LMS算法自适应滤波器的MATLAB仿真与DSP实现

1、 据存储器,64k字的程序存储器.具有高度并行性.用DSP特有的汇编语言实现以上3种LMS算法自适应滤波器.在TMS320C54X的指令系统中,单周期乘/累加指令MAC和循环寻址方式可使滤波器在一个周期内完成每个样值的计算.在实现LMS自适应算法时,由于要计算两组数对应项乘积的累加和,还有要采用循环寻址方式,因此,本文滤波器程序中采用DSP指令中的RPTZ和MAC结合循环寻址方式实现两累加和的运算.RPTZ A,#F1LTERMACOFF_DP+0%,*DATA_DP+0%,A其中,RPTZ指令用于将累加器A清零,将立即数10 (本实验中滤波器阶数取11装入到重复计数器,使下条MAC指令重复执

2、行10+1次.MAC指令实现将两存储区数据的乘积累加到累加器A,使存储器的指针以循环寻址的方式指向下一个存储区.其中,FILTER, COFF_DP,DATADP分别为自适应滤波器的阶数,自适应滤波器系数缓冲区指针和输入样值缓冲区指针.为了提高算法效率,程序中使用了TMS320C54X特有的LMS指令,来快速实现本文的几种自适应滤波器.设计中,采用1500Hz的期望信号与312Hz的噪声信号叠加作为11个系数的自适应滤波器的一个输入信号,对于每一个时刻r/,计算自适应滤波器的输出,误差信号是输出信号与期望信号的差值.固定步长LMS算法,变步长LMS算法和归一化LMS算法在SZEPP5416评估

3、板上实现的结果如图3所示.70(d归一化LMS算法滤波结果图3DSP实现结果Fig.3The realization on DSP图3中,横坐标为仿真时间,竖坐标为波形幅值,图3(a为输入含噪声的叠加信号,图3(b为固定步长LMS算法滤波器实现结果,从图3(b中可以看出,在滤波初始阶段,滤波结果不明显,输入的叠加信号经过自适应滤波器后在初始阶段噪声没有得到明显抑制,存在较大稳态误差,收敛速度比较慢,收敛速度和稳态误差都有待改善.图3(c为变步长LMS算法滤波结果,从图3(c中可以看出,在滤波初始阶段,稳态误差已得到改善,但仍有较小稳态误差浮动,初始收敛速度有所加快,输入的叠加信号经过自适应滤波

4、器后噪声得到较明显抑制,滤波性能优于固定步长LMS算法.图3(a为归一化LMS算法滤波结果,从图3(d中可以看出,在滤波初始阶段,稳态误差已经得到明显改善,稳态误差浮动已经得到改善,输入的叠加信号经过自适应滤波器后噪声得到更明显抑制,更好的克服了固定步长存在的矛盾.可见,此滤波器滤波效果最为明显.4结论初始收敛速度与稳态误差是衡量自适应滤波算法性能优劣的两个重要技术指标,本文通过对固定步长,变步长LMS算法和归一化LMS算法自适应滤波器进行MATLAB仿真与DSP实现,比较滤波结果,证明了归一化LMS算法能够保证具有更快的收敛速度与更小的稳态误差,能有效去除不相关的独立噪声的干扰,克服了固定步

5、长在增大初始收敛速度与减小稳态误差之间存在的矛盾,优化了自适应滤波器的性能,滤波效果明显.参考文献:【l】1Shireen W,Li T.A DSP-Nmed active power filter for low voltagedistribution systems田.F_如2tric Power syBtel璐Research,2008,78:15611567.【2】吕振肃,熊景松.一种改进的变步长LMS自适应算法【刀.信号处理,2008,24(1:144-146.Lv z S,Xiong J S.A novd i呻r-oved variable step-size LMS妇ri姗田.Sigllal Processing,2008,24(1:144一146.【3】Kukrer O.caniII A.Frequency-response-shaped LMS adaptive filter田.Digital silIal Pros*ing,2006,16:855869.【4】叶永生,余容桂.一种新的自适应最小均方算法及其应用研究【刀.电测与仪表,2008,45(7:1922.Ye Y S。Yu R G.The rem'eh a11d application of a1w adaptive LMS叽ElectricalMeasurement&L'