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一种新的增强型变步长 LMS 自适应滤波
算法仿真分析
马志辉,全庆一
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作者简介:马志辉,(1984-),男,硕士,无线通信技术。
通信联系人:全庆一,(1965-),男,副教授,无线通信系统. E-mail: qyquan@bupt.edu.cn
(北京邮电大学信息与通信工程学院,北京 100876) 5
摘要:本文首先介绍了 LMS 算法的理论基础,并且在分析归一化最小均方误差(NLMS)和变
步长最小均方误差(VSS-LMS)的基础上,提出了一种新的增强型变步长最小均方误差算法
(EVSS-LMS)。该 EVSS-LMS 算法利用指数特性,通过迭代初始具有较大的步长 ,随着迭代
的进行,步长变小,实现较快的收敛速度和较小的稳定误差。仿真结果表明,和其它两种算
法相比,在同样的条件下,EVSS-LMS 算法能够获得较快的收敛速度和较小的稳定误差,有不10
错的表现;同时在信噪比变化的情况下,EVSS-LMS 算法比 VSS-LMS 算法则有更好的表现,
证明本文提出的算法具有一定的鲁棒特性。
关键词:LMS 算法;自适应滤波;NLMS 算法;VSS-LMS 算法;EVSS-LMS 算法
中图分类号:TN 911
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Simulation and Analysis of a New Enhanced Varibale Step
Size LMS algorithm
MA Zhihui, QUAN Qingyi
(School of Information and Communication Engeering,Beijing Universtity of Post and
Telecommunication, Beijing 100876) 20
Abstract: In this paper, a new enhanced variable step size Least Mean Square (EVSS-LMS)
algorithm is introduced based on the Normalized LMS(NLMS) and the Variable Step-Size LMS
(VSS-LMS) to get the trade-off between misadjustment and the speed of convergence. Simulation
results demonstrated that EVSS-LMS algorithm can achieve significant improvements in the
speed of convergence with a small value of misadjustment compare to the LMS algorithm and 25
VSS-LMS algorithm.Also in the environments with the change of SNR,EVSS-LMS has a good
performance and a certain degree of robustness.
Keywords:
LMS; adaptive filtering; NLMS; VSS-LMS; EVSS-LMS
0 引言 30
在自适应滤波器中经常使用采用 Widrow-Hoff 提出的最小均方误差 LMS(Least Mean
Square)算法
[1]
。LMS 算法因为其结构简单、稳定性好,一直是自适应滤波经典有效的算法
之一,被广泛应用于雷达、通信、声纳、系统辨识、回声相消和信号处理等领域
[2]
。但是该
算法的缺点是收敛速度较慢。如果为了加快收敛速度而增大步长因子
,则会导致稳态误
差增大,甚至有可能会引起发散
[3]
。 35
为了改善 LMS 算法的性能,人们提出各种变步长 LMS 算法。归一化的 LMS(Normalized
LMS)就是一种重要的变步长 LMS 算法
[4]
,这种算法减轻了梯度噪声的放大问题,无论是
对于相关数据还是非相关数据,NLMS 滤波器的收敛速度都快于传统的 LMS 滤波器。但是
NLMS 算法的迭代步长与输入向量的自相关矩阵有关。在平稳环境中,迭代步长只会在滤波
过程的开始阶段变化,在滤波算法稳定后不能达到一个小的步长,使得稳态误差增大。变步40
长的 LMS(Variable Step Size LMS)是另外一种重要的变步长 LMS 算法
[5]
。该算法充分利
用误差,使得稳态误差较小,同时又能够保持较快的收敛速度。不过 VSS-LMS 算法除去受