数据采集与处理2024,Vol.39Issue(2) :481-489.DOI:10.16337/j.1004-9037.2024.02.020

基于稀疏约束的低复杂度可变分数时延滤波器

Low-Complexity Design of Sparse-Constrained Variable Fractional Delay Filter

王静雯 周文静 沈明威 韩国栋
数据采集与处理2024,Vol.39Issue(2) :481-489.DOI:10.16337/j.1004-9037.2024.02.020

基于稀疏约束的低复杂度可变分数时延滤波器

Low-Complexity Design of Sparse-Constrained Variable Fractional Delay Filter

王静雯 1周文静 1沈明威 1韩国栋2
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作者信息

  • 1. 河海大学计算机与信息学院,南京 211106
  • 2. 中国电子科技集团公司第五十四研究所,石家庄 050081
  • 折叠

摘要

针对基于Farrow结构的可变分数时延(Variable fractional delay,VFD)滤波器需求解大量子滤波器系数这一关键问题,本文将稀疏约束理论引入滤波器的权系数优化中,研究具有稀疏系数的Farrow结构滤波器.在极大极小(Minimax)准则下,通过添加L1正则化约束项改进权系数优化模型,在系数(反)对称性基础上进一步增加系数的稀疏度.然后,采用交替方向乘子法(Alternating direction method of multipliers,ADMM)进行权系数迭代求解.仿真实验表明,本文提出的基于稀疏约束的VFD滤波器在保证高延迟精度的同时,乘法器和加法器分别减少了47.69%和58.60%,极大地降低了系统运算量以及复杂度.

Abstract

Since variable fractional delay(VFD)filter contains a large number of coefficients to be solved,this paper presents a study on sparse-constrained Farrow structure variable fractional delay filter.We add a L1 regularization constraint to further enhance the sparsity based on coefficient symmetry and optimize its frequency response to approximate a desired frequency response in the minimax error sense.In addition,the alternating direction method of multipliers(ADMM)algorithm is used to iteratively obtain the filter coefficients.Simulation experiments demonstrate that the proposed sparse-constrained VFD filter not only ensures high delay accuracy but also reduces the use of multipliers and adders by 47.69%and 58.60%respectively,thus lowering system computation and complexity greatly.

关键词

稀疏约束/可变分数时延滤波器/极大极小/交替方向乘子法/Farrow结构

Key words

sparse-constrained/variable fractional delay(VFD)filter/minimax/alternating direction method of multipliers(ADMM)/Farrow structure

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基金项目

国家自然科学基金(62271190)

江苏省自然科学基金(BK20221499)

出版年

2024
数据采集与处理
中国电子学会 中国仪器仪表学会信号处理学会 中国仪器仪表学会中国物理学会微弱信号检测学会 南京航空航天大学

数据采集与处理

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子:0.679
ISSN:1004-9037
参考文献量21
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