lms演算法在自適應濾波器中解決了什麼問題?

時間 2021-05-12 06:49:46

1樓:fractal

假設觀測到的訊號d中包含感興趣的成分s,干擾n,即d=s+n。自適應濾波器好用有乙個最大的前提就是s和n正交,或者不相關,正交和不相關在n的均值為0時等價。實際應用中測不到n,但是可以測到f,而n可以看成f的線性變換,這個線性變換是未知的,也有可能是時變的。

把f送入自適應濾波器,把d設定為期望訊號,自適應濾波器收斂時的輸出就是n,d減去n就是s。從希爾伯特空間的角度很好理解,因為s與n正交,所以與f也正交,用d做為參考訊號時,s在f張成的空間投影是0,n在f張成的向量空間投影是自己n,自適應濾波器本質就是維納濾波器,在各態歷經的假設下,統計平均變成時間平均,到最後就是個最小二乘法的求解,lms就是最優化裡的隨機梯度下降法。

2樓:

主要解決了常規自適應演算法每次迭代需要對梯度進行估計的弊端。

自適應濾波器目的就是自動對效能表面進行搜尋,找到最小點,對應的座標就是最優權向量,實際上就是收斂於維納解的過程。通常採用最陡下降法和牛頓法。

1.最陡下降法

方法:沿效能曲面最陡方向向下調整權向量,搜尋效能曲面最小點。

優點:搜尋過程直觀形象,有明確的搜尋路徑。

弊端:每次迭代過程要計算梯度向量,計算量有點大。

2.牛頓法

方法:權向量的迭代過程用牛頓下降法。

優點:二次效能表面下,一步迭代就可以得到最優權向量。

弊端:對於非二次效能表面,迭代次數與初值選取有關;初值選取不恰當,可能陷入區域性最優解,達不到全域性最優,說白了就是求不出最優權向量。

而LMS演算法就解決了以上方法的弊端,不需要每次迭代都計算梯度值,也不用重複輸入樣本資料,運算量大大減少。並且在未知環境下,最陡下降法的梯度向量的精確測量是無法實現的,而LMS本身就是對梯度向量進行估計,是可以實現的。同時,因為估計就存在著梯度雜訊,所以迭代過程中的權向量是以隨機方式變化的,不像前者有些固定軌跡,所以也叫隨機梯度法。

3樓:Pandababe

自適應演算法所採用的最優準則有最小均方誤差(LMS)準則,最小二乘(LS)準則、最大訊雜比準則和統計檢測準則等,其中最小均方誤差(LMS)準則和最小二乘(LS)準則是目前最為流行的自適應演算法準則。

x(n)代表n時刻的輸入訊號,y(n)代表n時刻的輸出訊號,d(n)代表n時刻的期望訊號,通過期望訊號與輸出訊號之差e(n)來自動調節自適應濾波器的引數,使下一時刻的輸出y(n+1)能夠更加接近期望訊號。

利用最速下降演算法,沿著效能曲面最速下降方向(負梯度方向)調整濾波器強權向量,搜尋效能曲面的最小點,計算權向量的迭代公式為

μ為步長因子

在最速下降演算法中,為獲得系統的最佳維納解,需要知道輸入訊號和期望訊號的相關資訊,當期望訊號未知時,就無法確定它們的相關特性,必須對梯度向量進行估計。

LMS自適應演算法直接利用瞬態均方誤差對瞬時抽頭向量求梯度

可得,LMS自適應濾波演算法權向量更新方程為:

由此可得傳統LMS自適應濾波演算法流程如下:

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