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线性最小均方误差估计

参考链接:LMMSE - 知乎 (zhihu.com)

参考书籍:《统计信号处理基础》

LMMSE(Linear Minimum Mean Squared Error)是一种信号处理方法,用于对输入信号进行估计或恢复。LMMSE方法基于线性估计器,通过最小化误差均方差的方式对信号进行估计。

在信号处理领域,LMMSE方法常用于恢复被加噪声或失真的信号。假设有一个被噪声污染的信号 $y$,我们希望得到它的无噪声版本 $x$。假设 $y$ 和 $x$ 之间存在线性关系,即:$y=Hx+n$。其中,$H$ 是一个已知的线性变换矩阵,$n$ 是加性高斯噪声。我们可以使用LMMSE方法来估计 $x$。

LMMSE方法的基本思想是,首先利用信号和噪声的统计特性,构造一个最小均方误差准则函数,然后通过对准则函数求导的方式,求得最小误差下的估计器。对于上述的线性模型,LMMSE估计器的形式为:

其中,$\sigma_n^2$ 是噪声方差,$E{x|y}$ 表示在已知 $y$ 的情况下对 $x$ 的最小均方误差估计值,即后验均值估计。

LMMSE方法具有良好的性能和广泛的应用,尤其在通信系统、图像处理、音频处理等领域得到了广泛应用。