En filterbank består av flera filter som arbetar tillsammans för att dela upp en signal i olika frekvensband. De kan också användas för att slå ihop signaler separerade i frekvensplanet till en enda. Sedan tidigt 70-tal har man lärt sig att designa förlustfria filterbankar som alltså inte introducerar några som helst fel i systemet. Sådana filterbankar kallas PR-filterbankar, där PR står för 'perfekt rekonstruktion'. Exempel på applikationer där filterbankar används är bildkodning, audiokodning, kommunikationssystem och omvandling av analoga signaler till digitala (A/D-omvandling). Under de senaste åren har det framkommit att genom att lätta på kraven gällande perfekt rekonstruktion, går det att markant minska den erforderliga aritmetiska komplexiteten. Eftersom de flesta system i sig inte är förlustfria, kan man utan att egentligen påverka den totala prestandan tillåta små fel i filterbanken, så l¨ange dessa fel är försumbara i jämförelse med andra felkällor som t.ex. kvantisering och avrundning. Avhandlingen behandlar digitala filter och likformiga icke-PR-filterbankar. Merparten av filterbankarna är realiserade med någon slags moduleringsteknik (cosinus-, sinus- eller komplexmodulering). Den röda tråden genom avhandlingen är kombinationen av tämligen smala övergångsband och samtidigt låg aritmetisk komplexitet. Ett sätt att uppnå denna kombination är att använda sig av en teknik som heter frekvenssvarsmaskning och förkortas FRM. Denna metod har på ett framgångsrikt sätt använts i avhandlingen. En potentiell nackdel med FRMmetoden är att den medför en längre fördröjning genom systemet. Därför föreslås också ett sätt att syntetisera FRM-filter med låg fördröjning. Här optimeras filtren både med avseende på komplexitet och fördröjning samtidigt. En annan metod som utnyttjats för att kombinera relativt smala övergångsband med låg aritmetisk komplexitet är att använda IIR filter istället för FIR filter. Ett flertal exempel på filter och filterbankar, optimerade och syntetiserade i Matlab, illustrerar fördelarna med de föreslagna filter- och filterbanks-klasserna. / Filter banks are systems of several filters with a common input or a common output. They are used whenever a signal needs to be split into different frequency bands. Since the early seventies, the theory of digital filter banks has developed to a mature state. Today there exist numerous ways to design filter banks for different applications, such as image and audio coding, transmultiplexing in communication systems, echo cancellation, and analog-to-digital (A/D) conversion systems. However, earlier work has to a large extent been on the transfer function level, whereas in this thesis work, efficient realizations, important in e.g. low-power applications, are in focus. Further, most of the previous work have been focused on the perfect reconstruction (PR) case, which is, for many applications an unnecessarily severe restriction. It has been show that by relaxing the requirements on perfect reconstruction, and allowing the filter banks to have some errors, the arithmetic complexity can be reduced significantly. This thesis treats digital filters and uniform non-PR filter banks. A major part of the filter banks are realized using different modulation schemes (complex, cosine, or sine modulation). The governing idea through the thesis is the combination of frequency selectivity and low arithmetic complexity. One example on how to achieve frequency selective digital filters and filter banks with low arithmetic complexity is to use the frequency-response masking (FRM) approach. This approach together with the idea of using IIR filters instead of FIR filters is successfully used in the thesis. The price to pay for the reduced arithmetic complexity using FRM filters is unfortunately a longer overall delay. Therefore, some work has ben done in the field of low-delay FRM FIR filters as well. These filters are optimized on both low delay and low arithmetic complexity simultaneously. A number of design examples are included in order to demonstrate the benefits of the new classes of filters and filter banks.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:liu-8930 |
| Date | January 2007 |
| Creators | Rosenbaum, Linnea |
| Publisher | Linköpings universitet, Elektroniksystem, Linköpings universitet, Tekniska högskolan, Institutionen för systemteknik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Doctoral thesis, monograph, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Linköping Studies in Science and Technology. Dissertations, 0345-7524 ; 1097 |
Page generated in 0.0032 seconds