FBMC系统中原型滤波器的迭代设计算法

基于滤波器组的多载波系统的整体性能完全由一个原型滤波器决定,例如频率选择特性、符号间干扰和信道间干扰。为构建近似完全重构的多载波系统,提出了一种迭代算法来设计原型滤波器。该算法将设计问题归结为一个无约束的优化问题,其目标函数为符号间干扰、信道间干扰以及原型滤波器阻带能量的加权和。通过推导目标函数的梯度向量和海森矩阵,采用修正牛顿算法来迭代优化原型滤波器,每次迭代更新中,原型滤波器都是通过闭合公式求解,因此算法的计算复杂度很低。仿真实验表明,与已有的设计算法相比,所提出的算法提高了系统的整体性能。     

FMT系统的滤波器组优化设计

传统滤波多音调制(FMT)系统的原型滤波器阻带衰减不够大,过渡带宽度衰减速度慢,导致系统性能较低。为此,提出一种基于FMT系统载波间干扰抑制的滤波器组优化设计方法。通过优化滤波器组中原型滤波器的通带截止频率、过渡带宽度和旁瓣峰值来提高FMT系统的子信道频谱约束性。仿真结果表明,采用该优化方法设计的原型滤波器具有较小的过渡带宽度和旁瓣峰值,对应的FMT系统具有更好的子信道频谱约束性和误码率性能。     

基于改进离散傅里叶变换调制滤波器组的多载频系统设计

为改善传统正交频分复用(OFDM)多载频系统频率选择性差和频谱泄露等缺陷,研究了基于改进离散傅里叶变换(DFT)调制滤波器组的多载频调制系统设计。将其设计问题归结为一个无约束的最小化调制滤波器组完全重建误差的目标函数优化问题,采用一种改进的窗函数法设计调制滤波器组的原型滤波器和线性优化方法优化目标函数。与传统的窗函数法相比,该改进窗函数法在理想滤波器的过渡带内插了一种样条函数以消除吉布斯效应。仿真结果表明,该方法设计的原型滤波器与传统的平方根升余弦方法设计的原型滤波器和一般矩形窗原型滤波器相比有更高的阻带衰减,对应的改进DFT滤波器组有更小的重建误差。基于该方法设计的改进DFT滤波器组多载频系统在正交相移键控(QPSK)调制和3GPP TS 25.104车载多径信道以及单抽头频域均衡下有更好的误符号率(SER)性能。     

基于色噪声背景下线性滤波器组检测性能的研究

随着5G新空口信号处理技术的广泛应用,为了提高大规模组网中基站(天线)滤波器检测系统的检测性能,本文提出了一种基于色噪声背景下对信号进行检测判决的线性滤波器组(LFB)检测系统,即在传统匹配滤波器检测系统中加入白化滤波器级联组构成线性滤波器组检测系统,首先对二元确知信号检测判决系统中相干相移键控系统(CPSK),相干频移键控系统(CFSK),和相干启闭键控系统(COOK)的检测性能进行分析。其次,在此基础上推广到对多元(M元信号检测)确知信号检测性能进行分析。最后,经过仿真,根据最大输出信噪比准则,采用白化滤波器组将色噪声滤除有色部分后通过检测判决系统,获取在色噪声背景下最佳的线性滤波器组(Linear Filter Bank,LFB)(相关接收机)的检测性能。     

一种新的介质滤波器设计方法

分析并设计了新型介质滤波器结构,提高了滤波器的性能,减小了体积.同时使用HFSS电磁仿真软件对所设计的谐振器进行仿真.同时设计了新型的滤波器耦合矩阵综合和优化方法,大大提高了耦合矩阵综合与优化的性能和计算速度.     

一类关联时滞组合系统的H_∞滤波

针对当输入噪声为有限能量信号时的渐近稳定的线性滤波器的设计问题,基于Lyapunov稳定性理论,结合线性矩阵不等式技术,提出了一类关联时滞组合系统的H_∞滤波器的设计方案,并利用有界实引理给出了滤波器存在的一个充分条件。为了使得滤波器具有良好的稳态性能,考虑了LMI的优化问题。并将滤波器的设计问题转化为具有线性矩阵不等式约束的凸优化求解问题。通过求解一组LMI,可以得到最优滤波器。     

基于滤波器设计的快速短波扩频系统研究

在短波宽带系统中,为了更好地改善系统性能,消除码间干扰,针对传统OFDM扩频算法低信噪比情况下误码率较高、在不满足采样定理情况下失真较严重、容易受到码间干扰和多径噪声影响等弊端,将Nyquist滤波器和LDPC码等纠错码算法引入到OFDM扩频系统中,并且对MC-CDMA系统进行改进,提出了优化MC-CDMA扩频方案的无失真系统,其核心思想是对MC-CDMA系统的子载波和扩频码采取不同的处理顺序,并且在系统发送端和接收端分别设计Nyquist滤波器,消除码间干扰,将信号在ITS信道中进行分集合并处理。深入研究了主要参数对系统性能的影响。理论分析和仿真结果表明：基于滤波器设计的分集接收扩频系统,能够有效改善系统在信噪比较低时的误码率性能,提高系统可靠性,有效地抑制了OFDM码间干扰。     

线性相位NPR DFT滤波器组设计

提出了一种具有不同分析和综合原型滤波器的线性相位过采样NPR DFT调制滤波器组的设计方法。根据滤波器组在子带混叠、系统输出混叠、系统失真三方面的要求,推导并给出了相应的设计算法。不同的分析、综合原型滤波器的使用增加了设计自由度,可以有效改善滤波器组的整体性能。另外,由于考虑了线性相位约束,滤波器组的通带平坦性约束变得更为简单,简化了设计算法。     

基于时域改进离散傅里叶变换调制滤波器组的多载频调制系统设计

针对传统离散傅里叶变换(DFT)调制滤波器组设计时因原型滤波器时域反转条件带来的功率互补限制问题,从滤波器组时域完全重建条件角度提出一种时域改进方法设计DFT调制滤波器组,并将其应用于滤波器组多载频调制系统中。该时域改进设计方法放弃传统设计方法中原型滤波器的时域反转约束条件,即接收端滤波器组为发送端滤波器组的共轭转置形式,采用滤波器组时域完全重建条件矩阵方程设计接收端滤波器组,从而避免了对原型滤波器设计的功率互补条件限制,同时保证了滤波器组的完全重建特性。相比传统设计方法,该改进方法提高了滤波器组中原型滤波器的设计自由度,可以根据不同的应用场景选择适合的原型滤波器而无需考虑功率互补限制。基于该方法设计的多载频调制系统在正交相移键控(QPSK)调制、理想信道和3GPP TS 25.104人行多径信道以及单抽头频域均衡下有更好的误符号率(SER)性能。     

非下采样图滤波器组的设计方法

针对图滤波器组中难以准确定义一般图信号下采样运算的问题,提出了非下采样图滤波器组的设计方法。首先,采用样条滤波器作为分析滤波器组。然后,通过两种不同的方法设计综合滤波器组,其中,算法一利用顶点域的完全重构条件,构造出综合滤波器组;算法二从子带滤波器的频谱特性考虑,采用带约束优化算法设计综合滤波器组。两种方法可设计得到完全重构的两通道非下采样图滤波器组。最后,在两通道非下采样图滤波器组的基础上,采用级联的方式构造出具有多分辨分析特性的多通道非下采样图滤波器组。仿真结果表明,所提出的非下采样图滤波器组具备完全重构特性。并且,与已有的图滤波器组相比,设计所得的多通道非下采样图滤波器组具有更好的去噪性能。     

不确定性柔性系统的鲁棒EI时滞滤波器设计

研究柔性机械系统稳定性优化问题,柔性系统存在残留振动,造成系统模型存在误差以及在运行过程中参数发生变化.为有效抑制系统的残留振动,提出了一种频域的零点配置方法设计对频率和阻尼误差均有较强鲁棒性的多峰极不灵敏(EI)时滞滤波器.通过在极点或极点附近配置时滞滤波器的多重零点设计EI时滞滤波器,同时考虑了系统的振动频率和阻尼的变化,运用Matlab软件进行了编程设计和性能分析.仿真结果表明,新方法设计的鲁棒EI时滞滤波器能更有效地抑制负载的残留振荡,可更好地适应系统参数的不确定性.     

耦合微带滤波器的快速成型设计

本文首先介绍了传统的耦合微带带通滤波器的设计方法,然后提出了基于ADS仿真软件快速设计微带滤波器的方法,设计中对原理图和版图多次进行参数优化,最后参数仿真效果达到指标要求。和传统滤波器的设计方法相比,该方法的运用降低了电路设计的工作量,缩小了产品设计周期,提升了器件的性能,它对实际工程中设计微带滤波器有着很大的实用价值。     

啁啾光栅滤波器的设计与优化

色散是高速光纤通信系统所面临的挑战之一,针对高速光纤通信系统的特性,设计了一种能够进行色散补偿的啁啾光栅滤波器,利用matlab仿真,分析了所设计的滤波器的反射率和时延特性,最后对所设计的啁啾光栅滤波器进行超高斯切趾优化,达到了理想的优化效果。     

近似完全重构DFT调制滤波器组的设计

提出了一种新的近似完全重构（NPR）离散傅立叶变换（DFT）调制滤波器组的原型滤波器设计方法。其优化的目标函数由滤波器组的输出混叠、输出失真及原型滤波器的阻带能量所导出。在此设计方法中,利用DFT调制滤波器组的特殊结构合理简化了滤波器组的输出混叠,输出失真。原型滤波器的设计最终被转化为一个简单的非线性优化问题。与目前的DFT调制滤波器组的设计方法相比,该方法提供了相当大的灵活性同时具有简单的优化描述。仿真结果证实了所提出的设计方法的有效性。     

任意长度余弦调制滤波器组的设计

一般我们对线性相位原型滤波器进行调制得到长度为N=2mM的完全重构FIR滤波器组,其中M为通道数.在本文中提出了原型滤波器长度为任意的.完全重构余弦调制滤波器组.原型滤波器的设计大多涉及到多参数非线性优化问题,设计复杂度高.本文使用了拉格朗日乘数法.通过迭代实现了原型滤波器的设计.这种方法设计简单,计算量大大减少,对初值不敏感.并且可以实现令人满意的通带效果.     

基于Gabor滤波器组的车牌汉字特征提取

提出基于Gabor滤波器组的特征提取新方法.利用汉字图像的统计信息及归一化信息,提出针对车牌汉字的有效的Gabor滤波器组参数优化方法,并设计一组Gabor滤波器用于提取车牌汉字图像中不同中心频率和方位的笔画纹理特征,实现直接对灰度图像的特征提取.实验结果表明,相比传统二值化特征提取方法,采用基于Gabor滤波器组的小波变换提取特征能够获得更良好的识别性能.     

FIR数字滤波器设计及其FPGA实现

以FPGA为硬件平台,利用FPGA的DSP开发工具DSP Builder对数字滤波器进行建模设计及系统模型仿真,生成VHDL工程文件,编制相应顶层文件,使其符合滤波器硬件系统。利用QuartusⅡ对项目进行综合、编译和调试,生成原理图模块和RTL电路图。通过对5 kHz方波信号进行仿真滤波,并将VHDL下载到硬件系统中进行硬件实现,有效地提取到5 kHz的正弦信号。实验结果表明,该设计很好地达到了FIR滤波器的性能,为数字滤波器的设计与实现提供了新的途径和方法。     

过采样NPR DFT调制滤波器组设计

提出了一种具有不同分析和综合原型滤波器的过采样几乎完全重构（NPR）DFT调制滤波器组的更为简单的设计方法。按照滤波器组的通带、阻带、系统失真要求,以系统整体失真误差作为目标函数,分析和综合原型滤波器的阻带能量作为约束条件,同时引入了更简单的通带平坦性约束。与目前的设计方法相比,该方法可以得到性能更好的滤波器组,仿真的结果也证实了这点。     

基于FPGA的IIR数字滤波器的设计与仿真

提出一种在FPGA中实现高速IIR数字滤波器的方法,在理论上分析了IIR数字滤波器系数取整后的稳定性问题;利用FDATool设计滤波器,在Matlab中编程仿真;使用实验仿真的方法确定IIR滤波器系数量化字长,保证了IIR滤波器性能和硬件资源的优化,使IIR滤波器能适用高速场合,研究了FPGA中运算部件的运算特点,采用Verilog硬件描述语言实现迭代运算及有符号数乘法;最后编程实现IIR数字滤波器,通过Quartusll仿真并在FPGA上实现.通过试验验证,该方法设计的IIR数字滤波器收敛,能适用于对实时性要求高的系统中.     

船舶动力定位系统非线性Kalman滤波器的设计

针对船舶动力定位系统的非线性数学模型,设计了一个非线性Kalman滤波器,实现在线对非线性系统的状态量进行最优估计。为保证滤波器的稳定性和精确性,讨论了测量粗差在非线性滤波器中如何校正。然后,对所设计的非线性滤波器进行仿真分析,仿真结果表明该非线性Kalman滤波器具有良好的状态估计和滤波性能,且船舶运动状态估计值收敛于实际值,验证了所设计滤波器应用在船舶动力定位系统的有效性。