改進(jìn)的lms算法自適應(yīng)濾波器的dsp實(shí)現(xiàn)

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1、技術(shù)與方法TechniqueandMethod改進(jìn)的LMS算法自適應(yīng)濾波器的DSP實(shí)現(xiàn)*趙巧紅，曾照福(湖南科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院，湖南湘潭411201)摘要：分析了變步長LMS算法自適應(yīng)濾波器基本原理，使用MATLAB對(duì)其進(jìn)行仿真，并應(yīng)用SZ-EPP5402評(píng)估板進(jìn)行了DSP實(shí)現(xiàn)，結(jié)果表明，變步長LMS算法能夠克服固定步長LMS算法的矛盾，具有較快收斂速度與較小穩(wěn)態(tài)誤差。關(guān)鍵詞：LMS算法；自適應(yīng)濾波器；DSP中圖分類號(hào)：TP911.72文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADSPrealizationofimprovedLMSadaptivefilterZHAOQiaoHong，ZENGZhaoFu(Co

2、llegeofInformationandElectricalEngineering，HunanUniversityofScienceandTechnology，Xiangtan411201，China)Abstract：ThispaperanalyzedbasicprinciplesofvariablestepsizeLMSadaptivefilter.BasedonthesimulationinMATLABfirstly，thenanimplementschemefoundedonthehardwareplatformcomposedofadvancedSZ-EPP5402EVMwas

3、presented，thevariablestepsizeLMSalgorithmcanovercomethecontradictionsoffixedstepsizeLMSalgorithmwhichbeprovedbysimulationresultsandDSPrealization.Ithasfasterconvergencerateandsmallersteadystateerror.Keywords：LMSalgorithm；adaptivefilter；DSP在數(shù)字信號(hào)處理中，濾波技術(shù)占有極其重要的地1自適應(yīng)濾波器基本結(jié)構(gòu)和LMS算法位。自適應(yīng)濾波器是利用前一時(shí)刻已獲得的濾波

4、器參1.1自適應(yīng)濾波器基本結(jié)構(gòu)數(shù)，自動(dòng)地調(diào)節(jié)、更新現(xiàn)時(shí)刻的濾波器參數(shù)，以適應(yīng)信號(hào)自適應(yīng)濾波器由2個(gè)分離的部分組成[2]：(1)濾波和噪聲未知的統(tǒng)計(jì)特性，從而實(shí)現(xiàn)最優(yōu)濾波[1]。當(dāng)在未器，為完成期望的處理功能而設(shè)計(jì)；(2)自適應(yīng)算法，調(diào)知統(tǒng)計(jì)特性的環(huán)境下處理觀測(cè)信號(hào)時(shí)，利用自適應(yīng)濾波節(jié)濾波器系數(shù)，以改進(jìn)性能。自適應(yīng)橫向型濾波器的結(jié)器可以獲得令人滿意的效果，其性能遠(yuǎn)超過通用方法所構(gòu)如圖1所示。圖1中x(n)為輸入信號(hào)，通過權(quán)系數(shù)可設(shè)計(jì)的固定參數(shù)濾波器。在通信、雷達(dá)、聲納、控制工程調(diào)的數(shù)字濾波器產(chǎn)生輸出信號(hào)y(n)，將y(n)與期望信號(hào)及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。d(n)進(jìn)行比較，得到誤差信號(hào)e(

5、n)。e(n)和x(n)通過自適選擇DSP完成自適應(yīng)濾波器的設(shè)計(jì)，具有穩(wěn)定性應(yīng)算法對(duì)濾波器參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，按照某種算法準(zhǔn)則判斷好、精確度高、不受環(huán)境影響、靈活性好等優(yōu)點(diǎn)。固定步誤差信號(hào)e(n)是否達(dá)到最小。重復(fù)以上過程，濾波器逐長LMS算法濾波器在收斂速度與穩(wěn)態(tài)誤差之間存在矛漸掌握了輸入信號(hào)與噪聲規(guī)律，以此為依據(jù)調(diào)節(jié)自身參盾，加快收斂速度的同時(shí)也會(huì)增大穩(wěn)態(tài)誤差。本文使用數(shù)，達(dá)到最佳濾波效果。令W(n)為圖1中濾波器系數(shù)矢變步長LMS算法對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，在TMS320C5402DSP芯量，即W(n)=[W0(n)，W1(n)，…，WN(n)]，則自適應(yīng)濾波器的片上實(shí)現(xiàn)了基于固定步長與變步長LMS

6、算法的自適應(yīng)輸出為：濾波器，結(jié)果表明，變步長LMS算法自適應(yīng)濾波器性能N-1Ty(n)=Σwi(n)x(n-i)=W(n)X(n)(1)得到明顯改善，在加大其收斂速度的同時(shí)也很好地減小i=0了穩(wěn)態(tài)誤差。誤差信號(hào)為：e(n)=d(n)-y(n)(2)*基金項(xiàng)目：國家“十一五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2006BAA01A13)《信息化縱橫》2009年第9期67技術(shù)與方法TechniqueandMethodx(n-1)W(n+1)=W(n)+μe(n)X(n)(8)x(n)x(n-N+1)x(n-N)-1


-1


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式(1)、式(2)、式(8)聯(lián)立即構(gòu)成LMS算法的迭代公ZZZ式。欲使算

7、法收斂，步長μ必須滿足：W0(n)W1(n)WN-1(n)WN(n)10<μ<(λmax是相關(guān)矩陣R的最大特征值)。y(n)λmaxe(n)-+
d(n)初始收斂速度與穩(wěn)態(tài)誤差是衡量自適應(yīng)濾波算法自適應(yīng)算法
優(yōu)劣的2個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)[5]。減小步長μ可減小自適應(yīng)圖1自適應(yīng)橫向型濾波器結(jié)構(gòu)框圖算法的穩(wěn)態(tài)誤差，但卻減慢了算法初始收斂速度；增大1.2LMS算法步長μ可加快算法收斂速度，但卻增大了穩(wěn)態(tài)誤差。因最常用的判斷e(n)的