DSP課程設(shè)計(jì)自適應(yīng)濾波器

1、 數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)_ 自適應(yīng)濾波器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 系 別 計(jì)算機(jī)科學(xué)系 專 業(yè) 通信工程 班 級 學(xué) 號(hào) 組 次 姓 名 指導(dǎo)教師 評定成績 起止日期 年 月 日 至 年 月 日 目錄摘要1第1章 課程設(shè)計(jì)的目的和要求1第2章 系統(tǒng)功能介紹及總體設(shè)計(jì)方案2第3章 主要內(nèi)容和步驟33.1 自適應(yīng)濾波器原理33.2 操作步驟3第4章 詳細(xì)設(shè)計(jì)4第5章 實(shí)驗(yàn)過程55.1 匯編語言實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容55.2 實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤及解決的辦法75.3 CCS程序運(yùn)行后的各種輸出結(jié)果7第6章 結(jié)論與體會(huì)10參考文獻(xiàn)11附件：源程序清單12摘 要：自適應(yīng)濾波器是統(tǒng)計(jì)信號(hào)處理的一個(gè)重要組成部分。在實(shí)際應(yīng)用中，由于

2、沒有充足的信息來設(shè)計(jì)固定系數(shù)的數(shù)字濾波器，或者設(shè)計(jì)規(guī)則會(huì)在濾波器正常運(yùn)行時(shí)改變，因此我們需要研究自適應(yīng)濾波器。凡是需要處理未知統(tǒng)計(jì)環(huán)境下運(yùn)算結(jié)果所產(chǎn)生的信號(hào)或需要處理非平穩(wěn)信號(hào)時(shí)，自適應(yīng)濾波器可以提供一種吸引人的解決方法，而且其性能通常遠(yuǎn)優(yōu)于用常方法設(shè)計(jì)的固定濾波器。此外，自適應(yīng)濾波器還能提供非自適應(yīng)方法所不可能提供的新的信號(hào)處理能力。本文從自適應(yīng)濾波器研究的意義入手，介紹了自適應(yīng)濾波器的基本理論思想，具體闡述了自適應(yīng)濾波器的基本原理、算法及設(shè)計(jì)方法。自適應(yīng)濾波器的算法是整個(gè)系統(tǒng)的核心。本文中，對兩種最基本的自適應(yīng)算法，即最小均方誤差(LMS)算法和遞歸最小二乘（RLS)算法進(jìn)行了詳細(xì)的介紹和

3、分析，并針對兩種算法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的比較。同時(shí)，分別對FIR結(jié)構(gòu)和IIR結(jié)構(gòu)自適應(yīng)濾波器做了詳細(xì)的介紹，比較了FIR結(jié)構(gòu)和IIR結(jié)構(gòu)自適應(yīng)濾波器的優(yōu)缺點(diǎn)。最終采用改進(jìn)的LMS算法設(shè)計(jì)FIR結(jié)構(gòu)自適應(yīng)濾波器，并采用MATLAB進(jìn)行仿真，最后用DSP實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)濾波器。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該自適應(yīng)濾波器濾波效果優(yōu)越。第一章 課程設(shè)計(jì)的目的和要求1.1目的對自適應(yīng)濾波算法的研究是當(dāng)今自適應(yīng)信號(hào)處理中最為活躍的研究課題之一。Windrow等于1967年提出的自適應(yīng)濾波系統(tǒng)的參數(shù)能自動(dòng)的調(diào)整而達(dá)到最優(yōu)狀況，而且在設(shè)計(jì)時(shí)，只需要很少的或根本不需要任何關(guān)于信號(hào)與噪聲的先驗(yàn)統(tǒng)計(jì)知識(shí)。自適應(yīng)濾波器本身有一個(gè)重要的

4、自適應(yīng)算法，這個(gè)算法可以根據(jù)輸入、輸出及原參量信號(hào)按照一定準(zhǔn)則修改濾波參量，以使它本身能有效的跟蹤外部環(huán)境的變化。因此，自適應(yīng)數(shù)字系統(tǒng)具有很強(qiáng)的自學(xué)習(xí)、自跟蹤能力和算法的簡單易實(shí)現(xiàn)性。自適應(yīng)濾波技術(shù)的核心問題是自適應(yīng)算法的性能問題，提出的自適應(yīng)算法主要有最小均方(LMS)算法、遞歸最小二乘(RLS)算法及相應(yīng)的改進(jìn)算法如：歸一化(NLMS)算法、變步長(SVSLMS)算法、遞歸最小二乘方格形(RLSL)算法等。這些算法各有特點(diǎn)，適用于不同的場合。比如用于系統(tǒng)辨識(shí)、回波消除、自適應(yīng)譜線增強(qiáng)、自適應(yīng)信道均衡、語音線性預(yù)測、自適應(yīng)天線陣等諸多領(lǐng)域。自適應(yīng)濾波，對發(fā)展通信業(yè)務(wù)有著不可或缺的作用。所以是

5、我們通信專業(yè)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。也是鞏固數(shù)字信號(hào)處理知識(shí)的一個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)。1.2要求本文設(shè)計(jì)自適應(yīng)濾波要求使用DSP實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)濾波器，要求掌握自適應(yīng)濾波器的原理和實(shí)現(xiàn)方法。因?yàn)樽赃m應(yīng)濾波器的設(shè)計(jì)用到了自適應(yīng)算法和FIR濾波算法。而自適應(yīng)濾波算法有LMS算法和RLS算法，本文只用LMS算法。LMS算法是通過對未知系統(tǒng)傳遞函數(shù)的建模，識(shí)別該未知系統(tǒng)，并對該系統(tǒng)進(jìn)行噪聲濾波。自適應(yīng)濾波器，其權(quán)系數(shù)可以根據(jù)自適應(yīng)算法來不斷修改，使得系統(tǒng)中的沖激響應(yīng)滿足給定的性能。例如語音信號(hào)的ADPCM編碼，采用線性預(yù)測自適應(yīng)就可以實(shí)現(xiàn)誤差信號(hào)與輸入信號(hào)的線性無關(guān)，并由此作為依據(jù)，不斷調(diào)節(jié)濾波器的權(quán)系數(shù)，最終使得誤差信號(hào)趨近

6、于0，使得該濾波器完全適應(yīng)該輸入信號(hào)；同樣，只要輸入信號(hào)出現(xiàn)變換，自適應(yīng)濾波器根據(jù)誤差信號(hào)的變化再次調(diào)整其權(quán)系數(shù)，從而跟上信號(hào)的變化。自適應(yīng)濾波器設(shè)計(jì)的算法采用的是自適應(yīng)算法，即LMS算法。LMS算法是通過對未知系統(tǒng)傳遞函數(shù)的建模，識(shí)別該未知系統(tǒng)，并對該系統(tǒng)進(jìn)行噪聲濾波。第2章 自適應(yīng)濾波器功能介紹及總體設(shè)計(jì)方案2.1功能：自適應(yīng)濾波器可以利用前一時(shí)刻以獲得的濾波器參數(shù)的結(jié)果，自動(dòng)的調(diào)節(jié)現(xiàn)時(shí)刻的濾波器參數(shù)，以適應(yīng)信號(hào)和噪聲未知的或隨時(shí)間變化的統(tǒng)計(jì)特性，從而實(shí)現(xiàn)最優(yōu)濾波。2.2總體設(shè)計(jì)方案：自適應(yīng)濾波器主要由兩部分組成：系數(shù)可調(diào)的數(shù)字濾波器和用來調(diào)節(jié)或修正濾波器系數(shù)的自適應(yīng)算法。如下圖所示：數(shù)字

7、濾波器FIRX(N)Y(N)E(N)F(N)自適應(yīng)算法LMS自適應(yīng)濾波器的一般形式如圖1所示I5，圖中 輸入信號(hào) X(N)加權(quán)到數(shù)字濾波器產(chǎn)生輸出信號(hào)Y (N)，自適應(yīng)算法調(diào)節(jié)濾波器權(quán)系數(shù)使輸出Y(N)和濾波器期望的響應(yīng) F(n)之間的誤差信號(hào)E(N)為最小。自適應(yīng)濾波器的系數(shù)受誤差信號(hào)的控制，根據(jù)E(N)的值 和自適應(yīng)算法自動(dòng)調(diào)整。一旦輸入信號(hào)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律發(fā) 生了變化，濾波器能夠自動(dòng)跟蹤輸入信號(hào)的變化，自動(dòng)調(diào)整濾波器的權(quán)系數(shù)，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)過程，最終達(dá)到濾波效果。第3章 主要內(nèi)容和步驟3.1自適應(yīng)濾波原理自適應(yīng)濾波器主要由兩部分組成：系數(shù)可調(diào)的數(shù)字濾波器和用來調(diào)節(jié)或修正濾波器系數(shù)的自適應(yīng)算法。下圖

8、為自適應(yīng)濾波器原理框圖：數(shù)字濾波器FIRX(N)Y(N)E(N)F(N)自適應(yīng)算法LMS圖中，自適應(yīng)濾波器有兩個(gè)輸入端：一個(gè)輸入端的信號(hào)Z（n）含有所要提取的信號(hào)s(n)，被淹沒在噪聲 d(n)中，s(n).d(n)兩者不相關(guān)，z(n)=s(n)+d(n)。另一輸入端信號(hào)為x(n),它是z(n)的一種度量，并以某種方式與噪聲d(n)有關(guān)。x(n)被數(shù)字濾波器所處理得到噪聲d(n)的估計(jì)值y(n),這樣就可以從z(n)中減去y(n),得到所要提取的信號(hào)s(n)的估計(jì)值e(n),表示為：e(n)=z(n)-y(n)=s(n)+d(n)-y(n)。顯然，自適應(yīng)濾波器就是一個(gè)噪聲抵消器。如果得到對淹沒

9、信號(hào)的噪聲的最佳估計(jì)，就能得到所要提取的信號(hào)的最佳估計(jì)。為了得到噪聲的最佳估計(jì)y(n)，可以經(jīng)過適當(dāng)?shù)淖赃m應(yīng)算法，例如用LMS（最小均方）算法來反饋調(diào)整數(shù)字濾波器的系數(shù)，使得e(n)中的噪聲最小。e(n)有兩種作用：一是得到信號(hào)s(n)的最佳估計(jì)；二是用于調(diào)整濾波器系數(shù)的誤差信號(hào)。 自適應(yīng)濾波器中，數(shù)字濾波器的濾波系數(shù)是可調(diào)的，多數(shù)采用FIR型數(shù)字濾波器，設(shè)其單位脈沖響應(yīng)為h(0), h(1), ,h(N-1),你們它在時(shí)刻n的輸出便可寫成如下的卷積形式y(tǒng)(n)= h(k)x(n-k) 為方便起見，上式中的各h(k)亦被稱為權(quán)值。根據(jù)要求，輸出y（n）和目標(biāo)號(hào)d(n)之間應(yīng)滿足最小均方誤差條件

10、，即 Ee2（n）=Ed(n)-y(n)2 （2-2）有最小值，其中e(n)表示誤差。令 Ee2（n）/ h(k)=0 (2-3)并把式（22）代入，便得正交條件：Ee(n)x(n-k)=0 , 0kN-1 （2-4）如果令h=hT(0,1,2,.,N-1),x(n)=xT(n,n-1,.,n-N-1)那么式（2-1）便可被寫成y(n)=xT(n)h=hTx(n) (2-5)而由式（2-4）給出的正交條件則變?yōu)椋篍d(n)-y(n)x(n)=0把式（2-5）代入上式后，有 Ed(n)x(n)= Ex(n)xT(n)h (2-6)如果令：r=Ed(n)x(n),xx= Ex(n)xT(n),那么

11、最佳權(quán)向量 h*=xx -1r （2-7）第4章 詳細(xì)設(shè)計(jì)過程4.1 LMS自適應(yīng)算法自適應(yīng)算法是根據(jù)某種判斷來設(shè)計(jì)的。通常有兩種判據(jù)條件：最小均方誤差判據(jù)和最小二乘法判據(jù)。LMS 算法是以最小均方誤差為判據(jù)的最典型的算法，也是應(yīng)用最廣泛的一種算法。最小均方誤差(Least Mean Square，LMS)算法是一種易于實(shí)現(xiàn)、性能穩(wěn)健、應(yīng)用廣泛的算法。所有的濾波器系數(shù)調(diào)整算法都是設(shè)法使Y(N)接近F(N)，所不同的只是對于這種接近的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不同。LMS 算法的目標(biāo)是通過調(diào)整系數(shù)，使輸出誤差序列的均方值最小化，并且根據(jù)這個(gè)判據(jù)來修改權(quán)系數(shù)，該算法因此而得名。誤差序列的均方值又叫“均方誤差”(Me

12、an Sqluare Error，MSE)。理想信號(hào) 與濾波器輸出之差的期望值最小，并且根據(jù)這個(gè)判據(jù)來修改權(quán)系數(shù)。由此產(chǎn)生的算法稱為LMS。均方誤差表示為： （2-3）對于橫向結(jié)構(gòu)的濾波器，代入 的表達(dá)式： （2-4）其中：為 的自相關(guān)矩陣，它是輸入信號(hào)采樣值間的相關(guān)性矩陣。 為互相關(guān)矢量，代表理想信號(hào)與輸入矢量的相關(guān)性。在均方誤差。達(dá)到最小時(shí)，得到最佳權(quán)系數(shù)： （2-5）它應(yīng)滿足下式： （2-6）這是一個(gè)線形方程組，如果矩陣為滿秩的，存在，可得到權(quán)系數(shù)的最佳值滿足： （2-7）用完整的矩陣表示為： （2-8）顯然為的自相關(guān)值為與互相關(guān)值。在有些應(yīng)用中，把輸入信號(hào)的采樣值分成相同的一段(每段稱

13、為一幀)，再求出R，P的估計(jì)值得到每幀的最佳權(quán)系數(shù)。這種方法稱為塊對塊自適應(yīng)算法。如語音信號(hào)的線性預(yù)測編碼LPC 就是把語音信號(hào)分成幀進(jìn)行處理的。R，P 的計(jì)算，要求出期望值E，在現(xiàn)實(shí)運(yùn)算中不容易實(shí)現(xiàn)，為此可通過下式進(jìn)行估計(jì)： （2-9） （2-10）用以上方法獲得最佳W*的運(yùn)算量很大，對于一些在線或?qū)崟r(shí)應(yīng)用的場合，無法滿足其時(shí)間要求。大多數(shù)場合使用迭代算法，對每次采樣值就求出較佳權(quán)系數(shù)，稱為采樣值對采樣值迭代算法。迭代算法可以避免復(fù)雜的R-1 和P 的運(yùn)算，又能實(shí)時(shí)求得近似解，因而切實(shí)可行。LMS 算法是以最快下降法為原則的迭代算法，即W(n+1)矢量是W(n)矢量按均方誤差性能平面的負(fù)斜率

14、大小調(diào)節(jié)相應(yīng)一個(gè)增量：W(n+1)=W(n)-(n)，這個(gè)“是由系統(tǒng)穩(wěn)定性和迭代運(yùn)算收斂速度決定的自適應(yīng)步長。(n)為n 次迭代的梯度。對于LMS 算法(n)為下式即Ee2(n)的斜率： （2-11）由上式產(chǎn)生了求解最佳權(quán)系數(shù) W*的兩種方法，一種是最陡梯度法。其思路為：設(shè)計(jì)初始權(quán)系數(shù)W(0)，用W(n+1)=W(n)一(n)迭代公式計(jì)算，到W(n+1)與W(n)誤差小于規(guī)定范圍。其中(n)計(jì)算可用估計(jì)值表達(dá)式： （2-12）上式K取值應(yīng)足夠大。如果用瞬時(shí)一2e(n)X(n)來代替上面對-2Ee(n)X(n)的估計(jì)運(yùn)算，就產(chǎn)生了另一種算法隨機(jī)梯度法，即Widrow-Hoft 的LMS 算法。此

15、時(shí)迭代公式為： （2-13）濾波器結(jié)構(gòu)為橫向結(jié)構(gòu)。對于對稱橫向型結(jié)構(gòu)也可推出類似的迭代公式： 4.2 FIR 濾波器設(shè)計(jì) 設(shè)h(n)，n=0，i2N-l為濾波器的沖激響應(yīng)，輸人信號(hào)為x(n)，則FIR濾波器就是要實(shí)現(xiàn)下列差分方程： 式中，y(n)為輸出信號(hào)，即經(jīng)過濾波之后的信號(hào)；N為濾波器階數(shù)。FIR濾波器的最主要特點(diǎn)是沒有反饋回路，因此是無條件穩(wěn)定系統(tǒng)，其單位脈沖響應(yīng)h(n)是一個(gè)有限長序列。由式(1)可見，F(xiàn)IR濾波算法實(shí)際上是一種乘法累加運(yùn)算。不斷地輸入樣本x(n)，經(jīng)延時(shí)(z-1)做乘法累加，再輸出濾波結(jié)果Y(n)對式(1)進(jìn)行z變換整理后可得FIR濾波器的傳遞函數(shù)為：。 FIR濾波器

16、的一般結(jié)構(gòu)如圖l所示。 其中，X(n )=x(n)，x(n-1)，x(n-N+1) 為自適應(yīng)濾波器的輸入矢量；W( n)=w0(1 )，w1 (n )， ，wn-1(n )T 為系統(tǒng)的權(quán)系數(shù)矢量；為時(shí)間序列；N 為濾波器的階數(shù)；T為矩轉(zhuǎn)置符。由表達(dá)式可以看出 輸出是兩矢量的內(nèi)積。4.3 自適應(yīng)濾波器MATLAB實(shí)現(xiàn)4.3.1 FIR濾波算法 MATLAB仿真實(shí)現(xiàn)MATLAB信號(hào)處理工具箱提供了基于窗函數(shù)法的FIR濾波器的設(shè)計(jì)函數(shù)fir1。fir1是采用經(jīng)典窗函數(shù)法設(shè)計(jì)線性相位FIR數(shù)字濾波器，且具有標(biāo)準(zhǔn)低通、帶通、高通和帶阻等類型。語法格式：B=fir1（n,）B=fir1（n, ,ftype

17、）B=fir1（n, ,window）B=fir1（n, ,ftype，window）其中，n為FIR濾波器的階數(shù)，對于高通、帶阻濾波器n取偶數(shù)。為濾波器截止頻率，取值范圍為01。對于帶通、帶阻濾波器，=，且<。ftype為濾波器類型。缺省時(shí)為低通或帶通濾波器，為high時(shí)是高通濾波器，為stop時(shí)是帶阻濾波器。Window為窗函數(shù)，列向量，其長度為n+1；缺省時(shí)，自動(dòng)取hamming窗。輸出參數(shù)B為FIR濾波器系數(shù)向量，長度為n+1。4.3.2 自適應(yīng)濾波MATLAB仿真實(shí)現(xiàn)使用MATLAB編程，采用自適應(yīng)濾波器技術(shù)實(shí)現(xiàn)語音去噪過程，程序如下：clear all;clf;pi=3.14

18、;signal=sin(2*pi*0.055*0:999'); %產(chǎn)生輸入信號(hào)noise=randn(1,1000); %產(chǎn)生隨機(jī)噪聲nfilt=fir1(11,0.4); %產(chǎn)生11階低通濾波，截止頻率為0.4fnoise=filter(nfilt,1,noise); %噪聲信號(hào)進(jìn)行FIR濾波d=signal.'+fnoise; %將噪聲疊加到信號(hào)中w0=nfilt.'-0.01; % 設(shè)置初始化濾波器系數(shù) mu=0.05; % 設(shè)置算法的步長s=initse(w0,mu); %初始化自適應(yīng)FIR結(jié)構(gòu)濾波y,e,s=adaptse(noise,d,s); %進(jìn)行自適應(yīng)

19、濾波t=1:200;plot(t,signal(1:200)figure(2);plot(t,d(1:200),'.-',t,y(1:200),'-');4.3.3 仿真結(jié)果 圖4-1 原始信號(hào)時(shí)域圖 圖4-2濾波前和濾波后信號(hào)時(shí)域圖4.4 自適應(yīng)濾波器DSP設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)4.4.1 DSP理論基礎(chǔ)數(shù)字信號(hào)處理(DSP)是指人們利用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備，以數(shù)字的形式對信號(hào)進(jìn)行采集，變換，濾波，估值，增強(qiáng)，壓縮，識(shí)別等處理，以得到符合人們需要的信號(hào)形式。其框圖如圖3-1所示。Y(n)X(t)前置濾波A/D轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換X(n)后置濾波DSP數(shù)字處理器Y(t)圖4-1 數(shù)

20、字信號(hào)處理簡化框圖這里我們用DSP來做自適應(yīng)濾波器。為了提高LMS 算法的處理速度及減小系統(tǒng)的硬件規(guī)模, 在實(shí)現(xiàn)濾波器算法時(shí), 采用了TMS320C54xx 作為核心芯片。由于該處理器采用改進(jìn)型結(jié)構(gòu),具有高度并行性,同時(shí)擁有高度集成的指令系統(tǒng),簡化編程過程,模塊化結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)增強(qiáng)了程序的可移植性。利用TMS320C54xx實(shí)現(xiàn)LMS 自適應(yīng)算法時(shí),存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)的存放形式對DSP 的有效運(yùn)用有著特殊的意義,合理的存放形式,可以使算法實(shí)現(xiàn)起來更加快速和高效,為了實(shí)現(xiàn)算法中輸入樣值x(n) 和濾波器系數(shù)W(n) 的對應(yīng)項(xiàng)相乘,他們在存儲(chǔ)器中的存放形式如圖4-2 所示。 圖4-2 TMS320C54x

21、x自適應(yīng)濾波器存儲(chǔ)器組織形式根據(jù)算法在 CSS 軟件中建立工程編寫C語言程序代碼。在CSS環(huán)境下編譯和下載到DSP試驗(yàn)箱中。進(jìn)行一些列相應(yīng)的設(shè)置后實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)濾波。4.4.2程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中采用的自適應(yīng)濾波器采用16階FIR濾波器，采用相同的信號(hào)作為參考d(n)和輸入信號(hào)x(n)，并采用上一時(shí)刻的誤差值來修正本時(shí)刻的濾波器系數(shù)，2取值0.0005，對濾波器輸出除128進(jìn)行幅度限制。實(shí)驗(yàn)流程圖如下：開始初始化并產(chǎn)生輸出波形調(diào)用LMS算法計(jì)算輸出結(jié)束LMS算法返回根據(jù)上次誤差調(diào)整參數(shù)濾波用當(dāng)前FIR濾波參數(shù)濾波程序設(shè)計(jì)的整個(gè)實(shí)現(xiàn)過程主要分為3個(gè)步：(1) 濾波運(yùn)算前的相關(guān)運(yùn)算單元、寄存器以及變量的初始

22、化；原始信號(hào)xxi=256*sin(i*2*PI/34); (2) 根據(jù)輸入的采樣值計(jì)算濾波器的輸出并求出誤差； 這一步是最重要的濾波計(jì)算，我們用FIRLMS(int *nx,float *nh,int nError,int nCoeffNumber) 這個(gè)函數(shù)來實(shí)現(xiàn)。其完整代碼是int FIRLMS(int *nx,float *nh,int nError,int nCoeffNumber)int i,r;float fWork;r=0;for ( i=0;i<nCoeffNumber;i+ )fWork=nxi*nError*fU;nhi+=fWork;r+=(nxi-i*nhi);

23、r/=128;return r;收斂因子fU=0.0005。nError是上一次的誤差值, fWork是當(dāng)前的濾波器權(quán)系數(shù),輸出值r。這里實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)算法中的公式。輸出值y（n）等于輸入值x(n-1)*w(i)的積分。½½½ (3) 根據(jù)LMS算法的迭代公式更新濾波器參數(shù)，有新的采樣輸入后轉(zhuǎn)到第二步循環(huán)執(zhí)行。把一信號(hào)進(jìn)行采樣。把采樣點(diǎn)放在數(shù)字中。這里用到了輸入信號(hào)數(shù)組xx,輸出信號(hào)數(shù)組rr,誤差數(shù)組wc，以及濾波器權(quán)系數(shù)h。通過for循環(huán)語句進(jìn)行一個(gè)一個(gè)樣點(diǎn)值濾波計(jì)算。得到想要的結(jié)果。for ( i=COEFFNUMBER+1;i<INPUTNUMBER;i+

24、 )nLastOutput=FIRLMS(xx+i,h,nLastOutput-xxi-1,COEFFNUMBER);rri=nLastOutput;wci=rri-xxi;用FIRLMS函數(shù)得到了一個(gè)濾波后的樣點(diǎn)信號(hào)值nLastOutput 存放在輸出信號(hào)數(shù)組rr中。for循環(huán)一個(gè)一個(gè)得到濾波過的信號(hào)值第INPUTNUMBER=1024個(gè)為止。 第5章 實(shí)驗(yàn)過程5.1實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤及解決的辦法5.2 CCS程序運(yùn)行后的各種輸出結(jié)果1實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備-啟動(dòng)軟件仿真模式-啟動(dòng)CCS2.打開工程3.編譯并下載程序4.點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕5.打開觀察窗口（view->Graph->Property

25、.） 設(shè)置如下 圖5-1 設(shè)置輸入信號(hào)XX 圖 5-2 設(shè)置輸出信號(hào)rr 圖5-3 設(shè)置誤差wc7.觀察結(jié)果8.退出CCS5.2 DSP實(shí)現(xiàn)結(jié)果觀察得結(jié)果的波形如下： 圖5-4 輸出信號(hào)原始波形 圖5-5 濾波后輸出信號(hào)的波形 圖5-6自適應(yīng) 誤差e（n）波形第6章 結(jié)論與體會(huì)本課程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是自適應(yīng)FIR濾波器的設(shè)計(jì)和DSP的實(shí)現(xiàn)。對線性自適應(yīng)濾波器的算法作了大量調(diào)查和研究，詳細(xì)比較了FIR結(jié)構(gòu)濾波器和IIR結(jié)構(gòu)濾波器，并結(jié)合硬件設(shè)計(jì)考慮，最終采用FIR橫向結(jié)構(gòu)濾波器。自適應(yīng)濾波技術(shù)的核心問題是自適應(yīng)算法的性能問題，研究自適應(yīng)算法是自適應(yīng)濾波器的一個(gè)關(guān)鍵內(nèi)容，算法的特性直接影響濾波器的效果。

26、介紹了兩種基本的自適應(yīng)算法:最小均方(LMS)算法及遞歸最小二乘(RLS)算法，在DSP上實(shí)現(xiàn)了對含噪信號(hào)的頻率跟蹤。在實(shí)際中，自適應(yīng)濾波器的應(yīng)用比較復(fù)雜，包括維納濾波和卡爾曼濾波都是基于改變參數(shù)的濾波方法，修改參數(shù)的原則一般采用均方最小原則，修改參數(shù)的目的就是使得誤差信號(hào)盡量接近于0。傳統(tǒng)的濾波方法總是設(shè)計(jì)較精確的參數(shù)，盡量精確地對信號(hào)進(jìn)行處理，傳統(tǒng)濾波方法適用于穩(wěn)定的信號(hào)，而自適應(yīng)濾波器可以根據(jù)信號(hào)隨時(shí)修改濾波參數(shù)，達(dá)到動(dòng)態(tài)跟蹤的效果。通過本課程設(shè)計(jì)加深了對DSP原理的理解，初步掌握了DSP 芯片的開發(fā)應(yīng)用，為接下來的深入學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但是同時(shí)還有很多的問題還有待于進(jìn)一步深入研究，

27、我將在今后的學(xué)習(xí)工作中，要加強(qiáng)學(xué)習(xí)，不斷進(jìn)取。 參考文獻(xiàn) 1 西蒙赫金.自適應(yīng)濾波器原理.北京:電子工業(yè)出版社,20032 陳懷琛,吳大正,高西全.MATLAB及在電子信息課程中的應(yīng)用(第2版)M.北京:電子工業(yè)出版社, 20043 高西全,丁玉美.數(shù)字信號(hào)處理(第三版)M.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，20084 劉順蘭,吳 杰.數(shù)字信號(hào)處理(第二版)M.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，20085 吳湘淇.信號(hào)、系統(tǒng)與信號(hào)處理(上、下)M.北京:電子工業(yè)出版社,20006 張志勇.精通MATLAB6.5M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社,20037 門愛東,楊 波,全子一.數(shù)字信號(hào)處理M.北京：

28、人民郵電出版社, 20038 吳湘淇.信號(hào)與系統(tǒng)(第3版)M.北京:電子工業(yè)出版社, 20099 吳湘淇,肖熙，郝曉莉.信號(hào)、系統(tǒng)與信號(hào)處理的軟硬件實(shí)現(xiàn)M.北京:電子工業(yè)出版社, 200210 萬建偉,王 玲.信號(hào)處理仿真技術(shù)M.長沙:國防科技大學(xué)出版社, 200811 John G. Proakis,Dimitris G.Manolakis.數(shù)字信號(hào)處理M.方艷梅,劉永清譯.北京:電子工業(yè)出版社,200712 Sanjit K Mitra. 數(shù)字信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書M.孫洪等譯.北京:電子工業(yè)出版社,2006附件源程序清單：/*Main()主函數(shù)。 */ Example For ICETEK-

29、VC5416-EDU / CTR Version : V4 / Filename: FirLms.c / Project : FirLms.pjt / Version : 2.00 / Write by: Daniel Hawk / Company : Realtimedsp Co.Ltd. / / All Rights opened & no Onus 2005.06 /#include"math.h"#define PI 3.1415926#define COEFFNUMBER 16#define INPUTNUMBER 1024int FIRLMS(int *

30、nx,float *nh,int nError,int nCoeffNumber);float hCOEFFNUMBER,fU;int xxINPUTNUMBER,rrINPUTNUMBER,wcINPUTNUMBER;main()int i,nLastOutput;nLastOutput=0;fU=0.0005;for ( i=0;i<COEFFNUMBER;i+ )hi=0;for ( i=0;i<INPUTNUMBER;i+ )xxi=256*sin(i*2*PI/34);rri=wci=0;for ( i=COEFFNUMBER+1;i<INPUTNUMBER;i+

31、)nLastOutput=FIRLMS(xx+i,h,nLastOutput-xxi-1,COEFFNUMBER);/ break pointrri=nLastOutput;wci=rri-xxi;exit(0);int FIRLMS(int *nx,float *nh,int nError,int nCoeffNumber)int i,r;float fWork;r=0;for ( i=0;i<nCoeffNumber;i+ )fWork=nxi*nError*fU;nhi+=fWork;r+=(nxi-i*nhi);r/=128;return r;/* func .h 頭文件*/vo

32、id interrupt tint( void );void CLK_init( void );void SDRAM_init( void );void INTR_init( void );void TIME_init(void);void TMCR_Reset( void );void SetDSPPLL(unsigned int uPLL);/* scancode.h 頭文件*/#define SCANCODE_0 0x70#define SCANCODE_1 0x69#define SCANCODE_2 0x72#define SCANCODE_3 0x7A#define SCANCOD

33、E_4 0x6B#define SCANCODE_5 0x73#define SCANCODE_6 0x74#define SCANCODE_7 0x6C#define SCANCODE_8 0x75#define SCANCODE_9 0x7D#define SCANCODE_Del 0x49#define SCANCODE_Enter 0x5A#define SCANCODE_Plus 0x79#define SCANCODE_Minus 0x7B#define SCANCODE_Mult 0x7C#define SCANCODE_Divid 0x4A#define SCANCODE_Num 0x77/* util.h 頭文件*/* * Copyright (C) 2001, Spectrum Digital, Inc. All Rights Reserved. */ #define DSP_CLKIN 20#define NULLLOOP_CLK 20t