9. ДРУГИЕ ПРИМЕНЕНИЯ АДАПТИВНЫХ ФИЛЬТРОВ

Питер М. Грант

9.1. ВВЕДЕНИЕ

В гл. 3 – 6 этой книги дан обзор теоретических основ нескольких методов конструирования адаптивных фильтров; их реализация описана в гл. 7, а в гл. 8 исследовано применение в качестве корректирующих фильтров и устройств подавления эхо-сигнала  в системах передачи данных. В настоящей главе приводится обзор применений адаптивных фильтров, главным образом в области адаптивного [19] и спектрального оценивания [53, 87, 141, 175, 249].

Эти применения, в зависимости от быстродействия процессора разделяются на два основных класса. К первому классу относятся применения, в которых обработку сигнала необходимо проводить в реальном масштабе времени; они частично рассмотрены в гл. 7 и 8 на примерах коррекции и подавления эхо-сигналов; примеры адаптивной компенсации многолучевого распространения и обработки речи будут обсуждаться ниже. Ко второму классу относятся применения, в которых имеет место автономная, дозированная или осуществляемая не в реальном масштабе времени обработка сигнала, например применяющаяся для сейсмических данных [320] и при анализе биомедицинских данных [199].

Сейсмические данные обычно записываются на магнитной ленте, и информация подвергается предварительному усилению перед вводом в ЭВМ, программа которой используется для моделирования искомого адаптивного процессора перед применением алгоритмов воспроизведения образов. В данном случае сложность препроцессора оказывает влияние на длину программы и, следовательно, на скорость расчета, но, в целом при автономной обработке, быстродействие - менее важный фактор. Однако, при анализе данных, полученных от множества датчиков, часто требуются усложненные распределенные матричные процессоры для получения приемлемых скоростей обработки при выполнении выбранных усложненных алгоритмов.

За последние годы крупным достижением явилось применение адаптивных фильтров для обработки сигналов в реальном масштабе времени, чему способствовало быстрое развитие технологии, снизившее стоимость и позволившее увеличить сложность адаптивных фильтров. В настоящее время существует несколько конструкций аналоговых адаптивных фильтров [63–66, 77], цифровых адаптивных трансверсальных фильтров [76, 89] и адаптивных решетчатых фильтров [10, 276, 277], которые могут обрабатывать сигналы при скоростях дискретизации, превышающих 100 кГц (см. гл. 5, 7 и 8).

Кроме того, схемы обработки сигналов общего назначения, такие как программируемые процессоры для обработки сигнала [52] и быстродействующие, имеющие высокую точность (32-разрядные) микропроцессоры [207], также дают возможность реализации адаптивных фильтров со скоростями дискретизации, используемыми при обработке речи и в модемах передачи данных в локальных сетях связи. Данные разработки заставляют инженеров-системотехников учитывать значительно возрастающее применение адаптивных фильтров для улучшения рабочих характеристик систем следующего поколения.

В этой главе вначале рассматриваются применения адаптивных фильтров для адаптивного оценивания, отличающиеся от применений, рассмотренных в гл. 7 и 8; затем дается обзор их использования для спектрального оценивания, а уже потом делаются краткие выводы о прочих областях их применения, например таких, как пространственное обнуление и оценивание пеленга в адаптивных антенных решетках.