非线性相位FIR滤波器的优化设计及应用
发布时间：2022-12-10 15:31
数字滤波器是数字信号处理系统的核心,其设计与实现方法一直是信号处理学科的重要研究领域。相比与线性相位FIR滤波器（LPFF）,非线性相位FIR滤波器（NLPFF）可以获得更宽广的性能交换空间,实现更优的幅度性能和更低的群延迟,同时其优化设计方法也更复杂,仍然有较多的改善提升空间。因此,本文以非线性相位FIR滤波器为研究对象,对其进行优化设计和应用研究。首先,为了实现NLPFF的性能优化,本文提出了一种基于动态步长的梯度方法,该方法为无约束优化方法;同时,在约束优化设计方面,采用新的约束方式来改进现有的约束优化模型。针对Minimax设计中的问题,也就是Cremez算法可能无法实现等波纹以及迭代加权最小二乘算法计算复杂度高,本文采用梯度方法来解决,其步长设定不再为定值而是动态变化的。该动态步长通过迭代估计最优代价函数来实现,所用估计策略有两种,且都可以辅助动态步长梯度方法实现NLPFF的近似等波纹设计。同时,通过对代价函数的扩展,可实现NLPFF不同性能的折衷优化,包括复误差（CFRE）和阻带误差能量、复误差和群延迟误差（GRE）。针对现有约束优化模型中的可行域问题和约束优化规模问题,采...
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 研究现状
1.2.1 非线性相位FIR滤波器
1.2.2 频率响应屏蔽
1.2.3 滤波器组多载波及其原型滤波器
1.3 本文主要工作
1.4 本文结构安排
第二章 研究基础
2.1 非线性相位FIR滤波器
2.1.1 误差函数
2.1.2 性能指标
2.1.3 优化准则
2.1.4 优化方法
2.2 低复杂度滤波器设计
2.2.1 有限脉冲响应内插
2.2.2 频率响应屏蔽
2.2.3 设计步骤
2.3 滤波器组多载波及其原型滤波器
2.3.1 FBMC系统
2.3.2 FBMC原型滤波器
2.3.3 原型滤波器设计
2.4 本章小结
第三章 非线性相位FIR滤波器性能优化
3.1 NLPFF的无约束优化设计
3.1.1 动态步长梯度方法
3.1.2 多目标下的动态步长梯度方法
3.2 NLPFF的约束优化设计
3.2.1 系数对称特性
3.2.2 系数对称约束
3.2.3 改进幅度约束
3.2.4 CMM和 CLS
3.4 NLPFF优化设计的仿真与分析
3.4.1 NLPFF无约束优化设计
3.4.2 NLPFF约束优化设计
3.5 本章小结
第四章 NLPFF的低复杂度设计
4.1 NLPFF的复杂度问题
4.2 NLPFF的 IFIR设计
4.2.1 设计思路
4.2.2 实现步骤
4.2.3 数学模型
4.3 NLPFF的 FRM设计
4.3.1 设计思路
4.3.2 实现步骤
4.3.3 数学模型
4.4 NLPFF低复杂度设计的仿真与分析
4.4.1 IFIR设计
4.4.2 FRM设计
4.5 本章小结
第五章 FBMC原型滤波器的NLPFF设计
5.1 FBMC系统模型
5.1.1 信号模型
5.1.2 SINR模型
5.2 Nyquist约束条件
5.2.1 频域NYQ约束
5.2.2 时域NYQ约束
5.3 原型滤波器的优化设计
5.3.1 NLPFF优化设计
5.3.2 基于SINR的优化设计
5.4 NLPFF应用于FBMC的仿真与分析
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
1 作者简历
2 攻读博士学位期间发表的学术论文
3 参与的科研项目及获奖情况
4 发明专利
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]降低FBMC-OQAM峰均值比的低复杂度PTS算法[J]. 李若梦,唐青青. 计算机应用. 2017(09)
[2]5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J]. 尤肖虎,潘志文,高西奇,曹淑敏,邬贺铨. 中国科学:信息科学. 2014(05)
[3]基于自适应遗传算法FIR数字滤波器优化设计[J]. 黄猛,唐琳,甄玉,张杰. 现代电子技术. 2010(02)
博士论文
[1]数字滤波器参数化设计与高效实现研究[D]. 徐红.浙江工业大学 2016
硕士论文
[1]滤波器组多载波关键技术研究[D]. 窦建青.东南大学 2017
[2]低群延迟FIR数字滤波器约束最小二乘设计[D]. 袁博.杭州电子科技大学 2011
[3]FRM滤波器及二维滤波器的优化设计研究[D]. 傅乔.长沙理工大学 2009
本文编号：3717012
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 研究现状
1.2.1 非线性相位FIR滤波器
1.2.2 频率响应屏蔽
1.2.3 滤波器组多载波及其原型滤波器
1.3 本文主要工作
1.4 本文结构安排
第二章 研究基础
2.1 非线性相位FIR滤波器
2.1.1 误差函数
2.1.2 性能指标
2.1.3 优化准则
2.1.4 优化方法
2.2 低复杂度滤波器设计
2.2.1 有限脉冲响应内插
2.2.2 频率响应屏蔽
2.2.3 设计步骤
2.3 滤波器组多载波及其原型滤波器
2.3.1 FBMC系统
2.3.2 FBMC原型滤波器
2.3.3 原型滤波器设计
2.4 本章小结
第三章 非线性相位FIR滤波器性能优化
3.1 NLPFF的无约束优化设计
3.1.1 动态步长梯度方法
3.1.2 多目标下的动态步长梯度方法
3.2 NLPFF的约束优化设计
3.2.1 系数对称特性
3.2.2 系数对称约束
3.2.3 改进幅度约束
3.2.4 CMM和 CLS
3.4 NLPFF优化设计的仿真与分析
3.4.1 NLPFF无约束优化设计
3.4.2 NLPFF约束优化设计
3.5 本章小结
第四章 NLPFF的低复杂度设计
4.1 NLPFF的复杂度问题
4.2 NLPFF的 IFIR设计
4.2.1 设计思路
4.2.2 实现步骤
4.2.3 数学模型
4.3 NLPFF的 FRM设计
4.3.1 设计思路
4.3.2 实现步骤
4.3.3 数学模型
4.4 NLPFF低复杂度设计的仿真与分析
4.4.1 IFIR设计
4.4.2 FRM设计
4.5 本章小结
第五章 FBMC原型滤波器的NLPFF设计
5.1 FBMC系统模型
5.1.1 信号模型
5.1.2 SINR模型
5.2 Nyquist约束条件
5.2.1 频域NYQ约束
5.2.2 时域NYQ约束
5.3 原型滤波器的优化设计
5.3.1 NLPFF优化设计
5.3.2 基于SINR的优化设计
5.4 NLPFF应用于FBMC的仿真与分析
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
1 作者简历
2 攻读博士学位期间发表的学术论文
3 参与的科研项目及获奖情况
4 发明专利
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]降低FBMC-OQAM峰均值比的低复杂度PTS算法[J]. 李若梦,唐青青. 计算机应用. 2017(09)
[2]5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J]. 尤肖虎,潘志文,高西奇,曹淑敏,邬贺铨. 中国科学:信息科学. 2014(05)
[3]基于自适应遗传算法FIR数字滤波器优化设计[J]. 黄猛,唐琳,甄玉,张杰. 现代电子技术. 2010(02)
博士论文
[1]数字滤波器参数化设计与高效实现研究[D]. 徐红.浙江工业大学 2016
硕士论文
[1]滤波器组多载波关键技术研究[D]. 窦建青.东南大学 2017
[2]低群延迟FIR数字滤波器约束最小二乘设计[D]. 袁博.杭州电子科技大学 2011
[3]FRM滤波器及二维滤波器的优化设计研究[D]. 傅乔.长沙理工大学 2009
本文编号：3717012
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xxkjbs/3717012.html