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维纳滤波器的设计及Matlab仿真实现

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精品文档---下载后可任意编辑Wiener 滤波器的设计及 Matlab 仿真实现1.实验原理 在许多实际应用中,人们往往无法直接获得所需的有用信号,能够得到的是退化了或失真了的有用信号。例如,在传输或测量信号 s(n)时,由于存在信道噪声或测量噪声 v(n),接受或测量到的数据 x(n)将与 s(n)不同。为了从 x(n)中提取或恢复原始信号 s(n),需要设计一种滤波器,对 x(n)进行滤波,使它的输出 y(n)尽可能逼近 s(n),成为 s(n)的最佳估量,即 y(n) = 。这种滤波器成为最优滤波器。Wiener 滤波器是“理想”意义上的最优滤波器,有一个期望响应 d(n),滤波器系数的设计准则是使滤波器的输出 y(n)(也常用表示)是均方意义上对期望响应的最优线性估量。Wiener 滤波器的目的是求最优滤波系数,从而使最小。 通过正交性原理,导出, 该式称为 Wiener-Hopf 方程,解此方程,可得最优权系数。Wiener-Hopf 方程的矩阵形式为,解方程求得2.设计思路 下面我们通过具体的例子来说明 Wiener 滤波器的设计方法:考虑如下图所示的简单通信系统。其中,产生信号 S(n)所用的模型为,激励信号为。信号 s(n)通过系统函数为的信道,并被加性噪声干扰,v(n)与w(n)不相关。确定阶数 M=2 的最优 FIR 滤波器,以从接收到的信号 x(n) = z(n) + v(n)中尽可能恢复发送信号 s(n),并用 MATLAB 进行仿真。精品文档---下载后可任意编辑H1(z)H2(z)最优滤波器w(n)s(n)z(n)x(n)y(n)e(n)d(n)v(n)-信道解:s(n)是一个 AR(1)过程,在 x(n)= z(n)+ v(n)中,z(n)是一个二阶 AR(2)过程。由于白噪声产生 z(n)的系统函数相当于 H(z)= H1(z)H2(z),因此。二阶 AR(2)过程的参数,,方差。由二阶 AR(2)参数可以确定,由 Yule-Walker 方程,以及 AR 模型的方差表达式,反解得,由此确定 z(n)的自相关矩阵为进而有期望响应 d(n)= s(n),接下来,求。精品文档---下载后可任意编辑因为把和代入上式,得故从而有,将此式带入 Wiener-Hopf 方程解得最优权系数为3.实验源码MATLAB 仿真实现该维纳滤波器的程序:% Generate signal s(n) N = 64;w = sqrt*randn(N,1); A1 = [1 ];s = filter(1, A1, w);d=s; % Transmit and add a noiseA2 = [1 ];z = filter(1, A2, s);v = sqrt*randn(N,1);x = z + v; 精品文档---下载后可任意编辑% Wiener Filteringy = filter([ ], 1, x)...

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