Frequency-Domain Adaptive Filter

Вычислите выход, ошибку и коэффициенты с помощью КИХ частотного диапазона адаптивный фильтр

Библиотека:
DSP System Toolbox / Фильтрующий / Адаптивные Фильтры

Описание

Реализации блока Frequency-Domain Adaptive Filter адаптивная конечная импульсная характеристика (FIR) просачиваются частотный диапазон с помощью быстрого алгоритма наименьшее количество средних квадратичных (LMS) блока. Filter length и параметры Block length задают длину фильтра, и длина блока оценивает использование алгоритма. Когда вы устанавливаете флажок Output filter FFT coefficients, блок выводит дискретное преобразование Фурье текущих коэффициентов фильтра. Блок предлагает ограниченные и неограниченные версии алгоритма с разделенными и неразделенными режимами. Для получения дополнительной информации см. Алгоритмы.

Порты

Входной параметр

развернуть все

`Input` — Ввод данных
вектор-столбец

Сигнал, который будет отфильтрован КИХ частотного диапазона адаптивный фильтр. Ввод данных и желаемый вход сигнала должны иметь тот же размер и тип данных. Длина входного вектора должна быть делимой значением параметров Block length.

Ввод данных может быть сигналом переменного размера, пока длина системы координат является кратной Block length. Можно изменить число элементов в вектор-столбце во время симуляции модели.

Типы данных: single | double
Поддержка комплексного числа: Да

`Desired` — Желаемый сигнал
вектор-столбец

Частотный диапазон адаптивный фильтр адаптирует свои веса фильтра, чтобы минимизировать ошибку, Error, и сходиться входной сигнал, чтобы совпадать с желаемым сигналом максимально тесно.

Ввод данных и желаемый сигнал должны иметь тот же размер и тип данных. Длина желаемого сигнального вектора должна быть делимой значением параметров Block length.

Желаемый сигнал может быть сигналом переменного размера, пока длина системы координат является кратной Block length. Можно изменить число элементов в вектор-столбце во время симуляции модели.

Типы данных: single | double
Поддержка комплексного числа: Да

`Mu` — Размер шага вводится
действительный скаляр в области значений (0,1]

Фактор размера шага адаптации в виде действительного скаляра в области значений (0,1]. Используя небольшой шаг размер гарантирует небольшую установившуюся ошибку. Однако размер небольшого шага уменьшает получившуюся быстроту сходимости адаптивного фильтра. Увеличение размера шага улучшает быстроту сходимости, за счет увеличенной установившейся среднеквадратической ошибки. Когда значением размера шага является 1, алгоритм обеспечивает оптимальный компромисс между быстротой сходимости и установившейся среднеквадратической ошибкой.

Зависимости

Этот порт появляется, когда вы выбираете параметр Specify step size from port.

`Leak` — Вход фактора утечки
действительный скаляр в области значений (0,1]

Фактор утечки, используемый в текучем адаптивном фильтре в виде действительного скаляра в области значений (0,1]. Когда значение меньше 1, блок реализует текучий адаптивный алгоритм. Когда значением является 1, блок не обеспечивает утечки в методе адаптации.

Зависимости

Этот порт появляется, когда вы устанавливаете флажок Specify leakage factor from port.

`Avrg` — Усреднение факторного входа
действительный скаляр в области значений (0,1]

Усреднение фактора использовалось для расчета экспоненциально оконных степеней входного сигнала быстрого преобразования Фурье (FFT) в содействующих обновлениях в виде действительного скаляра в области значений (0,1].

Зависимости

Этот порт появляется, когда вы устанавливаете флажок Specify averaging factor from port.

`Offset` — Возместите для условий нормализации
неотрицательный действительный скаляр

Возместите для условий нормализации в содействующих обновлениях в виде неотрицательного действительного скалярного значения. Используйте это значение, чтобы избежать деления на нуль или деления очень небольшими числами, если какая-либо из степеней входного сигнала БПФ становится очень маленькой.

Зависимости

Этот порт появляется, когда вы устанавливаете флажок Specify offset from port.

`Adapt` — Включите содействующие обновления фильтра
неотрицательный действительный скаляр

Если вы вводите ненулевое скалярное значение через этот порт, блочно-непрерывно обновляет его коэффициенты фильтра. Если вы вводите нуль через этот порт, коэффициенты фильтра не обновляются, и их значения остаются в текущем значении.

Зависимости

Этот порт появляется, когда вы устанавливаете флажок Enable adapt port.

`Reset` — Включите сброс состояний фильтра
неотрицательный действительный скаляр

Если вы вводите ненулевое скалярное значение через этот порт, блок сбрасывает все внутренние состояния. Если вы вводите нуль через этот порт, внутренние состояния не сбрасываются.

Зависимости

Этот порт появляется, когда вы устанавливаете флажок Enable reset port.

Вывод

развернуть все

`Output` — Filtered выход
вектор-столбец

Фильтрованный выходной параметр, возвращенный как вектор-столбец. Блок адаптирует свои веса фильтра, чтобы сходиться входной сигнал, чтобы совпадать с желаемым сигналом максимально тесно. Фильтр выводит сходившийся сигнал.

Типы данных: single | double
Поддержка комплексного числа: Да

`Error` — Различие между выходом и желаемым сигналом
вектор-столбец

Различие между выходным сигналом и желаемым сигналом, возвращенным как вектор-столбец. Цель адаптивного фильтра состоит в том, чтобы минимизировать эту ошибку. Блок адаптирует свои веса, чтобы сходиться к оптимальным весам фильтра, которые производят выходной сигнал, который совпадает с желаемым сигналом максимально тесно. Для получения дополнительной информации о том, как вычисляется Error, смотрите Ссылки.

Типы данных: single | double
Поддержка комплексного числа: Да

`FFTCoeffs` — Текущие коэффициенты БПФ фильтра
вектор-строка

Текущее дискретное преобразование Фурье коэффициентов фильтра, возвращенных как вектор-строка. Для Constrained FDAF и Unconstrained FDAF алгоритмы, длина этого вектора равна сумме значения Filter length и значения Block length. Этот порт первоначально выводит значения БПФ параметра Initial time-domain coefficients. Во время симуляции модели, это выходы порта значения БПФ текущих коэффициентов фильтра.

Зависимости

Этот порт появляется, когда вы устанавливаете флажок Output filter FFT coefficients.

Типы данных: single | double
Поддержка комплексного числа: Да

Параметры

развернуть все

`Method` — Метод, чтобы вычислить коэффициенты фильтра
`Constrained FDAF` (значение по умолчанию) | `Partitioned constrained FDAF` | `Unconstrained FDAF` | `Partitioned unconstrained FDAF`

Метод раньше вычислял коэффициенты фильтра в виде::

Constrained FDAF – Налагает ограничение градиента на веса касания фильтра.
Partitioned constrained FDAF – Делит импульсную характеристику фильтра, чтобы уменьшать задержку.
Unconstrained FDAF – Никакое ограничение градиента не наложено на веса касания фильтра.
Partitioned unconstrained FDAF – Делит импульсную характеристику фильтра, чтобы уменьшать задержку. Никакое ограничение градиента не наложено на веса касания фильтра.

Для получения дополнительной информации см. Алгоритмы.

`Filter length` — Длина содействующего вектора фильтра
32 (значение по умолчанию) | положительный, скаляр с целочисленным знаком

Длина КИХ фильтрует содействующий вектор в виде положительного, скаляра с целочисленным знаком.

`Block length` — Длина блока для содействующих обновлений
32 (значение по умолчанию) | положительный, скаляр с целочисленным знаком

Длина блока для коэффициентов обновляется в виде положительного, скаляра с целочисленным знаком. Адаптивный фильтр обрабатывает входные данные и желаемый сигнал как блок выборок длины, установленной этим параметром. Для получения дополнительной информации о том, как эти данные обрабатываются фильтром, см. Алгоритмы. Длина входного вектора должна быть делимой значением параметров Block length. Значение по умолчанию параметра Block length установлено в значение параметра Filter length.

`Specify step size from port` — Отметьте, чтобы задать размер шага
от (значения по умолчанию) | на

Когда вы устанавливаете этот флажок, размер шага адаптации вводится через порт Mu. Когда вы снимаете этот флажок, размер шага задан на диалоговом окне блока через параметр Step size.

`Step size` — Размер шага адаптации
1 (значение по умолчанию) | действительный скаляр в области значений (0,1]

Фактор размера шага адаптации в виде действительного скаляра в области значений (0,1]. Установка параметра Step size на 1 обеспечивает самую быструю сходимость во время адаптации.

Настраиваемый: да

Зависимости

Этот параметр появляется, когда вы снимаете флажок Specify step size from port.

`Specify leakage factor from port` — Отметьте, чтобы задать фактор утечки
от (значения по умолчанию) | на

Когда вы устанавливаете этот флажок, фактор утечки вводится через порт Leak. Когда вы снимаете этот флажок, фактор утечки задан на диалоговом окне блока через параметр Leakage factor.

`LeakageFactor` — Фактор утечки адаптации
1 (значение по умолчанию) | действительный скаляр в области значений (0,1]

Фактор утечки, используемый в текучем адаптивном фильтре в виде действительного скаляра в области значений (0,1]. Когда значение меньше 1, блок реализует текучий адаптивный алгоритм. Когда значением является 1, блок не обеспечивает утечки в методе адаптации.

Настраиваемый: да

Зависимости

Этот параметр появляется, когда вы снимаете флажок Specify leakage factor from port.

`Specify averaging factor from port` — Отметьте, чтобы задать усреднение фактора
от (значения по умолчанию) | на

Когда вы устанавливаете этот флажок, фактор усреднения для степени сигнала вводится через порт Avrg. Когда вы снимаете этот флажок, фактор усреднения задан на диалоговом окне блока через параметр Averaging factor.

`Averaging factor` — Усреднение фактора для степени сигнала
0.9 (значение по умолчанию) | действительный скаляр в области значений (0,1]

Усреднение фактора использовалось для расчета экспоненциально оконных степеней входного сигнала БПФ в содействующих обновлениях в виде действительного скаляра в области значений (0,1].

Настраиваемый: да

Зависимости

Этот параметр появляется, когда вы снимаете флажок Specify averaging factor from port.

`Specify offset from port` — Отметьте, чтобы задать смещение
от (значения по умолчанию) | на

Когда вы устанавливаете этот флажок, смещение для условий нормализации в содействующих обновлениях вводится через порт Offset. Когда вы снимаете этот флажок, смещение задано на диалоговом окне блока через параметр Offset.

`Offset` — Возместите для условий нормализации
0 (значение по умолчанию) | неотрицательный действительный скаляр

Настраиваемый: да

Зависимости

Этот параметр появляется, когда вы снимаете флажок Specify offset from port.

`Initial FFT input signal power` — Начальная степень входного сигнала БПФ
1 (значение по умолчанию) | положительный числовой скаляр

Начальная общая ценность всех степеней входного сигнала БПФ в виде положительного значения числового скаляра.

Если вы изменяете это значение во время симуляции, изменение вступает в силу только после того, как событие сброса происходит.

Настраиваемый: да

`Initial time-domain coefficients` — Начальные коэффициенты временного интервала фильтра
0 (значение по умолчанию) | скаляр | вектор

Начальные коэффициенты временного интервала адаптивного фильтра в виде скаляра или вектора длины равняются значению, которое вы задаете в параметре Filter length. Адаптивный блок фильтра использует эти коэффициенты, чтобы вычислить начальные коэффициенты фильтра частотного диапазона.

Настраиваемый: да

`Enable adapt port` — Отметьте, чтобы включить содействующее обновление
от (значения по умолчанию) | на

Когда вы устанавливаете этот флажок, входной порт Adapt включен. Если вы вводите ненулевое скалярное значение через этот порт, блочно-непрерывно обновляет его коэффициенты фильтра. Если вы вводите нуль через этот порт, коэффициенты фильтра не обновляются, и их значения остаются в текущем значении.

`Enable reset port` — Отметьте, чтобы сбросить внутренние состояния
от (значения по умолчанию) | на

Когда вы устанавливаете этот флажок, входной порт Reset включен. Если вы вводите ненулевое скалярное значение через этот порт, блок сбрасывает все внутренние состояния. Если вы вводите нуль через этот порт, внутренние состояния не сбрасываются.

`Output filter FFT coefficients` — Отметьте, чтобы вывести ДПФ коэффициентов фильтра
от (значения по умолчанию) | на

Когда вы устанавливаете этот флажок, выходной порт FFTCoeffs включен. Через этот порт блок выводит дискретное преобразование Фурье текущих коэффициентов фильтра.

`Simulate using` — Тип симуляции, чтобы запуститься
`Code generation` (значение по умолчанию) | `Interpreted execution`

Code generation
Симулируйте модель с помощью сгенерированного кода C. В первый раз, когда вы запускаете симуляцию, Simulink^® генерирует код С для блока. Код С снова используется для последующих симуляций, пока модель не изменяется. Эта опция требует дополнительного времени запуска, но обеспечивает более быструю скорость симуляции, чем Interpreted execution.
Interpreted execution
Симулируйте модель с помощью интерпретатора MATLAB^®. Эта опция сокращает время запуска, но имеет более медленную скорость симуляции, чем Code generation.

Характеристики блока

Типы данных	`double` \| `single`
Прямое сквозное соединение	`no`
Многомерные сигналы	`no`
Сигналы переменного размера	`yes`
Обнаружение пересечения нулем	`no`

Алгоритмы

развернуть все

Частотный диапазон адаптивная фильтрация состоит из трех шагов - фильтрация, оценка погрешности и адаптация веса касания. Этот алгоритм реализует КИХ, просачивающегося частотный диапазон с помощью сохранения перекрытие или метода перекрытия-суммы. Для получения дополнительной информации реализации этих двух методов смотрите раздел Algorithms в dsp.FrequencyDomainFIRFilter объектная страница. Оценка погрешности и адаптация веса касания реализованы с помощью быстрого LMS-алгоритма блока (FBLMS).

Быстро блокируйте LMS-алгоритм

Частотный диапазон адаптивные входные данные процессов фильтра и желаемые данные сигнала как блок выборок с помощью быстрого блока LMS (FBLMS) алгоритм. Вот является блок-схема частотного диапазона адаптивным фильтром с помощью алгоритма FBLMS. КИХ частотного диапазона просачивается эта схема использование метод сохранения перекрытие.

где:

N Отфильтруйте длину
L Длина блока
μ – Параметр размера шага
x(n) – Входной сигнал
X(k) – Преобразованный входной сигнал в частотном диапазоне
dN Желаемый сигнал
e(n) – Ошибка между желаемым сигналом и фильтром выводится
E(n) – Преобразованный сигнал ошибки в частотном диапазоне
W(k) – Вектор весов касания в частотном диапазоне

Для получения дополнительной информации о том, как оценивается ошибка, и веса касания адаптируются, видят [2].

Ограниченные и неограниченные алгоритмы FBLMS

Предыдущая схема является ограниченной версией. Если вы удаляете ограничительный фрагмент градиента алгоритма, у вас есть неограниченная реализация FBLMS. Для получения дополнительной информации на поведении сходимости и ограниченных и неограниченных изменений, см. [2].

Разделенный алгоритм FBLMS

Задержка фильтра примерно равняется длине КИХ-числителя. Если импульсная характеристика фильтра очень длинна, задержка становится значительно большой. Разделенный алгоритм FBLMS уменьшает задержку путем разделения импульсной характеристики. Неразделенная КИХ-фильтрация частотного диапазона быстрее, чем фильтрация временного интервала для длинных импульсных характеристик, за счет увеличенной задержки. Чтобы смягчить задержку и сделать частотный диапазон, фильтрующий еще более эффективный, алгоритм делит импульсную характеристику в несколько коротких блоков и выполняет, сохраняют перекрытие или перекрываются - прибавляют каждый блок. Результаты различных блоков затем объединены, чтобы получить окончательный результат. Задержка этого подхода имеет порядок длины блока, а не целую длину импульсной характеристики. Эта уменьшаемая задержка прибывает за счет дополнительного расчета. Для получения дополнительной информации о реализации см. [2].

Ссылки

[1] Shynk, J.J. "Частотный диапазон и Многоскоростная Адаптивная Фильтрация". Журнал Обработки сигналов IEEE, Издание 9, № 1, стр 14–37, январь 1992.

[2] Farhang-Boroujeny, B., адаптивные фильтры: теория и приложения, Чичестер, Англия, Вайли, 1998.

[3] Stockham, T. G. "Скоростная Свертка младшая и Корреляция". Продолжения 1 966 Компьютерных Конференций по Соединению Spring, AFIPS, Vol 28, 1966, стр 229–233.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Смотрите также

Объекты

dsp.AdaptiveLatticeFilter | dsp.AffineProjectionFilter | dsp.FIRFilter | dsp.FastTransversalFilter | dsp.FilteredXLMSFilter | dsp.FrequencyDomainAdaptiveFilter | dsp.FrequencyDomainFIRFilter | dsp.LMSFilter | dsp.RLSFilter

Блоки

Block LMS Filter | Fast Block LMS Filter | Frequency-Domain FIR Filter | Kalman Filter | LMS Filter | LMS Update | RLS Filter

Документация

Frequency-Domain Adaptive Filter

Описание

Порты

Входной параметр

Input — Ввод данных вектор-столбец

Desired — Желаемый сигнал вектор-столбец

Mu — Размер шага вводится действительный скаляр в области значений (0,1]

Зависимости

Leak — Вход фактора утечки действительный скаляр в области значений (0,1]

Зависимости

Avrg — Усреднение факторного входа действительный скаляр в области значений (0,1]

Зависимости

Offset — Возместите для условий нормализации неотрицательный действительный скаляр

Зависимости

Adapt — Включите содействующие обновления фильтра неотрицательный действительный скаляр

Зависимости

Reset — Включите сброс состояний фильтра неотрицательный действительный скаляр

Зависимости

Вывод

Output — Filtered выход вектор-столбец

Error — Различие между выходом и желаемым сигналом вектор-столбец

FFTCoeffs — Текущие коэффициенты БПФ фильтра вектор-строка

Зависимости

Параметры

Method — Метод, чтобы вычислить коэффициенты фильтра Constrained FDAF (значение по умолчанию) | Partitioned constrained FDAF | Unconstrained FDAF | Partitioned unconstrained FDAF

Filter length — Длина содействующего вектора фильтра32 (значение по умолчанию) | положительный, скаляр с целочисленным знаком

Block length — Длина блока для содействующих обновлений32 (значение по умолчанию) | положительный, скаляр с целочисленным знаком

Specify step size from port — Отметьте, чтобы задать размер шага от (значения по умолчанию) | на

Step size — Размер шага адаптации1 (значение по умолчанию) | действительный скаляр в области значений (0,1]

Зависимости

Specify leakage factor from port — Отметьте, чтобы задать фактор утечки от (значения по умолчанию) | на

LeakageFactor — Фактор утечки адаптации1 (значение по умолчанию) | действительный скаляр в области значений (0,1]

Зависимости

Specify averaging factor from port — Отметьте, чтобы задать усреднение фактора от (значения по умолчанию) | на

Averaging factor — Усреднение фактора для степени сигнала0.9 (значение по умолчанию) | действительный скаляр в области значений (0,1]

Зависимости

Specify offset from port — Отметьте, чтобы задать смещение от (значения по умолчанию) | на

Offset — Возместите для условий нормализации0 (значение по умолчанию) | неотрицательный действительный скаляр

Зависимости

Initial FFT input signal power — Начальная степень входного сигнала БПФ1 (значение по умолчанию) | положительный числовой скаляр

Initial time-domain coefficients — Начальные коэффициенты временного интервала фильтра0 (значение по умолчанию) | скаляр | вектор

Enable adapt port — Отметьте, чтобы включить содействующее обновление от (значения по умолчанию) | на

Enable reset port — Отметьте, чтобы сбросить внутренние состояния от (значения по умолчанию) | на

Output filter FFT coefficients — Отметьте, чтобы вывести ДПФ коэффициентов фильтра от (значения по умолчанию) | на

Simulate using — Тип симуляции, чтобы запуститься Code generation (значение по умолчанию) | Interpreted execution

Характеристики блока

Алгоритмы

Быстро блокируйте LMS-алгоритм

Ограниченные и неограниченные алгоритмы FBLMS

Разделенный алгоритм FBLMS

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++ Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Смотрите также

Объекты

Блоки

Темы

Введенный в R2018a

Документация DSP System Toolbox

Поддержка

`Input` — Ввод данных
вектор-столбец

`Desired` — Желаемый сигнал
вектор-столбец

`Mu` — Размер шага вводится
действительный скаляр в области значений (0,1]

`Leak` — Вход фактора утечки
действительный скаляр в области значений (0,1]

`Avrg` — Усреднение факторного входа
действительный скаляр в области значений (0,1]

`Offset` — Возместите для условий нормализации
неотрицательный действительный скаляр

`Adapt` — Включите содействующие обновления фильтра
неотрицательный действительный скаляр

`Reset` — Включите сброс состояний фильтра
неотрицательный действительный скаляр

`Output` — Filtered выход
вектор-столбец

`Error` — Различие между выходом и желаемым сигналом
вектор-столбец

`FFTCoeffs` — Текущие коэффициенты БПФ фильтра
вектор-строка

`Method` — Метод, чтобы вычислить коэффициенты фильтра
`Constrained FDAF` (значение по умолчанию) | `Partitioned constrained FDAF` | `Unconstrained FDAF` | `Partitioned unconstrained FDAF`

`Filter length` — Длина содействующего вектора фильтра
32 (значение по умолчанию) | положительный, скаляр с целочисленным знаком

`Block length` — Длина блока для содействующих обновлений
32 (значение по умолчанию) | положительный, скаляр с целочисленным знаком

`Specify step size from port` — Отметьте, чтобы задать размер шага
от (значения по умолчанию) | на

`Step size` — Размер шага адаптации
1 (значение по умолчанию) | действительный скаляр в области значений (0,1]

`Specify leakage factor from port` — Отметьте, чтобы задать фактор утечки
от (значения по умолчанию) | на

`LeakageFactor` — Фактор утечки адаптации
1 (значение по умолчанию) | действительный скаляр в области значений (0,1]

`Specify averaging factor from port` — Отметьте, чтобы задать усреднение фактора
от (значения по умолчанию) | на

`Averaging factor` — Усреднение фактора для степени сигнала
0.9 (значение по умолчанию) | действительный скаляр в области значений (0,1]

`Specify offset from port` — Отметьте, чтобы задать смещение
от (значения по умолчанию) | на

`Offset` — Возместите для условий нормализации
0 (значение по умолчанию) | неотрицательный действительный скаляр

`Initial FFT input signal power` — Начальная степень входного сигнала БПФ
1 (значение по умолчанию) | положительный числовой скаляр

`Initial time-domain coefficients` — Начальные коэффициенты временного интервала фильтра
0 (значение по умолчанию) | скаляр | вектор

`Enable adapt port` — Отметьте, чтобы включить содействующее обновление
от (значения по умолчанию) | на

`Enable reset port` — Отметьте, чтобы сбросить внутренние состояния
от (значения по умолчанию) | на

`Output filter FFT coefficients` — Отметьте, чтобы вывести ДПФ коэффициентов фильтра
от (значения по умолчанию) | на

`Simulate using` — Тип симуляции, чтобы запуститься
`Code generation` (значение по умолчанию) | `Interpreted execution`

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.