噪声鲁棒变步长LMS算法及其在OFDM水声信道均衡中的应用

针对最小均方(least mean square, LMS)算法在低信噪比(signal to noise ratio, SNR)条件下性能较差的问题,提出一种噪声鲁棒变步长LMS(noise robust variable step-size LMS, NRVSLMS)算法。该算法通过结合改进的双sigmoid函数和误差信号自相关函数,在迭代过程中动态调整步长的大小,解决了传统LMS算法中收敛速度、跟踪性能和稳态性能互相矛盾的问题。理论分析和仿真结果表明,与其他变步长算法相比, NRVSLMS算法抗噪声能力强,具有良好的跟踪速度和稳态性能。将该算法应用于正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)水声信道均衡中,与现有LMS类自适应均衡方法相比,基于NRVSLMS算法的信道均衡方法能够显著降低系统误码率(bit error rate, BER)和均方误差(mean square error, MSE)。     

水声信道快速收敛自适应均衡算法

从提高自适应均衡算法水声信号收敛性能的角度出发,提出了一种新的快速收敛水声信道自适应均衡算法。该算法将改进的归一化均方误差算法和判决反馈均衡器结构有机结合,在不增加计算量的前提下,很好地实现了不同水声信道的自适应均衡,易于算法的硬件实现。仿真结果表明,该算法计算量同归一化最小均方(normalized least mean square, NLMS)误差算法的计算量相当,但在稳态误差和收敛速度上有很大优势;收敛性能与自适应调整最小二乘回归〖CD*2〗判决反馈均衡器(variable tap-length decision feed-back equalizer based on recursive least square, RLS-DFE)算法接近,却克服了RLS-DFE算法计算量大,不利于硬件实现的实际问题。提出的算法为水声通信提供了一种性能优良的可实现方法,具有较高的应用价值。     

一种新的变步长LMS自适应算法

为了提高LMS自适应算法的性能,在对一类变步长LMS算法研究的基础上,提出了步长因子与误差信号之间的一种新的非线性函数关系,进一步改善了此类算法的性能。在相同收敛速度或者相同超量均方误差的前提下,该算法具有更小的超量均方误差或者更快的收敛速度。计算机仿真结果与理论分析相一致,证实了该算法性能优于原算法。     

变步长LMS自适应极化递推估值算法

为了解决最小均方误差算法(least mean square,LMS)在干扰极化状态估值中存在的收敛速度和稳态误差之间的矛盾,应用变步长LMS算法进行干扰的极化状态递推估值。分析了传统定步长因子μ的选取和其对算法达到稳态时误差的影响;讨论了当干扰极化状态变化时算法的跟踪性能;并以雷达测角为例,进一步分析算法的实际应用可行性。最后给出了算法实现的原理方案。仿真结果和理论分析相一致,证明了该方法的有效性。     

自适应变步长LMS滤波算法及分析

为了提高最小均方（LMS）自适应滤波算法的性能,通过建立步长因子与误差信号之间的非线性函数关系,提出一种自适应变步长LMS算法。该算法具有初始阶段和时变阶段步长自适应增大和稳态阶段步长很小的特点,消除了不相关噪声的影响,并且进一步克服了Sigmoid函数变步长LMS算法在自适应稳态阶段步长取值偏大的缺陷,计算机仿真结果与理论分析相一致,证实该算法优于传统算法。     

一种新的变步长LMS自适应谱线增强算法

针对自适应谱线增强器(ALE)理想误差不为零的现象,提出了一种新的变步长LMS算法。该算法建立了步长因子与权系数变化之间的非线性关系,使得步长因子随权系数变化的减小而减小,直至为零,并引入步长向量来实时地逐个调整权系数的每个值,以进一步加快算法的收敛速度。它具有初始阶段和未跟踪上信号前步长自动增大而稳态时步长变小最后为零的特点,并以线性调频信号为例,验证了算法对滤除非平稳信号噪声的有效性,提高信号的信噪比,证实该算法优于传统算法。     

基于水声信道的Turbo均衡算法仿真研究

论述了应用于水声信道的Turbo均衡技术,针对水声信道多径衰落引起的码间干扰(ISD,提出了一种改进的Max-Log-Map算法,读方法基于马克劳林级数展开公式改进了Max-Log-Map均衡算法递归因子的求解方法,提高了算法性能,并在给定的水声信道下进行了仿真与分析,仿真结果表明:改进均衡算法与Max-Log-Map算法相比,在误码率为10-4时性能有近1dB的编码增益,与Log-Map均衡算法性能相近,有效地提高了水声通信可靠性.     

基于改进的双曲正切函数变步长LMS算法

为了改进现有的变步长最小均方误差(least mean square, LMS)算法在低信噪比时性能较差的缺陷,提出了一种基于改进的双曲正切函数的变步长LMS算法,从理论分析和仿真实验两方面讨论了引入参数对算法收敛性、跟踪性、稳定性的影响及算法的抗干扰性。理论分析和仿真实验表明该算法在高低信噪比时均具有较快的收敛速度和跟踪速度以及较小的稳态误差和稳态失调,并且在低信噪比时该算法的收敛性、跟踪性、稳态性均优于其他多种变步长算法。     

基于相对误差互相关函数的变步长LMS算法

许多时变步长自适应滤波算法被用来解决标准LMS算法的固有矛盾,但实验表明这些算法易受独立噪声的干扰,或计算量大、耗时太长。针对上述问题,提出了一种新的变步长LMS自适应滤波算法,它采用相对的误差互相关函数来控制步长更新。该算法计算量小、易于控制,具有快速的收敛速度和较小的失调,不受已存在的非相关噪声的影响,可很好地应用于自适应对消系统中,且在低信噪比环境中仍能保持良好的性能。计算机仿真及实测数据的处理与理论分析结果一致。     

一种新的变步长LMS自适应滤波算法及性能分析

研究了自适应最小均方误差(least mean squares,LMS)滤波算法的步长选取问题。在详细分析现有变步长LMS算法的基础上,给出一种以双曲正切函数的改进形式为变步长的LMS算法。讨论了步长参数的选取原则及其对算法收敛性、抗干扰性和稳态误差的影响。该算法不但具有较快的收敛速度和跟踪速度,而且能获得更小的稳态失调。理论分析和仿真结果表明,该算法具有更好的稳态性能。     

模糊步长LMS算法及其性能分析

以均方误差、输出与误差信号的相关系数作为衡量LMS算法收敛程度的标准及模糊推理系统的输入,提出了一种用零阶Sugeno模糊推理系统自适应调整步长的模糊步长LMS(FSS-LMS)算法,并从理论上分析了FSS-LMS算法的计算复杂度及其收敛性能。分析结果指出FSS-LMS算法的计算复杂度与传统LMS算法基本相当,但它具有更大的灵活性。自适应系统辨识的仿真结果表明FSS-LMS比传统的LMS算法及其它一些变步长LMS算法具有更好的收敛性能。     

水声信道非线性均衡的研究

对浅海信道传输的声信号进行深入分析,在对判决反馈均衡(DFE)算法进行分析的基础上,对稀疏权DFE均衡器信道估计的均方误差(MSE)、信道的稀疏估计等进行了分析研究,并对信道进行了稀疏化估计,对全阶均衡器和稀疏权均衡器进行了仿真,证明对非线性均衡器结构进行稀疏化是可行的,降低了算法复杂性,并使由此造成的性能下降限定在一定的范围内。     

一种新的基于LMS的自适应半盲多用户检测算法

深入研究了最小均方(least mean square,LMS)盲多用户检测,提出多载波码分多址(multicarrier CDMA,MC-CDMA)系统下一种基于子空间约束LMS的自适应半盲多用户检测算法.该算法设计了一种最小输出能量(minimum output energy,MOE)半盲检测器,给出一种子空间约束LMS算法自适应得到MOE检测器的权向量.为了降低计算复杂度,采用修正的紧缩近似投影子空间跟踪(projection approximation subspace tracking with deflation,PASTd)算法自适应跟踪信号子空间.通过利用小区内所有用户的扩频码有效地抑制了多址干扰,将权向量约束在信号子空间,降低了噪声子空间的影响,从而提高了收敛速度,改善了输出信号干噪比和误码率性能,仿真实验验证了该算法的有效性.     

基于短时傅里叶变换的水声通信自适应OFDM均衡

由于水声环境时变特性,在水声信道中进行正交频分复用(orthogonal frequency division multi plexing,OFDM)信号传输,子载波间的正交性易受到破坏,从而产生载波间干扰,使得水声通信的误码率性能变差。针对这个问题,提出一种适用于水下时变信道的自适应OFDM均衡算法,该算法采用滑动窗口进行子块短时傅里叶变换获得接收信号的二维时频谱,进而对该二维时频谱进行自适应时-频域联合合并均衡。该自适应均衡算法中采用最小均方误差算法跟踪信道时变特性,并通过自适应判决反馈均衡更新二维时频谱的加权合并系数,提高了OFDM系统抗载波间干扰的性能。仿真分析表明,所提出的OFDM均衡算法可在时变信道下,有效降低水声通信的误码率。     

快速收敛仿射投影算法在稀疏水声信道的应用

本文提出了一种新的快速收敛比例仿射投影算法,并将算法应用于稀疏多径水声信道均衡.该算法首先在改进比例仿射投影算法(improved proportional affine projection algorithm,IPAPA)的基础上引入变步长算法,提高算法的收敛速度;并在此新算法的基础上通过引入判决反馈结构,进一步改...