【摘要】：FIR數(shù)字濾波器因其非遞歸型結(jié)構(gòu)具有內(nèi)稟穩(wěn)定性并且在其具體設(shè)計中容易實現(xiàn)線性相位,所以在現(xiàn)代通信和信號處理過程中經(jīng)常使用。然而,若要設(shè)計一個性能較好的FIR濾波器,往往需要較高的濾波器階數(shù),較高的濾波器階數(shù)則意味著較高的設(shè)計復(fù)雜度以及較大的運算量。在具體硬件電路實現(xiàn)時,如果FIR濾波器階數(shù)較高,則需要較多的存儲單元和運算單元,這會導(dǎo)致在實現(xiàn)過程中功耗大、成本高、效率低等一系列問題。本文主要通過研究稀疏FIR濾波器設(shè)計算法來解決上述存在的問題。稀疏FIR濾波器設(shè)計旨在通過一定的優(yōu)化設(shè)計算法,在滿足約束條件的情況下,盡可能減少非零值濾波器系數(shù)的數(shù)目。稀疏FIR濾波器設(shè)計問題可以用滿足一定約束條件的最小0范數(shù)模型進(jìn)行描述。最小0范數(shù)問題是一個不易求解的NP-hard問題。在對數(shù)字濾波器及其設(shè)計的基本概念,以及壓縮采樣中的稀疏重構(gòu)算法等進(jìn)行簡要介紹之后,本文對稀疏FIR濾波器的設(shè)計算法進(jìn)行了研究,主要工作如下:(1)基于迭代重加權(quán)最小1范數(shù)算法和二分搜索法,提出一種線性相位稀疏FIR濾波器設(shè)計算法。首先用迭代重加權(quán)最小1范數(shù)算法設(shè)計一個濾波器,其濾波器系數(shù)中可能包含多個零值或接近零值的濾波器系數(shù)。然后在滿足幅值響應(yīng)約束條件下用二分搜索法查找哪些較小的非零值濾波器系數(shù)可以被強制為零。(2)在實際應(yīng)用中,FIR濾波器可能并不需要具有嚴(yán)格線性相位,只要求滿足近似線性相位即可。又因為在濾波器階數(shù)和幅值誤差相同時,近似線性相位條件下設(shè)計的濾波器系數(shù)比線性相位條件下設(shè)計的濾波器系數(shù)更稀疏。因此,本文提出一種頻率響應(yīng)誤差約束下近似線性相位稀疏FIR濾波器設(shè)計算法。(3)頻率響應(yīng)誤差約束下近似稀疏FIR濾波器設(shè)計算法設(shè)計的濾波器,其相位誤差可能偏大。為了解決此問題,本文又提出一種可以分別對濾波器幅值誤差和相位誤差進(jìn)行控制的近似線性相位稀疏FIR濾波器設(shè)計算法。
[Abstract]:FIR digital filter is often used in modern communication and signal processing because of its intrinsic stability and easy to realize linear phase in its specific design. However, in order to design a FIR filter with better performance, a higher filter order is often required, and a higher filter order means a higher design complexity and a large amount of computation. If the order of FIR filter is high, more memory cells and operation units are needed, which will lead to a series of problems, such as high power consumption, high cost, low efficiency and so on. In this paper, we study the sparse FIR filter design algorithm to solve the above problems. Sparse FIR filter design is designed to reduce the number of non-zero filter coefficients as much as possible under the condition of satisfying the constraint conditions through a certain optimal design algorithm. The sparse FIR filter design problem can be described by a minimum 0-norm model satisfying certain constraints. The minimum 0 norm problem is a difficult NP-hard problem. After a brief introduction of the basic concept of digital filter and its design, and the sparse reconstruction algorithm in compressed sampling, the design algorithm of sparse FIR filter is studied in this paper. The main work is as follows: (1) based on iterative reweighted minimum 1-norm algorithm and binary search algorithm, a linear phase sparse FIR filter design algorithm is proposed. First, a filter is designed using iterative reweighted minimum 1-norm algorithm, whose filter coefficients may contain multiple zero values or near zero values. Then the binary search method is used to find out which non-zero filter coefficients can be forced to zero under the constraint of amplitude response. (2) in practical applications, the FIR filter may not need to have a strict linear phase. Only approximate linear phase is required. Moreover, when the order and amplitude error of the filter are the same, the filter coefficients designed under the condition of approximate linear phase are more sparse than those designed under the condition of linear phase. Therefore, an approximate linear phase sparse FIR filter design algorithm with frequency response error constraints is proposed. (3) the phase error of the approximate sparse FIR filter design algorithm with frequency response error constraints may be too large. In order to solve this problem, an approximate linear phase sparse FIR filter design algorithm is proposed, which can control the filter amplitude error and phase error respectively.
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN713

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;濾波器設(shè)計中的函數(shù)空間法[J];國外紅外與激光技術(shù);1975年01期

2 劉婷;張立毅;張晉斌;;基于人工蜂群算法的FIR濾波器設(shè)計[J];山西電子技術(shù);2014年02期

3 梁春燕,謝劍英,魏震;不確定柔性系統(tǒng)消除殘留振蕩的時滯濾波器設(shè)計[J];機械工程學(xué)報;2000年07期

4 ;軟件[J];今日電子;2001年01期

5 鄧擁軍,郭興波,楊知行,潘長勇;最小平方誤差受限的FIR濾波器設(shè)計[J];電訊技術(shù);2005年01期

6 李杰;彭靜;朱維樂;;基于二次規(guī)劃的2D FIR濾波器設(shè)計[J];電子測量與儀器學(xué)報;2007年05期

7 張欣;郭維波;葉靈偉;;基于二階錐優(yōu)化的FIR濾波器設(shè)計[J];青島大學(xué)學(xué)報(工程技術(shù)版);2007年02期

8 黃叢生;;基于System Generator For DSP的FIR濾波器設(shè)計[J];黃石理工學(xué)院學(xué)報;2007年04期

9 歐陽高翔;倪茂林;孫承啟;;基于依參數(shù)分離算子的魯棒可靠濾波器設(shè)計[J];自動化學(xué)報;2008年03期

10 何永泰;肖麗仙;;一種改進(jìn)型FIR濾波器設(shè)計與研究[J];電測與儀表;2008年03期

相關(guān)會議論文 前10條

1 劉遠(yuǎn)慶;;高性能雙模腔體濾波器設(shè)計[A];2009年全國微波毫米波會議論文集（上冊）[C];2009年

2 黃翔東;李文元;侯春萍;王兆華;;基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)1型FIR濾波器設(shè)計及性能分析[A];全國第一屆信號處理學(xué)術(shù)會議暨中國高科技產(chǎn)業(yè)化研究會信號處理分會籌備工作委員會第三次工作會議�？痆C];2007年

3 孫航;劉榮利;文成林;;一類連續(xù)不確定動態(tài)系統(tǒng)的魯棒融合濾波器設(shè)計與性能分析[A];第二十六屆中國控制會議論文集[C];2007年

4 吳邊;蘇濤;楊波;梁昌洪;;曲線擬合法在管狀濾波器設(shè)計中的應(yīng)用[A];2005'全國微波毫米波會議論文集（第二冊）[C];2006年

5 周貴峰;錢彥嶺;王南天;李岳;;胚胎型仿生硬件結(jié)構(gòu)FIR濾波器設(shè)計與仿真[A];第20屆測控、計量、儀器儀表學(xué)術(shù)年會論文集[C];2010年

6 王林泓;楊浩;;心電信號處理中濾波器設(shè)計的研究[A];全國電工理論與新技術(shù)學(xué)術(shù)年會（CTEE'2001）論文集[C];2001年

7 李剛;吳邊;賴鑫;梁昌洪;;基于改進(jìn)漸進(jìn)空間映射算法的濾波器設(shè)計[A];2009年全國微波毫米波會議論文集（上冊）[C];2009年

8 孫振陸;王炎生;王醒華;陳宗基;;多故障魯棒檢測濾波器設(shè)計[A];1998年中國控制會議論文集[C];1998年

9 郝如江;馮志鵬;褚福磊;;數(shù)學(xué)形態(tài)濾波器設(shè)計及應(yīng)用研究[A];2008中國儀器儀表與測控技術(shù)進(jìn)展大會論文集（Ⅰ）[C];2008年

10 周永忠;楊志家;;基于復(fù)用查找表結(jié)構(gòu)FIR濾波器設(shè)計[A];第六屆全國信息獲取與處理學(xué)術(shù)會議論文集（1）[C];2008年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 曹慶峰;微帶雙頻帶通射頻濾波器設(shè)計方法研究[D];武漢大學(xué);2012年

2 洪曉芳;幾類時滯飽和系統(tǒng)H_∞濾波器設(shè)計及應(yīng)用[D];山東大學(xué);2014年

3 馮晉;復(fù)雜離散不確定系統(tǒng)的魯棒濾波方法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

4 王小敏;非線性動力學(xué)濾波器設(shè)計及其在信息安全中的應(yīng)用研究[D];西南交通大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 楊建;基于LTCC工藝的小型化雙頻濾波器設(shè)計[D];西安電子科技大學(xué);2014年

2 劉兆田;多元優(yōu)化過程記憶最優(yōu)FIR濾波器設(shè)計算法研究[D];云南大學(xué);2016年

3 謝姜陵;天線前端寬阻帶濾波器設(shè)計[D];電子科技大學(xué);2016年

4 曲朋;基于FPGA的納米定位平臺控制器的濾波器設(shè)計[D];沈陽建筑大學(xué);2016年

5 劉磊;稀疏FIR濾波器設(shè)計算法的研究[D];杭州電子科技大學(xué);2016年

6 董舒;基于阻抗失配的EMI濾波器設(shè)計研究[D];華中科技大學(xué);2015年

7 史秋月;基于樣本值的濾波器設(shè)計[D];青島大學(xué);2013年

8 李建禎;一類離散模糊系統(tǒng)的濾波器設(shè)計[D];曲阜師范大學(xué);2007年

9 徐東;給定幅值及相位誤差的復(fù)系數(shù)FIR濾波器設(shè)計[D];杭州電子科技大學(xué);2011年

10 徐迎虎;基于空間映射法的濾波器設(shè)計[D];杭州電子科技大學(xué);2011年

，

本文編號：2268197