[發明專利]一種基于Ekblom范數的魯棒自適應噪聲消除方法

在審

• 申請號: 202111493616.3
• 申請日: 2021-12-08
• 公開（公告）號: CN114172490A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 李迎松;黃鑫琪
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H03H21/00
• 分類號: H03H21/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于Ekblom范數的魯棒自適應噪聲消除方法，其特征在于，步驟如下：

步驟一：輸入信號處理，使輸入信號組成矩陣；

步驟二：構建脈沖噪聲信道模型，確定未知信道模型，選擇系統加性脈沖噪聲；

步驟三：誤差信號的計算，將n時刻的期望信號減去n時刻的濾波器輸出信號得到n時刻的誤差信號；

步驟四：構建自適應濾波器，確定自適應濾波器抽頭權向量更新方程；

步驟五：初始化自適應濾波器參數，使整個模型在運轉預備階段；

步驟六：運行自適應噪聲消除模型，確定自適應濾波器運轉順利；

步驟七：判斷重復，重復步驟六，在迭代次數內使得濾波器達到穩態，若在迭代次數內濾波器未達到穩態，調整步長參數重新進行步驟五和六；

步驟八：消除噪聲，通過將期望信號與自適應濾波器輸出的估計信號相減，除噪聲。

2.根據權利要求1所述的一種基于Ekblom范數的魯棒自適應噪聲消除方法，其特征在于，步驟一具體包括：將n到n-N+1時刻的輸入信號離散值u(n)，u(n-1)，...，u(n-N+1)組成輸入向量u(n)＝[u(n)，u(n-1)，...，u(n-N+1)]^T，然后獲得當前n時刻的輸入矩陣U(n)＝[u(n)，u(n-1)，...，u(n-M+1)]；其中N代表濾波器長度，M代表信號復用程度，也就是仿射投影階數，T代表轉置運算。

3.根據權利要求1所述的一種基于Ekblom范數的魯棒自適應噪聲消除方法，其特征在于，步驟二具體包括：選取合適的信道模型，確定未知信道模型參數w_o，w_o代表未知信道抽頭權向量，將輸入信號矩陣U(n)輸入到未知信道得到期望信號d(n)；其中，期望信號的數據模型d(n)＝U^T(n)w_o+v(n)，v(n)是系統背景噪聲，是n到n-M+1時刻的v(n)，v(n-1)，...，v(n-N+1)組成的系統加性背景噪聲序列v(n)＝[v(n)，u(v-1)，...，u(v-M+1)]^T，這里v(n)是采用脈沖噪聲，其數學模型為v(n)＝α(n)+b(n)β(n)，其中α(n)和β(n)分別是方差為和方差為零均值的高斯噪聲，b(n)表示為獨立同分布發生概率為Pr[b(n)＝0]＝1-P和Pr[b(n)＝1|＝P的伯努利隨機序列，在脈沖噪聲環境中，采用信噪比和信干比來描述，其數學模型為

4.根據權利要求1所述的一種基于Ekblom范數的魯棒自適應噪聲消除方法，其特征在于，步驟三具體包括：將n時刻的輸入矩陣U(n)輸入到自適應濾波器中，自適應濾波器輸出信號y(n)，其數學模型為y(n)＝U^T(n)w(n)，其中w(n)是n時刻的濾波器抽頭權向量，將n時刻的期望信號d(n)減去n時刻的濾波器輸出信號y(n)得到n時刻的誤差信號e(n)，即e(n)＝d(n)-U^T(n)w(n)。

5.根據權利要求1所述的一種基于Ekblom范數的魯棒自適應噪聲消除方法，其特征在于，步驟四具體包括：確定Ekblom范數約束下自適應濾波器的目標函數，其數學模型為：

其中，p是一個范數調整常數，λ是一個比較小的正則化參數，e(n-i)是在n時刻下的誤差序列e(n)中的n-i時的誤差信號，使目標函數對濾波器抽頭權向量w(n)求導，得到：

H(n)是誤差信號權重矩陣，其構成為H(n)＝diag[h₁(n)，h₂(n)，…，h_M(n)]，是一個M×M的對角矩陣，里面的對角元素為：

根據梯度下降法得到自適應濾波器抽頭權向量更新方程：

w(n+1)＝w(n)+μU(n)H(n)e(n)

其中μ是可以調整收斂速度和穩態誤差的步長參數。