一种新的LMS自适应滤波算法分析仿真研究.pdf

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1、2012年第31卷第3期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)15t．t声t研究与探讨(i、一种新的LMS自适应滤波算法分析仿真研究贺洪江，王春霞(河北工程大学信息与电气工程学院，河北邯郸056038)摘要：传统变步长最小均方(LMS)算法存在收敛速度慢、易受噪声干扰等缺点，为了提高算法的性能，通过对变步长LMS算法进行分析研究，在步长因子(n)与误差信号e(n)的相关统计量之间建立一种新的非线性函数关系，提出了一种新的变步长LMS自适应滤波算法。该算法采用误差信号的自

2、相关时间均值来调节步长，并用绝对估计误差的扰动量以加快自适应滤波器抽头权向量的收敛。理论分析与计算机仿真结果表明：与SVSLMS和G—SVSLMS算法比较，该算法具有较快的收敛速度、较小的稳态误差以及较强的抗干扰能力。关键词：变步长；最小均方算法；收敛速度；稳态误差；噪声抑制能力中图分类号：TP301．6文献标识码：A文章编号：1000-9787(2012)03-0015-03Anal3ysi"sandsimulationstudyonanuewLMSse’l。f、adaptivefilteringalgorithmHE

3、Hong-jiang．WANGChun—xi(SchoolofInformationandElectricalEngineering，HebeiUniversityofEngineering，Handan056038，China)Abstract：ThecommonvariablestepsizeLMSalgorithmhasmanyweakness，suchaspoorconvergencespeedandsensitivitytonoise．Auewvariablestepsizeadaptivefilteralgo

4、rithmispresented．Anewnon—linearfunctionbetweenstepfactoranderrorsignalisestablished．Inthisalgorithm，thestepsizefactorisadjustedbytheabsolutevalueoftheproductofthecurrentandformererors．Thealgorithmalsointroducesthedisturbanceoftheabsoluteestimationerortoupdatethet

5、appingvectoroftheself-adaptivefilter．ThetheoreticalanalysisandsimulationresultsshowsthatcomparedwithSVSLMSandG—SVSLMSalgorithm，thenewalgorithmhasfasterconvergencespeed，lowersteadystateelrorandbetterperformanceofnoisesuppression．Keywords：variablestepsize；LMSalgori

6、thm；convergencespeed；steady—stateerror；performanceofnoiseSH—ppression0引言度和稳态误差2个性能指标之间权衡。为此，人们提出了最小均方(LMS)算法是由Widrow和Hof两人在1960多种变步长LMS自适应滤波算法。年提出的，由于其计算复杂度低、易于实现等优点，广泛文献[4]中提出的SVSLMS算法的收敛速度较快，但应用于自适应控制、系统辨识、信号处理和噪声抵消等领在自适应稳态阶段的步长变化较大，稳态误差也较大。文域，同时自适应滤波器在通信、雷达、工业

7、控制、地震预报及献[5]中提出的G—SVSLMS算法是在SVSLMS的基础上进生物医学电子学等领域也已经有了越来越广泛的应用。初行了改进，稳态步长变化比较缓慢，收敛速度也较快。文始收敛速度、对时变系统跟踪能力、稳态误差以及抗噪声干献[6]提出一种新的变步长函数，具有在初始阶段和未知扰能力是衡量LMS算法优劣的重要性能指标。传统系统时变时步长自动增大而在稳态时步长很小的特点，但LMS算法中固定步长的取值不同会影响算法的性能。减收敛速度需要进一步提高。SVSLMS和G—SVSLMS算法的小步长取值可以降低稳态误差，但会降低算

8、法的收敛速度步长受误差调节，抗噪声能力比较低。和对时变系统的跟踪能力；增大步长取值可以提高收敛速本文算法采用输入信号与误差信号不相关的特点，用度，但会增大稳态误差。传统的固定步长的LMS算法的大误差信号的自相关时间均值来调节步长，并用绝对估计误收敛速度和小稳态误差不能同时满足，这就要求在收敛速差的扰动量以更新自适应滤