变参数比例自适应滤波器

摘要

本发明公开了一种变参数比例自适应滤波器，属于数字滤波器设计领域。变参数比例自适应滤波器使用一个时变参数来调整自适应滤波器的系数增益的值。该时变参数可表示为误差信号功率与系统噪声功率比值的单调递增函数。在自适应滤波的初始阶段，误差信号功率与系统噪声功率比值较大，因而自适应滤波器的大的系数具有较大的增益值；在自适应滤波的收敛阶段，误差信号功率与系统噪声功率比值较小，因而自适应滤波器的大的系数具有较小的增益值。因此，该变参数方法既能保持比例自适应滤波器快的收敛速度，又能获得比例自适应滤波器低的稳态失调波动性。

主权项

一种变参数比例自适应滤波器，其特征在于所述滤波器包括：噪声功率估计模块，用于当自适应滤波器处于静态的时候估计系统噪声的功率；误差功率估计模块，用于对自适应滤波器的输出误差信号进行时间平滑估计误差信号的功率；中间变量生成模块，用于由误差信号的功率与系统噪声的功率产生中间变量，所述中间变量由误差信号的功率与系统噪声的功率比值，经求对数获得；时变参数生成模块，用于将中间变量通过Sigmoid函数进行转换，得到针对比例自适应滤波器的时变参数；比例矩阵构建模块，用于由获得的时变参数求取每个系数的增益，再由系数增益构建比例矩阵；滤波器系数更新模块，用于根据构建的比例矩阵来进行自适应滤波器的系数更新，并且计算新的误差信号值；所述噪声功率估计模块进行估计系统噪声的功率先令输入信号u(n)＝0，则输出误差e(n)即为系统噪声v(n)；通过时间平均的方法，求得系统噪声的功率所述误差功率估计模块进行误差功率估计按照如下步骤进行：1)通过输入信号u(n)和期望信号d(n)按照e(n)＝d(n)‑w^T(n)u(n)计算误差信号的值，其中w(n)＝[w₁(n),w₂(n),…,w_M(n)]为自适应滤波器在n时刻的系数向量；u(n)＝[u(n),u(n‑1),…,u(n‑M+1)]^T为自适应滤波器在n时刻的输入信号向量，该向量由输入信号当前的样值与其之前的M‑1个取样值构成；2)按照估计输出误差信号的功率其中λ为平滑因子；所述中间变量生成模块根据系统噪声功率和误差信号功率按照得到中间变量x(n)；所述时变参数生成模块根据中间变量x(n)按照α(n)＝(2α+2)/{1+exp[‑βx(n)]}‑(α+2)获得时变参数α(n)的值，其中α为折中参数；β为Sigmoid函数的形状参数；所述比例矩阵构建模块先根据时变参数按照g_m(n)＝[1‑α(n)]/2M+[1+α(n)]|w_m(n)|/[2||w(n)||₁+ε]获取比例矩阵的元素，其中m＝1,2,…,M‑1，w_m(n)为自适应滤波器的第m个系数在n时刻的值，||·||₁表示L₁范数，ε为引入的小正数；然后将得到的M个比例矩阵的元素形成对角矩阵G(n)＝diag[g₁(n),g₂(n),…,g_M(n)]，其中G(n)中每个对角元素对应于每个滤波器系数的增益g_m(n)。