[发明专利]自适应滤波系统

说明书

本发明提供一种自适应滤波系统，包括抗混叠滤波器、模数转换器、运算控制器、数模转换器和低通滤波器，抗混叠滤波器用于接收输入信号和干扰信号；模数转换器用于对输入信号进行模数转换；运算控制器与模数转换器的信号输出端电性连接，用于根据预设程序和算法对输入信号进行运算；数模转换器与运算控制器的输出端电性连接，用于对运算控制器输出的信号进行数模转换；低通滤波器与数模转换器的信号输出端电性连接。本发明实施例的qF‑LMS算法缓解了传统LMS算法中收敛速度和稳态性能的矛盾，相对传统变步长算法，本发明实施例中算法有更快的收敛速度，相对变参数的q‑LMS算法，本发明实施例中算法不需要设计复杂的超参数选取规则，便可以获得好的稳态性能。

技术领域

本发明涉及数字信号处理技术领域，尤其涉及一种自适应滤波系统。

背景技术

自适应滤波系统能够跟踪和适应系统或环境的动态变化，因此被广泛应用于噪声的检测、抵消等领域。LMS自适应算法基于优化理论中的梯度下降算法，算法简单实用，但存在步长因子的选取影响稳态性能和收敛速度的问题，解决该问题传统的思路为使用变步长算法。

在噪声消除的应用中，现有的LMS算法技术中分别使用了S函数、双曲正切函数、指数的S函数、模糊理论来控制步长的变化，以获得较好的稳态性能。此外，现有技术中q-LMS算法从q导数的角度将LMS算法重新推导，该算法比传统的LMS算法具有更快的收敛速度，但又存在超参数q的选取问题，如果q的选取规则不合适会导致算法最后的稳态性较差。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种自适应滤波系统，旨在改善现有的自适应滤波系统中算法稳态性和收敛速度的矛盾。

为解决上述技术问题，本发明提供的自适应滤波系统，所述系统包括：

抗混叠滤波器，用于接收输入信号和干扰信号；

模数转换器，与所述抗混叠滤波器的信号输出端电性连接，用于对所述输入信号进行模数转换；

运算控制器，与所述模数转换器的信号输出端电性连接，用于根据预设程序和算法对所述输入信号进行运算；

数模转换器，与所述运算控制器的输出端电性连接，用于对所述运算控制器输出的信号进行数模转换；

低通滤波器，与所述数模转换器的信号输出端电性连接，用于对所述数模转换器输出的模拟信号进行滤波处理，并输出期望信号。

优选的，所述运算控制器中的变步长公式为：

其中，是输入序列自相关矩阵的最大特征值，其倒数是保证系统收敛对应步长μ的最大值，α，β为正数分别决定隶属度的斜率和中值点，输入信号为|e(n)|，输出结果为本次迭代的步长，在误差信号较大时，输出大步长；误差信号小时，输出小步长，从而平衡稳态误差和收敛速度的矛盾。

优选的，所述运算控制器中的自适应算法的参数增量公式为：

W＝{|e(n)|≥γ|e(n)|_max}Q(n)+{|e(n)|<γ|e(n)|_max}F(n)

其中，Q(n)为q-LMS算法，F(n)＝f(|e(n)|)e(n)x(n)，{表达式}为真值函数符号，{True}＝1，{False}＝0，γ为误差阈值系数。

优选的，所述运算控制器中的自适应算法的参数更新公式中：

W(n+1)＝W(n)+ΔW。

优选的，所述自适应滤波系统中的e(n)_max取第一次的运算误差。

优选的，所述自适应滤波系统中的隶属度函数斜率参数α取值为2。