Convergence Acceleration of the LMS Algorithm Using Successive Data Orthogonalization

입력 신호의 연속적인 직교화를 통한 LMS 알고리즘의 수렴 속도 향상

  • 신현출 (숭실대학교 정보통신전자공학과)
  • Published : 2008.03.25

Abstract

It is well-blown that the convergence rate gets worse when an input signal to an adaptive filter is correlated. In this paper we propose a new adaptive filtering algorithm that makes the convergence rate much improved even for highly correlated input signals. By introducing an orthogonal constraint between successive input signal vectors we overcome the slow convergence problem of the LMS algorithm with the correlated input signal. Simulation results show that the proposed algerian yields fast convergence speed and excellent tracking capability under both time-invariant and time-varying environments, while keeping both computation and implementation simple.

적응 필터의 입력 신호의 상관도 (correlation)가 클 경우 LMS 알고리즘의 수렴 속도는 상당히 느려지게 된다. 본 논문에서는 입력 신호의 상관도가 높은 상황에서 수렴 속도를 향상시킬 수 있는 적응 필터링 알고리즘을 제안한다. 입력 신호에 대하여 직교성을 가지도록 변환을 인위적으로 가하여 LMS 알고리즘의 한계를 극복한다. 제안한 알고리즘의 성능 향상은 시스템식별 모델을 통하여 그 수렴 속도의 개선을 확인하며 또한 시변 환경 하에서 적응 필터의 시변 추적 능력을 통해 보여 진다.

Keywords

References

  1. B. Widrow and S. D. Sterns, Adaptive Signal Processing, Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1985
  2. S. Haykin, Adaptive Filter Theory, NJ: Prentice Hall, second edition, 1991
  3. G. O. Glentis, K. Berberidis, and S. Theodoridis, 'Efficient least squares adaptive algorithms for FIR transversal filtering,' IEEE Signal Processing Mag, vol. 16, pp.13-41, Apr. 1999 https://doi.org/10.1109/79.774932
  4. J. G. Proakis, 'Channel identification for high speed digital communications,' IEEE Trans. Automat. Contr., vol. AC-19, pp.916-922, Dec. 1974
  5. G. K. Boray and M. D. Srinath, 'Conjugate gradient techniques for adaptive filtering,' IEEE Trans. Circuits Syst. I, vol. CAS-39, pp.1-10, Jan. 1992
  6. P. S. Chang and A. N. Willson Jr., 'Adaptive filtering using modified conjugate gradient,' Proceedings of the 38th Midwest Symposium on Circuits and Systems, vol. 1, pp.243-246, 1996
  7. P. S. Chang and A. N. Willson Jr., 'Analysis of conjugate gradient algorithms for adaptive filtering,' IEEE Trans. Signal Processing, vol. 48, pp.409-418, Feb. 2000 https://doi.org/10.1109/78.823968
  8. J. S. Lim, 'New adaptive filtering algorithms based on an orthogonal projection of gradient vectors,' IEEE Signal Processing Lett., vol. 7, pp.314-316, Nov. 2000 https://doi.org/10.1109/97.873568
  9. G. Strang, Linear algebra and its applications, Florida: Harcourt Brace Jovanovich, 1988