自適應(yīng)噪聲抵消系統(tǒng)模型失配與相關(guān)性研究.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，噪聲污染備受關(guān)注。在自適應(yīng)噪聲抵消可以應(yīng)用的場合，都能使噪聲抑制達到用直接濾波難于或者不可能實現(xiàn)的程度。本文將自適應(yīng)噪聲抵消中模型失配和相關(guān)性作為主要研究對象，重點研究了分數(shù)階變階數(shù)最小均方類算法、復(fù)雜噪聲背景下提高相關(guān)性的多通道參考信號噪聲抵消方法等，完成了相應(yīng)的仿真、實驗工作，主要工作如下：
　　（1）研究了模型失配與相關(guān)性對自適應(yīng)噪聲抵消性能的影響。以基本自適應(yīng)噪聲抵消系統(tǒng)為對象，研究了當自適應(yīng)濾波器

2、階數(shù)失配時以及參考信號的相關(guān)性發(fā)生變化時，抵消系統(tǒng)的收斂速度、穩(wěn)態(tài)失調(diào)等性能的變化。理論分析和仿真表明，當選取的自適應(yīng)濾波器階數(shù)與實際階數(shù)相匹配時，可以減小由階數(shù)失配帶來的誤差；當參考信號與期望信號中噪聲的相關(guān)性越強，同時與有用信號的相關(guān)性越弱時，噪聲抵消效果越好。
　?。?）提出了一種改進的變誤差寬度變階數(shù)LMS算法（IVW-FTLMS， Improved variable error width variable fracti

3、onal tap-length LMS）。針對模型失配中濾波器階數(shù)收斂速度與穩(wěn)態(tài)振蕩之間的矛盾，通過建立引入的誤差寬度函數(shù)與誤差信號之間的非線性關(guān)系，達到參數(shù)選擇不受噪聲限制的目的。仿真結(jié)果表明：在輸入信噪比20dB和0dB的噪聲環(huán)境下，該算法比VW-FTLMS（Variable error width variable fractional tap-length LMS）算法階數(shù)收斂速度快、穩(wěn)態(tài)誤差小。
　?。?）提出一種變迭代

4、參數(shù)分數(shù)階變階數(shù)梯度自適應(yīng)格型濾波算法(VP-FTGAL， Variable parameter Fractional tap-length gradient adaptive lattice）。針對模型失配中輸入信號自相關(guān)矩陣特征值分散度高的情況，把分數(shù)階變階數(shù)的思想與格型結(jié)構(gòu)濾波器相結(jié)合，利用格型結(jié)構(gòu)逐級正交等特點，達到加快收斂速度的目的。仿真結(jié)果表明：在輸入信噪比20dB和0dB的噪聲環(huán)境下，當輸入信號特征值分散度高，該算法比變迭

5、代參數(shù)分數(shù)階變階數(shù)LMS算法的階數(shù)收斂速度快，階數(shù)穩(wěn)態(tài)振蕩小，同時學習曲線收斂速度快和穩(wěn)態(tài)誤差小。
　?。?）開展了多通道參考信號相關(guān)特性與抵消性能研究。在建立的多通道參考信號噪聲抵消系統(tǒng)模型上分析了抵消原理，通過實驗研究了相關(guān)性和通道數(shù)的關(guān)系以及抵消性能。仿真結(jié)果表明：不同傳輸特性參考通道數(shù)目的增加，可獲得更多的噪聲信息，與期望信號中噪聲的相關(guān)性更強；在白噪聲抵消實驗，三通道參考信號噪聲抵消系統(tǒng)比單通道參考信號噪聲抵消系統(tǒng)平均信

6、噪比增益提高了約9dB；鈴聲噪聲加警報噪聲抵消實驗，平均信噪比增益提高約7dB。
　　（5）開展了實驗研究。設(shè)計并完成了包括信號源、信號采集與處理、噪聲抵消與輸出等幾部分的自適應(yīng)噪聲抵消實驗系統(tǒng)。實驗結(jié)果表明：單頻噪聲實驗，三通道噪聲抵消系統(tǒng)比單通道噪聲抵消系統(tǒng)平均信噪比增益提高了約19dB；白噪聲實驗，平均信噪比增益提高約1.6dB；鈴聲噪聲加警報噪聲實驗，平均信噪比增益提高約3.5dB。此外在實驗環(huán)境下驗證了IVW-FTLMS