웨이브렛 변환은 1910년의 Haar웨이브렛[2]으로 거슬러 올라가는 수학적 배경을 가짐과 동시에, multirate-filter bank라는 신호처리(signal processing)를 이용한다. 웨이브렛 변환은 많은 신호처리에 사용될 수 있는 매우 일반적인 방법을 제공한다. 1절의 나머지 부분에서는 웨이브렛 변환이 나타나게 된 배경, 2절은 웨이브렛 변환은 수식적 정의, 3절은 웨이브렛의 응용분야, 4절은 발전된 웨이브렛의 모습에 대해서 기술한다.
음향 에코우제거기나 소음제어와 같은 임펄스 응답이 긴 디지털 필터를 이용하여 필터링을 할 경우 수렴속도가 느리고 계산시간이 많이 걸린다. 이러한 기존의 필터링에서 생기는 계산시간이나 수렴속도 문제를 개선하기 위해서 서브밴드 필터링과 멀티레이트 신호처리 기술이 개발되었다. 모든 시스템의 전달함수는 interpolator와 임펄스 응답사이에 임의 수만큼의 0이 들어있는 sparse 임펄스 응답을 갖는 서브필터를 직렬로 연결한 구조로 표현할 수 있다. 이 경우에 interpolator는 Hadamard 행렬로 표현되고 저역통과필터 특성을 갖는 원형필터를 균일하게 이동시킨 것과 같다. 그래서 입력신호를 Hadamard 변환을 이용하여 각 서브대역으로 분할하고 decimation을 하여 샘플링 레이트를 줄이는 멀티레이트기술이 음향 함수 모델링이나 잡음제거에 응용할 수 있다. 본 논문에서는 decimation으로 생기는 에리어싱을 제거하고 수렴속도를 향상시키기 위해서 입력 신호를 트리구조를 갖는 필터뱅크를 이용하여 비균일한 서브대역으로 분할, 그리고 decimation을 하여 샘플링레이트를 변환하고 각 서브대역에서 계수를 갱신한 후 이 계수를 전대역으로 Hadamard 변환을 이용하여 변환하는 비균일한 대역폭을 갖는 delayless 필터 구조를 제안하고 이 구조를 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 성능을 검증한다.
In hands-free telephone systems, the received speech signal is fed back to the microphone and constitutes the so-called echo. To cancel the effect of this time-varying echo path, it is necessary to device an adaptive filter between the receiving and the transmitting ends. For a typical FIR realization, the length of the fullband adaptive filter results in high computational complexity and low convergence rate. Consequently, subband adaptive filtering schemes have been proposed to improve the performance. In this work, we use deterministic approach to analyze the relationship between fullband and subband adaptive filtering structures. With block adaptive filtering structure as an intermediate stage, the analysis is divided into two parts. First, to avoid aliasing, it is found that the matrix of block adaptive filters is in the form of pseudocirculant, and the elements of this matrix are the polyphase components of the fullband adaptive filter. Second, to transmit the near-end voice signal faithfully, the analysis and the synthesis filter banks in the subband adaptive filtering structure must form a perfect reconstruction pair. Using polyphase representation, the relationship between the block and the subband adaptive filters is derived.
In FIR (Finite Impulse Response) filter applications, Nth-band F]U digital filters are known to be important due to their reduced computational requirements. The conventional methods for designing F]U filters use iterative approaches such as the well-known Parks-Mcclellan algorithm. The Parks-Mcclellan algorithm is also used to design Nth-band FIR digital filters. But a disadvantage of the Parks-Mcclellan algorithm is that it needs a good amount of design time. This paper describes a direct design method for Nth-band FIR Filters using Chebyshev polynomials, which provides a reduced design time over indirect methods such as the Parks-Mcclellan algorithm. The response of the resulting filter is equiripple in passband. Our proposed method produces a passband response that is equripple to within a minuscule error, comparable to that of the Parks-Mcclellan algorithm.
Gomes, Marco;Cercas, Francisco;Silva, Vitor;Tomlinson, Martin
Journal of Communications and Networks
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제12권6호
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pp.544-557
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2010
This paper addresses the problem of controlling the envelope's power peak of single carrier modulated signals, band limited by root-raised cosine (RRC) pulse shaping filters, in order to reduce power amplifier back-off for very small aperture terminals ground stations. Magnitude modulation (MM) is presented as a very efficient solution to the peak-to-average power ratio problem. This paper gives a detailed description of the MM concept and its recent evolutions. It starts by extending the look-up-table (LUT) based approach of the MM concept to M-ary constellations with M ${\leq}$ 16. The constellation and RRC symmetries are explored, allowing considerable reduction on LUT computation complexity and storage requirements. An effective multistage polyphase (MPMM) approach for the MM concept is then proposed. As opposed to traditional LUT-MM solutions, MM coefficients are computed in real-time by a low complexity multirate filter system. The back-off from high-power amplifier saturation is almost eliminated (reduction is greater than 95%) with just a 2-stage MPMM system even for very demanding roll-off cases (e.g., ${\alpha}$ = 0,1). Also, the MPMM is independent of modulation in use, allowing its easy application to constellations with M > 16.
직접 확산 부호 분할 다원 접속시스템과 시분할 다원 접속시스템을 동일 주파수 대역에서 중첩되어 전송할 때 DS-CDMA 신호에서의 TDMA 신호의 협대역 간섭이 문제된다. 본 논문에서는 DS-CDMA 신호의 협대역 간섭파를 제거하는 방법으로서 복소 다중 비율 필터 뱅크(Complex Multirate Filter Bank : CMFB)를 이용해서 협대역 간섭파 제거법을 제안하고, 간섭제거기(CCI canceller)를 이용해서 다중접속 간섭을 제거하여 DS-CDMA 신호의 성능을 개선한다. 본 논문은 AWGN, MAI 및 NI환경하에서 DS-CDMA 신호와 TDMA 신호의 주파수 공용 시스템에 적용할 때의 DS-CDMA신호의 특성에 대해서 해석하였다. 또 한, 복소 필터 뱅크와 간섭제거기를 직렬 연결한 노치필터를 채용하여 성능개선을 이룰 수 있었다.
Vajpayee, Vineet;Mukhopadhyay, Siddhartha;Tiwari, Akhilanand Pati
Nuclear Engineering and Technology
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제50권5호
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pp.698-708
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2018
This article introduces a methodology of designing a wavelet operator suitable for multiscale modeling. The operator matrix transforms states of a multivariable system onto projection space. In addition, it imposes a specific structure on the system matrix in a multiscale environment. To be specific, the article deals with a diagonalizing transform that is useful for decoupled control of a system. It establishes that there exists a definite relationship between the model in the measurement space and that in the projection space. Methodology for deriving the multirate perfect reconstruction filter bank, associated with the wavelet operator, is presented. The efficacy of the proposed technique is demonstrated by modeling the point kinetics nuclear reactor. The outcome of the multiscale modeling approach is compared with that in the single-scale approach to bring out the advantage of the proposed method.
UKF (Unscented Kalman Filter) has been used in the nonlinear systems without initial accurate state estimates instead of EKF (Extended Kalman Filter) of the last decade because the UKF has robustness to the large initial estimation error. In the multirate integrated system such as INS (Inertial Navigation System)/GPS (Global Positioning System) integrated navigation system, however, it is difficult to implement the UKF based navigation algorithm in the mid-grade micro-processor due to the large computational burden. To overcome this problem, this paper proposes a MUKF (Modified UKF) that has a reduced computation burden using the basic idea that the change of the provability distribution for the state variables between measurement updates is small in the multi-rate INS/GPS integrated navigation filter. The performance of the proposed MUKF is verified by numerical simulations.
다중 규격, 다중 대역, 다중 서비스 시스템간의 유연한 인터페이스를 보장하기 위한 SDR(Software Defined Radio)기술의 구현을 위해서는 안정성 및 저전력, 저연산량의 DDC(Digital Down Conversion)기술이 필수적이다. DDC 기술은 디지털 채널 필터로 이루어진다. 이 때 일반적인 디지털 필터는 유한어장으로 인하여 오버플로우나 반올림 오차에 취약한 단점이 있다. 이에 본 논문에서는 이러한 단점을 보완하는 DDC 구조를 제안하였다. 그 방법으로 WDF(Wave Digital Filter)를 이용한 구조는 그 구조상 반올림 오차에 의한 잡음에 강하다. 따라서 필터계수의 단어길이가 짧을 경우 유용하게 사용된다. 또한 IIR기반의 필터이기 때문에 FIR기반의 필터보다 탭수가 줄어들므로 연산량이 줄어든다. 제안한 DDC구조에 사용된 CIC(Cascaded Integrator Comb) 필터, WDF, IFOP(Interpolated Fourth-Order Polynomials)에 대하여 분석하였으며, 모의실험을 통하여 결과를 확인하였다.
디지털 변복조 장치에는 디지털 신호의 표본화 속도를 변환시키는 표본화 속도 변환기(SRC: sample rate converter)가 필요한데, 여기에 사용되는 저역필터의 구현 문제를 연구하였다. 표본화 속도 변환율이 클 경우에는 저역필터의 신호처리 연산량이 많아져서 구현에 부담이 되므로 연산량을 감소시키는 방안이 중요하다. 본 논문에서는 이 필터를 2 단의 직렬 필터로 분할하여 구현하는 설계 방법을 제시하였고, 1 단 구조의 단일 필터로 구현하였을 경우에 비교하여 신호처리 연산량이 감소되는 것을 확인하였다. 표본화 속도 변환율이 증가할수록 2 단분할 방안에 의한 연산량 감소 효과는 증가하며, 변환율이 32 에서는 72 %까지 감소되는 것을 확인하였다. 변환율을 2 단으로 분할함에 있어서도 인수의 조합에 따라서 감소 효과가 다르게 나타났으므로, 여러 변환율에 대하여 최적 성능의 분할율을 조사하였다. 저역필터는 다상 필터 구조를 갖는 FIR 필터를 대상으로 하였으며, 필터계수의 설계는 Parks-McCllelan 알고리즘을 이용하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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