Wiener Filters (Vaseghi - Advanced Digital Signal Processing and Noise Reduction), страница 4

PDF-файл Wiener Filters (Vaseghi - Advanced Digital Signal Processing and Noise Reduction), страница 4 Теория управления (17234): Книга - 5 семестрWiener Filters (Vaseghi - Advanced Digital Signal Processing and Noise Reduction) - PDF, страница 4 (17234) - СтудИзба2017-12-28СтудИзба

Описание файла

Файл "Wiener Filters" внутри архива находится в папке "Vaseghi - Advanced Digital Signal Processing and Noise Reduction". PDF-файл из архива "Vaseghi - Advanced Digital Signal Processing and Noise Reduction", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "теория управления" из 5 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "книги и методические указания", в предмете "теория управления" в общих файлах.

Просмотр PDF-файла онлайн

Текст 4 страницы из PDF

Using the Wiener filter Equation (6.10), wehavew = R −y11y1 r y1 y 2(6.66)= (R xx + Rn 1 n 1 ) −1 Arxx ( D )where rxx(D)=E [x(PD)x(m)]. The frequency-domain equivalent ofEquation (6.65) can be derived asW( f )=PXX ( f )Ae − jωDPXX ( f ) + PN1 N1 ( f )(6.67)Note that in the absence of noise, the Wiener filter becomes a pure phase (ora pure delay) filter with a flat magnitude response.200Wiener FiltersX(f)=Y(f) – N(f)Noisy signalNoisy signalspectrum estimatorW( f ) =Y(f)SilenceDetectorX(f)Y(f)WienercoefficientvectorNoise spectrumestimatorFigure 6.9 Configuration of a system for estimation of frequency Wiener filter.6.6.6 Implementation of Wiener FiltersThe implementation of a Wiener filter for additive noise reduction, usingEquations (6.48)–(6.50), requires the autocorrelation functions, orequivalently the power spectra, of the signal and noise. The noise powerspectrum can be obtained from the signal-inactive, noise-only, periods.

Theassumption is that the noise is quasi-stationary, and that its power spectraremains relatively stationary between the update periods. This is areasonable assumption for many noisy environments such as the noiseinside a car emanating from the engine, aircraft noise, office noise fromcomputer machines, etc. The main practical problem in the implementationof a Wiener filter is that the desired signal is often observed in noise, andthat the autocorrelation or power spectra of the desired signal are not readilyavailable. Figure 6.9 illustrates the block-diagram configuration of a systemfor implementation of a Wiener filter for additive noise reduction.

Anestimate of the desired signal power spectra is obtained by subtracting anestimate of the noise spectra from that of the noisy signal. A filter bankimplementation of the Wiener filter is shown in Figure 6.10, where theincoming signal is divided into N bands of frequencies. A first-orderintegrator, placed at the output of each band-pass filter, gives an estimate ofthe power spectra of the noisy signal.

The power spectrum of the originalsignal is obtained by subtracting an estimate of the noise power spectrumfrom the noisy signal. In a Bayesian implementation of the Wiener filter,prior models of speech and noise, such as hidden Markov models, are usedto obtain the power spectra of speech and noise required for calculation ofthe filter coefficients.201The Choice of Wiener Filter OrderY(f1 )BPF(f1 ).2Y2 (f1 )y(m)ρ..W(f1 ) =X2 (f1 )Y2 (f1 )^x(m)N2 (f1 )Z...X2 (f1 )–1...Y(fN)BPF(fN).2W(fN) =X2 (fN)Y2 (fN)Y2 (fN)ρX2 (fN)..N2 (fN)Z–1Figure 6.10 A filter-bank implementation of a Wiener filter.6.7 The Choice of Wiener Filter OrderThe choice of Wiener filter order affects:(a) the ability of the filter to remove distortions and reduce the noise;(b) the computational complexity of the filter; and(c) the numerical stability of the of the Wiener solution, Equation(6.10).The choice of the filter length also depends on the application and themethod of implementation of the Wiener filter.

For example, in a filter-bankimplementation of the Wiener filter for additive noise reduction, the numberof filter coefficients is equal to the number of filter banks, and typically the202Wiener Filtersnumber of filter banks is between 16 to 64. On the other hand for manyapplications, a direct implementation of the time-domain Wiener filterrequires a larger filter length say between 64 and 256 taps.A reduction in the required length of a time-domain Wiener filter canbe achieved by dividing the time domain signal into N sub-band signals.Each sub-band signal can then be decimated by a factor of N. Thedecimation results in a reduction, by a factor of N, in the required length ofeach sub-band Wiener filter.

In Chapter 14, a subband echo canceller isdescribed.6.8 SummaryA Wiener filter is formulated to map an input signal to an output that is asclose to a desired signal as possible. This chapter began with the derivationof the least square error Wiener filter. In Section 6.2, we derived the blockdata least square error Wiener filter for applications where only finitelength realisations of the input and the desired signals are available. In suchcases, the filter is obtained by minimising a time-averaged squared errorfunction. In Section 6.3, we considered a vector space interpretation of theWiener filters as the perpendicular projection of the desired signal onto thespace of the input signal.In Section 6.4, the least mean square error signal was analysed.

Themean square error is zero only if the input signal is related to the desiredsignal through a linear and invertible filter. For most cases, owing to noiseand/or nonlinear distortions of the input signal, the minimum mean squareerror would be non-zero. In Section 6.5, we derived the Wiener filter in thefrequency domain, and considered the issue of separability of signal andnoise using a linear filter.

Finally in Section 6.6, we considered someapplications of Wiener filters in noise reduction, time-delay estimation andchannel equalisation.BibliographyAKAIKE H. (1974) A New Look at Statistical Model Identification. IEEETrans. Automatic Control, AC-19, pp. 716–23.ALEXANDER S.T. (1986) Adaptive Signal Processing Theory andApplications.

Springer-Verlag, New York.Bibliography203ANDERSON B.D. and MOOR J.B. (1979) Linear Optimal Control. PrenticeHall, Englewood Cliffs, NJ.DORNY C.N. (1975) A Vector Space Approach to Models and Optimisation.Wiley, New York.DURBIN J. (1959) Efficient Estimation of Parameters in Moving AverageModels. Biometrica, 46, pp. 306–16.GIORDANO A.A. and HSU F.M. (1985) Least Square Estimation withApplications to Digital Signal Processing. Wiley, New York.GIVENS W.

(1958) Computation of Plane Unitary Rotations Transforming aGeneral Matrix to Triangular Form. SIAM J. Appl. Math. 6, pp. 26–50.GOLUB G.H. and REINSCH (1970) Singular Value Decomposition and LeastSquares Solutions. Numerical Mathematics, 14, pp. 403–20.GOLUB G.H. and VAN LOAN C.F. (1983).

Matrix Computations. JohnsHopkins University Press, Baltimore, MD.GOLUB G.H., and VAN LOAN C.F. (1980). An Analysis of the Total LeastSquares Problem. SIAM Journal of Numerical Analysis, 17, pp. 883–93.HALMOS P.R. (1974) Finite-Dimensional Vector Spaces. Springer-Verlag,New York.HAYKIN S. (1991) Adaptive Filter Theory, 2nd Ed. Prentice-Hall,Englewood Cliffs, NJ.HOUSEHOLDER A.S.(1964) The Theory of Matrices in Numerical Analysis.Blaisdell, Waltham, MA.KAILATH T. (1974) A View of Three Decades of Linear Filtering Theory.IEEE Trans.

Info. Theory, IT-20, pp. 146–81.KAILATH T. (1977) Linear Least Squares Estimation, Benchmark Papers inElectrical Engineering and Computer science. Dowden, Hutchinson&Ross.KAILATH T. (1980) Linear Systems, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ.KLEMA V.C. and LAUB A. J. (1980) The Singular Value Decomposition: ItsComputation and Some Applications. IEEE Trans. AutomaticControl, AC-25, pp.

164-76.KOLMOGROV A.N. (1939) Sur l’ Interpolation et Extrapolation des SuitesStationaires. Comptes Rendus de l’Academie des Sciences, 208, pp.2043-2046.LAWSON C.L. and HANSON R.J. (1974) Solving Least Squares Problems.Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ.ORFANIDIS S.J. (1988) Optimum Signal Procesing: An Introduction, 2nd Ed.Macmillan, New York.204Wiener FiltersSCHARF L.L. (1991) Statistical Signal Processing: Detection, Estimation,and Time Series Analysis, Addison Wesley, Reading, MA.STRANG G. (1976) Linear Algebra and Its Applications, 3rd Ed. HarcourtBrace Jovanovich, San Diego, California.WIENER N.

(1949) Extrapolation, Interpolation and Smoothing of StationaryTime Series. MIT Press Cambridge, MA.WILKINSON J.H. (1965) The Algebraic Eigenvalue Problem. OxfordUniversity Press.WHITTLE P.W. (1983) Prediction and Regulation by Linear Least-SquaresMethods. University of Minnesota Press, Minneapolis, Minnesota.WOLD H. (1954) The Analysis of Stationary Time Series, 2nd Ed. Almquistand Wicksell, Uppsala..

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5167
Авторов
на СтудИзбе
437
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее