自适应滤波器文献综述

 2022-08-02 15:22:51

自适应滤波器

文献综述

1 概述

自适应滤波器(Adaptive Filter)是指在输入信号的统计特性未知时,能够适应输入信号的变化,采用某种自适应算法来调整滤波参数的一种滤波器。自适应滤波可以对相关信号进行估计和预测,从而达到滤除干扰信号的目的,其性能的优劣就可以根据其对未知信号估计的准确度来进行判断。自适应滤波具有很强的自学习、自跟踪能力和算法的简单易实现性,是数字信号处理的重要组成部分。

2 研究历程

自适应滤波器自上个世纪40年代发展至今,由于其设计简单、性能佳的特

点已成为了目前数字滤波器领域最活跃的分支之一[3]。目前的自适应滤波器包括自适应时域滤波和自适应空域滤波(又称智能天线、自适应天线自适应阵列、自适应波束形成等)。自适应滤波器的参数降随着输入信号的变化而变化,因而是非线性的和时变的。组成自适应滤波器的可编程滤波器,当其参数固定时,可能是线性的或非线性的。时域线性可编程滤波器有FIR(有限脉冲响应)横式滤波器、IIR(无限脉冲响应)横式滤波器以及格形滤波器等。当前普遍采用的自适应算法主要有RLS(递归最小二乘)算法NLMS(归一化最小均方)算法和LMS(最小均方误差)算法[4]

LMS自适应算法为递推式,采用该算法的自适应滤波器硬件实现更为便捷。近几年的研究已经在FPGA上实现了LMS自适应滤波器,并提出改进的延迟LMS自适应滤波器,提高了滤波器的数据吞吐速率[5-6],针对LMS滤波算法收敛性能提出了变步长LMS自适应滤波算法显著改善了收敛性能[7],应用方面利用FPGA设计的LMS自适应滤波器进行飞机机翼的震动主动控制[8]。利用FPGA设计的变步长自适应滤波器进行信号去噪[9];设计结构方面,有学者在FPGA上对改进后的LMS算法的处理速率以及逻辑占用率进行了实践探究与分析,并利用符号算法节约了自适应滤波器对乘法器资源的利用,利用流水线结构设计提高了数据处理速率[10]。目前对LMS自适应滤波器在FPGA(Field Programmable Gate Array)上实现结构的探究仍然有待加深,进一步对FPGA实现LMS自适应滤波器时的资源与速率的探究是必要的。

3 主要应用

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