lms algorithm
در نشریات گروه فنی و مهندسی-
In this paper, we investigate the multiple-input multiple-output systems (MIMO) and the co-channel interference cancelation in these systems. In recent years, the usages of array antennas in the receiver/ transmitter or both have greatly increased in telecommunication systems. Due to the increasing transmission data rate and the decreasing error rate, the MIMO systems in wireless communication systems are very important. In the third, fourth, and fifth generations of wireless communications in order to increase the network capacity and spectrum efficiency, the same frequency channel is allocated to different users. This leads to co-channel interference for the users with the same frequency channel. Thus, it is essential to eliminate inter-channel interference in telecommunication networks. In this paper, an adaptive algorithm is evaluated to eliminate the co-channel interference in MIMO systems. We also investigate the algorithm in indoor and outdoor environments using the Wiener model, with direct and indirect channels using the Rayleigh and Rice fading models and calculate the error probability in different conditions. In order to improve the performance of the system in uplink transmission, auxiliary antennas and linear arrays of antennas at the receiver are used. The results of the proposed algorithm are simulated and compared with the previous conventional methods.
Keywords: Multiple-input multiple-output system (MIMO), Indoor, outdoor auxiliary antennas, LMS algorithm -
In this paper, we introduce a new algorithm to deal with the stalling effect in the LMS algorithm used in adaptive filters. We modify the update rule of the tap weight vectors by adding noise, generated by a noise generator. The properties of the proposed method are investigated by two novel theorems. As it is shown, the resulting algorithm, called Added Noise LMS (AN-LMS), improves the resistance capability of the conventional LMS algorithm against the stalling effect. The probability of update with additive white Gaussian noise is calculated in the paper. Convergence of the proposed method is investigated and it is proved that the rate of convergence of the introduced method is equal to that of LMS algorithm in the expected value sense, provided that the distribution of the added noise is uniform. Finally, it is shown that the order of complexity of the proposed algorithm is linear as the conventional LMS algorithm.
Keywords: Index Adaptive filter, LMS algorithm, stalling effect, finiteprecision effect -
فیلترهای وفقی بخش مهمی در بسیاری از سامانه های پردازش سیگنال دیجیتال هستند و در کاربردهای متنوعی از جمله حذف اکو، حذف نویز، سیستم های رادار، سونار و... مورد استفاده قرار می گیرند. تحقق سخت افزاری سیستم های پردازش سیگنال دارای مزایایی از قبیل سرعت و بازدهی بالاتر، امکان مجتمع سازی و قابلیت پردازش موازی در مقایسه با تحقق نرم افزاری آن می باشد. امروزه تراشه های FPGA به دلیل دارا بودن ویژگی هایی از قبیل پردازش موازی اطلاعات، انعطاف معماری... به طور عمده برای تحقق سخت-افزاری سیستم های دیجیتال مورد استفاده قرار می گیرند. پیاده سازی کارآمد فیلترهای وفقی بر روی تراشه های FPGA امری مهم و در عین حال چالش برانگیز است زیرا این فیلترها بر خلاف فیلترهای غیرتطبیقی نیازمند تکرار محاسبات برای رسیدن به وزن های بهینه هستند. در این مقاله یک تحقق سخت افزاری کارآمد الگوریتم حداقل میانگین مربعات موسوم به LMS ارائه شده که در مقایسه با پیاده سازی گزارش شده در ادبیات مربوطه، دارای فرکانس کاری بالاتر و سطح اشغالی کمتر بر روی تراشه می باشد. صحت نتایج به-دست آمده از طریق مقایسه نتایج پیاده سازی با نتایج به دست آمده از شبیه سازی یک فیلتر تطبیقی LMS حذف نویز تصدیق شده است. از آنجا که جمع آوری و پردازش دائمی اطلاعات و علائم محیطی و معنی دار از جمله ارکان مهم در چرخه مدیریت و جلوگیری از بحران از قبیل سامانه های هشدار دهنده و نیز پدافند غیرعامل می باشد لذا طراحی ارائه شده، می تواند به خوبی در ابزار و ادوات سخت-افزاری مرتبط با این مقوله به کار گرفته شود.کلید واژگان: شفافیت، فیلتر تطبیقی، الگوریتم LMS، تحقق سخت افزاری، تراشه برنامه پذیر FPGAAdaptive filters are one of the most important building blocks of digital signal processing (DSP) systems which are used in a wide variety of applications such as echo and noise cancellation, channel equalizers, radar and sonar systems. Compared to software implementation, hardware implementation of DSP systems has some inherent advantages including higher speed and throughput, integratability and parallel processing. In recent years, Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) have received a lot of attention due to their architecture flexibility, low cost and providing the possibility of parallel processing of DSP algorithms. Efficient realization of adaptive filters on FPGAs has always been a motivational and challenging research topic. In this article, we have presented an efficient hardware implementation of a 9tap LMS adaptive filter that is much faster and consumes fewer resources compared to similar published works. The results have been verified by comparing those obtained from hardware implementation of an LMS adaptive noise canceller filter with the results obtained from simulation of a similar filter. Since the permanent collection and processing of meaningful signals are of the fundamentals of management cycle and crisis prevention, the presented design can be well used in hardware equipment related to this area.Keywords: Adaptive filters, LMS algorithm, Hardware implementation, FPGA
-
In high capacity systems, as the bit transmission rate increases, Intersymbol Interference (ISI) caused by the multi-path channel reduces the system efficiency. The technique of OFDM acts very well against this phenomenon. On the other hand, an accurate estimation of the communication channel coefficients improves the performance of communication systems effectively. In this paper, the estimation algorithms of the MIMO-OFDM channel are investigated to compare them in terms of estimation error and calculation complexity. In the following, a method is proposed to improve the estimation of the MIMO-OFDM channel. In this method, combining the LS algorithm with adaptive algorithms improves the estimation performance at different Doppler frequencies. We observe in the simulations that the use of adaptive algorithms improves the estimation of the channel at Doppler frequencies.Keywords: Multiple Input Multiple Output Systems (MIMO), LS Algorithm, LMS Algorithm, RLS Algorithm
-
در این مقاله به بررسی توپولوژی شبکه های تطبیقی پیچیده مبتنی بر الگوریتم کم ترین مربعات خطا (LMS) برای حالت مشارکت نفوذی و مد تطبیق-ترکیب به منظور تخمین پارامتر پرداخته می شود. مدل های شبکه پیچیده استفاده شده شامل شبکه های منظم، تصادفی و جهان کوچک با شرایط وابستگی مکانی و زمانی دیتا می باشد. مشخصات استفاده شده برای پیاده سازی شبکه های پیچیده علاوه بر میزان دقت تخمین شبکه شامل پارامترهای طول مسیر، ضریب خوشه گرایی و اتصال جبری شبکه خواهد بود. نتایج شبیه سازی ها در تمامی شبکه های پیچیده نشان می دهد که در دو حالت لینک ایده ال و نویزی، شبکه جهان کوچک به دلیل اضافه کردن لینک های تصادفی به شبکه منظم، به دلیل داشتن پارامتر اتصال جبری پایین (میزان مقاوم بودن به از بین رفتن گره)، طول متوسط کوتاه ترین مسیر قابل قبول و ضریب خوشه گرایی بالا (محلی بودن گره ها) در کنار عملکرد تخمین مطلوب دارای برتری نسبی نسبت به سایر شبکه ها دارا است. این از لحاظ طراحی عملی شبکه بسیار مفید می باشد. نتایج شبیه سازی ها برای ضریب ترکیب متروپولیس در ادامه آورده شده است.کلید واژگان: شبکه های تطبیقی، تخمین توزیع شده، مشارکت نفوذی، شبکه های پیچیده، تئوری گراف، الگوریتم LMS، معیار بازدهی شبکه، MSDIn this paper, the topology of complex adaptive networks based on distributed estimation least mean square (LMS) algorithm for the diffusion mode of cooperation (ATC) is studied . The study c overs different network models, including the regular, small - world and random assuming temporal and spatial dependence of data. The parameters used for implementation of complex networks are average path length, cluster coefficient and algebraic connectivi ty in addition to the performance of the network. The simulation results indicate that in all complex networks with ideal and noisy links, the small - world networks (for adding random links) are better candidates for practical implementations due to high al gebraic connectivity (robust to node failure problem) , average path length and cluster coefficients (strong locality). Simulation results are also included for the Metropolis coefficient combination.Keywords: Adaptive networks, distributed estimation, diffusion mode, complex networks, graph theory, LMS Algorithm, mean square deviation (MSD)
-
تشخیص توزیع شده و مشارکتی حمله کرم چاله در شبکه های حسگر بی سیمشبکه های حسگر بی سیم از چندین گره کوچک بنام حسگر تشکیل می شوند. این گره ها باهم در ارتباط بوده و در راستای انجام وظیفه یا وظایفی با همدیگر همکاری می کنند. حملات مختلفی وجود دارند که می توانند این شبکه ها را تهدید کنند. حمله کرم چاله از حملاتی است که در لایه شبکه باعث اختلال در پروتکل های مسیریابی می شود. در حمله کرم چاله، بسته های یک منطقه از شبکه از طریق لینک سریع و خارج از باند، به منطقه دیگری از شبکه منتقل شده و بازپخش می شوند. این عمل باعث می شود گره هایی که ازنظر فیزیکی در همسایگی هم قرار ندارند، به طور ناخودآگاه یکدیگر را به عنوان همسایه شناسایی کنند. برای مقابله با این حمله، روش های متنوعی ارائه شده اند که برخی از آن ها به سخت افزار یا پیش فرض های خاصی نیاز دارند. روش پیشنهادی در این تحقیق، یک روش توزیع شده است که از اطلاعات همسایگی استفاده می کند و نیاز به سخت افزار خاصی ندارد. ایده اصلی مقاله حاضر برای یافتن گره های همسایه واقعی، استفاده از لیست همسایگی گره های همسایه ای است که همزمان با گره جاری تحت حمله قرار ندارند. به عبارتی دیگر، در روش پیشنهادی گره تحت حمله به کمک گره های همسایه ای که خارج از محدوده حمله کننده هستند، گره های انتقالی از طریق کرم چاله را شناسایی می کند.کلید واژگان: شبکه های حسگر بی سیم، لیست همسایگی، کرم چاله، گره، حملهImpact of complex network's topology in distributed adaptive estimation based on diffusion cooperationIn this paper, the topology of complex adaptive networks based on distributed estimation least mean square (LMS) algorithm for the diffusion mode of cooperation (ATC) is studied. The study covers different network models, including the regular, small-world and random assuming temporal and spatial dependence of data. The parameters used for implementation of complex networks are average path length, cluster coefficient and algebraic connectivity in addition to the performance of the network. The simulation results indicate that in all complex networks with ideal and noisy links, the small-world networks (for adding random links) are better candidates for practical implementations due to high algebraic connectivity(robust to node failure problem), average path length and cluster coefficients(strong locality). Simulation results are also included for the Metropolis coefficient combination.Keywords: Adaptive networks, distributed estimation, diffusion mode, complex networks, graph theory, LMS Algorithm, mean square deviation (MSD)
-
الگوریتم وفقی کمینه میانگین مربعات (LMS) به صورت گسترده در سناریوی حذف نویز صوتی مورداستفاده قرار گرفته است. سیگنال های صوتی مانند گفتار معمولا شامل تغییرات ناگهانی هستند که با نویز ضربه ای مدل می شوند. از طرف دیگر، کانال های صوتی در عالم واقعیت دارای پاسخ ضربه تنک هستند. نویز ضربه ای و کانال صوتی تنک، دو چالش مهم در سناریوی حذف نویز صوتی هستند که اخیرا هرکدام به طور جداگانه موردتوجه پژوهشگران قرار گرفته اند. در این مقاله به منظور بهبود کارایی ضعیف الگوریتم LMS در حضور نویز ضربه ای و پاسخ ضربه تنک کانال صوتی، یک الگوریتم وفقی نوین ارائه می شود. به منظور حذف نویز ضربه ای از سیگنال گفتار، معیاری مبتنی بر تئوری اطلاعات، با نام کرآنتروپی، در تابع هزینه الگوریتم پیشنهادی در نظر گرفته شده و همچنین به منظور مقابله با ویژگی تنک بودن پاسخ ضربه کانال صوتی، تقریب نرم صفر در تابع هزینه مورداستفاده قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی به همراه تحلیل های ریاضی، نشان دهنده برتری کارایی الگوریتم پیشنهادی در کانال های صوتی تنک به همراه نویز ضربه ای است.کلید واژگان: فیلتر وفقی، الگوریتم LMS، کانال صوتی تنک، نویز ضربه ای، نرم صفر، کرآنتروپیThe least mean square (LMS) adaptive algorithm is widely used in acoustic noise cancellation (ANC) scenario. In this scenario, speech signals usually have high amplitude and sudden variations that are modeled by impulsive disturbances and it is wellknown that the acoustic channels usually have been sparse impulse response. Impulsive noise and sparsity of the acoustic channel are two important challenges in the ANC scenario that have paid special attention, recently. This paper presents a novel adaptive noise cancellation algorithm, to address the poor performance of the LMS algorithm in presence of impulsive noise along with a sparse impulse response. In order to eliminate impulsive noise from speech signal, the information theoretic criterion is used in the proposed cost function andthe zero norm is also employed to deal with the sparsity feature of the acoustic channel impulse response. Simulation results indicates the superiority of the proposed algorithm in presence of impulsive noise along with sparsity condition of acoustic channel.Keywords: LMS algorithm, adaptive filter, sparse acoustic channel, impulsive noise, zero norm, correntropy
-
سیگنال های GPS غیرنظامی رمز نشده و پیش بینی پذیر بوده و سطح توان پایینی دارند. ازاین رو در برابر تداخلات مخرب از جمله فریب بسیار آسیب پذیرند. در این مقاله برای نخستین بار از فیلتر تطبیقی با پاسخ ضربه با طول محدود بر اساس الگوریتم حداقل میانگین مربعات خطا، به منظور کاهش خطای فریب تاخیری و دستیابی به سری زمانی بدون تداخل استفاده شده است. برخلاف روش های موجود برای مقابله با فریب، راهکار ارائه شده نیازی به تغییر سخت افزاری و ساختاری در گیرنده GPS ندارد. سیگنال ورودی فیلتر تطبیقی، مقادیر شبه فاصله داده فریب GPS در بخش موقعیت یابی است. ایده اصلی استفاده از فیلتر تطبیقی تخمین سیگنال تداخل و کم کردن آن از سیگنال ورودی)ترکیب سیگنال معتبر و جعلی(است که در نتیجه آن در خروجی نهایی فیلتر سیگنال معتبر باقی می ماند. در این مقاله از معیار مجذور متوسط مربعات خطا (RMS) به منظور ارزیابی الگوریتم پیشنهادی بهره گرفته شد. دو سری داده فریب شبیه سازی و اندازه گیری برای ارزیابی الگوریتم پیشنهادی به کار رفته اند. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که راهکار ارائه شده به طور میانگین می تواند خطای داده فریب آزمایشگاهی را 95 درصد و خطای داده اندازه گیری را 81 درصد جبران نماید.
کلید واژگان: الگوریتم های جست و جوگرایانه، الگوریتم حداقل میانگین مربعات خطا، فریب تاخیری، فیلتر تطبیقیThe civilian GPS signals are unencrypted, predictable and low power ones. Therefore, they are vulnerable to destroyer interfaces such as spoofing. In this paper, in order to reduce spoofing effect and achieve time series without interface, an adaptive filter with finite impulse response based on Least Mean Square (LMS) algorithm has been used for the first time. Contrary to the previous methods, proposed approach needs no extra hardware and structural change in GPS receiver. Input signal of utilized adaptive filter is pseudo-range data in navigation section. The principle of using adaptive filter to eliminate interference is obtaining an estimate of interfering signal and subtracting that from the corrupted signal. Therefore, what remains at final output is the authentic signal. In this paper, root mean square (RMS) criteria is used to validate the proposed method. Simulation results show that the proposed approach can neutralize laboratory interface effects average up to 95 percent and measurement spoofing effect in average of 81 percent.Keywords: Adaptive Filter, Delay Spoof, Searching Methods, LMS Algorithm -
The least mean square (LMS) adaptive algorithm is widely used in acoustic noise cancellation (ANC) scenario. In a noise cancellation scenario, speech signals usually have high amplitude and sudden variations that are modeled by impulsive noises. When the additive noise process is nonGaussian or impulsive, LMS algorithm has a very poor performance. On the other hand, it is well-known that the acoustic channels usually have sparse impulse responses. When the impulse response of system changes from a non-sparse to a highly sparse one, conventional algorithms like the LMS based adaptive filters can not make use of the priori knowledge of system sparsity and thus, fail to improve their performance both in terms of transient and steady state. Impulsive noise and sparsity are two important features in the ANC scenario that have paid special attention, recently. Due to the poor performance of the LMS algorithm in the presence of impulsive noise and sparse systems, this paper presents a novel adaptive algorithm that can overcomes these two features. In order to eliminate impulsive disturbances from speech signal, the information theoretic criterion, that is named correntropy, is used in the proposed cost function and the zero norm is also employed to deal with the sparsity feature of the acoustic channel impulse response. Simulation results indicate the superiority of the proposed algorithm in presence of impulsive noise along with sparse acoustic channel.Keywords: Adaptive Filter, LMS Algorithm, Sparse Acoustic Channel, Zero Norm, Impulsive Noise, Correntropy
-
In this paper, we study the impact of low-quality node on the performance of incremental least mean square (ILMS) adaptive networks. Adaptive networks involve many nodes with adaptation and learning capabilities. Low-quality mode in the performance of a node in a practical sensor network is modeled by the observation of pure noise (its observation noise) that leads to an unreliable measurement. Specifically, we consider ILMS networks with different number of low-quality nodes and compare their performance in two different cases including (i) ideal and (ii) noisy links in homogeneous and inhomogeneous environments. We show that in the case of ideal links among nodes, one node with low-quality mode degrades the estimation performance significantly and increasing the variance of observation noise does not degrade the performance anymore. Even with increasing node numbers with low-quality mode in network, estimation performance does not divergence. On the other hand, in the presence of noisy links, different behavior is observed and degradation is dependent on variance of noisy links and it may go unstable. Simulation results are provided to illustrate the discussions.Keywords: Adaptive network, incremental cooperation, LMS algorithm, mean square deviation (MSD)
-
This paper presents a simple and easy implementable Least Mean Square (LMS) type approach for frequency estimation of three phase power system in an unbalanced condition. The proposed LMS type algorithm is based on a second order recursion for the complex voltage derived from Clarke''s transformation which is proved in the paper. The proposed algorithm is real adaptive filter with real parameter (not complex) which can be efficiently implemented by DSP. In unbalanced situations, simulation experiments show the advantages and drawbacks of the proposed algorithm in comparison to Complex LMS (CLMS) and Augmented Complex LMS (ACLMS) methods.Keywords: Frequency estimation, LMS algorithm, adaptive filter, power systems
-
آنالیز مولفه های مستقل و استفاده از آن در حل مسئله جداسازی کور سیگنال های منبع یکی از مهم ترین مسائلی است که در دهه ی اخیر توجه زیادی از محققین شاخه های مختلف علوم مهندسی را به خود جلب کرده است. در این آنالیز خواص آماری مراتب بالا برای جداسازی کور سیگنال ها به کار گرفته می شود. در این مقاله جداسازی سیگنال های منبع که در یک محیط نویزی با هم ترکیب شده اند مورد توجه قرار گرفته است و از تابع خودهمبستگی غیرخطی سیگنال های منبع در حوزه ویولت به عنوان تابع هدف استفاده شده و با استفاده از الگوریتم LMS1 نقطه ی ماکزیمم این تابع محاسبه می شود. ابتدا ضرائب ویولت گسسته ی مربوط به سیگنال های مرکب نویزدار محاسبه شده و سپس بر مبنای ضرائب تقریب به دست آمده از تجزیه ی ویولت و الگوریتم LMS، نقطه ی ماکزیمم تابع هدف مورد نظر محاسبه شده و در نتیجه ضرائب فیلتر تخمین به دست می آیند. سپس با استفاده از این فیلتر سیگنال های منبع از هم جدا می شوند. از دو پارامتر 1) شاخص بازده و 2) نسبت سیگنال به تداخل و اثر گذاری نویز، برای نشان دادن کارایی الگوریتم ارائه شده، استفاده می شود. نتایج شبیه سازی در سه قسمت براساس سیگنال های تصادفی گوسی، سیگنال های صحبت و سیگنال های الکتروکاردیوگرام نشان داده شده اند. در این مقاله اثر سطح تجزیه در حوزه ی ویولت نیز مورد توجه قرار گرفته است. در انتها نتایج به دست آمده با الگوریتم جدید (NoisyNA) Shi مقایسه می شود. ملاحظه می شود که به دلیل استفاده از تبدیل ویولت و افزایش میزان همبستگی غیرخطی در این حوزه، نتایج بهتری به دست می آیدکلید واژگان: جداسازی کور سیگنال، آنالیز مولفه های مستقل، تابع خود همبستگی غیرخطی، پردازش سیگنال صحبت، سیگنال الکتروکاردیوگرام، تبدیل ویولت گسستهBlind source separation is the technique that anyone can separate the original signals from their mixtures without any knowledge about the mixing process, but using some statistical properties of original source signals. Independent component analysis is a statistical method expressed as a set of multidimensional observations that are combinations of unknown variables which are assumed to be statistically independent with respect to each other. In this paper we will use the nonlinear autcorrelation function as an object function to separate the source signals from the noisy mixing signals. Also we apply the wavelet transform in our proposed algorithm. Maximization of the object function in wavelet domain using the LMS algorithm will be obtained the coefficients of a linear filter which separate the source signals with high SNR. To calculate the performance of the proposed algorithm, two parameters of Performance Index and Signal to Noise and Interference Ratio will be used. To test the proposed algorithm, we will use Inovation Gaussian signals, Speech signals and ECG signals. Finally level of wavelet decomposition effects will be consider on the obtained results. It will be shown that the proposed algorithm gives better results than the other methods such as NoisyNA method that has been proposed by ShiKeywords: BSS, ICA, Nonlinear Autocorrelation Function, LMS Algorithm, Speech Signal Processing, Electrocardiogram Signals, Discrete Wavelet Transform, NoisyNA
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.