遗传算法在FIR滤波器设计——频率抽样法中的应用

本文介绍了遗传算法在FIR滤波器设计——频率抽样法中的应用.用遗传算法确定过渡带样本值,解决了传统方法(查表法)不能保证数据是最优的问题.本文还对标准遗传算法进行了适当的改进.给出了FIR数字低通、带通滤波器设计的两个例子.实验结果说明通过遗传算法设计的FIR滤波器性能较查表法得到了改善.     

用频率采样法设计FIR滤波器

窗函数法和频率采样法是两种较为典型的FIR数字滤波器设计方法。目前,相关的《数字信号处理》教科书对窗函数法设计FIR滤波器进行了较为详细的论述,但对用频率采样法设计FIR滤波器这部分内容讲解得不够细致,让初学的学生感到难以理解。针对用频率采样法设计FIR滤波器的相关问题进行了较为深入的探讨,并结合实例借助Matlab软件进行了仿真和验证。仿真结果表明,选择合适的过渡采样点和滤波器长度,可以有效地控制阻带衰减、过渡带宽及计算复杂度。     

遗传算法在滤波器设计中的应用

遗传算法是一种模拟自然界生物进化的搜索算法,简单易行、鲁棒性强.介绍了遗传算法在频率抽样法滤波器设计中的应用;用遗传算法确定过渡带样本值,解决了传统方法(查表法)不能保证数据是最优的问题;并给出了FIR数字高通、带通滤波器设计的两个例子,实验结果表明通过遗传算法设计的FIR滤波器性能较查表法得到了改善.     

FIR滤波器设计:基于免疫算法的频率抽样技术

该文介绍了免疫算法在数字滤波器设计频率抽样技术中的应用,结合FIR数字低通、带通滤波器设计的两个例子,给出了算法实现的具体操作步骤和实验结果。实验数据表明,采用免疫算法确定的频率过渡带样本值是最优的,设计的FIR滤波器的频率特性优于查表法。文中还把免疫算法与遗传算法在频率抽样技术中的应用作了比较,其收敛速度较遗传算法明显加快。     

基于改进遗传量子算法的FIR数字滤波器设计

采用改进遗传量子算法(IGQA)进行FIR数字滤波器的优化设计,将滤波器的过渡带样本值作为变量进行优化,解决了传统方法(查表法)不能保证数据最优的问题。针对遗传量子算法(GQA)在优化连续多峰函数时易出现早熟的问题,提出一种改进遗传量子算法(IGQA),典型函数测试表明,IGQA的性能优于GQA和其它几种遗传算法,收敛速度快,全局寻优能力强,能有效地克服早熟现象。采用IGQA优化设计的FIR数字低通和带通滤波器的性能较查表法得到了很大改善。     

基于频率采样技术的FIR数字滤波器优化设计

本文提出了一种FIR数字滤波器满意优化设计方法，将滤波器过渡带样本值作为优化变量，通过设计通带、过渡带和阻带性能指标满意度函数和综合满意度函数，构造出满意优化模型，并用本文提出的新量子遗传算法搜索满意解，FIR高通和带阻数字滤波器的设计结果表明，采用满意优化方法设计的FIR滤波器的性能优于传统方法。     

基于免疫算法的FIR数字滤波器优化设计

针对频率采样技术设计FIR滤波器的特点,推导出阻带衰减关于滤波器阶数和过渡带采样值的优化函数,并具体设计了免疫算法对其优化求解.仿真验证表明,较之以往方法,其效果较好,对基于频率采样技术的FIR滤波器优化设计具有重要意义.     

基于频率响应掩蔽法的宽带滤波器的设计

针对FIR滤波器设计中锐截止宽带滤波器阶数较高、计算复杂的问题,提出用频率掩蔽法,先设计一个过渡带为目标过渡带的L倍的原型滤波器,其实现复杂度远小于所要求的滤波器,依据L倍内插滤波器的过渡带宽是原型滤波器的1/L的原理,利用一对互补滤波器和掩蔽滤波器,得到了较低计算复杂度的锐截止宽带滤波器。     

有限冲击响应数字滤波器的DSP实现

数字滤波是信号处理过程的主要方式,FIR数字滤波器以其系统稳定和易实现线性相位应用更为广泛。设计了采用窗函数法的FIR数字带通滤波器,在DSP中采用单采样模式,在每一个采样周期内只产生一个信号输出值,实时处理采样后的信号。通过MATLAB进行滤波器的仿真,修改滤波器的参数使其达到设计指标。利用窗函数法设立的FIR数字滤波器,是获得较好的主瓣最大能量和旁瓣衰减意义下的最佳设计方法。     

基于梳状滤波器的FIR数字滤波器设计

根据子滤波器抽头级联法,采用梳状滤波器作为子滤波器,设计了一种新型FIR数字滤波器.通过C语言编程的方法来选择子滤波器阶数,使原型滤波器的过渡带宽度最宽.采用经过变换的通带和阻带边界频率来进行原型滤波器的设计,使得原型滤波器的阶数比传统实现方法低很多.采用该方法实现的FIR滤波器乘法器个数比传统方法少很多,硬件实现更为简单,大幅减小了硬件开销.该方法已成功用于回声消除和噪声抑制芯片,FIR滤波器的面积约为传统方法的50%,用180 nm 3.3 V/1.8 V 6层金属混合信号CMOS工艺流片,结果表明,对于过渡带较窄的滤波器,该方法非常有效.     

FIR滤波器设计:基于进化规划的频率采样技术

本文介绍了进化规划在要样技术中的应用,结合ＦＩＲ数字低通、带通滤波器设计的两个例子,给出了算法实现的具体操作步骤和实验结果。实验数据表明采用进化规划确定的频率过渡带样本值是最优的,设计的ＦＩＲ滤波器的性能优于查表法。     

通信系统中FIR数字滤波器的设计研究

文中基于FPGA技术设计了一个16阶FIR数字低通滤波器。采用分布式算法作为滤波器的硬件实现算法。通过将FIR滤波器的乘加运算转化为查找表,极大提高了FIR滤波器的速度。在程序设计中采用了层次化、模块化的设计思想,将整个滤波器划分为多个功能模块。仿真结果表明：文中设计的滤波器硬件规模较小。同时只要将查找表进行相应的改动,就能分别实现低通、高通、带通FIR滤波器,体现了设计的灵活性。     

Design of 2-D FIR narrow transition band filters by double transformations using GA approach

In this investigation, subfilters are cascaded in the design of a 2-D narrow transition band FIR digital filter with double transformations, a transformation from wide transition band subfilter into 1-D narrow transition band filter and a McClellan transformation from 1-D filter into 2-D filter. The traditional method for designing a 2-D FIR digital filter with a narrow transition band yields very high orders. The difficulty of the design and implementation will increase with orders exponentially. Numerous identical low-order subfilters are cascaded together to simplify the design of a high-order 2-D filter compared to traditional design method. A powerful genetic algorithm (GA) is presented to determine the best coefficients of the McClellan transformation. It can be used to design any contours of arbitrary shape for mapping 1-D to 2-D FIR filters very effectively. A generalized McClellan transformation is presented, and can be used to design 2-D complex FIR filters. Various numerical design examples are presented to demonstrate the usefulness and effectiveness of the presented approach.

Multiplier-less FIR filter design using a genetic algorithm

A new synthesis technique is described for multiplier-less FIR digital filters consisting of a cascade of primitive linear phase sections. For medium-order filters the search space for an optimal cascade is typically of the order of 10³⁰ and this can be examined in a computation efficient way using the parallel-search capability of a genetic algorithm (GA). A particular form of GA based upon multilevel or structured chromosomes has been developed for the primitive cascade problem. Initial results suggest that, for the cost of increased filter delay, a typical 2:1 advantage can be achieved in both VLSI chip area and clock rate compared to filters designed using the usual equiripple method     

Design of low-order linear-phase IIR filters via orthogonalprojection

This paper presents an indirect linear-phase IIR filter design technique based on a reduction of linear-phase FIR filters. The desired filter is obtained by minimizing the L₂ norm of the difference between the original FIR filter and the lower order IIR filter. We first establish a relationship between the Hankel singular values of the discarded part of the FIR filter and the L₂ norm of the corresponding filter approximation error based on model truncation. This result motivates us to propose a simple finite search method that will achieve better approximation results than commonly used truncation methods such as the balanced truncation (BT) and the impulse response gramian (IRG) methods. We then develop an iterative algorithm for finding an optimal IIR filter based on a matrix projection of the original FIR filter. The convergence of the proposed algorithm is established. Filters designed using the proposed algorithm are compared with those obtained by other techniques with respect to the amplitude response and group delay characteristics in the passband. Numerical examples show that the proposed algorithm offers the best performance     

一种高阶线性FIR滤波器设计

为了解决高阶线性FIR滤波器占用查找表资源过多的问题,提出了一种采用对称查找表的分布式结构。利用线性FIR滤波器系数对称的特点,设计了深度更小的对称查找表。采用时分复用技术和流水线技术,有效节约了查找表资源,提高了FIR滤波器的运行频率。在Xilinx XC5VLX110T FPGA芯片上,实现了1 023阶的基于对称查找表的FIR滤波器。结果表明,相比于分段查找表结构,对称查找表结构的FIR滤波器节约了48%的Block Rom资源,提升了15%的最高时钟频率。     

FIR滤波器的FPGA高效实现和巧妙验证

为了降低FIR滤波器对FPGA资源的消耗,同时能够直接验证其滤波性能,本文介绍了基于加法器网络的FIR滤波器的实现方法,以及系数的CSD码、最优CSD码表示方法,并引出了更加高效的简化加法器网络法.以一个32阶FIR低通滤波器的实现为例说明了设计的过程,巧妙结合MATALB与QuartusⅡ对所设计的滤波器进行了验证.实践表明,该方法节约资源,调试方便.