维纳滤波滤波技术是信号分析、处理技术的重要分支,无论是信号的获取、传输,还是信号的处理和交换都离不开滤波技术,它对信号安全可靠和有效灵活地传递是至关重要的
信号分析检测与处理的一个十分重要的内容就是从噪声中提取信号,实现这种功能的有效手段之一是设计一种具有最佳线性过滤特性的滤波器,当伴有噪声的信号通过这种滤波器的时候,它可以将信号尽可能精确地重现或对信号做出尽可能精确的估计,而对所伴随噪声进行最大限度地抑制
维纳滤波器就是这种滤波器的典型代表之一
维纳滤波概述维纳( Wiener )是用来解决从噪声中提取信号的一种过滤(或滤波)方法
这种线性滤波问题,可以看做是一种估计问题或一种线性估计问题
一个线性系统,如果它的单位样本响应为)(nh,当输入一个随机信号)(nx,且)()()(nvnsnx(1)其中)(nx表示信号,)(nv)表示噪声,则输出)(ny为mmnxmhny)()()(( 2)我们希望)(nx通过线性系统)(nh后得到的)(ny尽量接近于)(ns,因此称)(ny为)(ns的估计值,用^)(ns表示,即^)()(nsny( 3)则维纳滤波器的输入—输出关系可用下面图1 表示
图 1 实际上,式(2)所示的卷积形式可以理解为从当前和过去的观察值)(nx,)1(nx,)2(nx⋯)(mnx,⋯来估计信号的当前值^)(ns
因此, 用)(nh进行过滤问题实际上是一种统计估计问题
一般地,从当前的和过去的观察值)(nx,)1(nx,)2(nx⋯估计当前的信号值^)()(nsny成 为 过 滤 或 滤 波 ; 从 过 去 的 观 察 值 , 估 计 当 前 的 或 者 将 来 的 信 号 值)0)(()(^NNnsny称 为 外 推 或 预 测 ; 从 过 去 的 观 察 值 , 估 计 过 去 的 信 号 值)1)(()(^NNnsny称为平滑或内插
因此维纳滤波器