基于DSP的自適應(yīng)濾波器的實現(xiàn).pdf

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1、第26卷第9期計算機仿真2009年9月文章編號：1006—9348(2009)09—0281—04基于DSP的自適應(yīng)濾波器的實現(xiàn)王麗芳，陳益平(南昌航空大學(xué)，江西南昌330063)摘要：在數(shù)字信號處理過程中，常常要處理一些無法預(yù)知的信號、噪聲或時變信號，如果采用具有固定濾波系數(shù)的數(shù)字濾波器無法實現(xiàn)最優(yōu)濾波。實現(xiàn)較好的濾波，必須設(shè)計自適應(yīng)濾波器，以跟蹤信號和噪聲的變化。主要根據(jù)自適應(yīng)濾波的結(jié)構(gòu)及原理并對最小均方誤差(LMS)算法進行了研究，同時在DSP的集成開發(fā)環(huán)境下利用C語言編程設(shè)計一個16階LMS自適應(yīng)濾波器，并在軟件模擬器上實現(xiàn)了仿真。通過不斷調(diào)整濾

2、波器的自適應(yīng)步長，對實驗結(jié)果進行對比分析，最后給出了結(jié)論。關(guān)鍵詞：自適應(yīng)濾波器；最小均方誤差算法；數(shù)字信號處理中圖分類號：TN713文獻標(biāo)識碼：AImplementationofAdaptiveFilterBasedonDSPWANGLi—fang，CHENYi—ping(NanchangHangkongUniversity，NanehangJiangxi330063，China)ABSTRACT：IntheprocessofDigitalSignalProcessing，somerandomsignal，noiseorthetime—varyingsi

3、gnalmustbedealtwith．Theadoptionofdigitalfilterswithfixedcoefficientcannotrealizetheoptimizedfilter．ThereforeitisnecessarytodesignanAdaptiveFihertotrackthechangesofthesignalandnoise．ThispapermainlyintroducesthestructureandprincipleofAdaptiveFiherandtheresearchofLeastMeanSquareal(L

4、MS)algorithm，andpresentstheimplementationofsimulationinthesoftwaresimulatorofasixteenthordersAdaptiveFilterwhichisdesignedinClan—guageinDSP’Sintegrateddevelopmentenvironment．ThroughadjustingtheadaptivestepoftheFilterconstantly，andanalyzingtheexperimentalresultscomparatively，aconc

5、lusionisgivenintheend．KEYWORDS：Adaptivefilter；Leastmeansquarealalgorithm；Digitalsignalprocessing(DSP)1引言法。它能自動調(diào)節(jié)本身沖激響應(yīng)的特性，或者說自動調(diào)節(jié)數(shù)在數(shù)字信號處理中，濾波技術(shù)占有極其重要的地位。數(shù)字濾波器的系數(shù)，以適應(yīng)信號變化的特性，從而達到最佳濾字濾波是語音和圖像處理、模式識別、頻譜分析等應(yīng)用中的波。由于自適應(yīng)濾波不需要關(guān)于輸入信號的先驗知識，計算一個基本處理算法。但在許多應(yīng)用場和，常常要處理一些無量小，特別適合于實時處理，近年來得到廣泛的應(yīng)

6、用，如在自法預(yù)知的信號、噪聲或時變信號，如果采用具有固定濾波系適應(yīng)預(yù)測、自適應(yīng)均衡、自適應(yīng)回波抵消、自適應(yīng)噪聲抵消等數(shù)的數(shù)字濾波器無法實現(xiàn)最優(yōu)濾波。在這種情況下，必須設(shè)領(lǐng)域。計自適應(yīng)濾波器，以使得濾波器的動態(tài)特性隨著信號和噪聲自適應(yīng)濾波器主要由兩部分組成：系數(shù)可調(diào)的數(shù)字濾波的變化而變化，以達到最優(yōu)濾波效果。由于DSP芯片在實現(xiàn)器和用來調(diào)節(jié)或修正濾波器系數(shù)的自適應(yīng)算法。圖1是自數(shù)字濾波上具有穩(wěn)定性好、精確度高、不受環(huán)境影響、靈活性z(n)=8(n)+d(n)好等優(yōu)點。因此選擇了DSP芯片來完成自適應(yīng)濾波器的設(shè)計，通過修改濾波器的參數(shù)十分方便地改變?yōu)V波器的特

7、性2自適應(yīng)濾波器結(jié)構(gòu)及原理自適應(yīng)濾波是僅需對當(dāng)前觀察的數(shù)據(jù)做處理的濾波算圖1自適應(yīng)濾波器原理框圖收稿日期：2008—07—05修回日期：2008—07—31適應(yīng)濾波器原理框圖。自適應(yīng)濾波器的結(jié)構(gòu)有FIR或IIR兩一281—種，由于IIR濾波器存在穩(wěn)定性的問題，因此一般采用FIR，，(n)=∑()n一)(2)濾波器。本文采用FIR橫向濾波器結(jié)構(gòu)作為自適應(yīng)濾波器的結(jié)構(gòu)，如圖2所示。為了方便起見，上式中的各h(k)亦被稱為權(quán)值。根據(jù)要求，輸出Y(n)和目標(biāo)信號d(／'t)之間應(yīng)滿足最小均方誤差條件，即E[e(n)]=E{[d(n)一，，(n)]。}(3)有最小

8、值，其中e(n)表示誤差。對于橫向型結(jié)構(gòu)的濾波器，代人y(n)的表達式并采用迭代