변환을 이용한 2차원 zero-phase FIR 디지털 필터의 설계는 인기가 있고 잘 발전된 기술이나, 현재 설계된 4상한 대칭 필터의 형태는 원점에서 원거리의 주파수에서 정확하게 환상 대칭이 되지 못하는 단점을 가지고 있다. 적절한 급수의 확장 방법에 의한 변환을 이용하여 어떻게 다차원 필터에 대해 임의의 정확성을 갖는 대칭의 필요성이 만족되게 할 수 있는가를 보인다. 이러한 변환 방법으로써 일반적으로 McClellan 변환이 알려져 왔다. 본 논문에서는 원점으로부터 원거리의 주파수에서 훌륭한 환상 대칭이 되는 간단한 방법을 제시하였다. 이 방법은 1차원 필터로부터 2차원 환상 대칭 FIR디지탈 필터의 설계를 위해서 변형된 McClellan 변환을 이용하는 것으로써 band-pass 필터와 같은 다수의 cut-off 영역을 갖는 2차원 FIR필터의 설계에 매우 유용하다.
현대산업사회의 발전에 따라 신호처리 분야에서 디지털필터의 사용이 급격히 증가하고 있으며, 이러한 디지털필터에는 일반적으로 IIR과 FIR 필터가 있다. 그리고, FIR 디지털필터는 구현이 용이하고 선형위상특성을 나타내며, 설계에 있어서 통과대역의 차단주파수 부근에서 깁스 현상에 의해 발생하는 리플을 완화하기 위해 window 함수를 사용한다. 본 논문에서는 새로운 window 함수를 설계하여 기존의 Manning, Hamming, Blackman window와 비교하였으며, 판단기준으로 peak side-lobe와 천이특성 둥을 사용하였다.
현대 사회가 방대한 양의 정보에 대한 획득, 저장 및 전송의 과정을 필요로 함에 따라, 신호처리의 중요성이 증가하고 있으며, 영상과 같은 2차원 신호에 대해서 다양한 형태의 디지털 필터가 설계되어 사용되고 있다. 이러한 디지털 필터에는 IIR(infinite impulse response) 필터와 FIR(finite impulse response) 필터가 있으며, 특히 구현이 용이하고 선형위상특성과 안정성을 가지는 FIR 필터가 많은 분야에서 적용되고 있다. 또한 FIR 필터의 설계에 있어서 통과대역과 저지대역에서의 평탄 특성은 중요한 요소이다. 본 논문에서는 Bernstein 다항식을 이용하여 2차원 Circular FIR 저역통과 필터를 설계하였으며, 통과대역과 저지대역에서 평탄한 특성을 나타내도록 하였다. 그리고 설계된 필터를 시뮬레이션하기 위해, AWGN이 중첩된 테스트 영상을 사용하였으며, 필터링 결과를 기존의 방법들과 비교하였다.
복합 잡음 환경에서 원 신호의 음성이나 영상신호를 획득하거나, 전송 및 저장을 위해서 디지털필터가 사용되고 있다. 디지털필터는 크게 FIR 필터와 IIR 필터로 나눌 수 있다. FIR 필터 중에서 창함수는 선형위상의 특성을 가지고 있고 손쉽게 통과대역, 차단주파수 등을 설정할 수 있다. 본 논문에서는 기존의 창함수를 변형하여 설계한 후 필터 특성을 확인하기 위해 Peak side-lobe와 주파수 천이특성 등을 사용하여 기존의 방법들과 비교하였다.
현대 사회에서 디지털 처리 기술은 다양한 분야에서 응용되고 있다. 대표적으로 음성 및 영상 처리에 관한 신호 처리 기술을 들 수 있으며, 이러한 신호 처리를 위한 필터는 크게 FIR 필터와 IIR 필터로 나눌 수 있다. FIR 필터는 IIR 필터에 비해 높은 차수로써 구현이 되어지는 단점이 있으나, 안정적이며 구현하기에 용이하다는 장점을 가진다. 또한 선형 위상 응답 특성을 가지고 있어, 파형 정보 특성이 중요시되는 곳에 사용되어지고 있다. FIR 필터 구현에 있어 주요한 문제점은 깁스현상을 최소화시키는 것이다. 따라서 본 논문에서는 변형된 창함수를 이용한 FIR 디지털 필터를 사용하여 기존에 제시된 방법과 비교하였다.
본 논문은 승산기를 사용하지 않은 인터폴레이션 FIR 필터에 관한 것이다. 승산기를 사용하지 않기 위하여 2의 보수 형태인 멀티 비트 필터 입력을 단일 비트로 변환하는 필터 입력의 단일 비트화 기법과 필터 계수의 대칭성 및 룩업 테이블 내의 대칭성을 효과적으로 사용한 룩업 테이블 최소화 기법을 사용함으로써 승산기를 사용하지 않고 B 비트 입력의 T탭 1:N 인터폴레이션 FIR 필터 연산을 처리하는 새로운 필터의 설계 기법을 제안하였다. 본 논문에서 제안한 2가지 FIR 필터의 성능을 측정하기 위해 IMT-2000에서 규격으로 채택한 2가지 설계 파라미터를 적용하여 구현하였고, 설계 결과의 상대적인 비교를 위하여 일반적으로 널리 알려진 구조인 transversal 필터의 설계 결과와 비교한 결과 두가지 필터 구조 모두 동작 주파수의 큰 증가 없이 게이트 수를 약 70 % 줄일 수 있는 장점을 가졌다.
곱셈기를 사용하지 않는 FIR필터는 Common Subexpression 알고리즘을 이용하여 덧셈만으로 필터를 구현한다. 따라서 곱셈기를 이용한 필터 보다 적은 면적으로 필터를 구현할 수 있다. 그런데 덧셈에서 발생하는 캐리 리플로 인하여 필터 연산시간이 길어지는 단점이 있다. 본 논문에서는 CSE방식의 FIR 필터에서 부분 항을 더할 때 최종 덧셈이 수행되는 곳까지 더해지는 부분 항을 2줄로 유지하여 덧셈의 캐리 리플을 피하여 필터의 부분 항 덧셈 시간을 단축 시켰다. 제안한 알고리즘을 증명하기 위해 논문에서 주어진 예제를 이용하여 FIR 필터의 부분 항 덧셈 회로를 설계하여 하이닉스 0.18라이브러리로 합성한 결과 기존 파이프라인을 사용한 설계 방법 보다 면적, 속도에서 53.2%, 57.9%의 이득 있음을 알 수 있다.
한국항해항만학회 2006년도 International Symposium on GPS/GNSS Vol.2
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pp.439-442
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2006
본 논문에서는 IIR/FIR 필터 융합을 위한 기법을 제안하고 이를 INS/GPS 결합항법장치에 적용한다. IIR 형태의 EKF와 FIR 형태의 RHKF 필터를 각 필터의 잉여값과 잉여값 공분산을 이용한 적응형 융합 확률을 계산하여 융합함으로써 두 필터의 장점을 갖도록 한다. 이 융합 기법을 적용한 INS/GPS 결합항법장치는 기존의 단독 필터를 사용하는 것보다 강인한 특성을 갖고 항법정보를 제공한다.
일반적으로 기존의 MAXFLAT FIR 필터의 직접 설계 방법들은 통과대역과 저지대역에서 MAXFLAT 응답에 도달하기 위해 추정 알고리즘들을 사용해야 하는 문제들이 반드시 존재한다. 본 논문에서는 MAXSHCUT 조건을 바탕으로 한 향상된 제안된 방식을 사용하였으며, 기존의 문제들을 해결하였다. 제안된 방식에서는 MAXFLAT 와 MAXSHCUT을 갖는 FIR 저역통과 필터가 임의의 차단주파수에서 설계되도록 필터 차수와 차단주파수 파라메터들로 표현된 핵심 파라메터를 사용 하였다. 결론적으로 제안된 설계 기술은 MAXFLAT 와 MAXSHCUT을 갖는 FIR 저역통과 필터 실현이 가능하며, 설계된 필터들은 모두 100dB 가 넘는 MAXSHCUT을 갖는 것을 알 수가 있다.
기존의 창함수를 이용한 1차원 FIR 필터의 설계는 설계방법이 단순해 비교적 많이 사용되고 있으나 통과영역과 천이영역을 가변할 수 없다. 본 연구에서는 두 개의 영역을 가변할 수 있는 창함수를 사용하여 1차원 임펄스 응답을 구한 후 McCllenan 변환 방법을 이용하여 2차원 FIR 필터를 실현하여 특성을 비교하여 2차원 FIR 필터의 설계에 적용할 수 있음을 밝혔다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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