相關熵自適應濾波器，屬于數(shù)字濾波器設計領域。

背景技術

系統(tǒng)辨識是自適應信號處理的一個重要分支，傳統(tǒng)的自適應信道均衡、自適應噪聲消除、自適應回聲抵消、主動噪聲控制等諸多問題都可以歸結為系統(tǒng)辨識問題。在一些應用中，往往需要自適應濾波器滿足特定的條件約束，此類自適應濾波器在自適應波束形成中應用廣泛。為此很多受線性約束的濾波器被提出來，如線性約束最小均方(CLMS)濾波器、線性約束遞歸最小二乘(CRLS)濾波器。

但是，無論CLMS還是CRLS都是基于最小均方準則而推導的濾波器，其在高斯噪聲環(huán)境下可以表現(xiàn)出很好的性能，但是在非高斯噪聲環(huán)境濾波器性能將嚴重退化，為此一些基于信息熵的濾波器應運而生。Chen等人研究的基于最大相關熵準則的濾波器，對脈沖噪聲干擾具有較強的魯棒性。結合約束問題，受約束最大相關熵(CMCC)濾波器被提出來[S.Peng,B.Chen,L.Sun,W.Ser,Z.Lin,Constrained maximum correntropy adaptivefiltering,Signal Processing 140(2017)116–126.]，性能分析表明CMCC濾波器在不同噪聲環(huán)境下具有很好的魯棒性。

然而，在一些領域需要系統(tǒng)同時滿足受線性約束和稀疏兩個條件，例如常用于全球衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)(GNSS)中的波束形成技術，由于供電系統(tǒng)的局限性，為了降低系統(tǒng)功耗，延長待機時間，有時會采用稀疏的天線陣列。在這樣的需求下Zhang等人提出了約束稀疏最大相關熵波束形成濾波器[Zhang H,Zeng F.Constraint sparse maximumcorrentropy beamforming algorithm against impulsive noise to improve theperformance of GNSS signal acquisition[J].International Journal of Antennasand Propagation,2019,2019:6193048.]，并通過穩(wěn)定性分析確定了濾波器收斂時步長需要滿足的取值范圍，即推導出了穩(wěn)定性條件。

發(fā)明內容

為了提高濾波器的收斂速度，本申請?zhí)岢隽艘环N新的稀疏線性約束遞歸最大相關熵(簡記為RCSMC)濾波器該濾波器，該濾波器采用遞歸最大相關熵準則來改善收斂速度和解決抗脈沖噪聲的問題。

RCSMC濾波器更新權值向量采用如下方法：

權值向量w_n初始化，即在n＝0時刻，所述自適應濾波器的權值向量w_n初始化w₀＝0_M，中間變量矩陣Ω_n初始化為Ω₀＝δ^-1I_M，其中，0_M是M維的零向量，I_M是M維的單位矩陣，δ是大于零的正常數(shù)。

在n≥1時刻，所述自適應濾波器的權值向量更新包含以下步驟：