基於Laguerre結構的多項式自適應有源噪聲對消方法
2023-05-17 08:32:36 2
專利名稱：基於Laguerre結構的多項式自適應有源噪聲對消方法
技術領域：
本發明涉及一種基於Laguerre結構的多項式自適應有源噪聲對消方法,用於噪聲、碼間串擾以及非線性畸變的消除，具有良好的抗噪聲性能。
背景技術：
近年來，隨著現代信號處理理論的發展，各種非線性技術已經成功的廣泛應用於存在著非平穩信號、非高斯噪聲及非線性幹擾的擴頻通信、系統辨識、噪聲控制、圖像處理和混沌預測等非線性信號處理領域，因此，非線性信號處理技術受到國內外信號處理研究人員的越來越多的關注，同時也是現代信號處理理論中一個重要研究方向。研究表明在非線性、非高斯或高斯背景下的最優濾波是非線性的。非線性自適應濾波器常具有比線性自適應濾波器更好的性能，並且由於其本質上的非線性特性，能夠克服線性自適應濾波器在探究非線性信號的高階統計冗於性方面能力和逼近非線性函數能力的限制，顯示出其良好的非線性處理能力。現有的非線性濾波技術中，常見的如下兩種方法(I)基於神經網絡的非線性自適應濾波器。由於神經網絡能夠以任意精度逼近非線性函數，並且具有自適應能力，因此，各種神經網絡已經成功地應用在自適應有源噪聲對消系統中。參考文獻[I] 「Recurrentradial basis function networks for adaptive noise cancellation，，(S. A. Billings,C. F. Fung, Neural Networks [J], vol. 8, No. 2, pp. 273-290,1995)利用徑向基神經網絡的反饋結構構造了遞歸徑向基神經網絡自適應對消器，通過基於混合K-均值聚類的梯度算法對其進行訓練。參考文獻[2] 「神經網絡自適應有源噪聲對消器」(莫瑋，蔣洪睿，謝維信，信號處理[J]，Vol. 16，No. 3，pp. 286-289,2000)研究了 RNN自適應濾波器組成的有源噪聲對消器，採用具有類IIR屬性的遞歸神經網絡(RNN)，並通過RTRL算法對濾波係數進行調整，因此，在對消系統中只需較少的輸入長度即可達到較好的抗噪效果。但是，由於神經網絡本身故有的結構複雜、參數空間過大以及參數的初始化需謹慎等缺點，限制了其在有源噪聲對消系統中實用化；而且由於IIR結構本身固有不穩定的缺陷，致使系統的穩定性難以保證。(2)基於多項式的非線性自適應濾波器。Volterra濾波器是非線性自適應濾波理論中一個重要的研究方向，由於其輸出線性依賴於濾波器本身係數，從而使Volterra濾波器與其核矢量具有線性關係，便於分析線性系統；同時，Volterra濾波器存在大量的非線性耦合項，因此使基於截斷Volterra模型的非線性技術能夠有效的處理非線性噪聲問題。然而，隨著Volterra濾波器的階數或記憶單元m增大，致使其權係數按冪次快速增加，相應所需的計算次數亦成冪次快速增加，這將限制其在有源噪聲對消系統中實用化應用。參考文獻[3] 「基於Sigmoid函數的Volterra自適應有源噪聲對消器」(張家樹，肖先賜，電子與信息學報，Vol. 24, No. 4, pp. 461-466,2002)採用Volterra的乘積耦合近似結構，構造了一種低複雜度的非線性自適應對消器。參考文獻[4] 「一種改進的Volterra自適應噪聲對消器」(張秀梅，趙知勁，尚俊娜，電訊技術，Vol. 34，No. 2，pp. 77-81,2010)利用Sigmoid函數對背景噪聲進行預處理，改進了上述Volterra的近似結構，並用它構造了非線性自適應噪聲對消器，具有較好的抗噪性能，但是其系統的穩定性不能夠保證，而且為了得到較好的性能，增加其輸入信號的長度，然而這將導致計算複雜度的
權利要求
1.一種基於Laguerre結構的多項式自適應有源噪聲對消方法，其步驟如下 (1)參考噪聲源的產生 將取值在[_1，1]區間且方差O2 = 3的白噪聲，作為對含有用信號s(n)和噪聲v(n)的接收信號d(n)進行噪聲對消用的參考噪聲源r(n)，其中n為時刻； (2)基於Laguerre延遲節點的輸出信號矢量的計算 將參考噪聲源r (n)通過Laguerre延遲節點得到m個延遲輸出信號分量uk (n),
全文摘要
本發明公開了一種基於Laguerre結構的多項式自適應有源噪聲對消方法。它將具有IIR濾波器特點的Laguerre時延單元取代Volterra濾波器中的延遲單元Z-1，經過Laguerre延遲節點的輸出作為基於有界約束乘積耦合Volterra近似結構的非線性濾波器的輸入，能有效地改善特徵收斂條件，保證系統的穩定性，計算複雜度低，硬體容易實現；並採用輸入信號和瞬時誤差歸一化的LMS自適應算法調整其濾波係數，能夠在保證非線性自適應濾波器穩定的前提下，進一步降低濾波器的輸入長度，加快收斂速度；特別對於存在較強的非線性畸變情形，顯示出很好的抗噪能力，有利於自適應多項式濾波器的推廣與應用。
文檔編號H04L25/03GK102724152SQ20121024033
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月12日 優先權日2012年7月12日
發明者喻翌, 曾祥萍, 趙海全 申請人:西南交通大學