完全重构余弦调制滤波器组的设计(可复制论文).pdf

摘要多速率滤波器组在通信信号处理、语音和图像的编码/压缩、自适应滤波、雷达信号处理、快速计算、系统辨识、噪声消除等领域均有着广泛的应用。通过它可以有效地降低信号处理的复杂度、数据传输量和存储量。近年来,余弦调制滤波器组受到了极大的关注并且是被广泛使用的一类多速率滤波器组,它可以通过对低通原型滤波器进行优化设计,并通过快速离散余弦变换玫椒治龊妥合滤波器组,因此该滤波器组具有计算复杂度低和设计过程简单等优点。本论文主要讨论了完全重构的余弦调制滤波器组设计方法,其中的重点是完全重构低延迟双正交余弦调制滤波器组和过采样余弦调制滤波器组。正交余弦调制滤波器组的信号重构延迟在数值上等于低通原型滤波器的阶数,因此较长的滤波器会导致较大的系统延迟。在有些应用中,例如在实时性要求高的信号处理系统中,双正交余弦调制滤波器组不失为一种好的选择,它可以提供可变的信号重构延迟,因而得到广泛的应用。本文提出了一种线性迭代算法,设计完全重构的低延迟双正交余弦调制滤波器组。接下来我们推导了过采样余弦调制滤波器组的完全重构条件,提出了一种迭代算法设计完全重构的过采样余弦调制滤波器组。余弦调制滤波器组的设计过程经常采用非线性的优化算法,设计复杂并且优化难度大。与传统的非线性优化算法相比,文中提出的算法具有计算复杂度小、计算效率高、结构简单、易于推广等特点。仿真结果证明,文中提出的设计算法在以上两大类滤波器组的设计中是非常有效的。结束部分,我们总结了前面的内容并提出一些思路和想法供大家借鉴。关键词:余弦调制滤波器组完全重构双正交低延迟过采样摘要
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第一章绪论多速率滤波器组概述在着多个不同的数据处理速率,即多速率系统中必然包含被处理信号采样率的变早已超出了最初的应用领域,特别是发现满足一定正则条件的滤波器通道滤波器组;从滤波器组的各孑带滤波器关系上分有正交滤波器组和双正交滤在信息化时代的今天,如何有效的存储、传输、处理数字信号是人们研究的热点问题。多速率信号处理作为数字信号处理的一个重要分支,给我们提供了一个灵活实用的信号处理解决方法。多速率的概念是指在一个信息处理系统中,存换过程。在多速率信号处理中,它的主要内容是信号抽样率的转换器及各种滤波器组,而传统的单速率数字信号处理系统的基本组成单元是乘法器,加法器和延迟单元,例如数字滤波器、傅立叶变换、调制器等,因此信号的处理速率是单一的。多速率信号处理从世纪年代以来被广泛的研究和应用。在几十年的发展过程中,多速率信号处理的理论研究逐步丰富完善,多速率信号处理的应用也从最初的语音处理发展到通信、图像编码、雷达、自适应信号处理、短时频谱分析等各个领域。如此广泛的应用也极大地促进了多速率信号处理理论的发展,促使越来越多的研究者开始关注多速率信号处理的算法和发展,多速率信号处理目前已经成为现代信号处理的关键技术之一。多速率信号处理领域中最基础最重要的模块当数多速率滤波器组。多速率滤波器组的基本原理是先通过分析滤波器组及其级联的下采样器将输入信号分解为多个子带信号,然后在子带域根据应用场合的不同进行相应处理,最终通过综合滤波器组及其级联的上采样器将子带信号恢复成为输入信号或稍有失真的输入信号。传统的多速率滤波器组设计的基本问题就是:如何设计满足一定特性的分析和综合滤波器组,使整个多速率滤波器组的幅度失真、相位失真和混叠失真可以控制在一个合理的范围内,甚至可以完全消除。在应用方面,利用子带编码来分离信号或者压缩信号是滤波器组的最早应用之一。目前,子带滤波器组应用范围组可以构成小波以及提出的基于滤波器组的塔式多分辨分析理论,使得滤波