[发明专利]一种基于ABC算法的无乘法器FRM滤波器组优化设计方法

说明书

本发明涉及一种基于ABC算法的无乘法器FRM滤波器组优化设计方法，所述方法包括以下步骤：根据实际要求获得FRM窄带滤波器组中的原型滤波器、上支路屏蔽滤波器与下支路屏蔽滤波器的通带截止频率和截止起始频率指标参数；利用频率抽样法与各个滤波器的指标结合计算得出FRM多相分析滤波器组中各个滤波器的最初系数向量；将步骤2中的各个滤波器系数作为人工蜂群算法的初始蜜源，并利用人工蜂群算法对系数进行综合选优操作，最终得到全局最优的滤波器系数设计。本发明设计的一种FRM滤波器组结构，采用了人工蜂群算法优化了原型滤波器性能，进一步减少加法器的数量。同时提前对滤波器系数进行人工蜂群算法优化，减少滤波器系数在进行CSD编码时带来的效果误差。

技术领域

本发明涉及无线电及其数字信号处理应用领域，具体涉及一种基于ABC算法的无乘法器FRM滤波器组优化设计方法领域。

背景技术

随着多速率信号处理技术的发展，滤波器组在数字通信、图像处理和信号处理等领域都得到了广泛的应用。随着算法的不断开发改进，滤波器组技术在宽带接收机和图像与视频处理方面的处理备受青睐。滤波器组不仅是决定数字信道化处理性能的重要因素，而且在军工方面具有卓越的应用地位，在卫星信号处理，音频图像滤波，雷达信号处理占据重要的位置。现如今的数字信道化接收机对滤波器组中子滤波器的数量和过渡带宽度要求越来越高，频率响应屏蔽技术(Frequency-response masking,FRM)为设计低复杂度的窄过渡带滤波器组提供了一种有效的方法。因此，如何在稳定地利用FRM技术实现窄过渡带滤波器组的硬件设计同时，对硬件资源占用的多少和处理速度的快慢提出了更高的要求。

在优化的无乘法器滤波器组设计方面，专利《无乘法器的数字滤波》(申请号：998093866)采用了直接将滤波器系数直接量化的方法，与本发明结构设计不同；文献《人工蜂群算法在FIR滤波器设计中的应用研究》(信息记录材料，2019年)主要对低通滤波器进行了蜂群优化方法进行了研究，但并未进一步转化为无乘法器的硬件实现，且并非为滤波器组设计，与本发明不同；文献《低复杂度HBCEM FRM多相滤波器组》(数据采集与处理，2011年)主要利用了半带复指数调制技术对FRM滤波器进行整合来实现滤波器的高效设计，但并未采用优化算法和无乘法器设计，与本发明方法不同；文献《低复杂度有限冲激响应滤波器设计方法研究及应用》(东南大学硕士论文，2018年)主要是基于二阶锥优化的可重构频罩滤波器的设计算法对FRM滤波器进行优化设计，并未涉及无乘法器的设计，也并未用于滤波器组结构设计，与本发明专利有别。

发明内容

本发明的目的提供了一种基于ABC算法的无乘法器FRM滤波器组优化设计方法。

本发明是这样实现的：

一种基于ABC算法的无乘法器FRM滤波器组优化设计方法，所述方法包括以下步骤：

(1)根据实际要求获得FRM窄带滤波器组中的原型滤波器、上支路屏蔽滤波器与下支路屏蔽滤波器的通带截止频率和截止起始频率指标参数；

(2)利用频率抽样法与各个滤波器的指标结合计算得出FRM多相分析滤波器组中各个滤波器的最初系数向量；

(3)将步骤2中的各个滤波器系数作为人工蜂群算法的初始蜜源，并利用人工蜂群算法对系数进行综合选优操作，最终得到全局最优的滤波器系数设计；

(4)将最优的滤波器系数进行正则有符号数编码，完成FRM多相滤波器组系数的优化量化过程；

(5)用移位相加的方式分别对编码后的FRM多相滤波器组系数进行电路设计；

(6)对于滤波器组电路设计，采用分布式结构。