高效數(shù)字FIR濾波器及濾波器組的設計.pdf

1、數(shù)字濾波器被廣泛應用在數(shù)字信號處理系統(tǒng)中，主要用來降噪和提取有用信息，濾波器的復雜度與濾波器的過渡帶寬成反比，當過渡帶極窄時，系統(tǒng)的復雜度會急劇增加，功耗也越大。頻率響應遮蔽技術(FRM)使用了系數(shù)非常稀疏的子濾波器，可以大大降低窄過渡帶濾波器的復雜度。
　　濾波器組也是數(shù)字信號處理系統(tǒng)和通信系統(tǒng)重要的組成部分，主要用來提取各個子帶信號，為后續(xù)處理做準備。目前比較常見的為余弦調制濾波器組、離散傅里葉變換調制濾波器組和多相濾波器組，

2、用于軟件無線電收發(fā)，數(shù)字通信，語音信號處理系統(tǒng)等，本文主要關注數(shù)字助聽系統(tǒng)中濾波器組的設計。
　　本文重點研究了低復雜度濾波器設計和適用于助聽系統(tǒng)的低時延可重構濾波器組設計，主要工作如下:
　　1、提出了新型二級FRM濾波器結構和設計方法。FRM技術是設計具有窄過渡帶特性FIR濾波器的一種高效方法，當濾波器的過渡帶比較窄的時候，可以用多級FRM進一步減少其復雜度。對于傳統(tǒng)的二級FRM濾波器，存在以下兩個約束條件:1）原型濾波

3、器的內插因子必須是第二級遮蔽濾波器內插因子的整數(shù)倍;2)第二級兩個遮蔽濾波器的內插因子相同。本文提出的新型結構打破了這兩個約束條件，采用新的計算方法確定各個子濾波器的設計參數(shù)，并結合非線性優(yōu)化算法聯(lián)合優(yōu)化各個子濾波器。在新型結構中，假如原型濾波器和第二級兩個遮蔽濾波器的內插因子分別為M,P，Q，當滿足P=Q，M=kP時，得到的最優(yōu)解與傳統(tǒng)的二級FRM濾波器相同。當有一個等式不滿足，改進型結構比傳統(tǒng)結構復雜度更低，因此新型結構在硬件實現(xiàn)中

4、功耗更小。
　　2、提出了適用于助聽器的低時延可重構濾波器組。大部分學者在研究適用于助聽系統(tǒng)的濾波器組時，主要集中于固定的濾波器組結構，這種結構只能為聽力損失患者提供單一的聽力補償。由于不同的聽損患者具有不同的聽力損失特性，固定的濾波器組往往不能提供匹配的響度補償。本文提出了一種具有低時延特性的可重構濾波器組。首先通過余弦調制低通FIR濾波器得到一個均勻濾波器組，然后采用非線性變換將均勻濾波器組映射為非均勻濾波器組，最后通過控制參