自適應濾波器原理及Matlab仿真應用（原書第2版） epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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內容簡介

本書基於工程方法，反映瞭自適應濾波器領域的新動態，討論瞭維納濾波器、特徵分析理論、自適應濾波器、LMS算法、小二乘算法、跟蹤、有源噪聲控製、數據傳輸係統、傳感器陣列、碼分多址係統、OFDM通信係統、MIMO通信係統等方麵的內容。書中提供瞭自適應濾波的Matlab仿真程序，以幫助讀者深入理解自適應算法的性能和特性。本書可作為電子信息、通信工程專業高年級本科生和研究生的教材，也可以作為信號處理工程師的參考書。

作者簡介

Behrouz Farhang Boroujeny，1981年獲得倫敦帝國理工學院博士學位。曾在新加坡國立大學任教，自2000年8月以來，他一直在猶他大學電氣與計算機工程係任教。
他是信號處理領域的專傢，研究方嚮包括自適應濾波器、多載波通信、空時編碼係統檢測技術和認知無綫電。他曾擔任IEEE信號處理事務副主編，還參與瞭各種IEEE活動，擔任IEEE信號處理/通信分會主席。

目錄

目　錄
齣版者的話
譯者序
前言
緻謝
第1章　引言1
　1.1　綫性濾波器1
　1.2　自適應濾波器2
　1.3　自適應濾波器結構2
　1.4　自適應方法4
　1.5　自適應濾波器的實數形式與復數形式6
　1.6　應用6
第2章　離散時間信號與係統17
　2.1　序列與z變換17
　2.2　Parseval關係20
　2.3　係統函數20
　2.4　隨機過程21
　習題27
第3章　Wiener濾波器29
　3.1　最小均方誤差準則29
　3.2　Wiener濾波器——橫嚮、實值情況30
　3.3　正交性原理33
　3.4　歸一化性能函數34
　3.5　嚮復值情形的推廣35
　3.6　無約束Wiener濾波器36
　3.7　總結與討論47
　習題48
第4章　特徵分析與性能錶麵52
　4.1　特徵值和特徵嚮量52
　4.2　特徵值和特徵嚮量的性質52
　4.3　性能錶麵60
　習題65
第5章　搜索方法68
　5.1　最陡下降法68
　5.2　學習麯綫73
　5.3　特徵值分散的影響74
　5.4　Newton法75
　5.5　Newton法的另一種解釋76
　習題77
第6章　LMS算法79
　6.1　LMS算法的起源79
　6.2　LMS算法抽頭權係數的平均行為80
　6.3　LMS算法的MSE性能83
　6.4　計算機仿真89
　6.5　簡化的LMS算法96
　6.6　歸一化LMS算法97
　6.7　仿射投影LMS算法99
　6.8　可變步長LMS算法102
　6.9　復值信號的LMS算法103
　6.10　再論波束成形105
　6.11　綫性約束的LMS算法107
　習題109
　附錄6A　式（6.39）的推導116
第7章　變換域自適應濾波器117
　7.1　變換域自適應濾波器概述117
　7.2　正交變換的頻帶分割特性118
　7.3　正交變換的正交化特性119
　7.4　變換域LMS算法120
　7.5　理想的LMS-Newton算法及其與TDLMS算法的關係122
　7.6　變換的選擇122
　7.7　變換129
　7.8　滑動變換130
　7.9　總結與討論137
　習題138
第8章　自適應濾波器的分塊實現142
　8.1　分塊LMS算法142
　8.2　數學背景144
　8.3　FBLMS算法147
　8.4　分割的FBLMS算法152
　8.5　計算機仿真159
　習題160
　附錄8A　BLMS算法失調方程的推導163
　附錄8B　FBLMS算法失調方程的推導164
第9章　子帶自適應濾波器168
　9.1　DFT濾波器組168
　9.2　互補濾波器組171
　9.3　子帶自適應濾波器結構173
　9.4　分析與綜閤濾波器的選取174
　9.5　計算復雜性175
　9.6　欠采樣因子與混疊現象176
　9.7　低時延分析與綜閤濾波器組177
　9.8　子帶自適應濾波器的設計方法180
　9.9　一個例子181
　9.10　與FBLMS算法的比較182
　習題183
第10章　IIR自適應濾波器185
　10.1　輸齣誤差法186
　10.2　方程誤差法189
　10.3　案例分析Ⅰ：IIR自適應譜綫增強191
　10.4　案例分析Ⅱ：磁記錄信道的均衡器設計197
　10.5　結論202
　習題203
第11章　格型濾波器205
　11.1　前嚮綫性預測器205
　11.2　後嚮綫性預測器206
　11.3　前嚮與後嚮預測器之間的關係207
　11.4　預測誤差濾波器207
　11.5　預測誤差的性質208
　11.6　格型結構的推導209
　11.7　格型作為一種正交化變換212
　11.8　格型聯閤過程估計器213
　11.9　係統函數214
　11.10　轉換214
　11.11　全極點格型結構218
　11.12　極零點格型結構219
　11.13　自適應格型濾波器220
　11.14　隨機過程的自迴歸模型223
　11.15　基於自迴歸模型的自適應算法224
　習題233
　附錄11A　E［ua(n)xT(n)K(n)x(n)uTa(n)］的計算236
　附錄11B　參數γ的計算237
第12章　最小二乘方法239
　12.1　針對綫性組閤器提齣的最小二乘估計239
　12.2　正交性原理240
　12.3　投影算子242
　12.4　標準遞推最小二乘算法242
　12.5　RLS算法的收斂行為246
　習題251
第13章　快速RLS算法254
　13.1　最小二乘前嚮預測254
　13.2　最小二乘後嚮預測255
　13.3　最小二乘網格256
　13.4　RLSL算法258
　13.5　FTRLS算法267
　習題271
第14章　跟蹤273
　14.1　跟蹤問題的提齣273
　14.2　LMS算法的廣義描述274
　14.3　廣義LMS算法的MSE分析274
　14.4　最優步長參數276
　14.5　傳統算法的比較278
　14.6　基於最優步長參數的比較281
　14.7　VSLMS：具有最優跟蹤行為的算法282
　14.8　遺忘因子可變的RLS算法287
　14.9　總結288
　習題289
第15章　迴音對消291
　15.1　問題描述291
　15.2　結構與自適應算法292
　15.3　雙端會話檢測303
　15.4　嘯鳴抑製307
　15.5　立體語音迴音對消309
　附錄15A　多窗譜方法320
　附錄15B　雙通道Levinson-Durbin算法的推導323
第16章　有源噪聲控製325
　16.1　寬帶前饋單通道ANC326
　16.2　窄帶前饋單通道ANC329
　16.3　反饋單通道ANC337
　16.4　多通道ANC係統339
　附錄16A　式（16.46）的推導342
　附錄16B　式（16.53）的推導342
第17章　數據傳輸係統的同步與均衡343
　17.1　連續時間信道模型343
　17.2　離散時間信道模型與均衡器結構346
　17.3　定時恢復349
　17.4　均衡器設計與性能分析357
　17.5　自適應算法365
　17.6　循環均衡365
　17.7　聯閤定時恢復、載波恢復與信道均衡372
　17.8　

前言/序言

前　　言本書起源於作者在自適應信號處理領域以及信號處理在通信係統中眾多應用方麵的研究工作和教學經驗。本書第2版保留瞭第1版中自適應濾波器基本理論的介紹，同時極大地擴展瞭自適應濾波器在廣大範圍內的應用。新增的6章對自適應濾波器的不同應用進行深入分析。
本書適閤作為自適應濾波器方麵的研究生教材。同時，也可供實踐工程師用作技術參考書。
關於自適應濾波器的一學期典型入門課程可包含第1章、第3～6章、第12章以及第11章的前半部分。第2章由對離散時間信號與係統的基本概念的簡短迴顧和一些隨機信號分析的相關概念構成，可作為學生的自學內容。在同一學期也可以選講本書的其他部分，或者更多的章節可以在高級主題和應用相關的第二學期課程中講述。
在自適應濾波器的學習中，計算機仿真構成瞭理論分析與推導的重要補充成分。通常，理論分析和推導涉及許多近似或假設。因此，計算機仿真對於理論結果的驗證變得必不可少。除此之外，已經證明計算機仿真是自適應濾波器的學習中深入理解不同自適應算法的性能與性質不可或缺的一個環節。MathWorks公司的Matlab可能是最常用的仿真軟件包。在本書中，我們自始至終采用Matlab來給齣仿真結果，以闡明和驗證理論推導。用於産生這些結果的程序和數據文件可從本書的配套網站http://as.wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/productCd-1119979544.html#instructor中下載。
本書另一個不可分割的部分是每章結尾的習題。除瞭前麵幾章以外，每章均提供兩類習題。
1.一般習題。這些習題旨在強化讀者在理論推導方麵的技能。它們對正文中推導的結果進行拓展，並說明在在實際問題中的應用。教師也可從本書的配套網站：http://as.wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/productCd-1119979544.html#instructor�　」賾詒臼榻談ㄗ試矗�隻有使用本書作為教材的教師纔可以申請，需要的教師可嚮約翰·威立齣版公司北京代錶處申請，電話：010-8418 7869，電子郵件：sliang@wiley.com。——編輯注�∩係玫秸廡┫疤獾慕獯稹�
2.與計算機有關的習題。這些習題涉及計算機仿真，旨在加強讀者對正文中介紹的不同自適應算法性能的理解。大多數此類習題基於配套網站上提供的Matlab程序。此外，也還有其他（開放的）麵嚮仿真的習題，以便於讀者編寫自己的程序並對實際問題進行實驗做準備。
本書假定讀者具有一定的離散時間信號與係統（包括綫性係統理論和隨機信號分析導論）、復變理論和矩陣代數的背景知識。然而，第2章和第4章也給齣瞭這些主題的概述。
本書第1章首先給齣自適應濾波器的一般性概述。這一章迴顧瞭許多應用例子，如係統建模、信道均衡、迴音對消和天綫陣列等。隨後，第2章簡單迴顧瞭離散時間信號與係統，將適用於本書其他部分的相關概念置於一個框架下麵。
第3章集中介紹瞭一類稱為Wiener濾波器的最佳綫性係統。Wiener濾波器是實現自適應濾波器的基礎。注意，用於描述Wiener濾波器的代價函數是一個精緻的選擇，能得到數學上易於處理的問題。我們也在因果性和濾波器衝激響應的周期方麵討論瞭無約束Wiener濾波器。這一研究揭示瞭Wiener濾波器許多有意思的方麵，並為本書其他部分中自適應濾波器的學習奠定瞭良好基礎。特彆地，我們發現當濾波器長度趨於無窮時，在極限情況下Wiener濾波器可以獨立地處理相關過程的不同頻率分量。數值例子錶明，當濾波器長度有限時，頻率分量的分離可以在很好的近似範圍內由頻帶的隔離所替代。對自適應濾波器的這種處理，已被證明對於自適應濾波器的學習是一種啓發式的工程方法，將始終貫穿於本書。
特徵分析是自適應濾波器研究中的一種基本數學工具。第4章前半部分包含瞭對這一主題的完整介紹。該章後半部分給齣瞭橫嚮Wiener濾波器性能錶麵的分析。隨後在第5章介紹瞭搜索方法。這一章討論的搜索方法是在實踐中用於自適應濾波器實際實現的統計搜索方法的理想化版本。它們在假設先驗已知相關過程統計特性的意義上是理想化的。
著名的最小均方（LMS）算法在第6章中進行介紹，並在第7～11章中廣泛研究。由Widrow和Hoff於20世紀60年代首先提齣的LMS算法，由於在實踐中的簡潔性和對信號統計特性的魯棒性而成為應用最為廣泛的自適應濾波算法。
第12章和第13章介紹最小二乘方法。這一討論雖然簡短，但它給齣瞭最小二乘方法的基本概念，並突齣瞭與基於LMS的算法相比較時的優劣。第13章介紹瞭最小二乘算法的快速版本。總體上，這兩章為讀者參考更為高級的書籍或論文方麵繼續這一主題的研究奠定瞭良好基礎。
第14章討論跟蹤問題。在係統建模問題的背景下，給齣瞭LMS算法的一般性錶述，它涵蓋瞭本書前麵各章討論的大部分算法，因而為不同算法的比較提供瞭公共平颱。同時，也討論瞭如何優化LMS算法的步長參數和RLS算法的遺忘因子以取得良好的跟蹤性能。
第15～20章包含瞭前麵各章的理論結果在許多實際問題中的廣泛應用。第15章給齣瞭與迴音對消器相關的許多實際問題。這一章的重點是遠程會議應用所遇到的迴音對消。在這一應用中，我們需要處理自適應傳統理論領域並未包含的特殊問題。例如，當位於電話綫兩端的雙方同時講話時，他們各自的信號會相互乾擾，因此電話綫兩端迴音對消器的自適應均會遭到破壞。所以，應該設計特殊的雙端會話檢測方法。我們也詳細討論瞭近年來發展迅速的立體聲迴音對消器。
第16章討論與有源噪聲對消控製相關的問題。它們在一定程度上也不同於傳統的自適應濾波問題。
第17章涉及通信係統中的同步和信道均衡相關的問題。雖然針對信道均衡發展瞭許多經典自適應濾波器理論的基本原理，但是在通信係統領域也有許多特殊問題隻能用新的概念來進行描述，它們可看作自適應濾波器經典理論的擴展。該章給齣瞭許多這樣的擴展。
傳感器陣列處理和碼分多址（CDMA）是自適應濾波器已得到廣泛應用的兩個領域。雖然它們看似兩個非常不同的應用，但若得到理解，它們則存在許多相似之處，可以使我們將一個應用中的結果也用到另一個中。由於傳感器陣列處理先於CDMA得到發展，我們便遵循這一曆史發展，第18章介紹傳感器陣列處理技術，接著第19章討論CDMA理論和相關算法。
第20章討論自適應濾波器在設計和實現多載波係統（或正交頻分復用——OFDM）以及在發射端和接收端具有多根天綫的通信係統（稱為多輸入多輸齣——MIMO）方麵的最新進展。該章解釋一些與這些現代信號處理技術相關的實際問題，並介紹幾個在當前標準，如WiFi、WiMax和LTE中已采用的解決方案。
本書采用如下符號錶示。我們用非粗體小寫字母錶示標量，粗體小寫字母錶示嚮量，粗體大寫字母錶示矩陣。非粗體大寫字母用於錶示變量函數，如H(z)，以及嚮量/矩陣的長度/維數。小寫字母“n”用於錶示時間變量。在諸如第8章和第9章討論的分塊處理算法情形中，仍以小寫字母“k”作為塊編號。時間編號和塊編號置於方括號中，而下標用於指代嚮量和矩陣的元素。例如，時變抽頭權嚮量w(n)的第i個元素錶示為wi(n)。上標“T”和“H”分彆錶示嚮量或矩陣的轉置和Hermitian轉置。我們保持所有嚮量為列形式。更為特殊的符號將在正文中必要的地方進行解釋。
Behrouz Farhang-Boroujeny緻　　謝本書第1版和當前版的麵世離不開我過去20年間所有學生的貢獻。我對他們的支持、熱心和鼓勵錶示感謝！
感謝英國南安普敦大學的Stephen Elliott教授審閱瞭第16章，並提齣許多寶貴意見。同時感謝Vellenki Umapathi Reddy教授審閱瞭第2～7章，提齣瞭寶貴建議並給予我精神上的支持。在此特彆感謝日立環球存儲科技公司的George Mathew博士對本書第1版通篇進行瞭嚴格審查。
許多同事在課堂上采用本書第1版作為教材成為激勵我編寫本書第2版的動力。希望他們能感到本版通過介紹更多自適應濾波器在前沿應用中的實例而更有助於拓寬研究生的知識麵。

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