KR19980087722A - An adaptive finite impulse response filter of a generalized subband decomposition structure using a wavelet transform and a subfilter with a diadic sparse factor - Google Patents

An adaptive finite impulse response filter of a generalized subband decomposition structure using a wavelet transform and a subfilter with a diadic sparse factor Download PDF

Info

Publication number
KR19980087722A
KR19980087722A KR1019980037638A KR19980037638A KR19980087722A KR 19980087722 A KR19980087722 A KR 19980087722A KR 1019980037638 A KR1019980037638 A KR 1019980037638A KR 19980037638 A KR19980037638 A KR 19980037638A KR 19980087722 A KR19980087722 A KR 19980087722A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
filter
subfilter
adaptive
wavelet transform
factor
Prior art date
Application number
KR1019980037638A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR100305066B1 (en
Inventor
박남천
박순규
Original Assignee
박남천
박순규
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 박남천, 박순규 filed Critical 박남천
Priority to KR1019980037638A priority Critical patent/KR100305066B1/en
Publication of KR19980087722A publication Critical patent/KR19980087722A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100305066B1 publication Critical patent/KR100305066B1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H17/00Networks using digital techniques
    • H03H17/02Frequency selective networks
    • H03H17/0248Filters characterised by a particular frequency response or filtering method
    • H03H17/0264Filter sets with mutual related characteristics
    • H03H17/0266Filter banks
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H17/00Networks using digital techniques
    • H03H17/02Frequency selective networks
    • H03H17/0223Computation saving measures; Accelerating measures
    • H03H17/0227Measures concerning the coefficients
    • H03H17/0229Measures concerning the coefficients reducing the number of taps
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H17/00Networks using digital techniques
    • H03H2017/0072Theoretical filter design
    • H03H2017/0081Theoretical filter design of FIR filters
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H21/00Adaptive networks
    • H03H21/0012Digital adaptive filters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)

Abstract

본 발명의 목적은 디지털 적응필터를 이용한 채널등화 및 주기성 잡음 제거등의 입력신호에 대해 우수한 수렴특성과 연산량 감소효과를 가져오게 되는 웨이브릿 변환과 다이아딕 희소인자를 갖는 서브필터를 이용한 일반화된 서브밴드 분해 구조의 적응 유한 임펄스 응담(finite impulse response:FIR)필터를 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for performing a wavelet transform which has excellent convergence characteristics and a reduction in computation amount for input signals such as channel equalization and periodic noise cancellation using a digital adaptive filter, And to provide an adaptive finite impulse response (FIR) filter of band decomposition structure.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 서브밴드 분해 구조의 적응 FIR 필터에서 보간기와 서브필터 부분을 균일한 대역으로 변환하는 보간기와 서브필터의 희소인자를 이산 푸리에 변환 또는 이산 코사인 변환을 이용하여 균일하게 하는 기존의 방식과는 달리 옥타브 대역(octave band) 특성을 갖는 이산 웨이브릿 변환의 보간기와 상기 보간기의 주파수 대역에 따라서 다이아딕(dyadic) 희소인자를 갖는 서브필터를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an adaptive FIR filter comprising: an interpolator for converting an interpolator and a subfilter portion into a uniform band in a subband decomposition structure; A wavelet transformer having an octave band characteristic and a sub-filter having a dyadic sparse factor according to a frequency band of the interpolator.

Description

웨이브릿 변환과 다이아딕 희소인자를 갖는 서브필터를 이용한 일반화된 서브밴드 분해 구조의 적응 유한 임펄스 응답 필터An adaptive finite impulse response filter of a generalized subband decomposition structure using a wavelet transform and a subfilter with a diadic sparse factor

본 발명은 전기 및 전자공학분야의 디지털 적응필터중 일반화된 서브밴드 분해 구조의 적응필터에 관한 것으로, 특히 적응필터를 이용한 채널등화 및 주기성 잡음 제거시 입력신호에 대해 우수한 수렴특성을 갖고 연산량 감소효과를 가져오는 웨이브릿 변환과 다이아딕 희소인자를 갖는 서브필터를 이용한 일반화된 서브밴드 분해 구조의 적응 유한 임펄스 응답(finite impulse response:F1R)필터에 관한 것이다.The present invention relates to an adaptive filter of a generalized subband decomposition structure among digital adaptive filters in the field of electrical and electronic engineering. More particularly, the present invention relates to an adaptive filter having an excellent convergence characteristic for an input signal when channel equalization and periodic noise elimination using an adaptive filter, And an adaptive finite impulse response (F1R) filter of a generalized subband decomposition structure using a subfilter having a diadic sparse factor.

적응필터에서 적응처리 형태를 보면 가중치 갱신 주기에 따라 블록처리 방법과 실시간 처리방법으로 나눌 수 있다. 블록처리 방법은 입력신호를 블록으로 변환하여 각각의 가중치를 독립적으로 갱신한 후 역변환하는 방법으로써 한 블록의 신호에 대해 입력신호 및 요구신호의 변환, 가중 및 갱신 그리고 가중된 값의 역변환으로 처리되므로 연산수가 실시간 처리 방법보다 작은 장점이 있다. 그러나 한 블록의 신호를 입력받아 처리하므로 출력과 입력 간에 한 블록의 시간지연이 되고 수렴속도가 늦은 단점이 있다.In the adaptive filter, adaptive processing can be divided into a block processing method and a real-time processing method according to a weight updating cycle. The block processing method is a method of converting an input signal into a block, independently updating each weight, and then performing inverse transformation, and the conversion, weighting and updating of the input signal and the request signal are performed on the signal of one block and the inverse conversion of the weighted value is performed There is an advantage that the number of operations is smaller than the real-time processing method. However, since one block of signal is received and processed, there is a disadvantage that the time delay of one block between the output and the input becomes slow and the convergence speed is slow.

실시간 처리방법은 입력신호들을 샘플주기로 처리하는 방법으로 각 입력표본들 마다 변환, 가중 및 갱신 처리되므로 연산수가 많은 단점이 있다. 그러나 입력이 곧바로 출력되고 수렴속도가 빠른 장점이 있다.The real-time processing method is a method of processing input signals in a sample period, and there is a disadvantage in that the number of operations is large because the input samples are transformed, weighted, and updated. However, there is an advantage that the input is output immediately and the convergence speed is fast.

적응필터는 궤환의 유무에 따라 전달함수가 갖는 임펄스 응답으로 F1R 및IIR(infinit impulse response)적응필터로 나눌 수 있다. FIR 적응필터는 궤환이 없으므로 항상 안정한 시스템이 되며 구조가 간단하다는 장점이 있으나 높은 차수의 필터가 요구될 때 연산량이 많아진다는 단점이 있다. IIR 적응필터는 궤환이 있으므로 필터의 불안정성 문제를 내포하고 있으나 적응필터에서 요구되는 전달특성은 FIR 적응필터보다 적은 연산량으로 구현할 수 있는 장점이 있다.The adaptive filter can be divided into an F1R and an IIR (infinite impulse response) adaptive filter as an impulse response of the transfer function depending on the presence or absence of feedback. The FIR adaptive filter has the advantage that it is always stable system because there is no feedback, and the structure is simple. However, there is a disadvantage that the computation amount increases when a high order filter is required. The IIR adaptive filter has a problem of instability due to the feedback, but the transmission characteristic required of the adaptive filter is advantageous in that it can be implemented with a smaller amount of computation than the FIR adaptive filter.

또한 적응필터를 구성방법으로 분류해 보면 트랜스버셜형과 격자형으로 나눌 수 있다. 상기 트랜스버셜형은 전달함수가 단순하게 표현된 형태로 구조가 간단하여 널리 이용되며 직접형 또는 TDL(tapped delay line)형이라 부르고 있다. 격자형은 구조가 복잡한 단점이 있으나 계수들에 의해 필터의 안정도를 쉽게 표현할 수 있으며, 계수들의 변화에 따라 전달함수가 갖는 주파수 응답이 민감하게 변하지 않는 장점이 있다.In addition, the adaptive filter can be divided into a transversal type and a lattice type. The transversal type is called a direct type or a tapped delay line (TDL) type because the structure is simple and widely used because the transfer function is expressed simply. Although the lattice type has a complicated structure, the stability of the filter can easily be expressed by the coefficients, and the frequency response of the transfer function is not sensitively changed according to the change of the coefficients.

통상 적응필터는 안정한 시스템이 되는 FIR 적응필터로, 구조가 간단한 트랜스버셜형이 주로 사용되며, 처리영역에 따라 시간영역 및 변환영역으로 구분된다. 변환영역의 적응필터는 시간영역 적응필터보다 수렴속도가 빠른 장점을 가지지만 입력이 인가될 때 마다 필터차수와 같은 크기의 변환이 처리되므로 필터의 차수가 클 경우 많은 연산이 필요한 단점을 가진다. 이러한 단점을 FIR 필터를 서브밴드로 분해하는 구조를 이용하면 필터의 차수보다 작은 변환 크기로 처리할 수 있다.In general, the adaptive filter is an FIR adaptive filter which is a stable system, and a transversal type whose structure is simple is mainly used, and it is divided into a time domain and a conversion domain depending on the processing domain. The adaptive filter of the transform domain has the advantage of faster convergence speed than the time domain adaptive filter, but it has a disadvantage that it requires a lot of computation when the order of the filter is large because the transform of the same size as the filter order is processed every time the input is applied. This disadvantage can be solved by using a structure that decomposes an FIR filter into subbands, with a transform size smaller than that of the filter.

도 1은 종래의 일반화된 서브밴드 분해 적응 FIR 필터의 구성도로서, 적응 FIR 필터는 입력신호 x(n)(1)을 순차 지연 출력하는 지연기(2)와, 상기 지연기로부터의 시간영역 신호를 입력받아 변환하여 출력신호 u0(n) - uM-1(n)을 발생하는 M 포인트 균일 변환 행렬의 보간기(3)와, 상기 보간기의 균일 변환신호를 일시적으로 보관하는 FIFO 메모리 기능의 버퍼 메모리(4)와, 상기 버퍼 메모리의 출력데이터를 연산기의 적응 제어신호에 따라 각각의 밴드별로 연산처리하는 균일 희소인자(uniform sparsity factor : USF)서브필터(5)와, 상기 USF 서브필터의 출력을 합산하여 입력신호에 대응하는 출력신호 y(n)(6)을 발생하는 합산기(9)와, 상기 합산기의 출력신호 y(n)과 요구신호 d(n)(7)과의 오차값 e(n)을 발생하는 합산기(10)와, 상기 합산기(10)의 오차 검출신호를 입력으로 하여 상기 USF 서브필터의 각각의 구성단위별로 적응 제어신호를 발생하여 제공하는 연산기(8)를 포함한다.FIG. 1 is a block diagram of a conventional generalized subband decomposition adaptive FIR filter. The adaptive FIR filter includes a delay 2 for sequentially outputting an input signal x (n) (1) in a delayed manner, An interpolator 3 of an M-point uniform transform matrix for receiving and converting a signal to generate an output signal u 0 (n) - u M-1 (n), a FIFO A memory function buffer memory 4, a uniform sparsity factor (USF) sub-filter 5 for calculating the output data of the buffer memory for each band in accordance with an adaptive control signal of the computer, (N) 6 of the sum signal by summing the outputs of the sub-filters, and a subtractor 9 for subtracting the output signal y (n) (10) for generating an error value e (n) between the adder (10) and the adder (10) And a computing unit (8) provided to generate an adaptive control signal for each of the structural units of the sub-group filter USF.

여기에서 지연기(2)의 출력은 입력신호 x(n)이 입력될 때마다 이동되어, M개의 입력신호 x(n)은Here, the output of the delay 2 is shifted each time the input signal x (n) is input, and the M input signals x (n)

이 된다..

상기 보간기(3)는 필터차수 N보다 작은 변환크기 M을 사용하며, DFT(이산 푸리에 변환)와 같이 균일한 대역으로 변환하는 직교 변환을 사용한다. 상기 보간기(3)의 변환행렬을 T로 두면 변환된 출력 u(n)은The interpolator 3 uses a transform size M smaller than the filter order N and uses an orthogonal transform to transform it into a uniform band such as DFT (Discrete Fourier Transform). When the transform matrix of the interpolator 3 is set to T, the transformed output u (n)

이 된다. 여기서. here

이다.to be.

도 2는 상기 버퍼 메모리(4)와 USF 서브필터(5) 사이의 관계도이다. 여기에서 상기 버퍼 메모리(4)는 보간기(3)에서 변환 출력되는 식 3의 출력신호를 변환된 순간에 따라 순차적으로 저장하는 FIFO(first in first out) 메모리 구조로 되어 있으며, 이렇게 저장된 값들은 출력식의 계산과 변환된 신호전력의 기대치를 구하는 과정에 사용된다.FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the buffer memory 4 and the USF sub-filter 5. Here, the buffer memory 4 has a first in first out (FIFO) memory structure for sequentially storing the output signals of the equation (3) converted by the interpolator 3 according to the converted moments, It is used in the calculation of the output equation and in the process of obtaining the expected value of the converted signal power.

상기 USF 서브필터(5)는 각 가지에 있는 서브필터들의 희소인자 L은 변환크기 M 보다 작거나 같은 값(L≤M)을 사용할 수 있으며, 각 가지에 있는 희소 서브필터의 계수 수를 K로 두면 이 적응필터의 전체 등가차수는 N=(K-1)L+M과 같다.The USF subfilter 5 can use a value L (M) less than or equal to the conversion size M, and the number of coefficients of the sparse subfilter in each branch is K The total equivalent order of this adaptive filter is equal to N = (K-1) L + M.

희소인자가 L인 M개 서브필터 전체의 계수행렬을 G로 두면If the coefficient matrix of all the M sub-filters with the sparse parameter L is G

이다.to be.

서브필터의 계수 {}의 행렬에서, 행 벡터는k번 가지의 서브필터의 계수들이며, 열 백터는 서브필터들에서번째 계수를 나타낸다. k 번째 가지에 있는 서브필터The coefficients of the sub- }, The row vector is the coefficients of the k sub-filters, and the row vector is the Lt; th > The sub-filter in the kth branch silver

이다.to be.

그리고 각 서브필터의번째 계수를 나타내는 가중벡터Then, Weight vector representing the < RTI ID = 0.0 > silver

이다.to be.

버퍼 메모리에 저장된 값들과 서브필터의번째 계수로 된 가중벡터를 이용하면 필터출력y(n)은 The values stored in the buffer memory and the Using the weighted vector of coefficients, the filter output y (n)

이다.to be.

즉, 출력신호 y(n)(6)의 값은 각 가지에 있는 서브필터들의번째 계수들과 L번 전에 변환되어 저장된 값들과의 내적(inner product)한 것들의 합이 된다.That is, the value of the output signal y (n) (6) Th coefficients It is the sum of the inner products of the values converted and stored L times ago.

연산기(8)는 적응 알고리듬으로 요구신호 d(n)(7)와 필터 출력신호 y(n)(6)과의 차인 오차신호 e(n)을 이용하여 서브필터의 계수들을 새로이 갱신하며 적응 알고리듬은 LMS(least mean square)등을 이용할 수 있다.The operator 8 newly updates the coefficients of the sub filter by using the error signal e (n) which is the difference between the demand signal d (n) 7 and the filter output signal y (n) 6 by the adaptive algorithm, May be a least mean square (LMS) or the like.

이러한 기존의 서브밴드 분해 적응 FIR 필터는 보간기의 변환이 균일한 대역으로 분할하는 것에 국한되며, 희소 서브필터들의 희소인자는 주어진 조건(L≤M)과 같이 동일한 값으로 사용한다.This conventional subband decomposition adaptive FIR filter is limited to the division of the interpolator into uniform bands, and the sparse factor of sparse subfilters is used with the same value as given condition (L? M).

도 3은 기존의 서브밴드 분해 적응 FIR 필터에서 L=M=8인 경우에 서브필터의 8개의 각 가지별 주파수 응답 예를 나타내고 있다. 여기에서 ①의 영역들은 보간기의 통과대역으로 선택되는 원하는 응답(desired response)이며, ①을 제외한 나머지 영역, 즉, ②의 영역은 희소인자로 인하여 생기는 원하지 않는 허상(image)이다.3 shows an example of frequency response of each of eight branches of the sub-filter when L = M = 8 in the conventional subband decomposition adaptive FIR filter. Here, (1) is the desired response that is selected as the passband of the interpolator, and the remaining region except (1), that is, the region of (2), is an unwanted image caused by a rare factor.

만약 희소인자 L을 L 〉M으로 둔다면, L-1개의 허상(image) 주파수 대역이 생긴다. 그러나 보간기의 통과대역은 변환크기 M으로 인하여 1/M로 대역이 나누어지므로 보간기의 통과대역에 해당되는 서브필터의 대역에 원하지 않는 허상 대역이 들어가게 된다. 그러므로 각 서브필터의 희소인자는 이 적응필터의 주파수 응답을 보간기의 통과대역으로 나눈 값보다 작거나 같은 값을 사용한다.If the sparse factor L is set to L> M, there will be L-1 image frequency bands. However, since the passband of the interpolator is divided into 1 / M due to the conversion size M, an unwanted virtual band is included in the subfilter band corresponding to the passband of the interpolator. Therefore, the sparse factor of each subfilter uses a value less than or equal to the frequency response of this adaptive filter divided by the passband of the interpolator.

위에서 알수 있는 바와 같이, DFT에 의한 보간기 들의 주파수 대역폭은 균일하며, 따라서 각 가지에 있는 서브필터는 USF 서브필터로 구성할 수 있다. USF 서브필터에서 보간기를 이산 웨이브릿 변환으로 구성하면 보간기 들의 주파수 대역폭이 레벨에 따라 상이하므로 원하지 않는 이미지 대역에 의해 서브밴드 분해 적응필터의 전체 주파수응답은 원하는 주파수 응답과 다른 주파수 응답을 나타내게 된다.As can be seen, the frequency bandwidth of the interpolators by the DFT is uniform, and therefore the subfilter in each branch can be constructed with a USF subfilter. If the interpolator is composed of a discrete wavelet transform in the USF subfilter, the frequency bandwidth of the interpolators varies depending on the level, so that the total frequency response of the subband decomposition adaptive filter is different from the desired frequency response due to the unwanted image band .

도 4는 보간기에 이산 웨이브릿 변환(변환크기 M=8)을 응용했을 경우에 웨이브릿 변환의 주파수 대역은 옥타브 밴드 특성을 나타내는 것을 보이고 있다. 여기에서 레벨의 수는 J =개의 대역통과 레벨과 저역인 DC레벨 혹은 L(-1)레벨을 갖는다.FIG. 4 shows that the frequency band of the wavelet transform shows an octave band characteristic when a discrete wavelet transform (transform size M = 8) is applied to the interpolator. Here the number of levels is J = And has a band pass level and a low DC level or L (-1) level.

보간기로 웨이브릿 변환을 사용할 때 서브필터를 균일한 희소인자로 사용하면, 앞에서 언급한 바와 같이, 가장 넓은 대역을 사용하는 가장 높은 레벨에서 희소인자는 2보다 작거나 같아야 된다. 만약 희소인자를 변환 크기보다 작거나 같은 조건(L≤M)에서 L=M을 사용한다면 L(-1) 레벨 및 L(0) 레벨은 문제가 발생되지 않으나, 그 다음 높은 레벨부터는 희소인자에 의한 허상이 보간기의 통과 대역 내에 들어가므로 이 적응필터의 주파수 응답특성이 바뀌게 될 것이다.When using a subfilter as a homogeneous sparse factor when using a wavelet transform with an interpolator, the sparse factor should be less than or equal to 2 at the highest level using the widest band, as mentioned above. If L = M is used in a condition where the sparse factor is less than or equal to the transform size (L M), the L (-1) and L (0) levels do not cause a problem, The frequency response characteristic of the adaptive filter will be changed.

예를 들어 적응필터에서 적응이 완료된 후 주파수 응답의 예를 도 5로 가정한다고 할 때, 웨이브릿 변환을 보간기로 이용하면서 서브필터에서 기존의 균일한 희소인자를 사용하는 경우(여기서 L=M=8), 보간기의 L(1) 레벨에 해당하는 가지의 주파수 대역은 π/4 에서부터 π/2 까지 대역폭은 π/4 이나 희소인자가 8이므로 2배로 높게 업 샘플링되어 1개의 허상이 포함되게 되고, L(2) 레벨에 해당되는 대역에서는 4 배로 높게 업 샘플링되어 3 개의 허상이 포함되게 되므로, 도 6에서 보이고 있는 것처럼 적응필터의 전체 주파수 응답은 그 특성이 변화되게 되어 적응필터의 연산기(8)에 제공되는 오차가 크게되고 따라서 수렴속도가 늦어지게 된다.For example, suppose that an example of the frequency response after the adaptation is completed in the adaptive filter is shown in FIG. 5, where a wavelet transform is used as an interpolator and a conventional uniform sparse factor is used in the sub- 8), the frequency band of the branch corresponding to the L (1) level of the interpolator is up-sampled by 2 times as high as π / 4 and the sparse factor is 8 from π / 4 to π / 2, As shown in FIG. 6, the entire frequency response of the adaptive filter is changed in its characteristics, so that the operation frequency of the operation filter of the adaptive filter 8) becomes large, and consequently the convergence speed becomes slow.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 적응 필터에서의 수렴속도의 저하 문제를 해결하여 디지털 적응필터를 이용한 채널등화 및 주기성 잡음 제거등의 경우에 있어서 입력신호에 대해 수렴속도의 향상과 연산량의 감소효과를 가져오게 되는 웨이브릿 변환과 다이아딕 희소인자를 갖는 서브필터를 이용한 일반화된 서브밴드 분해 구조의 적응 유한 임펄스 응답(FIR)필터를 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to solve the problem of lowering the convergence speed in the conventional adaptive filter as described above and to improve the convergence speed and the reduction of the computational complexity for the input signal in the case of channel equalization and periodic noise elimination using the digital adaptive filter, And an adaptive finite impulse response (FIR) filter of a generalized subband decomposition structure using a wavelet transform and a subfilter with a diadic sparse factor.

도 1은 종래의 일반화된 서브밴드 분해 적응 FIR 필터의 구성도이다.1 is a block diagram of a conventional generalized subband decomposition adaptive FIR filter.

도 2는 종래의 적응 FIR 필터에서 버퍼 메모리와 서브필터의 관계 구성도이다.2 is a block diagram showing the relationship between a buffer memory and a subfilter in a conventional adaptive FIR filter.

도 3은 종래의 균일 희소인자로 구성한 서브필터의 주파수 응답 특성도이다.3 is a frequency response characteristic diagram of a conventional sub-filter composed of a uniform scarcity factor.

도 4는 보간기에 웨이브릿 변환을 사용한 때의 주파수 대역 설명도이다.4 is a diagram illustrating a frequency band when wavelet transform is used for the interpolator.

도 5는 적응필터의 주파수 응답 예시 파형도이다.5 is a waveform diagram of an exemplary frequency response of an adaptive filter.

도 6은 보간기로 웨이브릿 변환을 사용하고 희소인자를 균일하게 구성한 서브필터에서의 주파수 응답 특성도이다.FIG. 6 is a frequency response characteristic diagram of a subfilter in which wavelet transform is used as an interpolator and a rare factor is uniformly formed.

도 7은 본 발명에 따른 다이아딕 희소인자로 구성한 서브밴드 분해 적응 FIR 필터의 구성도이다.FIG. 7 is a block diagram of a subband decomposition adaptive FIR filter composed of a diamond sparse factor according to the present invention.

도 8은 본 발명의 적응 FIR 필터에서 버퍼 메모리와 서브필터의 관계 구성도이다.8 is a diagram showing the relationship between the buffer memory and the subfilter in the adaptive FIR filter of the present invention.

도 9는 본 발명의 버퍼 메모리와 서브필터의 상세 구성도이다.9 is a detailed block diagram of a buffer memory and a subfilter of the present invention.

도 10은 도 9의 계수 및 연산 블록에 대한 내부 상세 구조도이다.FIG. 10 is an internal detailed structural diagram of the coefficients and calculation blocks of FIG. 9; FIG.

도 11은 본 발명에 따라 다이아딕 희소 인자로 구성한 서브필터들의 레벨에 따른 주파수 응답특성도이다.FIG. 11 is a frequency response characteristic diagram according to the level of sub-filters constituted by a diamond scar factor according to the present invention.

도 12는 본 발명에 따른 DWT-DSFS FIR 적응필터를 이용한 주기성 잡음제거기의 구성 예시도이다.12 is a configuration diagram of a periodic noise canceller using a DWT-DSFS FIR adaptive filter according to the present invention.

도 13a 및 도 13b는 도 12의 주기성 잡음제거기의 잡음 주기가 각각 12.8 샘플 및 2샘플인 경우의 수렴특성도이다.13A and 13B are graphs of convergence characteristics when the noise period of the periodic noise eliminator of FIG. 12 is 12.8 samples and 2 samples, respectively.

도 14는 본 발명에 따른 DWT-DSFS FIR 적응필터를 이용한 채널등화기의 구성 예시도이다.FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration of a channel equalizer using a DWT-DSFS FIR adaptive filter according to the present invention.

도 15는 도 14의 채널등화기의 수렴특성도이다.15 is a graph of convergence characteristics of the channel equalizer of Fig.

도 16은 본 발명에 따른 DWT-DSFS FIR 적응필터를 이용한 시스템 모델링 구성 예시도이다.16 is a diagram illustrating an example of a system modeling configuration using a DWT-DSFS FIR adaptive filter according to the present invention.

도 17은 도 16의 시스템 모델링의 수렴특성도이다.17 is a graph showing the convergence characteristic of the system modeling of Fig.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※[Description of Reference Numerals]

1 : 입력신호1: input signal

2 : 지연기2: retarder

3 : 균일변환 보간기3: uniform conversion interpolator

3' : 웨이브릿 변환 보간기3 ': wavelet transform interpolator

4 : 버퍼 메모리4: buffer memory

5 : USF 서브필터5: USF sub-filter

5' : DSF 서브필터5 ': DSF sub-filter

6 : 출력신호6: Output signal

7 : 요구신호7: Request signal

8 : 연산기8: Operator

9,10 : 합산기9,10: Totalizer

: k번 가지(branch)에 있는 서브필터의 전달함수(여기서은 희소인자) : transfer function of the subfilter in branch k (where Lt; / RTI >

u(n) : n 때(시간)에 보간기에서 변환된 신호u (n): the signal transformed at the interpolator when n (time)

u(n-L) : n 때에서 L번 전에 변환된 신호u (n-L): The signal converted before L times before n

: n 때에 서브필터인들의번째 계수(가중벡더) : n When the subfilter field Th coefficient (weighted vector)

M : 변환 크기.M: Transformation size.

N : 필터의 차수.N: Order of the filter.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 서브밴드 분해구조의 적응 FIR 적응필터는 그 서브필터의 희소인자를 웨이브릿 변환 레벨에 따라 다르게 하는 방법을 모색하여, 서브필터의 응답특성이 웨이브릿 변환의 주파수 통과대역과 일치되도록 다이아딕 희소인자를 갖는 서브필터를 구성한다.In order to achieve the above object, the adaptive FIR adaptive filter of the subband decomposition structure of the present invention finds a method of making the sparse factor of the subfilter different according to the wavelet transform level, And a sub-filter having a diamond scarring factor is constructed so as to coincide with the pass band.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

도 7은 본 발명의 웨이브릿 변환과 다이아딕 희소인자를 갖는 서브필터를 이용한 일반화된 서브밴드 분해 구조의 적을 FIR 필터의 구성도로써, 입력신호 x(n)(1)을 순차 지연 출력하는 시프트 레지스터의 지연기(2)와, 상기 지연기로부터의 시간영역 신호를 입력받아 변환하여 출력신호 u0(n) - uM-1(n)을 발생하는 M 포인트의 이산 웨이브릿 변환(discrete wavelet transform : DWT) 행렬(T)의 보간기(3')와, 상기 보간기의 웨이브릿 변환신호를 일시적으로 보관하는 FIFO 메모리 기능의 버퍼 메모리(4)와, 상기 버퍼 메모리의 출력데이터를 연산기의 적응 제어신호에 따라 각각의 밴드별로 연산처리하는 다이아딕 희소인자(dysdic sparsity factor : DSF)서브필터(5')와, 상기 DSF 서브필터의 출력을 합산하여 입력신호에 대응하는 출력신호 y(n)(6)을 발생하는 합산기(9)와, 상기 합산기의 출력신호 y(n)과 요구신호 d(n)(7)과의 오차값 e(n)을 발생하는 합산기(10)와, 상기 합산기(10)의 오차 검출신호를 입력으로 하여 상기 DSF 서브필터의 각각의 구성단위별로 적응 제어신호를 발생하여 상기 서브필터에 제공하는 연산기(8)를 포함한다.FIG. 7 is a block diagram of an FIR filter which is an object of the generalized subband decomposition structure using the wavelet transform and the sub-filter having a diamond dotarity factor according to the present invention. The input signal x (n) (1) And a M-point discrete wavelet transformer for receiving the time domain signal from the delay and generating an output signal u 0 (n) - u M-1 (n) a buffer memory 4 for temporarily storing a wavelet transform signal of the interpolator and a buffer memory 4 for storing a wavelet transform signal of the interpolator; A dyadic sparsity factor (DSF) sub-filter 5 'for performing an arithmetic processing on each band in accordance with the adaptive control signal, an output signal y (n) corresponding to the input signal by summing outputs of the DSF sub- A summer 9 for generating a summer 6, (10) for generating an error value e (n) between the output signal y (n) of the adder 10 and the request signal d (n) 7 of the adder 10, And an operator (8) for generating an adaptive control signal for each constituent unit of the DSF subfilter and providing the adaptive control signal to the subfilter.

웨이브릿 변환은 시간 및 주파수의 영역의 국부성(localization)이 있으며 신호의 웨이브릿 변환된 값은 시간 및 주파수 정보를 동시에 가진다. 이는 다해상도 이론과 결합하여 특이점(singularity)검출 및 비정상신호(nonstationary)의 처리에 특히 유용하게 이용된다.The wavelet transform has localization of the time and frequency domain, and the wavelet transformed value of the signal has time and frequency information at the same time. This is particularly useful for singularity detection and nonstationary processing in combination with the multiresolution theory.

상기 웨이브릿 변환은 KL(Karhunen-)변환과 유사하여 변환된 신호의 자기상관 행렬은 거의 대각요소로 집중되며, 전처리(preconditioning)에 의해 고유치비가 작아지고 따라서 적응필터에서 수렴 속도가 향상된다.The wavelet transform is performed using a KL (Karhunen- ), The autocorrelation matrix of the transformed signal is concentrated to almost diagonal elements, and the eigenvalue ratio is reduced by preconditioning, and thus the convergence speed is improved in the adaptive filter.

웨이브릿 변환의 주파수 대역과 서브필터의 원하는 대역이 같도록 다이아딕 희소인자로 구성한 DSF 서브필터의k번째 가지에 있는 서브필터 전달함수The subfilter transfer function at the kth branch of the DSF subfilter, which is composed of a diamond sparse factor such that the frequency band of the wavelet transform is equal to the desired band of the subfilter, silver

이다.to be.

여기서N은 필터의 차수이고,M은 변환 크기이고,k가지가 속해있는 웨이브릿 변환 레벨(= -1, 0, 1, … ,J-1)이고,J=이고,k는 서브밴드의 가지 표식(k= 0, 1, … ,M-1)이고,는 희소인자(레벨에 따라 다른 값이 됨. 단, -1 레벨은= 0)이고,은 서브필터에서k가지의차 계수이다.Where N is the order of the filter, M is the transform size, Is the wavelet transform level at which the k branches belong = -1, 0, 1, ... , J -1) and J = And, k is the marker of the sub-band (k = 0, 1, ... , M -1) , and Is a rare factor (level It is different according to. However, = 0), Lt; RTI ID = 0.0 > k < It is the car coefficient.

본 발명에 따라 보간기에 웨이브릿 변환을, 그리고 희소 서브필터에 다이아딕 희소인자를 갖는 서브필터로 서브밴드 분해 구조 적응 FIR 필터를 구성한 경우에, 시프트 레지스터로 구성될 수 있는 지연기(2)를 거친 입력신호x(n)(1)의 지연출력은 보간기(3')에서 입력되어 DWT 행렬 T에 의하여 변환되어u k (n)이 된다.In the case where a wavelet transform is applied to the interpolator according to the present invention and a subband decomposition structure adaptive FIR filter is composed of a sub-filter having a diamond scarf factor in the sparse sub filter, a delay unit 2, which can be composed of a shift register, The delayed output of the coarse input signal x (n) (1) is input to the interpolator 3 'and converted by the DWT matrix T to be u k (n) .

즉, 벡터u(n)That is, the vector u (n)

이다. 여기서to be. here

이다.to be.

변환된 벡터u(n)은 버퍼 메모리(4)에 저장되며 이는 출력식의 계산과 이동평균에 의한 변환된 신호전력의 기대치를 구하는 과정에 사용된다.The transformed vector u (n) is stored in the buffer memory 4, which is used in the calculation of the output equation and the process of obtaining the expected value of the converted signal power by the moving average.

필터출력y(n)The filter output y (n)

이다.to be.

여기서,은 서브필터의 계수행렬 G에서 각 서브필터의번째 계수로 구성되는 가중벡터이다. 즉,here, In the coefficient matrix G of the sub-filter, Th coefficient. In other words,

이다.to be.

이 필터의 출력 값은 u(n-2) 벡터들과번째 가중벡터과의 내적한 것들의 합이다.The output value of this filter is u (n-2 ) With vectors Th weighted vector It is the sum of the internal things of and.

u(n-2) 벡터가 저장된 버퍼 메모리(4)와 DSF 서브필터(5')의 계수들과의 관계를 도식적으로 도 8에 나타내었다.u (n-2 ) Vector is stored in the buffer memory 4 and the coefficients of the DSF sub-filter 5 'are schematically shown in FIG.

상기 식 13의 가중벡터는 서브필터의 희소인자가 균일하지 않으므로 가중벡터들 내의번째 계수가 없는 자리도 있으나 수식의 일반화를 위하여 계수가 없는 요소도 나타내었다.Since the weighting vector of Equation (13) is not uniform in the sparse factor of the sub-filter, There is also a place where there is no coefficient, but an element without a coefficient is also shown for the generalization of the equation.

오차신호e(n)The error signal e (n)

이다. 여기서d(n)은 요구신호이다.to be. Where d (n) is the request signal.

예를 들어 LMS 알고리듬을 사용한 가중벡터의 갱신식은For example, the weighted vector update equation using the LMS algorithm

이다. 여기서=0, 1,...N/2-1이며, μ는 스텝크기이다.to be. here = 0, 1, ... N / 2-1 , and [mu] is the step size.

는 버퍼 메모리에 저장된 변환된 신호의 전력기대치의 역수를 요소로 하는M×M대각행렬이다. Is an M x M diagonal matrix having inverse elements of the power expected values of the converted signals stored in the buffer memory as elements.

도 9는M=8인 경우 도 8의 버퍼 메모리(4)와 서브필터(5')로 구성되는 회로의 상세구성도이다. 여기에서 참고되는 바와 같이, 보간기로부터의 웨이브릿 변환된 M개, 즉 8개의 입력신호(u0(n), u1(n), u2(n), … u7(n),)는 M개, 즉 8개의 필터 엘리먼트()로 구성된 제1필터계수블록(5'-1)에 입력되어 연산기의 출력{2μe(n)/E[UK(n)2]}에 곱해져서 해당 필터계수블록의 계수값이 갱신되게 하고 있다.FIG. 9 is a detailed configuration diagram of a circuit composed of the buffer memory 4 and the sub-filter 5 'of FIG. 8 when M = 8 . As will be note here, one wavelet transformed M from the group interpolation, i.e., eight input signal (u 0 (n), u 1 (n), u 2 (n), ... u 7 (n),) Lt; RTI ID = 0.0 > M, < / RTI & (N) / E [U K (n) 2 ]], and the coefficient value of the corresponding filter coefficient block is updated .

또, 상기 보간기로부터의 웨이브릿 변환된 8개의 입력신호(u0(n), u1(n), u2(n), … u7(n),)중 후반부의 4개(M/2)의 입력신호 (u4(n), u5(n), u6(n), u7(n))는 제1버퍼 메모리블록(4-1)의 각각의 2단 지연기(Z-1)를 거쳐 신호(u4(n-2), u5(n-2), u6(n-2), u7(n-2))로 지연되어 제2필터계수블록(5-2)의 4개의 필터 엘리먼트(:)에 입력되게 되고, 이러한 입력신호들은 연산기(8)의 출력{2μe(n)/E[U4(n)2], 2μe(n)/E[U5(n)2], 2μe(n)/E[U6(n)2], 2μe(n)/E[U7(n)2]}에 각각 곱해져서 해당 필터계수블록의 계수값이 갱신되게 하고 있다.Of the eight wavelet transformed input signals u 0 (n), u 1 (n), u 2 (n), ... u 7 (n), from the interpolator, The input signals u 4 (n), u 5 (n), u 6 (n) and u 7 (n) of the second buffer memory block 4-1 1) via the signal (u 4 (n-2) , u 5 (n-2), u 6 (n-2), u is a delay 7 (n-2)), the second filter coefficient block (5 2) of four filter elements ( : ) To be inputted, these input signals are the output of the computing unit (8) {2μ e (n ) / E [U 4 (n) 2], 2μ e (n) / E [U 5 (n) 2], 2μ E (n) / E [U 6 (n) 2 ], and 2 e (n) / E [U 7 (n) 2 ]} to update the coefficient values of the corresponding filter coefficient block.

또, 제1버퍼 메모리블록(4-1)과 제2버퍼 메모리블록(4-2)의 각각의 2단 지연기를 거친 지연입력신호(u2(n-4), u3(n-4), u4(n-4), u5(n-4), u6(n-4), u7(n-4))는 제3필터계수블록(5-3)의 6개의 필터 엘리먼트()에 입력되게 되고, 이러한 입력신호들은 연산기(8)의 출력{2μe(n)/E[U2(n)2], 2μe(n)/E[U3(n)2], 2μe(n)/E[U4(n)2], 2μe(n)/E[U5(n)2], 2μe(n)/E[U6(n)2], 2μe(n)/E[U7(n)2]}에 각각 곱해져서 해당 필터계수블록의 계수값이 갱신되게 하고 있다.The delay input signals u 2 (n-4), u 3 (n-4) and u 2 (n-4), which have passed through the two-stage delay circuits of the first buffer memory block 4-1 and the second buffer memory block 4-2, , six of the filter element u 4 (n-4), u 5 (n-4), u 6 (n-4), u 7 (n-4)) is a third filter coefficient block (5-3) ( ) To be inputted, these input signals are the output of the computing unit (8) {2μ e (n ) / E [U 2 (n) 2], 2μ e (n) / E [U 3 (n) 2], 2μ e (n) / E [U 4 (n) 2], 2μ e (n) / E [U 5 (n) 2], 2μ e (n) / E [U 6 (n) 2], 2μ e ( n) / E [U 7 (n) 2 ]} to update the coefficient value of the corresponding filter coefficient block.

또한 제1버퍼 메모리블록(4-1)과 제2버퍼 메모리블록(4-2)과 제3버퍼 메모리블록(4-3)의 각각의 2단 지연기를 거친 지연입력신호(u4(n-6), u5(n-6), u6(n-6), u7(n-6))는 제4필터계수블록(5-4)의 4개의 필터 엘리먼트()에 입력되게 되고, 이러한 입력신호들은 연산기(8)의 출력{2μe(n)/E[U4(n)2], 2μe(n)/E[U5(n)2], 2μe(n)/E[U6(n)2], 2μe(n)/E[U7(n)2]}에 각각 곱해져서 해당 필터계수블록의 계수값이 갱신되게 하고 있다.The delay input signal u 4 (n-1) through the two-stage delay of each of the first buffer memory block 4-1, the second buffer memory block 4-2 and the third buffer memory block 4-3, 6), u 5 (n-6), u 6 (n-6), u 7 (n-6)) of the fourth filter coefficient block 5-4 ) To be inputted, these input signals are the output of the computing unit (8) {2μ e (n ) / E [U 4 (n) 2], 2μ e (n) / E [U 5 (n) 2], 2μ E (n) / E [U 6 (n) 2 ], and 2 e (n) / E [U 7 (n) 2 ]} to update the coefficient values of the corresponding filter coefficient block.

상단으로부터 입력되는 변환된 입력신호, 즉 웨이브릿 변환된 신호는 도 10에서 상세하게 나타내고 있는 계수 및 연산블록 구성에서로 표시된 서브필터의 계수로 가중된다.The converted input signal, that is, the Wavelet-transformed signal, input from the top, has the coefficients shown in detail in FIG. 10, Lt; RTI ID = 0.0 > subfilter < / RTI >

도 9의 하단에 있는 {2μe(n)/E[UK(n)2]} 블록은 적응 알고리듬을 가지는 연산기(8)에 해당되며, 각 자리에 저장되어 있는 변환된 입력신호(u(n-2))와 곱하여져 계수들의 값을 갱신하는 식 15를 처리한다.The block {2μ e (n) / E [U K (n) 2 ] at the bottom of FIG. 9 corresponds to a computing unit 8 having an adaptive algorithm. The converted input signal u n-2 )) To process Equation 15 to update the values of the coefficients.

버퍼 메모리(4)와 서브필터(5')의 구성은 도 9의 회로구성이 K번 반복되는 것으로 구성된다.The configuration of the buffer memory 4 and the subfilter 5 'is constituted by repeating the circuit configuration of FIG. 9 K times.

서브밴드 분해 적응 FIR 필터에서 희소 서브필터들은 수렴된 후 레벨에 따라 주파수 응답의 예를 도 11에 나타내었다. 여기에서 1은 L(-1) 레벨인 0번 가지의 서브필터의 주파수 응답이고, 2는 L(0) 레벨을 나타내고, 3은 L(1) 레벨을 그리고 4는 L(2) 레벨인 가지들에 있는 서브필터의 주파수 응답을 나타낸다.In the subband decomposition adaptive FIR filter, the sparse subfilters are shown in Fig. 11 as an example of the frequency response according to the level after convergence. Where 1 is the frequency response of the 0th subfilter at the L (-1) level, 2 is the L (0) level, 3 is the L (1) level and 4 is the L Lt; / RTI > represents the frequency response of the subfilter in <

도 11에서 ①의 영역들은 보간기의 통과대역으로 선택되는 원하는 응답(desired response)이며, ①을 제외한 ②의 영역은 희소인자로 인하여 생기는 원하지 않는 허상(image)이다. 이 레벨에 따른 주파수 응답은 웨이브릿 변환으로 된 보간기의 대역통과 특성(도 4참조)과 직결되어 있으므로 도 5의 전달특성을 가진다.In FIG. 11, the regions indicated by (1) are desired responses selected as the passband of the interpolator, and the region (2) except (1) is an unwanted image due to a rare factor. Since the frequency response according to this level is directly connected to the band-pass characteristic (see FIG. 4) of the interpolator in wavelet transform, it has the transfer characteristic shown in FIG.

도 12는 본 발명의 DWT-DSFS FIR 적응필터를 이용하여 주기성 잡음제거기를 구성한 예를 보이고 있다. 여기에서 신호 S는 랜덤신호 발생기에 의해 발생된 랜덤 펄스로서 펄스폭이 가변이고 그 진폭은 0.5로 정하였다. 또 주기성 잡음 n0는 진폭이 0.5인 정현파로서 주기는 12.8샘플과 2샘플로 정하였다.FIG. 12 shows an example in which a periodic noise canceller is constructed using the DWT-DSFS FIR adaptive filter of the present invention. Here, the signal S is a random pulse generated by a random signal generator and has a variable pulse width and an amplitude of 0.5. The periodic noise n 0 is a sinusoidal wave with an amplitude of 0.5, and the period is defined as 12.8 samples and 2 samples.

모의 실험에서 스텝크기 μ는 1×10-5, 적응필터의 등가차수 N은 128, 변환크기 M은 16으로 하였다.In the simulation, the step size μ is 1 × 10 -5 , the equivalent order N of the adaptive filter is 128, and the conversion size M is 16.

이와 같은 조건으로 신호 S와 잡음 n0을 동시에 입력하고 잡음제거를 수행하여 신호 S와 시스템 출력신호 S0와의 차의 제곱, 즉, 오차전력의 수렴특성을 시간영역 및 DFT-USFS FIR 적응필터를 이용한 그것과 비교하였다.Under such a condition, the signal S and the noise n 0 are input simultaneously and noise cancellation is carried out to obtain a time domain and a DFT-USFS FIR adaptive filter for the square of the difference between the signal S and the system output signal S 0 , And compared it with that used.

도 13a와 도 13b는 각각 잡음주기가 12.8 샘플 및 2샘플인 경우에서의 수렴 특성을 보이고 있다. 이로부터 DWT-DSFS FIR 적응필터를 이용한 경우에서 Harr 웨이브릿 및 D4 웨이브릿으로 변환한 경우의 수렴속도들은 유사한 것을 알수 있었다. 이러한 수렴속도들은 시간영역 및 DFT-USFS FIR 적응필터를 이용한 경우보다 8배이상 빠름을 알 수 있었다.13A and 13B show convergence characteristics in the case where the noise period is 12.8 samples and 2 samples, respectively. From these results, it can be seen that convergence speeds when converted to Harr wavelet and D4 wavelet are similar when DWT-DSFS FIR adaptive filter is used. These convergence rates are 8 times faster than those using the time domain and DFT-USFS FIR adaptive filters.

도 14는 본 발명의 다른 적용 예로 역 모델링(채널 등화기)를 구성한 예를 보이고 있다.FIG. 14 shows an example in which an inverse modeling (channel equalizer) is configured as another application example of the present invention.

채널등화기에서의 임펄스 응답P i The impulse response P i in the channel equalizer is

입력은 신호 S는 화이트 가우시안(평군 0, 분산 1), (식 16)에서 W값은 3.1이며, 이 값에 따라 M 포인트 웨이브릿 변환된 값들의 고유치 비가 바뀐다. 적응필터의 스텝크기 μ는 1×10-4이고, 등가차수 N는 32이고, 변환크기 M은 8이고, 지연선 딜레이는 16이다.The input signal S is white Gaussian (normal 0, variance 1), and the W value is 3.1 in Equation 16. The eigenvalue ratio of the M point wavelet transformed values is changed according to this value. The step size μ of the adaptive filter is 1 × 10 -4 , the equivalent order N is 32, the conversion size M is 8, and the delay line delay is 16.

이때의 수렴특성을 도 15에 나타내었다. 이로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 DWT-DSFS FIR 적응필터를 이용한 채널 등화기는 DFT-USFS FIR 적응필터를 이용한 경우보다 수렴속도가 1.8배 정도 향상되었으며, 시간영역 적응필터보다는 매우 빠르게 수렴되었다.The convergence characteristic at this time is shown in Fig. As can be seen from the above, the channel equalizer using the DWT-DSFS FIR adaptive filter according to the present invention has improved convergence speed by about 1.8 times as compared with the case using the DFT-USFS FIR adaptive filter, .

도 16은 본 발명의 또다른 적용예로서 시스템 모델링(system identification)의 구성예를 보이고 있다. 여기에서의 조건은 신호 S는 화이트 가우시안(평균 0, 분산 1)이고, 시스템은 32차 저역통과 임펄스 응답이고, 적응필터의 스텝크기 μ는 1×10-3이고, 등가차수 N는 64이고, 변환크기 M은 16으로써, 이때의 시스템 모델링의 수렴특성을 도 17에 나타내었다.16 shows another example of the system identification (system identification) of the present invention. The condition here is that the signal S is white Gaussian (mean 0, variance 1), the system is a 32nd order lowpass impulse response, the step size μ of the adaptive filter is 1 × 10 -3 , the equivalent order N is 64, The conversion size M is 16, and the convergence characteristic of the system modeling at this time is shown in Fig.

여기에서 참고되는 바와 같이, 본 발명의 적응 FIR 필터가 기존의 적응 FIR 필터보다 우수한 수렴 특성을 보이고 있음을 알 수 있다.As can be seen from this, it can be seen that the adaptive FIR filter of the present invention exhibits better convergence characteristics than the conventional adaptive FIR filter.

이상에서 기술한 바와같이 본 발명은 서브밴드 분해 적응 FIR 필터에서 웨이브릿 변환을 보간기로 이용하고 서브필터의 희소인자가 다이아딕 희소인자가 되도록 함으로서 균일한 희소인자를 사용하는 서브밴드 분해 구조의 적응 FIR 필터 보다 빠른 수렴속도를 갖게된다.As described above, according to the present invention, wavelet transform is used as an interpolator in a subband decomposition adaptive FIR filter and a sub-band decomposition structure adaptation using a homogeneous sparse factor The convergence speed becomes faster than the FIR filter.

Claims (3)

서브밴드 분해 구조 적응 FIR 필터에 있어서, 웨이브릿 변환에 의한 보간기와 상기 웨이브릿 변환 보간기의 변환 레벨에 따라 다이아딕 희소인자를 갖는 서브필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이브릿 변환과 다이아딕 희소인자를 갖는 서브필터를 이용한 일반화된 서브밴드 분해 구조의 적응 유한 임펄스 응답 필터.A subband decomposition structure adaptive FIR filter comprising a wavelet transform and a subfilter having a diamond scarer factor according to a conversion level of the wavelet transform interpolator, Adaptive finite impulse response filter with generalized subband decomposition using subfilter with factor. 제1항에 있어서, 다이아딕 희소인자를 사용하는 서브필터의 전달함수2. The method of claim 1, wherein the transfer function of the subfilter using the diamond scarring factor The 으로 산출(여기서N은 필터의 차수이고,M은 변환 크기이고,k가지가 속해있는 웨이브릿 변환 레벨(= -1, 0, 1, … ,J-1)이고,J=이고,k는 서브밴드의 가지 표식(k= 0, 1,… ,M-1)이고,는 희소인자(레벨에 따라 다른 값이 됨. 단, -1 레벨은= 0)이고,은 서브필터에서k가지의차 계수이다.)하고, 필터의 출력y(n)(Where N is the order of the filter, M is the transform size, Is the wavelet transform level at which the k branches belong = -1, 0, 1, ... , J- 1), and J = And, k is the marker of (k = 0, 1, ... , M-1) of subbands, Is a rare factor (level It is different according to. However, = 0), Lt; RTI ID = 0.0 > k < ), And the output y (n) of the filter is 으로 산출(여기서은 서브필터의 계수행렬 G에서 각 서브필터의 /번째 계수로 구성되는 가중벡터이다.)하는 것을 특징으로 하는 웨이브릿 변환과 다이아딕 희소인자를 갖는 서브필터를 이용한 일반화된 서브밴드 분해 구조의 유한 임펄스 응답필터.(Where Is a weight vector composed of a coefficient matrix G of a sub-filter and / th coefficients of each sub-filter). The wavelet transform is a finite sub-band decomposition structure using a sub- Impulse response filter. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 서브필터는 M=8인 경우 웨이브릿 변환된 입력신호 (u0(n), u1(n), u2(n), … u7(n),)는 8개의 필터 엘리먼트( )로 구성된 제1필터계수블록(5'-1)에 입력되어 연산기의 출력{2μe(n)/E[UK(n)2]}에 곱해져서 해당 필터계수블록의 계수값이 갱신되게 구성하고, 제1버퍼 메모리블록(4-1)을 거친 입력신호(u4(n-2), u5(n-2), u6(n-2), u7(n-2))는 제2필터계수블록(5-2)의 4개의 필터 엘리먼트()에 입력되게 되어 연산기(8)의 출력{2μe(n)/E[U4(n)2], 2μe(n)/E[U5(n)2], 2μe(n)/E[U6(n)2], 2μe(n)/E[U7(n)2]}에 각각 곱해져서 해당 필터계수블록의 계수값이 갱신되게 구성하고, 상기 제1버퍼 메모리블록(4-1)과 제2버퍼 메모리블록(4-2)을 거친 지연입력신호(u2(n-4), u3(n-4), u4(n-4), u5(n-4), u6(n-4), u7(n-4))는 제3필터계수블록(5-3)의 6개의 필터 엘리먼트()에 입력되어 연산기(8)의 출력{2μe(n)/E[U2(n)2], 2μe(n)/E[U3(n)2], 2μe(n)/E[U4(n)2], 2μe(n)/E[U5(n)2], 2μe(n)/E[U6(n)2], 2μe(n)/E[U7(n)2]}에 각각 곱해져서 해당 필터계수블록의 계수값이 갱신되게 구성하고, 제1버퍼 메모리블록(4-1)과 제2버퍼 메모리블록(4-2)과 제3버퍼 메모리블록(4-3)을 거친 지연입력신호(u4(n-6), u5(n-6), u6(n-6), u7(n-6))는 제4필터계수블록(5-4)의 4개의 필터 엘리먼트 ()에 입력되어 연산기(8)의 출력{2μe(n)/E[U4(n)2], 2μe(n)/E[U5(n)2], 2μe(n)/E[U6(n)2], 2μe(n)/E[U7(n)2], 에 각각 곱해져서 해당 필터계수블록의 계수값이 갱신되게 구성하는 것을 특징으로 하는 웨이브릿 변환과 다이아딕 희소인자를 갖는 서브필터를 이용한 일반화된 서브밴드 분해 구조의 유한 임펄스 응답 필터.The subfilter of claim 1 or 2, wherein the subfilter is a wavelet transformed input signal u 0 (n), u 1 (n), u 2 (n), ... u 7 (n) ,) Consists of eight filter elements ( (N) / E [U K (n) 2 ]}, and the coefficient value of the corresponding filter coefficient block is updated configuration, the first buffer memory blocks (4-1) a rough input signal (u 4 (n-2) , u 5 (n-2), u 6 (n-2), u 7 (n-2)) The four filter elements of the second filter coefficient block 5-2 ) Outputs {2μ of the inputted computing unit 8 to the e (n) / E [U 4 (n) 2], 2μ e (n) / E [U 5 (n) 2], 2μ e (n) / E [U 6 (n) 2 ], 2 μ e (n) / E [U 7 (n) 2 ]} to update the coefficient value of the corresponding filter coefficient block, 4-1) and a second buffer memory blocks (4-2) the coarse delay the input signal (u 2 (n-4) , u 3 (n-4), u 4 (n-4), u 5 (n- 4), u 6 (n-4), u 7 (n-4) ) Is input to the output of the computing unit (8) {2μ e (n ) / E [U 2 (n) 2], 2μ e (n) / E [U 3 (n) 2], 2μ e (n) / E [U 4 (n) 2] , 2μ e (n) / e [U 5 (n) 2], 2μ e (n) / e [U 6 (n) 2], 2μ e (n) / e [U 7 (n) 2 ]} to update the coefficient value of the corresponding filter coefficient block, and the first buffer memory block 4-1, the second buffer memory block 4-2, The delayed input signals u 4 (n-6), u 5 (n-6), u 6 (n-6), u 7 Four filter elements (5-4) (N) / E [U 4 (n) 2 ], 2 μe (n) / E [U 5 (n) 2 ] and 2 μe Is multiplied by [U 6 (n) 2 ], 2 μe (n) / E [U 7 (n) 2 ], and the coefficients of the corresponding filter coefficient block are updated. A finite impulse response filter of a generalized subband decomposition structure using a subfilter with a Dick sparse factor.
KR1019980037638A 1998-09-11 1998-09-11 Adaptive fir filter of generalized sub-band decomposition structure using sub-filter having wavelet conversion and dyadic sparsity factor KR100305066B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019980037638A KR100305066B1 (en) 1998-09-11 1998-09-11 Adaptive fir filter of generalized sub-band decomposition structure using sub-filter having wavelet conversion and dyadic sparsity factor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019980037638A KR100305066B1 (en) 1998-09-11 1998-09-11 Adaptive fir filter of generalized sub-band decomposition structure using sub-filter having wavelet conversion and dyadic sparsity factor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19980087722A true KR19980087722A (en) 1998-12-05
KR100305066B1 KR100305066B1 (en) 2001-11-30

Family

ID=37530016

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019980037638A KR100305066B1 (en) 1998-09-11 1998-09-11 Adaptive fir filter of generalized sub-band decomposition structure using sub-filter having wavelet conversion and dyadic sparsity factor

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100305066B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100795475B1 (en) * 2001-01-18 2008-01-16 엘아이지넥스원 주식회사 The noise-eliminator and the designing method of wavelet transformation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100795475B1 (en) * 2001-01-18 2008-01-16 엘아이지넥스원 주식회사 The noise-eliminator and the designing method of wavelet transformation

Also Published As

Publication number Publication date
KR100305066B1 (en) 2001-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0649578B1 (en) Digital filter having high accuracy and efficiency
Portnoff Implementation of the digital phase vocoder using the fast Fourier transform
Panicker et al. Parallel-cascade realizations and approximations of truncated Volterra systems
CA2122107C (en) Non-integer sample delay active noise canceller
Petraglia et al. Adaptive FIR filter structure based on the generalized subband decomposition of FIR filters
Attallah The wavelet transform-domain LMS algorithm: a more practical approach
CN106936407A (en) Area block minimum mean square self-adaption filtering method
Cowan et al. A digital adaptive filter using a memory-accumulator architecture: Theory and realization
CA2455820C (en) Method and apparatus for generating a set of filter coefficients for a time updated adaptive filter
JP4549535B2 (en) Digital processing device for frequency filtering with simplified calculation
KR19980087722A (en) An adaptive finite impulse response filter of a generalized subband decomposition structure using a wavelet transform and a subfilter with a diadic sparse factor
Mersereau An algorithm for performing an inverse chirp z-transform
CN108270416A (en) A kind of high-order interpolation wave filter and method
US8340285B2 (en) Method for efficient and zero latency filtering in a long impulse response system
Gupta et al. Designing of two channel polyphase quadrature mirror filter bank using power optimization method
Petraglia et al. On the use of filter banks in adaptive filtering
Lall et al. Second-order statistical characterization of the filter bank and its elements
Nussbaumer Polynomial transform implementation of digital filter banks
Hinamoto et al. 2-D adaptive state-space filters based on the Fornasini-Marchesini second model
Coulombe et al. Multidimensional windows over arbitrary lattices and their application to FIR filter design
KR950002072B1 (en) Digital filter
Weiss et al. Noise and digital signal processing
Olsson et al. Scaling and round-off noise in multistage interpolators and decimators
Ohno et al. Spectral analysis of subband adaptive digital filters
JP2002117017A (en) Recursive discrete fourier transform device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
G15R Request for early opening
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20110725

Year of fee payment: 11

LAPS Lapse due to unpaid annual fee