1.4 Адаптивные фильтры

Любой из описанных выше четырех типов программируемых фильтров можно ввести в схему, изображенную на рис. 1.1 для реализации адаптивного фильтра. Теория этих типов адаптивных фильтров детально рассматривается в гл. 3 – 6; чтобы показать области их применения, ниже кратко обсуждаются некоторые достоинства и недостатки различных типов фильтров.

1.4.1 Адаптивные фильтры с бесконечной импульсной характеристикой

Адаптивные фильтры БИХ – типа в основном применялись для решения таких проблем, как ослабление влияния многолучевого распространения сигнала в системах радиолокации и радиосвязи. В этом случае принятый сигнал содержит исходный передаваемый сигнал, свернутый с импульсной характеристикой канала, которая при многолучевом распространении содержит только нули. Тогда, для исключения интерференционных помех адаптивный приемник моделирует характеристику, обратную характеристику канала (рис. 1.2, б). Это наиболее эффективно осуществляется путем использования модели адаптивного фильтра с характеристикой, содержащей только полюсы, причем положения полюсов подбираются таким образом, чтобы они совпадали с положением нулей в характеристике канала.

Яндекс.ДиректВсе объявленияОптимизация оплаты. Оклады Премии Семинар 26-27.02 в Москве, 11-12.03 в Киеве. Первым лицам скидки до 50%. lityagin.ru  Интернет Магазин Одежды Большой выбор одежды. Бесплатная доставка и возврат! Низкие цены! wildberries.by 

При конструировании адаптивного фильтра КИХ – типа можно также учесть эту модель, но более экономично воспользоваться рекурсивной структурой, поскольку она реализует инверсную структуру фильтра при его более низком порядке и с меньшими весами. Отсюда с полным основанием можно сказать, что такая структура будет обеспечивать более быструю сходимость, чем ее трансверсальный аналог. Однако, для обеспечения устойчивости адаптивного рекурсивного фильтра необходима высокая степень точности при расчете цифровой схемы. Метод адаптивной обработки на основе фильтров БИХ – типа подробно рассматривается в гл. 4; он применяется в электронных радиолокационных измерительных приемниках для выделения импульсов. Адаптивные же фильтры Калмана представляют интерес для идентификации типов радиолокационных колебаний, генерируемых определенными типами излучателей. Они также находят применение при фильтрации и ослаблении влияния многолучевого распространения в высокочастотных (от 32 до 30 МГц) каналах цифровой связи, где первоочередное значение имеет присущая этим фильтрам высокая скорость сходимости.

1.4.2 Адаптивные фильтры с конечной импульсной характеристикой

Большинство опубликованных работ по адаптивным фильтрам базируется на допущениях, принятых для фильтров КИХ – типа [201, 202, 339] ; они обсуждаются в гл. 3 данной книги. Эти допущения (довольно простые для расчета и конструирования) приводят к хорошо известным несложным алгоритмам адаптации (например, МНК), реализация которых подробно разработана в отношении скорости сходимости, остаточной ошибки и т.д. Таким подходом шире всего пользуются при применении адаптивных фильтров в системах дальней связи, например для выравнивания и гашения отраженного сигнала, что обсуждается в гл. 8.

Яндекс.ДиректВсе объявленияРешаем задачи и контрольные Химия, физика, высшая математика. Для студентов. Беларусь mathematic.by 18+Оптимизация оплаты. Оклады Премии Семинар 26-27.02 в Москве, 11-12.03 в Киеве. Первым лицам скидки до 50%. lityagin.ru 

Один из недостатков такого подхода заключается в том, что веса фильтра изменяются в соответствии с единственным значением общей ошибки. Следовательно, веса оказываются взаимосвязанными, и это одна из причин довольно невысоких скоростей сходимости адаптивных фильтров с алгоритмом МНК. Для преодоления такого недостатка, в качестве одного из способов используется решетчатый фильтр (рис. 1.6). Адаптивная решетчатая структура, включающая рекурсивное вычисление внутренних PARCOR-коэффициентов, представляет собой адаптивный фильтр – предсказатель ошибки, выполняющий обеление спектра. Это свойство позволяет ему моделировать входной сигнал и действовать в качестве параметрического спектрального оценивателя (см. разд. 9.3).

Чтобы структуру, показанную на рис. 1.6, использовать в качестве корректирующего фильтра Чанга, ее следует модифицировать путем добавления линейной взвешивающей и комбинированной цепи для обработки импульсов обратной связи (рис. 1.9). В результате получим распределенную комбинирующую схему, которая обеспечивает соответствие ошибок на отдельных выходах каждому весовому значению. Это позволяет осуществлять независимое регулирование коэффициента сходимости в каждом отдельно взятом адаптивном контуре, путем управления амплитудой или мощностью разностных сигналов обратной связи для поддержания одинаковой скорости сходимости во всех контурах [280].

Рис. 1.9 Распределенный адаптивный решетчатый фильтр

Корректировка значений  и весов  может выполняться при различных коэффициентах сходимости для обеспечения сходимости адаптивного фильтра даже в тех случаях, когда имеет место большой разброс характеристических чисел автокорреляционной матрицы входного сигнала (т.е. входной сигнал спектрально окрашен).

В гл. 5 описаны конструкция и принцип действия таких процессоров и, кроме того, точная решетка наименьших квадратов [212, 234, 282], которая обеспечивает более быструю сходимость ценой дальнейшего увеличения вычислительной сложности этого процессора с разомкнутым контуром и обращенной матрицей.