北京信息科技大学
基于FPGA的
自适应滤波器设计
作者:李路
日期:2009年6月
E-mail:bitililu@sina.com
1
主要内容:
设计任务及背景知识
经典LMS算法
FPGA及System Generator简介
单元模块及经典LMS算法的实现
自适应滤波器四种应用模型的实现
2
一、设计任务及背景知识
1. 设计任务
学习FIR自适应滤波器原理;
学习MATLAB中的Simulink及Xilinx
的System Generator;
用FPGA实现自适应滤波器;
对不同输入情况,学习自适应滤波器
的各种应用。
3
一、设计任务及背景知识
2. 背景知识
1)自适应滤波器
自适应滤波器是一种复杂的信号处理系统,它基
于反馈的思想,通过反馈调节滤波部分系统特性,使
其具有时变、跟踪、适应的特点,因此其具有广泛的
应用。
4
一、设计任务及背景知识
2)自适应滤波器的应用
辨识:
系统测量、
地球物理勘探
逆模型:
信道均衡、
回波抵消
自适应滤波器
预测:
弹道预测、
预测编码、谱分析
干扰抵消:
胎心音检测、噪声抵消、
波束形成、智能天线
5
一、设计任务及背景知识
3)LMS算法的由来
维纳滤波器
维纳-霍夫方程
Widrow-Hoff
LMS最速下降法
6
二、经典LMS自适应滤波器算法
1.维纳最佳滤波
图2.1 维纳滤波器输入输出关系
误差信号:
代价函数:
(2.1)
(2.2)
维纳滤波器,使得输出信号误差的平方最小化,即
具有最小均方误差(LMS,least-mean-square )特性。
7
()()()xndnvnˆ()()yndn()hn2[()()][()]minJEenenEen()()()endnyn
二、经典LMS自适应滤波器算法
图2.2 FIR滤波器流图
(2.3)
(2.4)
8
1z1z1z1jx1jx2jx3jxNjx1w2w3w1NwNwjy10()()()Nmynhmxnm1Njiijiywx