Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例

时间:2024-03-31 11:50:09

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LMS算法概述:

LMS主要原理:

LMS实现步骤:

LMS替代矩阵求逆示例:


LMS算法概述:

LMSLeast Mean Square),源自LEAST-MEAN-SQUARE ADAPTIVE FILTERS,通过迭代的方式估计出待求参数的最优逼近,常用于滤波。

Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例为例,Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例, Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例分别为已知量,Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例为未知量。常规的求解方式即 Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例求得精确解(将Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例看成输入信号,Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例看作未知系统,Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例看作输出信号,整个过程即滤波,求Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例即求滤波函数),考虑到矩阵求逆的计算成本及实现方式受限,我们也可以采取迭代的方式逼近精确解,LMS就是其中的一种方式,将估计出的解带入原方程求得Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例的估计Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例,找到使得Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例的期望最小的Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例即为最优逼近,Least Mean Square名字的由来也即如此。

LMS主要原理:

给定初始估计Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例沿着误差减小的梯度方向更新Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例便可不断逼近最优解,如式(1)所示, 

                                                                       Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例                                                                                            (1)

其中Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例控制算法稳定性收敛速度Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例控制收敛方向误差Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例, 误差的平方Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例为二次型,有极小值,对Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例关于Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例求偏导即为Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例的一种表示 :

                                                                         Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例                                                                                                    (2)

将(2)带入(1)即得LMS的迭代更新准则,

                                                                        Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例                                                                                         (3)

(注,下标Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例代表迭代次数Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例,此处为Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例)而非右乘(Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例)主要从迭代过程中Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例的维数一致考虑,取共轭转置将解空间扩大至复数域)

 

LMS实现步骤:

Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例为例,Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例, Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例分别为已知量,Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例为未知量。)

步骤 1 确定初始估计Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例,初始步长Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例 , 最大迭代次数,误差精度  ;

步骤 2 Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例带入原模型中计算Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例估计值Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例   ;

步骤 3 计算Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例的真实值与估计值之间的误差Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例 及误差平方的均值,Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例 ;

步骤 4 更新Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例   ;

重复步骤2-4,直到误差精度达到期望范围内或迭代达到最大次数为止。

 

 

注:① 原模型有解;

        Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例的选取需要保证算法稳定和收敛,即,Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例

       ③ 迭代次数依赖初始条件和终止条件。


LMS替代矩阵求逆示例:

                                               Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例                                Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例

已知Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例,Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例利用LMS求Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例

给定Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例的初始估计

                                                                           Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例

                                                           Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例

设置最大迭代次数Iter = 1e6,误差精度eps = 1e-6,则迭代772次即可得到满足要求的逼近值

                                                                 Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例

Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例的精确解为

                                                                        Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例

Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例

优化Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例的初始估计以及Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例,则可保证迭代次数更少收敛速度更快。实验发现,Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例的选取越接近Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例,收敛速度越快,所需的迭代次数越少,当Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例时,算法发散,无法求得最优逼近。

Least Mean Square(LMS) 理论分析及替代矩阵求逆示例