Joumal of Cornputer Applications
计算机应用,
2012
,
32( 12) : 3287 - 3290
ISSN 1001-9081
CODENJYIIDU
2012-12-01
http://www.joca.cn
文章编号
:1001
-9081
(2012)12
-3287-04
doi:10.
3724/SP.
J.
1087.2012.03287
时域和西空间中基于最大相关摘准则的非线性噪声处理
姜挠
2
巅,马文涛曲桦
2
(1.西安交通大学电子与信息工程学院,西安
710049;
2.
西安交通大学软件学院,西安
710049)
(
*通信作者电子邮箱
kiimm_pri@
163.
com)
摘
要:针对非线性噪声处理的问题,考虑到信号的高阶统计量以及在百空间可以很好地处理非高斯噪声,提出
了在时域和西空间中基于最大相关煽准则
(MCC)
的噪声处理算法。结合
MCC
和梯度下降算法,设计出了时域中非
线性噪声的滤泼算法。同时将该算法推广到百空间中噪声处理,给出了百空间中基于
MCC
的滤波算法。通过仿真研
究发现,在时域和百空间中,基于
MCC
的滤波算法相对于传统的基于最小均方差
(LMS)
的滤波算法在处理非高斯噪
声的问题时有着显著优势,以灵快的收敛速度达到能够较完整地保留信号特征的效采。
关键词:自适应滤波器;百空间;最大相关煽准则;最小均方差算法;非线性噪声
中图分类号:
TN91
1.
7
文献标志码
:A
Max correntropy criteria-based nonlinear noise processing in time domain and unitary space
JIANG
Xia02*
,
MA
Wen-ta01
,
QIJ
Hua2
(1.
School
01
Electronic and lnformation Engineering,
Xi'
an Jiaotong Uniærsity , Xi' an Shaanxi 710049, China;
2. School
01
Software Engineering,
Xi'
an Jiaotong Uniærsity, Xi' an Shaanxi 710049, China)
Abstract:
Considering the problerns for nonlinear-noise processing and taking account of that higher-order statistics of the
signal and unitary space can be a good deal with non-Gaussian noise
, the noise processing algorithrn based on Max Correntropy
Criteria (MCC) in the tirne dornain and the unitary space was proposed. Cornbining the
MCC
and gradient descent algorithrn,
a nonlinear-noise filtering algorithrn in the tirne dornain was designed. At the sarne tirne, extending the algorithrn
to
由
e
n
Ol
se
processing in the unitary space
, the unitary space filtering algorithrn based on the
MCC
was put forward.
Th
e sirnulation study
shows
由
at
the algorithrn based on the
MCC
algorithrn has significant advantages cornpared with the traditional
Le
ast Mean
Square ( LMS) based filtering algorithrn
, which rneans
it
can achieve rnore cornplete signal characteristics
by
faster
convergence.
Key
words:
adaptive filter;
unitaηspace;
M
缸
Correntropy
Criteria
(MCC);
Le
ast Mean Square (LMS) algorithrn;
nonlinear noise
0
引言
在现实的应用系统中,要处理的信号噪声往往是具有非
线性非高斯特性的。目前对于噪声的滤波问题,已经有了很
多的研究
[1
叶,然而这些算法大部都是基于传统的基于最小
均方差算法(Le
ast
Mean Square ,
LMS
)算法的,而此算法都是
在对于噪声是线性和高斯假设下进行设计的。因此,在实际
环境中出现的非高斯非线性的噪声处理往往具有一定的局限
性。因为它通常是以均方误差
(Mean
Squared Error,
MSE)
准
则为代价函数的,其只考虑了信号的二阶统计量,在信号处理
中不能准确地体现出信号的统计特征。近年来文献
[4J
中提
出了一种新的相似度方法一一广义相关恼(
Correntropy)
,该
方法考虑到了信号的高阶统计量特征,可以更加准确地评估
输入输出信号的误差,基于该相似度函数制定出了一种新的
评价准则一一最大相关:恼脑准贝则
U
(M
缸
Cωor
配
r
陀
ren
臼
en
阳
py
C
臼
ri
由
it
怡
ena
妇
a
,
MCC)
。由于该准则可以很好地处理非线性非高斯环境中的
问题,已经得到了广泛的应用[川]。考虑到
MCC
的特性,将
其应用于非线性非高斯噪声的语音信号自适应滤波中,提出
了基于
MCC
的非线性噪声滤波算法。同时若将信号通过百
收稿日期
:2012-06-08;
修回日期
:2012-07
-11
。
变换映射到百空间中进行处理,可以很好地解决具有非线性
非高斯特性的噪声滤波问题
[8]
。本文将
MCC
应用于西空间
中的信号处理,给出了一种西空间中基于
MCC
的非线性噪声
滤波算法。相比传统的
LMS
算法,基于
MCC
的算法在非线
性非高斯的信号处理中具有快速收敛和鲁棒性的特点。
1
基本理论
1.
1
LMS
算法
LMS
算法在
1959
年被引进自适应系统来训练一个未知
系统的参数。算法的核心是要使得滤波器的输出信号与期望
信号之间误差的均误差达到最小。其算法进行参数调整的迭
代公式如式(1)所示:
W(n
+ 1) =
W(n)
+
μ
*e(n)
*X(n)
(1)
其中:
W(n)
为自适应系统参权重数
,
X(n)
为系统的输入。
由于
LMS
算法具有简单的计算复杂度,因而其在实际中得到
了广泛的应用[卜则。
1.
2
MCC
恼是一种利用数学的方式来实现信息量化的方式,可以
较完整地表征整个信息的结构和信息,可作为自适应系统中
基金项目:国家无线重大专项
(20
1O
ZX03004
-D
01
,
2010ZX03004
-D
02
,
2011ZX03002
-D
01)
;国家自然科学基金资助项目
(61071126
)。
作者简介:姜挠(1
990
- )
,男,新疆哈密人,硕士研究生,主要研究方向:复杂网络;
马文涛
(1979
- )
,男,陕西宝鸡人,博士研究生,主要研
究方向:通信网、机器学习;
曲桦(1
961
- )
,男,陕西杨凌人,教授,博士生导师,博士,主要研究方向:现代通信网、计算机网络体系结构。