改进的lms算法自适应滤波器的dsp实现

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1、技术与方法TechniqueandMethod改进的LMS算法自适应滤波器的DSP实现*赵巧红，曾照福(湖南科技大学信息与电气工程学院，湖南湘潭411201)摘要：分析了变步长LMS算法自适应滤波器基本原理，使用MATLAB对其进行仿真，并应用SZ-EPP5402评估板进行了DSP实现，结果表明，变步长LMS算法能够克服固定步长LMS算法的矛盾，具有较快收敛速度与较小稳态误差。关键词：LMS算法；自适应滤波器；DSP中图分类号：TP911.72文献标识码：ADSPrealizationofimprovedLMSadaptivefilterZHAOQiaoHong，ZENGZhaoFu(Co

2、llegeofInformationandElectricalEngineering，HunanUniversityofScienceandTechnology，Xiangtan411201，China)Abstract：ThispaperanalyzedbasicprinciplesofvariablestepsizeLMSadaptivefilter.BasedonthesimulationinMATLABfirstly，thenanimplementschemefoundedonthehardwareplatformcomposedofadvancedSZ-EPP5402EVMwas

3、presented，thevariablestepsizeLMSalgorithmcanovercomethecontradictionsoffixedstepsizeLMSalgorithmwhichbeprovedbysimulationresultsandDSPrealization.Ithasfasterconvergencerateandsmallersteadystateerror.Keywords：LMSalgorithm；adaptivefilter；DSP在数字信号处理中，滤波技术占有极其重要的地1自适应滤波器基本结构和LMS算法位。自适应滤波器是利用前一时刻已获得的滤波

4、器参1.1自适应滤波器基本结构数，自动地调节、更新现时刻的滤波器参数，以适应信号自适应滤波器由2个分离的部分组成[2]：(1)滤波和噪声未知的统计特性，从而实现最优滤波[1]。当在未器，为完成期望的处理功能而设计；(2)自适应算法，调知统计特性的环境下处理观测信号时，利用自适应滤波节滤波器系数，以改进性能。自适应横向型滤波器的结器可以获得令人满意的效果，其性能远超过通用方法所构如图1所示。图1中x(n)为输入信号，通过权系数可设计的固定参数滤波器。在通信、雷达、声纳、控制工程调的数字滤波器产生输出信号y(n)，将y(n)与期望信号及生物医学等领域应用广泛。d(n)进行比较，得到误差信号e(

5、n)。e(n)和x(n)通过自适选择DSP完成自适应滤波器的设计，具有稳定性应算法对滤波器参数进行调整，按照某种算法准则判断好、精确度高、不受环境影响、灵活性好等优点。固定步误差信号e(n)是否达到最小。重复以上过程，滤波器逐长LMS算法滤波器在收敛速度与稳态误差之间存在矛渐掌握了输入信号与噪声规律，以此为依据调节自身参盾，加快收敛速度的同时也会增大稳态误差。本文使用数，达到最佳滤波效果。令W(n)为图1中滤波器系数矢变步长LMS算法对其进行改进，在TMS320C5402DSP芯量，即W(n)=[W0(n)，W1(n)，…，WN(n)]，则自适应滤波器的片上实现了基于固定步长与变步长LMS

6、算法的自适应输出为：滤波器，结果表明，变步长LMS算法自适应滤波器性能N-1Ty(n)=Σwi(n)x(n-i)=W(n)X(n)(1)得到明显改善，在加大其收敛速度的同时也很好地减小i=0了稳态误差。误差信号为：e(n)=d(n)-y(n)(2)*基金项目：国家“十一五”科技支撑计划项目(2006BAA01A13)《信息化纵横》2009年第9期67技术与方法TechniqueandMethodx(n-1)W(n+1)=W(n)+μe(n)X(n)(8)x(n)x(n-N+1)x(n-N)-1


-1


-1


式(1)、式(2)、式(8)联立即构成LMS算法的迭代公ZZZ式。欲使算

7、法收敛，步长μ必须满足：W0(n)W1(n)WN-1(n)WN(n)10<μ<(λmax是相关矩阵R的最大特征值)。y(n)λmaxe(n)-+
d(n)初始收敛速度与稳态误差是衡量自适应滤波算法自适应算法
优劣的2个重要技术指标[5]。减小步长μ可减小自适应图1自适应横向型滤波器结构框图算法的稳态误差，但却减慢了算法初始收敛速度；增大1.2LMS算法步长μ可加快算法收敛速度，但却增大了稳态误差。因最常用的判断e(n)的