完整版基于Volterra自适应滤波器的噪声抵消器的设计毕业设计.docx

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完整版基于Volterra自适应滤波器的噪声抵消器的设计毕业设计

基于Volterra自适应滤波器的噪声抵消器的设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

3）其它

基于Volterra自适应滤波器的噪声抵消器的设计

摘要

在现代信号信息处理领域，自适应信号处理是一个非常重要的分支。

随着研究深入，人们发现在回声对消、高速通信信道等含有非线性干扰的环境,线性自适应滤波器的线性本质使其性能并不理想。

为了弥补线性滤波器在现实应用中的缺陷，人们越来越关注非线性滤波器的研究。

近年来，非线性滤波器在理论上和应用上取得了长足的进步，其中，Volterra滤波器结构简单、性能良好，是线性系统在非线性系统中的推广，被广泛用于回波抵消、系统辨识、混沌预测等领域。

本文主要研究了基于Volterra自适应滤波器的噪声抵消器的设计。

首先，介绍了Volterra自适应滤波器的基础理论，包括Volterra级数模型、现阶段非线性自适应滤波器的种类，以及LMS、RLS自适应算法。

然后，研究了基于Volterra自适应滤波器的噪声抵消器的设计，介绍自适应噪声抵消器的基本原理。

最后，设计了基于Volterra自适应滤波器的噪声抵消器，进行仿真，并对基于VolterraLMS、VolterraRLS滤波器以及步长不同的VolterraLMS滤波器的噪声抵消器的性能进行了讨论。

关键词：

Volterra滤波器；噪声抵消器；LMS自适应算；RLS自适应算法

TheDesignofNoiseCancellerBasedonVolterraAdaptiveFilter

Abstract

Inthefieldofsignalandprocessing,adaptivesignalprocessinghasbeenoneofthemajortopicsofsignalprocessingsociety.Inthefilterdesignproblems,linearfilteranditsproblemsettinghavedominatedduetotheadvancedtheoreticalmathematicaltoolsprovidedbythetheoryonlinearsystems.However,despitetheseadvantagesownedbylinearfilteralgorithm,notallsignalprocessingproblemscanbesatisfactorilyaddressedthroughtheuseoflinearfilters.Inordertoovercometheshortcomingsofthelinearfilter,moreattentionwaspaidtotheresearchofthenonlinearfilter.OneconstructiveandversatileapproachtononlinearfiltersistheVolterrafilter,whichThasbeenwidelyappliedinfieldsofechocancellation,systemidentification,chaoticforecasting,etc.

ThispaperfocusesonthedesignofthenoisecancellerbasedontheVolterraadaptivefilter.

Firstly,thebasictheoryoftheVolterraadaptivefilterisintroduced,whichincludestheVolterraseriesmodel,somekindsofnonlinearadaptivefilteratpresentstage,LMSadaptivealgorithmandRLSadaptivealgorithm.

Secondly,thedesignofthenoisecancellerbasedontheVolterraadaptivefilterisstudied,andthebasictheoryofadaptivenoisecancellerisintroduced.

Finally,thenoisecancellerisdesignedandsimulated,andtheperformanceofnoisecancellerbasedonVolterraLMSfilter,VolterraRLSfilterandVolterraLMSfilterswithdifferentstepsizeisdiscussed.

Keywords：

Volterrafilter;noisecanceller;LMSadaptivealgorithm;RLSadaptivealgorithm

1绪论

2.Volterra自适应滤波器的基础理论

3基于自适应滤波器的噪声抵消原理

4基于Volterra自适应滤波器的噪声抵消器的设计与仿真

5总结与展望

6附录

1绪论

1.1研究背景和意义

在现代信号与信息处理学科中，自适应信号处理是一个非常重要的分支，自适应滤波理论与技术也是统计信号处理与非平稳信号处理的重要组成部分。

线性自适应滤波器因为研究历史较长、理论更加成熟、数学分析较为简单、更加易于设计和实现，而得到广泛应用，成为了早期的信号与图像处理的主要工具。

但随着研究的不断深入，人们发现了线性自适应滤波器在现实应用中的诸多不足。

线性滤波通常需要对噪声与信号的先验知识，这个条件在实际应用中往往不被满足。

线性滤波理论是基于频域分隔的理论，这使得信号中的一些重要特征会在平滑噪声一起被平滑和模糊。

现实信号在获取、传输与交换过程中会因多种噪声源的影响而退化。

这些噪声中可能存在信号关联噪声和脉冲噪声，线性自适应滤波对这两种噪声的平滑效果很差。

这些原因使得非线性滤波器成为研究的热点课题之一。

特别是近二十年，非线性滤波器在理论上和应用上取得了长足的进步，出现了多种非线性滤波器。

因产生背景的不同，非线性滤波器的种类大致可分为：

多项式滤波器、同态滤波器、形态滤波器、排序统计滤波器与其他种类的滤波器。

其中，基于Volterra级数的多项式滤波器，使线性和非线性项得到了综合应用，性能优于其它的非线性自适应滤波器。

同时Volterra级数是一种泛函数，当输入信号能量为有限值，我们可以使用Volterra核无限逼近大部分非线性系统，且非线性系统都存在其固有的Volterra核。

另外，当Volterra滤波器的级数为1时，其Volterra的核函数就是通常的线性脉冲响应函数，当其级数大于1时，Volterra级数模型可看做线性系统脉冲响应函数模型在非线性系统中的推广。

Volterra滤波器因为具有结构简单、性能良好，使线性算法较好的用于非线性系统的的特点，被广泛用于回波对消、系统辨识、混沌预测等领域。

而自适应滤波器的噪声抵消器可以利用自适应滤波器自动调节自身函数的能力，克服了最优滤波器必须依据信号和噪声的先验知识的缺点，因此得到广泛应用。

本文从Volterra自适应滤波器的基础理论出发，结合了Volterra级数、自适应LMS算法、自适应RLS算法与自适应噪声抵消的基础理论，研究了基于Volterra自适应滤波器的噪声抵消器的设计方法，并通过具体仿真，对选用不同步长的基于VolterraLMS自适应滤波器的噪声抵消器以及基于VolterraLMS自适应滤波器的噪声抵消器与基于VolterraRLS自适应滤波器的噪声抵消器的性能进行了讨论。

1.2基于Volterra自适应滤波器的噪声抵消器的发展现状

1880年，为求解积分方程与微分方程，意大利数学家VitoVolterra首先提出Volterra级数这一概念，但起初是作为对Taylor级数的推广。

1887年，Volterra首先引用级数对非线性滤波问题进行研究，提出可以利用Volterra级数来分析非线性滤波器的输入/输出关系特性。

1942年，N.Wiener率先应用Volterra级数对非线性系统模型进行描述，并用这种级