自适应信号处理1.ppt

第1章 自适应信号处理概述自适应信号处理概述Chap.1 Introduction1. 自适应信号处理的发展2. 自适应信号处理的定义3. 自适应信号处理的性质4. 自适应信号处理的类型5. 自适应信号处理的组成6. 自适应信号处理的应用第1章 自适应信号处理概述自适应信号处理概述1.发展19571960 美国通用电气公司的豪厄尔斯（P.Howells）阿普尔鲍姆 P.Applebaum 用简单的自适应滤波器 消除信号中的噪声和干扰1959年美国斯坦福大学的维德罗（B.Widrow)和霍夫（M.Hoff)提出了系统的自适应滤波理论20世纪60年代以后，自适应信号处理的理论研究和实践、应用工作得到了迅速发展滤波器分类滤波器分类1 1 频域滤波 时域滤波 空域滤波1.发展自适应信号处理可称为自适应滤波滤波器分类滤波器分类2 2 经典滤波器 现代滤波器经典滤波器：输入信号中的有用成分和希望去除的成分各自占有不同的频带，用经典的滤波器滤除噪声。分类：功能功能 LP 低通 HP 高通 BP 带通 BS 带阻实现方法实现方法IIR FIRNkkkMrrrzazbzH101)(10)()(NnnznhzH现代滤波器：从含有噪声的数据记录中估计出信号的某些特征或信号本身。特点：把信号和噪声都视为随机信号，利用他们的统计特征（自相关函数、功率谱等）推导出最佳估值算法，用硬件或软件予以实现。分类： 维纳滤波器 卡尔曼滤波器 线性预测器 自适应滤波器三种基本估计滤波平滑预测（filtering）它是用t时刻及以前的数据来提取或估计t时刻感兴趣信息的一种运算过程。（smoothing）它是一种后验形式的估计，因为在感兴趣时刻之后观测数据用于这种估计。 （prediction）它是估计的预测方面，其目的是用t时刻及以前的数据来推测出未来某些时刻信息的一种估计。自适应信号处理的提出横向滤波器结构横向滤波器结构)(nx Z-1 Z-1 Z-1 Z-1 求和 0aw1aw 2aw 3aw )2( naw )(ny 2.定义自适应系统：自适应系统： 是一种结构可以改变是一种结构可以改变或调整的系统，而且这种或调整的系统，而且这种改变与调整是通过系统本改变与调整是通过系统本身与外界环境的接触来改身与外界环境的接触来改善（按照某个期望的准则）善（按照某个期望的准则）系统自身的性质或性能的。系统自身的性质或性能的。)(nx Z-1 Z-1 Z-1 Z-1 求和 0aw1aw 2aw 3aw )2( naw )(ny 3. 性质时变、非线性时变、非线性! 传递函数随输入而变化传递函数随输入而变化3. 性质1y 叠加性叠加性1x2x2y1y+HH2y1x+2x+H3y线性系统线性系统 )(2133213xxhxhyxxx3. 性质11yxh如果22yxh那么2121byaybxax线性系统满足：奇次性和可加性线性系统满足：奇次性和可加性3. 性质自适应系统的传递函数自适应系统的传递函数h h与输入有关与输入有关)(),(222111xhxyxhxy)()(212133xxhxxyx当自适应系统不做调整时线性系统线性系统分析方便，有用分析方便，有用4. 类型 开环自适应系统 闭环自适应系统4. 类型开环自适应系统开环自适应系统开环自适应系统4.类型闭环自适应系统闭环自适应系统闭环自适应系统5.组成1.结构 2.准则 3.算法 结构：线性递归格型算法：LMSRLS遗传算法DMI准则：准则：最小均方误差准则最小均方误差准则最大输出信噪比准则最大输出信噪比准则最大似然准则最大似然准则最小噪声方差准则最小噪声方差准则6. 应用闭环自适应系统在实际中得到广泛应用闭环自适应系统在实际中得到广泛应用等效闭环自适应系统流程图等效闭环自适应系统流程图系统辨识（模拟）( )( )( )( )( )( )when ( )0, thend ns nh ne nd ny ne n( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )y nd ns nh nx ng ns nh ng nh n均衡（逆模拟、逆滤波、解卷积）通信系统方框图 在通信系统中 )()(*fGfGTR 发送滤波器 )( fGT 信道 )( fC 接收滤波器 )( fGR 均衡器 )( fGE 输入数据 检测器 噪声 n(t) )( fXrc接收信号的期望频谱特性 )()()()()(fXfGfGfCfGrcERT)()(1)(1)(fjEcefCfCfG接收信号为 0)()()()(nssnsskTvkTWkTtxkTy样本值可表示为 knnknkkkknnkkkvxwwxw vxwy0000)1(00knnnkkxw预测( )( -)( )( )( )( )- ( )x ns nd ns ne nd ny n( )( )()y nd nx n y(n)是是x(n)的预测值的预测值干扰抵消 e kd ky ks kn ky ky kn ke ks k当当有有自适应波束形成