訊號完整性分析大作業 高階數字訊號處理大作業1

2021-10-11 14:57:28 字數 3134 閱讀 8141

圖1 一階自適應**器權值的瞬態特性( =0.04)

圖一中,顯示了平均的 學習曲線及乙個實現,其中實線所示為某一單獨實驗中的得到的權值瞬態特性曲線,虛線表示的是在100次實驗後得到的乙個平均結果。觀察兩條曲線發現,虛線較實線平滑。這是因為集平均實現採用的是100次試驗的平均處理,平滑了單一處理中梯度雜訊的影響。

圖2一階自適應**器的平方**誤差瞬時特性( =0.04)

圖二中,是相應的一階自適應**器的平方**誤差與迭代次數的關係圖,可見,lms演算法單一實現的學習曲線呈現出嚴重的雜訊的形式,但經總體平均後得到了一條較穩定的曲線,即 =0.04時的一階自適應**器的學習曲線。

圖3 一階自適應**器的學習曲線(變步長 )

在圖三中,我們可以看到當步長引數分別取0.01、0.04和0.08時均方誤差的學習曲線。圖中顯示, 影響收斂速度,也影響穩態值。當 時演算法大約在100次迭代收斂,而當 時大約需要250次迭代才收斂,而前者的穩態值要比後者的高。當 時需要700次的迭代。綜上所述隨著步長因子的減小,lms演算法就需要進行更多的迭代才能收斂,即到達最優點的時間越長。

6.結論

由以上實驗結果分析可歸納為:

(1)單一實現的軌跡和學習曲線明顯是隨機的或是「有雜訊的」,而隨著實驗次數的增多,其平均結果趨於平滑。即總體平均有乙個平滑的作用。

(2)lms演算法的收斂速度依賴於步長 u 。在允許的範圍內 值取得越大,收斂速度越快,反之步長越小,收斂速度就越慢。

lms演算法是一種相對簡單而效能又十分優越的自適應演算法。在對lms演算法進行應用或設計的時候,我們可以用變步長方法來縮短其自適應收斂過程,為了達到快速收斂的目的,必須選擇合適的步長因子 的值,乙個可能的策略是盡可能多的減少瞬時平方誤差,即用瞬時平方誤差作為均方誤差的簡單估計。lms演算法的上述特點使得lms濾波器越來越多的應用於更廣泛的領域。

附 錄:

clcclear

n=1000;

m=100;

w=zeros(m,n,3,2); f=zeros(m,n,3,2);

for l=1:2,

if l==1 a=0.95;

else a=-0.197;

end;

for d=1:3,

if d==1 u=0.01;

else u=0.04*(d-1);

end;

for k=1:m,

v=0.169*randn(1,n);

x(1)=1;

for n=2:n,

x(n)=-a*x(n-1)+v(n);

f(k,n,d,l)=x(n)-w(k,n,d,l)*x(n-1);

w(k,n+1,d,l)=w(k,n,d,l)+u*x(n-1)*f(k,n,d,l);

endend

endend

for l=1:2

for d=1:3

for n=1:n,

fea(n,d,l)=0;

wea(n,d,l)=0;

for m=1:m

fea(n,d,l)=fea(n,d,l)+f(m,n,d,l)^2;

wea(n,d,l)=wea(n,d,l)+w(m,n,d,l);

endfea(n,d,l)=fea(n,d,l)/m;

wea(n,d,l)=wea(n,d,l)/m;

endend

endn=1:n;

figure(1)

plot(n,w(1,n,2,1),'r-',n,wea(n,2,1),'b--',n,w(1,n,2,2),'r-',n,wea(n,2,2),'b--');

title('一階自適應**器權值的瞬態特性(u=0.04)')

xlabel('迭代次數'),ylabel('抽頭權值')

legend('it單一實現','it100次實驗集平均實現')

text(400,-0.01,'a=-0.197')

text(400,-0.8,'a=+0.95')

figure(2)

plot(n,f(1,n,2,1),'r-',n,fea(n,2,1),'b-');

title('一階自適應**器的平方**誤差瞬時特性(u=0.04)')

axis([0 1000 0.001 1]);

xlabel('迭代次數'),ylabel('平方誤差')

legend('it單次誤差','it100次重複實驗平均誤差')

figure(3)

semilogy(n,fea(n,1,1),'b-',n,fea(n,2,1),'g-',n,fea(n,3,1),'r-');

axis([0 1000 0.01 1]);

title('一階自適應**器的學習曲線(變步長u)')

xlabel('迭代次數'),ylabel('均方誤差')

legend('itu=0.01','itu=0.04','itu=0.0

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