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专利号: 2021101488949
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于全通滤波器混合迭代技术的QMF组设计方法,其特征在于;该方法具体包括以下步骤:

步骤一、确定基本参数

设置全频带上的频率点数为L,正交镜像滤波器组中的两个全通滤波器的阶数分别为N1、N2,其中N1=N2+1,设置三个初始加权值W1=1、W2=1、W3=W1+W2+1;令迭代初始系数k=0,全通滤波器的初始迭代系数ai(k)=0,i=1、2;全通滤波器组成的低通滤波器H0(z)的通带截止频率ωp、阻带截止频率ωs,高通滤波器组成H1(z)的通带截止频率ωs、阻带截止频率ωp;

步骤二、确定实际相位差

s2.1、确定滤波器的理想相位设置两个全通滤波器的理想相位分别为θd1(ω)=‑N1ω'+0.25ω'和θd2(ω)=‑N2ω'‑

0.25ω',其中ω'∈[0,π];

s2.2、求取滤波器的实际相位误差jω

全通滤波器的表达式为Ai(e ):jω

Ni分别表示两个全通滤波器的阶数N1、N2;ai(n)表示全通滤波器Ai(e )系数ai的第n个元素,n=1,2,…,Ni;

全通滤波器的实际相位为θi(ω):全通滤波器的实际相位差为θei(ω):其中ω∈[0,ωp]

对公式(4)去三角化后:

其中ψi(ω)=0.5×(Niω+θdi(ω));

s2.3、计算整体失真传输函数的实际相位误差滤波器组的整体失真传输函数表达式为 理想相位、实际相位以及相位误差分别为:

θdT(ω)=θd1(2ω)+θd2(2ω)‑ω      (6)θT(ω)=θ1(2ω)+θ2(2ω)‑ω         (7)θeT(ω)=θT(ω)‑θdT(ω)         (8)因此

对公式(9)去三角化后:

步骤三、求解全通滤波器系数ai(k)s3.1、得到目标优化函数表式如式(11)所示jω jω jω

其中a1、a2分别表示全通滤波器A1(e )、A2(e )的系数;a表示全通滤波器A1(e )与A2jω (k) jω (k)(e )的系数,a=[a1;a2];f1 表示第k次迭代时全通滤波器A1(e )的相位误差,f2 表示jω (k) j

第k迭代时全通滤波器A2(e )的相位误差,f3 表示第k次迭代时整体失真传输函数的T(eω jω

)相位误差,M(a,ω)表示低通滤波器H0(e )的阻带幅度误差:s3.2、对步骤3.1中的目标函数进行LSK处理,将其转换为线性问题完成目标函数(11)中的分母部分的线性转化;

s3.3对目标函数分子部分由于两个全通滤波器系数存在互乘而导致的非线性问题采用交替迭代的方法进行处理:所述交替迭代为:在第k次迭代过程中,将第k‑1次迭代得到的两个全通滤波器的系数代入公式(15)中,得到常数化后的分母;然后将常数化的分母的值与第k‑1次得到的全通滤波器A1的系数 的值代入公式(16)中,求解全通滤波器A2的系数a2;通过凸优化处理工具箱CVX得到一组滤波器系数,再将这组滤波器系数代入公式(15)中更新分母的值,并将更新后的分母与全通滤波器A2的系数代入公式(17)中,求解全通滤波器A1的系数,并通过凸优化处理工具箱CVX得到一组滤波器系数;

反复交替,直至迭代终止得到两个全通滤波器的系数a;

步骤四、目标判断

设置一个实数μ作为判断目标,当目标函数满足 时结束迭代,将步骤三得到的滤波器系数作为最终得到的全通滤波器的系数;当目标函数不满足上述条件时,进(k) (k‑1)

入步骤五;其中E 是第k次迭代中目标函数的最大值,E 是第k‑1次迭代中目标函数的最大值;

步骤五、修正Wi

(k) (k) (k)

计算第k次迭代的相位误差ζi =|θi (ω)‑θdi(ω)|,其中θi (ω)表示第k次迭代的jω (k) (k)

全通滤波器Ai(e )的实际相位;然后计算相位误差ζi 的包络envζi ;

设置一个实数判断目标ε,如果不满足 使Wi=Wi×(k) (k) (k‑1) (k) (k‑1)(envζi (ω)+ε),然后令ζi =ζi ,k=k+1,返回步骤三;否则的话直接令ζi =ζi ,k=k+1,返回步骤三。

2.如权利要求1所述基于全通滤波器混合迭代技术的QMF组设计方法,其特征在于:所述正交镜像滤波器组由分析滤波器组和综合滤波器组构成;分析滤波器组由两个全通滤波jω jω

器A1(e )、A2(e )组成的低通滤波器H0(z)与高通滤波器H1(z)组成,综合滤波器组为分析滤波器组的复数共轭形式。

3.如权利要求1所述基于全通滤波器混合迭代技术的QMF组设计方法,其特征在于:全通滤波器的理想相位目标为保证IIR滤波器稳定。

4.如权利要求1或2所述基于全通滤波器混合迭代技术的QMF组设计方法,其特征在于:滤波器组的整体失真传输函数的相位误差是分析滤波器组和综合滤波器组的综合误差,体现整个系统的相位误差情况。