Wiener-Hopf 方程推导
设真实信号用 ( )
s n 表示,噪声用 ( )w n 表示,则输入信号:
( )
x n
( )
( )
s n w n
设 N 阶维纳滤波器的取样响应为 ( )h n ,则输出信号:
( )
y n
( )* ( )
x n
h n
N
k
0
滤波误差:
误差均方值:
( )
e n
( )
s n
( )
y n
( )
s n
( ) (
h k x n k
)
N
k
0
( ) (
h k x n k
)
2
[
E e n
( )]
[( ( )
E s n
N
k
0
( ) (
h k x n k
2
)) ]
(1.1)
(1.2)
(1.3)
(1.4)
方程 1.4 右端含 1N 个未知数,分别是 (0)h 、 (1)h 、 (2)h
...... (
h N ,代表
)
着 N 阶维纳滤波器的取样响应。要使误差均方值要取得最小,问题转
化为 1N 元方程求最值问题,令方程对 (0)h 、 (1)h 、 (2)h
导都为 0 即可得解:
...... (
h N 的偏
)
对方程 1.4 两边对 (
h m
)(0
求偏导:
m N
)
(
h m
)
2
[
E e n
( )]
(
h m
)
2
[
E s n
( ) 2 ( )
s n
N
k
0
( ) (
h k x n k
)
[
N
k
0
( ) (
h k x n k
2
)] ]
(
h m
)
2
[
E s n
( )] 2 [ ( )
E s n
N
k
0
( ) (
h k x n k
)]
E
[[
N
k
0
( ) (
h k x n k
2
)] ]
( ( )
s n
[
E
2
( )
s n
(
)
h m
] 2 [
E
0 2 [ ( ) (
)]
E s n x n m
( ) (
h k x n k
N
0
(
)
h m
k
))
([
]
[
E
N
k
0
( ) (
h k x n k
2
)] )
(
)
h m
]
(
( ) (
h k x n k
)
N
k
0
( ) (
h k x n k
))
(
)
h m
]
N
[2
E
k
0
2 [ ( ) (
E s n x n m
)] 2 [
E
N
k
0
( ) (
h k x n k
)
(
x n m
)]
N
xx
k
0
(
) ( )
m k h k
2
sx
(
m
) 2
2
sx
(
m
) 2
令:
得:
N
xx
k
0
(
m k h k
) ( ) 0
N
xx
k
0
(
) ( )
m k h k
sx
(
m
)
(0
)m N
方程 1.5 就是著名的 Wiener-Hopf 方程,其矩阵表达式为:
(0)
xx
(1)
xx
(
xx
N
)
(1)
xx
(0)
xx
N
(
xx
xx
(
xx
)
(
N
1)
N
(0)
(0)
h
(1)
h
(
h N
)
(0)
xx
(1)
xx
(
xx
N
)
1)
xx
(1.5)
(1.6)
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