一种改进的仿射组合自适应滤波方法
【专利摘要】本发明提供了一种改进的仿射组合自适应滤波方法，基于仿射组合自适应滤波系统实现，所述仿射组合自适应滤波系统由已知期望滤波器和组合自适应滤波器两部分构成，所述组合自适应滤波器包括两个子滤波器。本发明通过已知期望滤波器产生子滤波器及组合自适应滤波器的期望信号，由两个子滤波器的输出通过组合参数组合获得整个组合自适应滤波器的输出，并利用组合参数控制两个子滤波器的运行；两个子滤波器的权向量由最小均方误差方法进行更新，组合参数由两个子滤波器的输出进行更新；实时跟踪子滤波器性能强、收敛速度快、稳态偏差低。本发明还通过对组合参数的进一步改进，避免了噪声信号及两个子滤波器的相关性引起的误差干扰。
【专利说明】一种改进的仿射组合自适应滤波方法
【技术领域】
[0001]本发明属于数字自适应滤波【技术领域】，尤其是涉及一种改进的仿射组合自适应滤波方法。
【背景技术】
[0002]在自适应算法的设计中，收敛速度和稳态误差是两个重要的指标，然而在一般的自适应系统中，这两个指标往往不能同时达到最佳值，即快的收敛速度引起高的稳态误差，慢的收敛速度降低稳态误差。为了解决这个矛盾，研究人员尝试地给出了一种自适应滤波算法的凸组合方案，在这种方案中，采用了 sigmoid函数对凸组合的子自适应滤波器进行控制，虽然在一定程度上缓解了收敛速度和稳态误差之间的矛盾，但是这种组合在复杂多变环境下受到梯度噪声干扰而导致性 能下降，难以在复杂多变环境下发挥其优越性，出现这种缺陷根本原因在于组合参数不能跟随子滤波器的输出信号变化，进而不能有效的对子滤波器进行及时的切换。
【发明内容】
[0003]针对现有技术中的上述缺陷，本发明公开了一种改进的仿射组合自适应滤波方法，通过在仿射组合自适应滤波系统中提供有效的组合参数，解决了仿射自适应滤波系统收敛速度与稳态误差之间的矛盾。
[0004]为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0005]一种改进的仿射组合自适应滤波方法，基于仿射组合自适应滤波系统实现，所述仿射组合自适应滤波系统由已知期望滤波器和组合自适应滤波器两部分构成；所述已知期望滤波器用于产生子滤波器及组合自适应滤波器的期望信号，所述组合自适应滤波器包括两个子滤波器，所述改进的仿射组合自适应滤波方法包括如下步骤:
[0006]步骤A，发射信号U(n)经已知期望滤波器WJn)和噪声信号ejn)产生改进仿射组合自适应滤波器的期望信号d (η): d(n) = eo(n) + Wj(n)U(n)，其中n为时间序列，上标T表
示转置操作；U(n)为广义平稳输入信号，e0(n)是均值为0，方差为 < 的噪声信号；
[0007]步骤B，发射信号U (η)经过子滤波器W1 (η)得到其输出yi (η):Yl (n) =W11 (η) U (η)；发射信号U (η)经过子滤波器W2 (η)得到其输出y2 (n):y2 (n) =ff2T (η) U (η)；
[0008]所述子滤波器W1(Ii)和子滤波器W2(n)采用最小均方误差方法LMS进行更新，更新公式为:ffi (n+1) =Wi (η) + μ (η) U (η)；
[0009]式中，i=l，2, μ !为W1(II)的更新步长，μ2为W2 (η)的更新步长，且μ2=δ μι,0<δ<1, =((?)]￡/(/;)为子滤波器 Wi(Ii)的输出误差信号；
[0010]步骤C，子滤波器W1 (η)输出信号71(11)和子滤波器W2 (η)输出信号~⑷通过组合参数λ (η)，得到组合自适应滤波器的输出信号:y(n) = X (η) Yl (η)+ [1-λ (η) Jy2 (η)；
[0011]所述组合参数λ (η)通过下式进行更新:[0012]λ (η+1) = λ (η) + μ e (η) (Y1 (η)-J2 (η)),
[0013]其中，e(n)是组合自适应滤波器的误差信号，e (n) =d (n)-y (η)；^ψl)^yΛn) = W(n)V(n)^Whn)U(n) = (W!(n)^W!(n))U(n) = W^{n)V(n) , μ 为组合参数
λ (η)的迭代步长，为常数I12(Ii)=W1 (η)-W2 (η)为子滤波器权向量差。
[0014]进一步的，令
[0015]
【权利要求】
1.一种改进的仿射组合自适应滤波方法，其特征在于:基于仿射组合自适应滤波系统实现，所述仿射组合自适应滤波系统由已知期望滤波器和组合自适应滤波器两部分构成；所述已知期望滤波器用于产生子滤波器及组合自适应滤波器的期望信号，所述组合自适应滤波器包括两个子滤波器，所述改进的仿射组合自适应滤波方法包括如下步骤: 步骤A，发射信号U(n)经已知期望滤波器W。(η)和噪声信号ejn)产生改进仿射组合自适应滤波器的期望信号d (η): d(n) = eJn) + W:(?)￡/(?)，其中η为时间序列，上标T表示转置操作；U(n)为广义平稳输入信号，e0(n)是均值为O，方差为of的噪声信号； 步骤B，发射信号U(n)经过子滤波器W1 (η)得到其输出yi (η):Yl (n) =W11 (η) U (η);发射信号U (η)经过子滤波器W2 (η)得到其输出y2 (η):y2 (η) =ff2T (η) U (η)； 所述子滤波器W1 (η)和子滤波器W2 (η)采用最小均方误差方法LMS进行更新，更新公式为:ffi (η+1) =Wi (η) + μ (η) U (η)； 式中，i=l, 2, μ i为W1(Ii)的更新步长，μ 2为W2 (η)的更新步长,且μ 2= δ μ 1； 0< δ〈1，€,(,1} - ea(n) + WJ(η) ^ W,T(η)ψ(η)为子滤波器Wi (η)的输出误差信号； 步骤C，子滤波器W1 (η)输出信号71(11)和子滤波器W2 (η)输出信号72(11)通过组合参数λ (η)，得到组合自适应滤波器的输出信号:y(n) = X (η) Yl (η)+ [1-λ (η) Jy2 (η)； 所述组合参数λ ( η)通过下式进行更新: λ (η+1) = λ (η) + μ e (η) (Y1 (η) -y2 (η)), 其中，e(n)是组合自适应滤波器的误差信号，e(n)=d(n)-y(n)；F1 (II) - V,(?) = Mvr(fl W(H) - Wi(11)1/(11) = CrifCn) - Wf (n) = WtrAn}U(n) * μ 为组合参数λ (η)的迭代步长，为常数I12(Ii)=W1 (n)-W2 (η)为子滤波器权向量差。
2.根据权利要求1所述的改进的仿射组合自适应滤波方法，其特征在于:令
貞^/,(Η) + ?.将μ (η)代入组合参数λ (η)的更新公式中，得到新的更新公式:1(ιι +1) = 1(h) +......j==== e(n)(j, (η) - j, (?))?
p2 (n)+ sG 其中，Ρ(η)是信号yiOO-yJn)的低通滤波功率估计值,为常数，且; 0< ε ?I ； P (η)的更新公式为:
P (η+1) = α P (η) + β Ly1 (η) -y2 (η)]2 ； 其中，α和β为遗忘因子,是常数，0〈 α，β〈1。
3.根据权利要求2所述的改进的仿射组合自适应滤波方法，其特征在于:所述α近似为I。
4.根据权利要求1~3中任意一项所述的改进的仿射组合自适应滤波方法，其特征在于:所述组合参数λ (η)通过如下步骤获取: 步骤C-1，由yi(n)和y2(n)得到的组合输出信号y (η)为: y (η) = λ (n) Y1 (η) + [1-λ (η)] y2 (η) = { λ (η) W12 (η) +W2 (η)} 1U (η) 其中，W12 (η) =W1 (η) -W2 (η)，其更新公式为:W12 (η+1) = [1-μ ^ (η) Ut (η) Jff12 (η) + (μ「μ 2) e2 (η) U (η) 其中，I为单位矩阵； 步骤C-2，由y(n)，d(n)计算系统误差e (η)，即 e (n) =d (n) -y (n) =e0 (η) + [ffo2 (η) - λ (η) W12 (η) ] 1U (η)
其中，W02 (η) =W0 (η)-W2 (η)； 由条件均方误差E [e2 (η) IW2 (η), W12 (η)]对λ (η)求导数，得到组合参数λ (η)的更新公式:
λ (η+1) = λ (η) + μ e (η) (Y1 (η) -y2 (η)), 其中，E [XI Y]表示在Y给定条件下X的数学期望。
【文档编号】H03H21/00GK103762958SQ201410005915
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月7日 优先权日:2014年1月7日
【发明者】郭业才, 张冰龙, 张宁, 黄友锐 申请人:南京信息工程大学