[發明專利]一種自適應濾波算法迭代狀態的判斷方法

在審

• 申請號: 202111076951.3
• 申請日: 2021-09-14
• 公開（公告）號: CN113810026A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 李榮;玉昊昕;代海;王金林;寧曉峰;龍拉懷
• 申請（專利權）人: 西安艾科特聲學科技有限公司
• 主分類號: H03H21/00
• 分類號: H03H21/00
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 劉桐

本發明公開了一種自適應濾波算法迭代狀態的判斷方法，首先，針對自適應濾波算法原理進行梳理。建立濾波器估計模型。最后，可以通過計算結果準確判斷系統迭代狀態，判斷標準如下：算法迭代穩定后，V(n)＜0，則算法收斂，V(n)＞0，則算法發散。本發明的技術效果和優點：自適應濾波系統的迭代狀態仍可以通過迭代誤差判斷，本發明提出的方法判斷結果更準確，且收斂與發散的界定標準非常明確，誤差較小。

技術領域

本發明涉及信號處理技術領域，更具體地說是一種自適應濾波算法迭代狀態的判斷方法。

背景技術

信號處理的主要任務是解決噪聲中信號的提取問題，在輸入信號受到噪聲干擾時，輸出端仍需將信號精準重現，同時最大程度的抑制噪聲影響，上述問題可通過自適應濾波器解決。自適應濾波器是以最小均方誤差為準則的最佳濾波器，能夠自動調節其自身單位脈沖響應以達到最。自適應濾波包括濾波器和算法兩部分，濾波器為完成濾波任務的硬件平臺，算法用于調整濾波器脈沖響應或傳遞函數。

對于這種自適應濾波系統，需對迭代狀態進行實時監測，確認系統是否發散，影響后續進程。現有的迭代狀態判斷方法僅以迭代誤差作為參考，通過誤差計算結果判斷系統迭代狀態。但是，迭代誤差大小與期望響應大小高度相關，即系統收斂狀態相同的情況下，迭代誤差與期望響應的比值相同。若期望響應本身較大，即便系統收斂狀態良好，迭代誤差仍有可能較大，這將導致系統迭代狀態判斷的標準難以界定，從而無法準確判斷系統迭代狀態。

發明內容

現有自適應濾波系統結構如圖1所示，x(n)為輸入信號，d(n)為期望響應，y(n)為輸出響應，e(n)為迭代誤差。

現有的迭代狀態判斷方法以迭代誤差e(n)作為參考，通過誤差計算結果判斷系統迭代狀態。當系統收斂狀態相同時，迭代誤差e(n)與期望響應d(n)的比值相同。也就是說，當期望響應d(n)較大時，即便系統收斂狀態良好，迭代誤差e(n)的計算結果仍有可能較大，這將導致系統迭代狀態判斷的標準難以界定，從而無法準確判斷系統迭代狀態。

針對上述問題，重新提出一種自適應濾波算法迭代狀態的判斷方法。

一種自適應濾波算法迭代狀態的判斷方法，具體如下：

對于某時刻，輸入信號為x(n)，期望響應為d(n)，x(n)經過濾波器后的輸出響應為y(n)，兩者之差e(n)為迭代誤差，

設濾波器估計模型為則有

式(1)中，x(n)＝(x(n)…x(n-L+1))^T，其中L為濾波器長度；

當迭代誤差期望為零，即E{e(n)}＝0時，有y(n)＝d(n)，此時濾波器迭代狀態達到最佳；

令J(n)＝e²(n)，則有

令式(2)對求偏導，則有

設算法迭代系數為μ，則有

當系統穩定收斂時，則x(n)e(n)≈0，

令對于平均時長T取期望有

對式(5)取矢量二范數，有

對式(6)進行級運算，有

V(n)＝10·log₁₀v(n) (7)

可以通過式(7)的計算結果準確判斷系統迭代狀態，判斷標準如下：