基于MATLAB的约束最小二乘法FIR数字滤波器设计

在数字信号处理领域中,无限脉冲响应数字滤波器（IIR）和有限脉冲响应数字滤波器（FIR）占有极其重要的地位。但是,IIR数字滤波器存在诸如稳定性难以保障以及相位的非线性等一些固有缺点,这使得具有线性相位等优点的FIR数字滤波器得到很好的发展。本文介绍基于MATLAB的约束最小二乘法FIR数字滤波器设计。包括约束最小二乘法基本原理和FIR数字滤波器设计思想以及相关MATLAB程序语言,并介绍MATLAB的SPTooL滤波器设计器及其应用。     

加权最小二乘法设计分数延迟FIR数字滤波器

用加权最小二乘法设计分数延迟FIR数字滤波器。在设计中,滤波器系数表示为分数延时量的多项式,对由多项式系数构成的矩阵进行行拉直,使之成为行向量以方便计算;用积分计算目标误差函数,相对于利用大量离散点值求和的方法,精度更高;求解拉直行向量时,采用矩阵三角分解,并合理调整计算顺序以避免病态计算。仿真计算表明,利用本文方法设计的分数延迟FIR数字滤波器的精度更高,复杂度更低。     

线性相位FIR数字滤波器设计的随机抽样递推最小二乘算法

本文考虑了基于加权平方误差准则线性相位FIR数字滤波器的设计问题，提出一种随机抽样递推最小二乘（RS－RLS）设计方法．将设计问题看成一个线性系统的辨识问题，辨识参数所需的数据由一随机抽样法产生，辨识算法采用递推最小二乘法上RS-RLS设计法简单易用，设计范例说明这一方法具有很高的设计精度．     

设计稳定约束最小二乘无限冲击响应滤波器的序列最小化方法

无限冲击响应(infinite impulse response, IIR)数字滤波器不具有内禀稳定性, 因此在其实际设计中要施加稳定性约束. 稳定三角形条件是一种充分必要且线性的稳定性约束条件, 为了充分利用该条件, 本文使用基于二阶因子迭代更新的序列最小化技术将IIR滤波器的约束最小二乘设计问题转化为一系列的约束最小二乘子问题, 在每一个子问题中, 有且只有一个二阶分母因子连同整个分子被优化, 其他的二阶分母因子保持不变. 设计实例表明此方法能比现有方法得到性能更好的滤波器.     

基于MATLAB的FIR数字滤波器设计

数字滤波是数字信号处理的重要环节.数字滤波器可分为FIR和IIR两大类.文章根据FIR滤波器的设计原理,详细介绍了MATLAB环境下FIR数字滤波器的设计方法和操作步骤,并列出了设计实例程序及运行结果.     

基于MATLAB的FIR数字滤波器的设计

在满足幅度特性的要求下,FIR系统可以保证严格的线性相位特性,合理设计滤波器各参数以逼近理想滤波器,从而满足设计性能指标。反之,在某种准则下设计滤波器各参数,可获取最优结果。这里借助MATLAB软件工具箱,采用三种不同的方法设计FIR数字滤波器,并进行对比。     

基于最小二乘法的MATLAB辨识仿真实验

系统辨识是利用输入输出数据,从一组给定的模型中,确定一个与所测系统等价的模型。利用MATLAB中的Simulink模块,搭建线性系统,利用最小二乘对仿真得到的数据进行辨识,最终得到与系统模型等价的模型。给出了辨识仿真的整个流程,为应用于实际工程做出了基础。     

基于Kaiser窗函数的FIR数字滤波器设计

FIR滤波器因其严格的线性相位特性,对于高保真的信号处理具有广泛的应用价值。本文阐述了FIR数字滤波器的原理、线性相位条件,讨论了窗函数设计方法,并利用VHDL语言基于Kaiser窗函数进行FIR滤波器的仿真设计。仿真表明：借助软件设计实现数字滤波器简便易行,滤波性能指标能较好的达到指定的要求。     

最大误差约束下最小二乘准则FIR滤波器设计

考虑了一类加权最小二乘复系数FIR滤波器的设计问题,要求滤波器通带及止带内频点的频率响应与期望响应误差小于给定的最大误差门限.结合半正定优化理论,经过数学推导,将该设计问题转换为半正定优化问题,然后借助内点方法给出最优滤波器系数.另外,该方法能够检测出给定约束条件的优化问题是否存在可行解,从而可以使设计者能够以自适应的方式调整约束条件.仿真结果表明设计算法是十分有效的,并具有很好的稳健性.     

基于MATLAB窗函数法辅助设计FIR滤波器

该文简要介绍设计Fir滤波器的流程,并对MATLAB中滤波器设计的相关函数做了一些介绍。同时给出了如何利用MAT LAB的信号处理工具箱中的函数设计数字滤波器,并对两种设计方法的结果进行仿真分析。     

Recursive FIR filter structures on FPGA

A new approach to piecewise-polynomial approximation and recursive implementation structures for linear-phase Finite Impulse Response (FIR) filters have been recently proposed. In this paper, we describe hardware prototype implementations of the new structures for all four types of linear-phase FIR filters using a Field Programmable Gate Array (FPGA) based platform. Narrowband lowpass filters and narrowband differentiators are used as design examples to demonstrate the functionality and efficiency of the implementations. The required wordlength and resource usage is analyzed.     

基于约束最小二乘数字图像恢复

介绍了图像退化模型和约束最小二乘滤波器以及平滑约束最小二乘滤波器,并用MATLAB7.0实现约束最小二乘滤波恢复图像和平滑约束最小二乘滤波恢复图像。     

基于杂交粒子群算法的FIR数字滤波器设计

介绍了杂交粒子群算法的原理,通过三个典型Benchmark函数对该算法的收敛精度进行了测试.将杂交粒子群算法应用到FIR数字滤波器的设计中,从而计算出FIR数字滤波器的系数.通过高通和带通两个实例进行仿真实验,并与Parks-McClellan算法设计的滤波器进行对比,结果表明,采用杂交粒子群算法设计FIR数字滤波器具有更好的通带和阻带特性,是一种有效的方法.     

阵列互耦误差FIR校正滤波器设计与FPGA实现

针对传统型FIR滤波器在高阶条件下运算速度变慢与耗费资源增多这一问题，提出一种基于分段卷积的高速高阶FIR滤波器设计方法，通过在频域并行处理的方式实现了数据的快速处理。首先，确定滤波器的设计阶数M并将其作为基准序列长度，对输入的数字信号进行M周期延时；然后，将原序列与延时序列分别作快速傅里叶变换（FFT）；其次，将变换后的频域结果分别与滤波器相乘后作快速傅里叶逆变换（IFFT）；最后，通过重叠保留的方法实现两路数据的拼接。理论分析与仿真测试表明，与基于查找表（LUT）的传统分布式方法相比，同等阶数下所提方法的寄存器资源节省了30%以上。在此基础上利用实验平台的实测数据进行验证，结果表明，与互耦误差校正前相比，校正后的幅度失配均方根小于1 dB，相位失配均方根小于0.1 rad，实验数据充分展示了该方法对互耦误差校正的有效性。     

数字滤波器设计的文化量子算法

有限脉冲响应(FIR)和无限脉冲响应(IIR)数字滤波器的设计实质可看作是多参数优化问题。为实现高效的数字滤波器,首先将滤波器的设计转化为滤波器参数的约束优化问题,然后提出文化量子(CQ)算法在参数空间进行并行搜索以获得滤波器设计的最优参数值。提出的文化量子算法结合文化原理,在量子种群空间更新中使用了量子旋转门的知识进化机制,是一种可用于实数解优化的快速多维搜索算法。计算机仿真实验表明在对FIR和IIR数字滤波器设计时,文化量子算法的收敛速度和性能都优于粒子群,量子粒子群以及自适应量子粒子群优化等算法,证明了该方法的有效性和优越性。     

基于神经网络的线性相位FIR滤波器设计

针对FIR滤波器的神经网络设计法,提出一种泛函连接人工神经网络的改进算法。通过设置不同的加权误差函数值来控制各个样本的学习率,改善了网络的学习效果;制定了神经网络训练集的选取规则,使用该规则选取样本对网络进行训练,可设计通带阻带截止频率指标精确可控的滤波器,克服了现有算法只能设计具有通带截止频率的滤波器和不能精确控制任意截止频率的不足。仿真结果表明所提出的方法能很好地满足设计要求。     

基于有限长脉冲响应滤波器和aTrous算法的小波心电信号去噪

微弱低频的心电信号采集中容易受到外界环境的干扰,必须先对其进行预处理才能用于心脏疾病的诊断。Mallat算法的小波分解重构法不能有效滤除心电信号中的工频和肌电干扰;小波阈值法不能有效滤除心电信号中的工频和基线漂移,重构的心电信号会产生伪吉布斯现象。针对以上情况,提出了一种基于有限长脉冲响应滤波器(FIR)和aTrous算法的小波去噪方法。该方法综合运用了50Hz陷波器、aTrous算法小波分解重构法和小波阈值法。仿真郑州大学第二附属医院和MIT-BIH心率失常数据库的心电信号表明,该方法能够有效去除心电信号中的工频和基线漂移,大幅度衰减肌电干扰,同时有效消除伪吉布斯现象。     

一种最小二乘／奇异值分解算法

针对预失真技术中存在记忆非线性放大器预失真的问题,分析数字预失真器的结构和常用预失真器的识别算法,对经典最小二乘／奇异值分解（LS／SVD）算法进行改进,以较少资源获得较高性能。仿真结果表明,改进的LS／SVD算法能实现记忆非线性放大器的快速、高效线性化,提高记忆非线性放大器的性能。     

RBF网络的微分进化正交最小二乘算法

研究用于径向基函数（RBF）网络训练的一种微分进化正交最小二乘（DEOLS）算法。把微分进化（DE）算法的种群作为正交最小二乘（OLS）算法的候选径向基函数集合,利用OLS对DE的种群个体进行评断,以确定RBF网络的隐结点的数目、中心和宽度。该算法融合了DE的强大搜索能力和OLS的高效评断能力,隐结点的选择比OLS要合理,同时避免DE的复杂性。最后使用实验验证了该算法的优越性。