RLS
RECURSIVE LEAST SQUARE ESTIMATION
递归/迭代最小二乘估计
1.最小二乘算法简介
最小二乘算法基于确定性思想,该算法讨论怎样根据有限个观测数据来寻滤波器的最优解,即求如下图这样具有M个抽头的横向滤波器的最优权向量。
最小二乘算法的目的就是通过最小化误差向量的模的平方和,即最小化,来求解得到最优权向量:
由于:
其中:
滤波器阶数:M
样本点数:N
误差向量:
期望向量:
数据矩阵:
由此可以得到:
化简得:
要求J的最小值,首先要得到J关于的梯度:
再令▽J=0得:
上式被称为「确定性正则方程」
当M<N-M+1时,若方阵AHA是非奇异(可逆)的,则可以得到确定性正则方程的解:
上式也被称为最小二乘(LS)解。
而向量被称为对期望响应向量的最小二乘估计,简称LS估计。
2.递归最小二乘(RLS)算法
在(2)式中,涉及矩阵AHA的求逆运算,运算量较大,递归最小二乘(RLS)算法就是用迭代算法代替矩阵求逆达到降低运算量的目的。
将数据矩阵AH做如下扩展:
定义输入数据数据的时间相关矩阵:
定义时间互相关向量为
于是,如式(1)所示的确定性正则方程变成下式:
正则化最小二乘问题
(3)式就是「N时刻的确定性正则方程」
将N时刻变为任意时刻n,并引入遗忘因子λ(0<λ<1),则、z和(3)式变成如下所示:
注:(n)中引入δλnI是为了使(n)可逆。
令P(n)=-1(n),接下来需要的事情就是求出的迭代公式,推导过程较为繁琐,在此不再展开,直接给出最后的迭代公式。
其中:
可以看到(n)迭代式中的变量P(n)、(n)、(n)都是可以迭代求解的。
RLS算法步骤:
「1.初始化:」
「2.n=1,2,...,N时,做如下迭代运算:」
「3.令n=n+1,重复步骤2。」

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