Geri Dön

Doğrusal-fazlı keskin FIR sayısal süzgeç tasarımı için FRM yaklaşımı ve eşzamanlı optimizasyon tekniği

FRM approach and simultaneous optimization technique for sharp linear-phase FIR digital filter design

  1. Tez No: 172203
  2. Yazar: MURAT KAPAR
  3. Danışmanlar: PROF.DR. AHMET HAMDİ KAYRAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2006
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 101

Özet

DOGRUSAL-FAZLI KESKİN FIR SAYISAL SÜZGEÇ TASARIMI İÇİN FRM YAKLAŞIMI VE EŞZAMANLI OPTİMİZASYON TEKNİĞİ ÖZET Doğrusal-fazlı sonlu-dürtü-cevaplı (FIR) sayısal süzgeçler, tam kararlılık, faz bozulmasının olmaması ve düşük katsayı duyarlılığı başta olmak üzere pek çok önemli özelliğe sahiptirler. Bu, onları çoğu sayısal işaret işleme uygulamasında eşdeğer sonsuz-dürtü-cevaplı (IIR) süzgeçlere tercih edilir hale getirmiştir. Ancak, özellikle dar geçiş-bantlı (keskin) FIR sayısal süzgeçler gerçeklenirken karşılaşılan aritmetik karmaşıklık (çarpıcı ve toplayıcı sayılarının fazlalığı), bu tip süzgeçlerin en önemli dezavantajıdır. Aritmetik karmaşıklık geçiş-bandı genişliği ile ters orantılıdır. Frekans-cevabı maskeleme (FRM) yaklaşımı, doğrusal-fazlı keskin FIR sayısal süzgeçleri tasarlarken gerekli olan çarpıcı ve toplayıcı sayılarını büyük oranlarda azaltmak için çok etkili bir tekniktir. Bu azalmaların bedeli, sonuç süzgecinin derecesindeki artışla ödenir. Fakat bu artış az olması dolayısıyla önemsenmez. FRM tekniğiyle yapılan süzgeç tasarımlarında, iyilik ölçütü olarak genellikle çarpıcı sayısı alınır. Ayrıca FRM tekniği, donanım gereksinimlerini ciddi ölçüde azaltmasıyla düşük güç tüketimi ve dar silikon alam gerektiren ASIC ve VLSI gibi gerçeklemelere dayalı modern süzgeç tasarımlarında da kullanılabilmektedir. FRM yaklaşımının ana teması, düşük-dereceli periyodik alt-süzgeçlerin temel yapı blokları olarak kullanılmasında yatar. Orijinal FRM tekniği, iki temel yapı bloğundan oluşmaktadır. Birinci yapı bloğu, bir model süzgecin uygun sayıda sıfırla ara-değerlenerek periyodik hale getirildiği ve bu ara-değerlenmiş süzgecin tümleyeninin oluşturulduğu bloktur. Ara-değerlenmiş periyodik süzgeçlerin geçiş- bandı genişlikleri arzulanan süzgecin geçiş-bandı genişliği kadardır. îkinci yapı bloğunda, ara-değerlenmiş tümleyen çiftin istenmeyen periyodikleri uygun seçilmiş iki maskeleme süzgeci ile maskelenir. Nihayet maskeleme süzgeç çıkışları toplanarak keskin geçişli FRM sonuç süzgeci elde edilir. Orijinal FRM yaklaşımında kullanılan maskeleme süzgeçlerinin ara- değerlenmesi ve oluşan istenmeyen periyodiklerin basit bir ön-süzgeç ile yok edilmesi şeklinde genelleştirilmiş yaklaşımla, aritmetik karmaşıklığın daha da azalabileceği gösterilmiştir. Orijinal ve genelleştirilmiş FRM yöntemlerinin dezavantajı, alt-süzgeçlerin ayrı ayrı üretiliyor olmasıdır. Orijinal tek-katlı FRM yaklaşımındaki aritmetik karmaşıklık, tüm alt-süzgeçlerin eşzamanlı üretilmesi için önerilen iki-adımlı bir optimizasyon tekniğiyle oldukça azaltılmıştır. Birinci adımda, basit bir algoritma ile alt-optimum bir çözüm bulunur. İkinci adımda, bu çözüm başlangıç çözümü olarak kullanılır ve doğrusal-olmayan bir optimizasyon algoritması yardımıyla iyileştirilir. Orijinal çok-katlı FRM yaklaşımı için de benzer bir optimizasyon tekniği önerilmiştir. Bu çalışmada, orijinal çok-katlı FRM yaklaşımı için önerilen eşzamanlı optimizasyon tekniği, genelleştirilmiş tek-katlı FRM yaklaşımına uyarlanmıştır. Bu xıyeni yöntem, yakın zamanda SIU-2006 ve EUSIPCO-2006'ya bildiri olarak sunulmuştur. Literatürden alınan örnekler, önerilen yöntemle üretilen özellikle dar- bantlı FIR süzgeç karmaşıklığının, diğer tek-katlı FRM yöntemlerine göre azaldığını gösterir. Şüphesiz, aritmetik karmaşıklık çok-katlı tekniklerle daha da azalmaktadır. Gelecek çalışmalar, eşzamanlı optimizasyon tekniğinin genelleştirilmiş çok-katlı FRM yapılarına uyarlanması şeklinde olabilir.

Özet (Çeviri)

FRM APPROACH AND SIMULTANEOUS OPTIMIZATION TECHNIQUE FOR SHARP LINEAR-PHASE FIR DIGITAL FILTER DESIGN SUMMARY Linear-phase finite-impulse-response (FIR) digital filters have many important characteristics such as exact stability, free of phase distortion and low coefficient sensitivity. in most of digital signal processing applications, this makes them attractive över their IIR counterparts. Hovvever, the arithmetic complexity, i.e. the large number of multipliers and adders required in the implementation, is the main disadvantage of these filters especially when designing narrow transition-band (sharp) FER digital filters. The arithmetic complexity is inversely proportional to the transition-band width. Frequency-response masking (FRM) approach is a very efficient technique for considerably reducing the number of multipliers and adders required in implementing sharp linear-phase FIR digital filters. The price for these reductions is paid by the increase in the overall filter order. This increase has no importance due to its slightness. in FRM filter designs, usually the number of multipliers is considered as the goodness measure. in addition, because of significantly reducing the hardware requirements, FRM synthesis technique can also be used in modern filter designs based on the implementations, like ASIC and VLSI, those required low power consumption and small silicon area. The main idea of FRM approach is to use several low-order periodic subfilters as basic building blocks. Original FRM synthesis technique consists of two fundamental building blocks. The first öne is the block where a model filter is made periodic by interpolating with zeros and the complement of the interpolated filter is constructed. The transition-band widths of these periodic subfilters are as narrow as that of the desired filter. in the second öne, the unwanted periodical frequency components due to the complementary pair are removed by using two properly chosen masking filters. Finally, the overall sharp filter is obtained by adding up the outputs of the two masking filters. it has been shovvn that the arithmetic complexity can be further reduced by using the generalized FRM approach where the masking filters in the original approach are interpolated and the periodical frequency components created by these filters are removed by means of a simple prefilter. The drawback of both the original and the generalized FRM synthesis techniques is that the subfilters have been separately designed. The arithmetic complexity has been significantly decreased in the original one-stage FRM approach by the following two-step optimization technique proposed for simultaneously synthesizing ali the subfilters. First, a suboptimal solution is found by using a simple algorithm. Second, this solution is used as an initial solution and is improved by means of a nonlinear optimization xiiialgorithm. A similar optimization technique was also proposed for the original multistage FRM approach. in this work, the simultaneous optimization technique proposed for the original multistage FRM approach is adapted to the generalized one-stage FRM approach. This new technique is recently submitted to SIU-2006 and EUSIPCO-2006. Examples taken from the literatüre show that the complexity of especially narrowband FIR digital filters syntiıesized using the proposed technique decreases compared to the earlier one-stage FRM syntiıesis techniques. Clearly, the arithmetic complexity can be further reduced by using the multistage design schemes. Future works can be devoted to adapting the simultaneous optimization technique to the generalized multistage FRM structures.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    166181

    Frekans cevabı maskeleme (FRM) tekniği kullanarak yüksek-hızlı, düşük-güç harcayan keskin FIR sayısal süzgeç tasarımı

    High-speed and low-power sharp FIR digital filter desing by using frequency response masking (FRM) technique

    CERCİS ÖZGÜR SOLMAZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2005

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. AHMET KAYRAN

  2. Tez No

    705323

    Determination of boron in tinkal ore by prompt gamma neutron activation analysis method

    Ani gama nötron aktivasyon analiz yöntemi ile tinkal cevherinde bor tayini

    ONUR ERBAY

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Nükleer Araştırmalar Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İSKENDER ATİLLA REYHANCAN

  3. Tez No

    823437

    Çok fazlı yükseltici tip dc-dc dönüştürücüler için dışbükey optimizasyon kullanılarak sabit dereceli gürbüz h∞ kontrolcü sentezi

    Robust fixed order h∞ controller synthesis using convex optimization for dc-dc multi phase boost converters

    RIDVAN KESKİN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiZonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. İBRAHİM ALIŞKAN

    DR. ERSİN DAŞ

  4. Tez No

    444724

    Enhanced LPI waveform representations for digital electronic warfare intercept receivers

    Sayısal elektronik harp tespit alıcıları için iyileştirilmiş yod dalgaformu gösterimleri

    TAYLAN ÖZGÜR GÜLÜM

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TÜLAY YILDIRIM

    PROF. DR. PHILLIP E. PACE

  5. Tez No

    753756

    Fluid-structure interaction modelling of plug propagation in compliant airways

    Esnek havayollarında plak ilerlemesinin akışkan-yapı etkileşimi ile modellemesi

    MEHMET YAPAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Makine MühendisliğiKoç Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. METİN MURADOĞLU

Geri Dön