自适应LMS滤波器的改进与FPGA设计

【摘要】自适应滤波器在通信、信号处理等领域的运用非常普遍,本文分析并改进了自适应LMS滤波器,在文章最后借助仿真软件实现了LMS滤波器,并展示了其在信号处理领域的简单运用。文章主要依据维纳最优滤波的理论,对如何求解某一最优准则下的最优解(又称维纳解)作了阐述；而以最小均方误差作为最优准则、以随机梯度法作为抽头权值更新的方法确定的LMS算法,在实现过程中仅需要有限的加法和有限的乘法,并给予充分多的迭代,我们可以得到最优解的近似值；虽然最终得到的不是维纳解,但是LMS算法求解该近似解过程的简单性使其得到了极普遍的应用以及发展。之后,文章采用一种特殊方法,即求解权值与权值最优解(维纳解)误差的期望的方法,来分析算法收敛性和稳态误差性来自步长参数的影响，同时也使用MATLAB软件作了仿真比较；二者结果吻合,它们均验证了固定步长不能使算法同时拥有良好的收敛性和良好的稳态误差性。于是,为了改善算法以上两种性能不能兼得的缺陷,便引出了VSLMS算法,其具步长参数可调的特性；迭代初期算法拥有大的步长参数可以获取更快的收敛速度,收敛之后算法拥有小的步长参数可以获得较小的稳态误差；然而不同的VSLMS算法在性能上也存在一定的差异,文章比较了指数函数VSLMS算法和具有记忆因子的VSLMS算法的变步长表达式,并使用MATLAB软件把两种算法作了仿真类比,然后提出了一种改进的算法：而MATLAB对三种算法的仿真结果表明,改进的VSLMS算法集其它两种算法的优良性能于一体,既获取了较快的收敛速度及较小的稳态误差又获取了良好的跟踪性能。最后,文章依据LMS算法的推导过程,利用Simulink工具将LMS滤波器作了建模并对其进行了仿真；仿真抽头输入是一个正弦波,期望响应是一个叠加高斯白噪声的正弦波，得到的估计误差与理论值相吻合；LMS滤波器模型通过仿真验证之后,通过Simulink相关工具栏产生verilogHDL代码,再利用ISE及Modelsim软件对代码进行功能仿真和波形仿真,最终得到了与建模仿真时基本吻合的仿真结果。
【作者】徐春夏；
【导师】柯导明；
【作者基本信息】安徽大学，微电子学与固体电子学，2014，硕士
【关键词】LMS；变步长；指数函数；记忆因子；Simulink建模；

【参考文献】
[1]李海霞.高速公路上市公司资本结构与盈利能力的相关性研究[D].长安大学,会计学,2014,硕士.
[2]黄忠坚.九龙江三角洲人力资源开发问题研究[D].广西民族大学,行政管理,2013,硕士.
[3]瞿海斌,毛利锋,王阶.基于决策树的血瘀证诊断规则自动归纳方法[J].中国生物医学工程学报,2005,06:709-711+727.
[4]王召磊,刘明光.基于线性方程组解的T型线路行波测距[J].电网技术,2014,04:1046-1050.
[5]郭庆渠.软坚护肝片对肝纤维化影响的实验研究[D].广西医科大学,肝胆外科,2004,硕士.
[6]杨钧.基于葫芦脲为超分子主体的分子光谱学研究及分析应用[D].山西师范大学,化学,2013,硕士.
[7]张龙.创业板上市公司内部控制信息披露影响因素实证研究[D].武汉科技大学,会计学,2012,硕士.
[8]申亮.基于不确定性的煤化企业公路运力整合模式研究[D].长安大学,物流工程与管理,2013,硕士.
[9].中国版本图书馆月度CIP数据精选[J].全国新书目,2014,09:38-200.
[10]陈鑫.高频颤振激励下万向节套杯挤压成形及实验分析[D].浙江工业大学,机械电子工程,2012,硕士.
[11]夏玉洁.高效音频频带压缩算法研究[D].西安电子科技大学,通信与信息系统,2010,硕士.
[12]段兰兰.二战后国际工人运动的休闲追求研究[D].山东大学,思想政治教育,2013,硕士.
[13]卢菲.急性髓性白血病耐药相关miRNA分子功能及作用机制研究[D].山东大学,内科学,2014,博士.
[14]胡家扬.环境侵权证明责任的研究[D].复旦大学,法律,2012,硕士.
[15]刘荷苇.基于CUDA编程的神经网络手写数字识别[D].西南交通大学,计算机技术,2013,硕士.
[16]尹晶晶.瓦斯无线监测网络低功耗传感节点的研究[D].东华大学,电子与通信工程（专业学位）,2014,硕士.
[17]叶永权.硬质合金上火焰法沉积复合结构的碳材料表征[D].广东工业大学,材料学,2004,硕士.
[18]陈茹.上海市社区卫生服务中心运行状况及资源公平性分析[D].第二军医大学,社会医学与卫生事业管理,2013,硕士.
[19]经子兰.转化生长因子-β和CD40/CD40L对动脉粥样硬化的作用及影响[D].大连医科大学,内科学,2012,硕士.
[20]邵旭飞.中国网络文学制度研究[D].湖北民族学院,文艺学,2013,硕士.
[21]宋清娜.七—九年级阅读教学对话的有效性研究[D].河北师范大学,教育,2012,硕士.
[22]KostoglotovaValentina.莫斯科旅游行业分析[D].厦门大学,工商管理,2014,硕士.
[23]王博.内质网应激及IL-17A对小鼠动脉粥样硬化斑块稳定性的影响及机制[D].山东大学,医学免疫学,2014,博士.
[24]黄华宁.学习型政党建设路径分析[D].四川农业大学,马克思主义中国化研究,2012,硕士.
[25]安灵敏.多场耦合的多元合金凝固过程相场法模拟[D].兰州理工大学,材料加工工程,2014,硕士.
[26]王槐豪.镁表面阳极氧化-PLGA生物涂层的腐蚀降解行为研究[D].哈尔滨工业大学,材料学,2013,硕士.
[27]张秋华.非水相脂肪酶的筛选及其在维生素C棕榈酸酯合成中的应用[D].浙江工业大学,2012.
[28]邢丹丹.瑕疵股权转让的效力[D].郑州大学,民商法学,2013,硕士.
[29]熊宁,程浩忠,李曼丽,薛迎成.基于可信度区间的静态电压稳定性评价[J].电力系统自动化,2009,09:16-19.
[30]高翔.莱斯大学百年校庆研究[D].河北大学,高等教育学,2014,硕士.
[31]蒋军.216省道木里县境内某堆积滑坡稳定性分析与防治技术研究[D].西南交通大学,交通运输工程,2014,硕士.
[32]司庆宗,安晓莉,安应飞,刘斌.医用超高分子量聚乙烯的改性及其摩擦学特点[J].中国组织工程研究,2013,03:496-500.
[33]王丽娜.对改革与完善我国粮食补贴政策的分析[D].吉林大学,公共管理,2004,硕士.
[34]沈一静.跨国财务会计外包风险识别、评价与应对[D].上海外国语大学,企业管理,2014,硕士.
[35]唐晓武.3～6岁学龄前儿童血压的现况研究[D].安徽医科大学,流行病与卫生统计学,2003,硕士.
[36]陈蓉.读者出版集团数字出版现状研究[D].兰州大学,新闻与传播（专业学位）,2013,硕士.
[37]崔基泰.VSP三分量资料合成的新方法[J].石油地球物理勘探,1994,03:368-375+398.
[38]欧阳东.重庆促进充分就业的途径研究[D].西南师范大学,2004.
[39]祖茹霞.淘宝网营销策略研究[D].中国地质大学（北京）,工商管理,2014,硕士.
[40]冯慧芳.我国基层政治人才开发与培养新途径研究[D].河北师范大学,政治学理论,2014,硕士.
[41]潘艺晶.成都市第三批人行天桥项目评标过程风险管理研究[D].电子科技大学,项目管理（专业学位）,2013,硕士.
[42]赵欣.地下街近接既有地铁车站施工的数值模拟分析[D].哈尔滨工业大学,岩土工程,2013,硕士.
[43]常鹏.CCR7/CCL21在非小细胞肺癌淋巴结转移中的作用机制研究[D].第二军医大学,外科学（专业学位）,2013,硕士.
[44]赵晓红.LMP-1、FAS及FAS-L在组织细胞坏死性淋巴结炎中的表达[D].青岛大学,病理学,2003,硕士.
[45]唐利明,田学全,黄大荣,王晓峰.结合FCMS与变分水平集的图像分割模型[J].自动化学报,2014,06:1233-1248.
[46]许斌.宁波公交线路运力模型的建立及实践研究[D].宁波大学,知识管理与信息服务（专业学位）,2013,硕士.
[47]秦婷.显式模型预测控制及在运动体控制中的应用[D].浙江工业大学,2013.
[48]唐征海,曾春芳,郭宝春,张立群.石墨烯超分子离子液体的制备与研究[A].中国化学会高分子学科委员会.2013年全国高分子学术论文报告会论文摘要集——主题J：高分子复合体系[C].中国化学会高分子学科委员会:,2013:1.
[49]陈旭升.商业银行房地产信贷业务压力测试理论与实践研究[D].上海交通大学,工商管理,2013,硕士.
[50]马兰亭.从译者主体性角度分析《寻找母亲》中英译本[D].北京外国语大学,外国语言学及应用语言学,2014,硕士.