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子带滤波器组的设计方法和应用

近十年来,完全重构子带滤波器组的理论和设计受到广泛的关注,主要原因是滤波器组在通信、语音和图像编码/压缩、自适应滤波、雷达,快速计算、系统辨识、噪声消除等领域有广泛的应用,特别是由于满足一定正则条件的完全重构滤波器组可以构成离散小波,使得子带滤波器组的理论和应用成为数字信号处理领域中一个非常活跃的研究课题,而同时,越来越多的研究者关注于子带滤波器组的设计。本论文主要研究多种子带滤波器组设计以及它们在通信系统中的干扰抑制和检测系统中的信号消噪等应用问题。整篇论文分三个方面:①结构化完全重构滤波器组设计②完全重构非均匀滤波器组设计③滤波器组的应用研究。首先我们回顾了子带滤波器组的理论和设计方法,分析了现有方法的优点和存在的问题,然后重点研究结构化完全重构子带滤波组的设计方法和实现问题。文中分析了多项式分解算法以及它和两通道子带滤波器组的完全重构的条件关系,发现了其中存在的一些规律,提出了一个定理并加以证明,结合多种优化算法(特别是进  (本文共137页) 本文目录 | 阅读全文>>

华侨大学
华侨大学

多子带可变滤波器的设计与FPGA实现

对于一般的FIR可变滤波器,要实现其幅频响应的改变,需要改变的滤波器参数个数为数字滤波器系数的个数,使其结构复杂,实时性较差。本文在研究子带滤波器组的基础上,根据均匀DFT滤波器组理论,提出了一种基于DFT变换的可变子带滤波器结构的设计方法。同时该设计采用了多相分解的结构有效降低了硬件资源的消耗。基于DFT变换的可变子带滤波器需要改变的参数个数为子带数,远少于滤波器系数个数。文中以一个4子带的可变子带滤波器为设计实例,利用Xilinx公司的系统级建模工具System Generator搭建了该滤波器的FPGA硬件电路,并且在芯片型号为XC3SD1800A的实验箱上进行了测试和验证,结果表明通过4位编码开关可以任意设置该滤波器不同子带的组合方式,从而实现了带宽可实时改变的功能。另一方面,当FIR可变滤波器阶数较高时,采用时域线性卷积滤波,会使计算复杂度非常高。为减小复杂度,本文设计了基于OVERLAP-SAVE的可变子带滤波器,通...  (本文共84页) 本文目录 | 阅读全文>>

《空间电子技术》2018年01期
空间电子技术

近似完美重构的数字信道化实现方法及FPGA资源对比

0引言目前,通信卫星主要有弯管式和再生式两种转发器,弯管式转发器与信号体制无关,使用灵活,但交换颗粒度较粗,交换能力有限;再生式转发器中,卫星对下变频后的基带信号进行处理,由于对物理层有固有的依赖关系,使其灵活性差[1]。为提高通信卫星的灵活性和多样性,基于完美重构的数字信道化技术应运而生,该技术既规避了卫星通信体制的约束,又能够实现卫星信号和资源的灵活交换,是目前卫星载荷新技术的一个研究热点[2]。国外最新的WGS卫星、INMARSAT XL卫星、Intelsat卫星、Gi SAT卫星等多颗卫星均在轨应用了该技术。法国Thale Alenia公司、欧洲ASRTIUM公司、美国BOEING公司、美国Lockheed Martin公司以及日本、印度的一些研究机构,都正在对该技术进行深入的研究,分别提出了多种完美重构理论算法、工程实现结构,并研制了高性能的样机,研究成果非常丰富。国内对完美重构数字信道化技术进行了多年的跟踪和研究,目...  (本文共6页) 阅读全文>>

《电子与信息学报》2017年09期
电子与信息学报

基于相位调制的非均匀DFT调制滤波器组的构造算法

(2)(桂林电子科技大学生命与环境科学学院桂林541004)非均匀滤波器组由于具有灵活的频率划分特性,广泛应用于人类听觉辅助系统、心电信号处理和图像处理等领域[1-5]。非均匀调制滤波器组的设计和实现相对简单,因而更受欢迎。类似于均匀调制滤波器组[6,7],非均匀调制滤波器组包括:非均匀余弦调制滤波器组[8-13]和非均匀DFT调制滤波器组[14-17]。其中,非均匀DFT调制滤波器组将输入信号的正负频率分量划分到不同的子带中,尤其适合于处理复值信号和构造方向滤波器组[18]。对于非均匀DFT调制滤波器组,现有的设计算法分为两类。第1类设计方法是基于过渡滤波器和均匀滤波器组来构造非均匀的滤波器组[15]。该类方法通过一组过渡滤波器来衔接多个均匀滤波器组,从而获取非均匀滤波器组。即便均匀滤波器组有着良好的频率特性,但是过渡滤波器的过渡带性能较差,严重影响了非均匀滤波器组的频率特性。此外,该类方法计算复杂度高,涉及多个不同频率划分均...  (本文共6页) 阅读全文>>

天津大学
天津大学

全相位FIR滤波器组

首先,本文基于全相位DFT数字滤波器的直接频域实现网络结构,对输入或输出数据加窗,导出了一种新型的加窗全相位DFT数字滤波器。它的频率特性比不加窗又有很大提高,幅频响应等于或逼近频率采样值,通带纹波极小,阻带衰减极大,过渡带陡峭,零相位,滤波性能和实现的简洁性超过其他传统方法。它除了可以采用通常的卷积结构外,也可以采用直接频域网络实现,本文给出了它的直接频域网络组成及其简化算法。这种网络具有实时自设计功能,可构成时变系统用于滤波器传递函数实时可变的场合,便于集成为频响和长度均可编程的通用零相位数字滤波器,是数字滤波器的一种新的设计理念和实现结构。其次,本文提出一种新型的半带滤波器—全相位半带滤波器(APHF),这种半带滤波器具有频率采样特性,通带和阻带纹波小,过渡带陡峭,频率响应没有过冲,可以直接进行谱分解用于设计二通道完全重建正交镜像滤波器(QMF)组。本文针对这种半带波器提出了新的高精度谱分解方法。与传统半带滤波器谱分解设计...  (本文共125页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

滤波器组设计与细分算法中的若干问题研究

本篇论文由两个主题组成:滤波器组设计和细分算法。M进制小波己被广泛地用于语音编码、图像分析、图像压缩等领域。特别是在子带编码中,小波的对称性以及高阶消失矩特性起着非常重要的作用。小波的对称性可以消除相位失真,减小重构误差。小波的高阶消失矩特性可以有效的去除像素之间的相关性。多进制小波的应用是通过它所拥有的多带滤波器组来实现的,其中余弦调制小波滤波器组是一类重要滤波器组,它的分析和综合滤波器是由两个低通原型滤波器经过余弦调制得到的,因此余弦调制滤波器组具有结构简单和设计可行等优点。同时由于余弦调制滤波器组有很高的实现效率和很低的资源消耗,因此它得到了广泛应用。小波分析的另外一个用处就是应用于计算机图形学,而曲面造型的多分辨率分析思想与小波的多分辨率思想不谋而合。因此小波分析在计算机图形学和计算机辅助设计中得到了广泛应用。特别地细分曲面、曲线造型中的细分算法和小波中的细分方程中Cascade算法是一致的。近年来,细分方法在高质量图形...  (本文共111页) 本文目录 | 阅读全文>>

《电子设计工程》2017年09期
电子设计工程

三联体类半带滤波器组的设计方法

离散小波变换在需要分解信号方面广泛应用,例如压缩,去噪,印刷等。在提供时-频分析方面,离散小波变换克服了传统傅里叶变换中的一些限制,而时-频分析是处理非稳定性信号所需要的[1-2]。设计小波滤波器相当于设计多重速率的完全重构滤波器组。传统滤波器和小波滤波器的主要区别在于在后一种情况下的正则性。正则性是混叠频率上实施零后所得到[3]。结构上完全重构和正则性问题限制了滤波器系数,复杂了设计过程。设计过程相当于优化滤波器系数,它易受结构上完全重构和正则性的限制。这些限制如果直接用于实际问题上,将复杂设计过程并复杂优化。利用滤波器组结构替换直接法将会满足限制条件[4-5]。文中提出一种结构上完全重构并利用三个半带的滤波器组。这有设计简单、充实造型,并且克服半带滤波器组的限制,这种滤波器组称为三联体半带滤波器组。下面的两个方法将用于设计三联体的半带滤波器组。第一个方法是利用Lagrange半带滤波器组,过滤器被最大化,转出低的流利度。第二...  (本文共4页) 阅读全文>>