宽窄带分离——自适应滤波器

信息处理 自适应滤波器 lms
2022-01-30 03:03:09

我有下图用于使用 LMS 算法自适应分离窄带和宽带信号,

在此处输入图像描述

向我们解释的方式是“窄带信号在很长一段时间内相关,而宽带信号在很长一段时间内不相关”,在延迟线中,ADF 只能预测窄带。

这对我来说没有多大意义。为什么窄带在很长一段时间内是相关的,而宽带不是,这延迟的意义何在?

1个回答

窄带信号似乎(几乎)是周期性的,如

x[n]=m[n]sin(w0n)
消息在哪里m[n]具有如此低的带宽,以至于与正弦波在这些 +/- 包络限制之间的振荡速度相比,载波正弦波的峰值幅度(包络线)变化非常缓慢。这使得它的自相关序列也是长尾的并且几乎是周期性的。这意味着窄带信号与长滞后(长延迟)高度相关。

宽带信号则相反,即使有少量滞后,它的相关序列也会很快停止。

维纳滤波器的工作原理是根据其滤波器输入信号估计提供的所需响应信号,其成功取决于所需信号和滤波器输入之间的相关量。

如果所需信号与滤波器输入之间存在较大的相关性,则滤波器将成功估计所需信号,并且误差(即所需信号减去滤波器输出)信号将很小。另一方面,如果两者之间没有足够的相关性,那么估计就会很差。

基于维纳滤波器的这一工作原理,并基于窄带和宽带信号具有不同相关特性的事实,从给定的自适应滤波器方案中,您可以解释其工作原理如下。

首先,您看到滤波器输入信号和所需响应信号是相同的(延迟除外),并且是自相关窄带分量加上不相关宽带分量的混合。

延迟本质上用于解相关所需的响应和滤波器输入但是,通过仔细选择延迟量(延迟),您可以确保宽带分量完全去相关,而窄带分量仍然足够相关。如果您选择的延迟太长,则两个组件都将失去与所需响应的互相关。如果您选择的延迟太短,您将无法充分抑制宽带分量。一些中间延迟将充分解相关宽带分量,同时仍保持所需信号处的窄带分量与滤波器输入之间的互相关。

在这种情况下,滤波器将成功地从其输入端的延迟版本预测所需响应中的相关窄带分量,因此将从提供的所需响应信号中减去它,从而产生窄带分量作为误差信号。