Híradástechnika, 1990 (41. évfolyam, 1-12. szám)

1990 / 1. szám

Adaptív digitális szűrés I. DR. VARGA IMRE EME Híradástechnikai Elektronika Intézet ÖSSZEFOGLALÁS A cikk két részben áttekintést nyújt az adaptív szűrők struktúráiról, algoritmusairól és bemutatja a jellegzetes problémákat. Az első rész az optimális lineáris szűréssel foglalkozik, részletesen tárgyalja azokat a FIR szűrő algoritmusokat, melyek a Wiener-Hopf egyen­letből és a Kalman-szűrőből vezethetők le. 1. Bevezetés Jelen két részes cikkben szűrő alatt olyan jelfeldolgozó eszközt értünk, amely egy stochasztikus folyamatból egy másikat valamilyen hibakritérium értelemben line­áris szűréssel állít elő. Alapvetően háromféle informá­ciófeldolgozási folyamatról beszélhetünk: szűrésről van szó, ha a­z időpillanatban és előtte, simításról, ha a­z időpillanat előtt és után mért adatokból következte­tünk a mennyiség­­ időpontbeli értékére, míg predik­­ció esetén a­z időpillanatban és előtte mért adatokból jósoljuk a mennyiség értékét egy későbbi, tt­­­z időpontban. Az optimális lineáris szűrés feladata annak a lineá­ris szűrőnek a meghatározásában áll, mely egy adott szochasztikus folyamatból egy másik adottat lineáris szűréssel, adott hibakritérium értelemben minimális hibával elő tud állítani. A hibakritérium szokásosan a négyzetes átlaghiba minimalizálása és az így kapott optimális lineáris nemrekurzív becslő a Wiener-szűrő stacionárius folyamatok esetén, illetve az optimális lineáris rekurzív becslő a Kalman-szűrő, mely nemsta­cionárius folyamatokra is alkalmazható. A gyakorlat­ban az optimális szűrő számításához szükséges a priori információ a feldolgozandó jelekről nem áll rendelke­zésre, s ezért van szükség adaptív szűrőkre. Az adaptív szűrők ’’öntervezők” abban az értelemben, hogy a be­meneti szochasztikus folyamatok statisztikájának isme­rete nélkül, egy rekurzív algoritmus - bizonyos kezdeti feltételekből kiindulva - iteratíve gondoskodik az opti­málishoz közelálló szűrőkarakterisztika illetve szűrő­együtthatók kialakításáról. Az algoritmus rekurzív jel­lege miatt a kimeneti jel függ a bemeneti jeltől, vagyis az adaptív szűrő általában nemlineáris eszköz. Az adaptív szűrők elvileg két független részből, algoritmusból és struktúrából tevődnek össze. A cikk­ben ismertetjük az adaptív FIR (véges impulzusvála­szú) szűrőkre vonatkozó algoritmusokat, majd az adaptív IIR (végtelen impulzusválaszú) szűrők jelleg­zetes problémáit tekintjük át. 2. Szochasztikus approximáció A szochasztikus approximáció módszerei jelentik tör­ténetileg az első lépést adaptív algoritmus kialakításá­ra. Ezek az eljárások rekurzívak, a legkisebb négyze­tek módszerénél egyszerűbbek, konvergenciájuk ugyanakkor kevésbé megbízható. A Robbins-Monro algoritmus [8] tárgyalásához tekintsük az f(h) = f0 (2-1) egyenletet, melyben fD ismert konstans és a feladat a h paraméter meghatározása. Abban az esetben, ha f(h) pontosan mérhető, (2-1) megoldható pl. a jól ismert gradiensmódszerrel: hk+1 = hk+/hk[f(hk)-f0] (2-2) Az iteráció bizonyos feltételeket kielégítő /A számso­rozat esetén konvergens. Abban az esetben, ha f(h) helyett annak csak zajjal terhelt fn(h,n) = f(h) + n (2-3) értéke mérhető, ahol a zérus középértékű, véges vari­­anciájú zajt jelent és E{fn(h,n)} = f(h) + n (2-4) (E a várható érték képzést jelöli), akkor a gradiens­módszer alkalmazása a h^^K + Mkffnih^nJ-y (2-5) A BME Villamosmérnöki Ka­rán végzett 1982-ben. 1982- 1984. között a BME Elméleti Villamosságtan Tanszéken volt tudományos továbbképzé­si ösztöndíjas, a hálózatelmé­let témakörén belül lineáris hálózatok érzékenység- és tole­ranciaproblémáival foglalko­zott. 1984-ben műszer és irá­nyítástechnikai szakmérnöki és egyetemi doktori oklevelet szerzett. 1984. óta a BME Hír­adástechnikai Elektronika In­tézetben dolgozik. Jelenlegi fő érdeklődési területe a digitális jelfeldolgozás, adaptív szűrés. Dr. VARGA IMRE Beérkezett: 1989. II. 2. (1­) Híradástechnika, XLI. évfolyam, 1990. 1. szám

Next