C语言实现自适应滤波器

自适应滤波器是根据某些指标（如均方误差）自动调整滤波器系数，以适应输入信号的变化。在C语言中实现自适应滤波器，可以按照以下步骤进行：

1. 定义自适应滤波器结构体，包括滤波器系数、滤波器长度、输入缓冲区、输出缓冲区、均方误差等参数。

typedef struct {
    float *coeffs;  // 滤波器系数
    int length;     // 滤波器长度
    float *input;   // 输入缓冲区
    float *output;  // 输出缓冲区
    float mse;      // 均方误差
} adaptive_filter_t;

2. 实现自适应滤波器初始化函数，包括分配内存、初始化参数等步骤。

void adaptive_filter_init(adaptive_filter_t *filter, int length) {
    // 分配内存
    filter->coeffs = (float *) malloc(length * sizeof(float));
    filter->input = (float *) malloc(length * sizeof(float));
    filter->output = (float *) malloc(length * sizeof(float));
    // 初始化参数
    filter->length = length;
    filter->mse = 0.0f;
    for (int i = 0; i < length; i++) {
        filter->coeffs[i] = 0.0f;
        filter->input[i] = 0.0f;
        filter->output[i] = 0.0f;
    }
}

3. 实现自适应滤波器处理函数，包括输入信号缓存、系数更新、输出计算等步骤。

float adaptive_filter_process(adaptive_filter_t *filter, float input, float target) {
    // 输入信号缓存
    for (int i = filter->length - 1; i > 0; i--) {
        filter->input[i] = filter->input[i-1];
    }
    filter->input[0] = input;
    // 系数更新
    float mu = 0.01f;  // 步长
    float error = target - filter->output[0];  // 计算误差
    filter->mse += error * error;  // 更新均方误差
    for (int i = 0; i < filter->length; i++) {
        filter->coeffs[i] += mu * error * filter->input[i];
    }
    // 输出计算
    float output = 0.0f;
    for (int i = 0; i < filter->length; i++) {
        output += filter->coeffs[i] * filter->input[i];
    }
    for (int i = filter->length - 1; i > 0; i--) {
        filter->output[i] = filter->output[i-1];
    }
    filter->output[0] = output;
    return output;
}

4. 调用自适应滤波器初始化函数进行初始化，然后循环调用自适应滤波器处理函数进行滤波。

int main() {
    adaptive_filter_t filter;
    adaptive_filter_init(&filter, 10);
    // 循环处理信号
    for (int i = 0; i < N; i++) {
        float input = get_input_signal();
        float target = get_target_signal();
        float output = adaptive_filter_process(&filter, input, target);
        // 处理输出信号
    }
    return 0;
}