專利名稱：基于Laguerre結(jié)構(gòu)的多項(xiàng)式自適應(yīng)有源噪聲對(duì)消方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于Laguerre結(jié)構(gòu)的多項(xiàng)式自適應(yīng)有源噪聲對(duì)消方法,用于噪聲、碼間串?dāng)_以及非線性畸變的消除，具有良好的抗噪聲性能。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著現(xiàn)代信號(hào)處理理論的發(fā)展，各種非線性技術(shù)已經(jīng)成功的廣泛應(yīng)用于存在著非平穩(wěn)信號(hào)、非高斯噪聲及非線性干擾的擴(kuò)頻通信、系統(tǒng)辨識(shí)、噪聲控制、圖像處理和混沌預(yù)測(cè)等非線性信號(hào)處理領(lǐng)域，因此，非線性信號(hào)處理技術(shù)受到國(guó)內(nèi)外信號(hào)處理研究人員的越來(lái)越多的關(guān)注，同時(shí)也是現(xiàn)代信號(hào)處理理論中一個(gè)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(yōu)濾波是非線性的。非線性自適應(yīng)濾波器常具有比線性自適應(yīng)濾波器更好的性能，并且由于其本質(zhì)上的非線性特性，能夠克服線性自適應(yīng)濾波器在探究非線性信號(hào)的高階統(tǒng)計(jì)冗于性方面能力和逼近非線性函數(shù)能力的限制，顯示出其良好的非線性處理能力?，F(xiàn)有的非線性濾波技術(shù)中，常見(jiàn)的如下兩種方法(I)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性自適應(yīng)濾波器。由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠以任意精度逼近非線性函數(shù)，并且具有自適應(yīng)能力，因此，各種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成功地應(yīng)用在自適應(yīng)有源噪聲對(duì)消系統(tǒng)中。參考文獻(xiàn)[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(jīng)網(wǎng)絡(luò)的反饋結(jié)構(gòu)構(gòu)造了遞歸徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)對(duì)消器，通過(guò)基于混合K-均值聚類的梯度算法對(duì)其進(jìn)行訓(xùn)練。參考文獻(xiàn)[2] “神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)有源噪聲對(duì)消器”(莫瑋，蔣洪睿，謝維信，信號(hào)處理[J]，Vol. 16，No. 3，pp. 286-289,2000)研究了 RNN自適應(yīng)濾波器組成的有源噪聲對(duì)消器，采用具有類IIR屬性的遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(RNN)，并通過(guò)RTRL算法對(duì)濾波系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，因此，在對(duì)消系統(tǒng)中只需較少的輸入長(zhǎng)度即可達(dá)到較好的抗噪效果。但是，由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)本身故有的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、參數(shù)空間過(guò)大以及參數(shù)的初始化需謹(jǐn)慎等缺點(diǎn)，限制了其在有源噪聲對(duì)消系統(tǒng)中實(shí)用化；而且由于IIR結(jié)構(gòu)本身固有不穩(wěn)定的缺陷，致使系統(tǒng)的穩(wěn)定性難以保證。(2)基于多項(xiàng)式的非線性自適應(yīng)濾波器。Volterra濾波器是非線性自適應(yīng)濾波理論中一個(gè)重要的研究方向，由于其輸出線性依賴于濾波器本身系數(shù)，從而使Volterra濾波器與其核矢量具有線性關(guān)系，便于分析線性系統(tǒng)；同時(shí)，Volterra濾波器存在大量的非線性耦合項(xiàng)，因此使基于截?cái)郪olterra模型的非線性技術(shù)能夠有效的處理非線性噪聲問(wèn)題。然而，隨著Volterra濾波器的階數(shù)或記憶單元m增大，致使其權(quán)系數(shù)按冪次快速增加，相應(yīng)所需的計(jì)算次數(shù)亦成冪次快速增加，這將限制其在有源噪聲對(duì)消系統(tǒng)中實(shí)用化應(yīng)用。參考文獻(xiàn)[3] “基于Sigmoid函數(shù)的Volterra自適應(yīng)有源噪聲對(duì)消器”(張家樹(shù)，肖先賜，電子與信息學(xué)報(bào)，Vol. 24, No. 4, pp. 461-466,2002)采用Volterra的乘積耦合近似結(jié)構(gòu)，構(gòu)造了一種低復(fù)雜度的非線性自適應(yīng)對(duì)消器。參考文獻(xiàn)[4] “一種改進(jìn)的Volterra自適應(yīng)噪聲對(duì)消器”(張秀梅，趙知?jiǎng)?，尚俊娜，電訊技術(shù)，Vol. 34，No. 2，pp. 77-81,2010)利用Sigmoid函數(shù)對(duì)背景噪聲進(jìn)行預(yù)處理，改進(jìn)了上述Volterra的近似結(jié)構(gòu)，并用它構(gòu)造了非線性自適應(yīng)噪聲對(duì)消器，具有較好的抗噪性能，但是其系統(tǒng)的穩(wěn)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(hào)的長(zhǎng)度，然而這將導(dǎo)致計(jì)算復(fù)雜度的
權(quán)利要求
1.一種基于Laguerre結(jié)構(gòu)的多項(xiàng)式自適應(yīng)有源噪聲對(duì)消方法，其步驟如下 (1)參考噪聲源的產(chǎn)生 將取值在[_1，1]區(qū)間且方差O2 = 3的白噪聲，作為對(duì)含有用信號(hào)s(n)和噪聲v(n)的接收信號(hào)d(n)進(jìn)行噪聲對(duì)消用的參考噪聲源r(n)，其中n為時(shí)刻； (2)基于Laguerre延遲節(jié)點(diǎn)的輸出信號(hào)矢量的計(jì)算 將參考噪聲源r (n)通過(guò)Laguerre延遲節(jié)點(diǎn)得到m個(gè)延遲輸出信號(hào)分量uk (n),
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于Laguerre結(jié)構(gòu)的多項(xiàng)式自適應(yīng)有源噪聲對(duì)消方法。它將具有IIR濾波器特點(diǎn)的Laguerre時(shí)延單元取代Volterra濾波器中的延遲單元Z-1，經(jīng)過(guò)Laguerre延遲節(jié)點(diǎn)的輸出作為基于有界約束乘積耦合Volterra近似結(jié)構(gòu)的非線性濾波器的輸入，能有效地改善特征收斂條件，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，計(jì)算復(fù)雜度低，硬件容易實(shí)現(xiàn)；并采用輸入信號(hào)和瞬時(shí)誤差歸一化的LMS自適應(yīng)算法調(diào)整其濾波系數(shù)，能夠在保證非線性自適應(yīng)濾波器穩(wěn)定的前提下，進(jìn)一步降低濾波器的輸入長(zhǎng)度，加快收斂速度；特別對(duì)于存在較強(qiáng)的非線性畸變情形，顯示出很好的抗噪能力，有利于自適應(yīng)多項(xiàng)式濾波器的推廣與應(yīng)用。
文檔編號(hào)H04L25/03GK102724152SQ20121024033
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月12日
發(fā)明者喻翌, 曾祥萍, 趙海全 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)