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蚁群算法在FIR数字滤波器优化设计中的应用研究

作　者: 仰继连
导　师: 曾以成
学　校: 湘潭大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: FIR数字滤波器 蚁群算法 优化准则 优化设计 参数配置
分类号: TN713.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 227次
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内容摘要


FIR数字滤波器作为基本的数字信号处理功能单元,在数字信号处理等电子信息技术领域有着广泛的应用。当数字滤波器的系数使用浮点表示时,字长效应几乎可以被忽略;当数字滤波器进行高速硬件实现时,必须使用定点表示,此时字长效应就必须考虑。为了尽量减少字长效应对滤波器性能带来影响,需要针对滤波器系数进行优化设计。本论文将蚁群算法应用于线性相位FIR数字滤波器的优化设计,主要开展了以下工作:(1)首先阐明本论文研究的背景和意义;介绍FIR数字滤波器优化设计的研究现状。然后,简要讨论FIR数字滤波器优化设计准则与设计方法;并对蚁群算法的基本原理、数学模型及其应用情况等进行了综述。(2)在对基本蚁群算法进行全面分析的基础上,将蚁群算法用于线性相位FIR数字滤波器的定点系数优化设计,并根据本问题的特点,对蚁群算法进行相应的改造:依据FIR数字滤波器不同系数可以相等的特点,取消原算法中的禁忌表;为了克服由此带来的影响,则设置蚂蚁数目等于需要优化设计的滤波器系数的个数;通过蚂蚁间的相互协作来完成系数的优化。论文详细阐明了运用蚁群算法进行FIR数字滤波器系数优化设计的实现步骤,且考虑了不同的优化准则;通过实例说明了设计的可行性;并通过与其他设计方法的全面比较,证明了本文方法的有效性。(3)蚁群算法中的参数选取是影响算法性能和效率的关键因素。针对基于蚁群算法的FIR数字滤波器优化设计模型,分析各个参数的不同配置对算法性能的影响,推导出一些参数配置的基本公式,给出参数选取的指导性原则。仿真结果表明,这些参数配置原则对于提高FIR数字滤波器的优化设计性能比较有效,有利于蚁群算法在FIR数字滤波器优化设计中的应用。本文的研究工作为线性相位FIR滤波器的设计与实现探索了新的途径和方法,具有一定的理论意义和工程应用价值。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章 引言  10-13
  1.1 研究背景和意义  10
  1.2 研究现状  10-11
  1.3 本文研究内容和章节安排  11-13
第2章 FIR 数字滤波器的优化设计  13-20
  2.1 FIR 数字滤波器简述  13-14
  2.2 FIR 数字滤波器的优化设计  14-18
    2.2.1 技术要求  14-16
    2.2.2 优化准则  16-18
  2.3 算法分类  18-19
    2.3.1 经典算法  18
    2.3.2 启发式算法  18-19
  2.4 小结  19-20
第3章 蚁群算法  20-26
  3.1 基本蚁群算法的原理  20-22
    3.1.1 蚁群行为描述  20-21
    3.1.2 基本蚁群算法的机制  21-22
  3.2 基本蚁群算法的模型特征  22-24
    3.2.1 TSP 描述  22
    3.2.2 基本蚁群算法的数学模型  22-24
  3.3 基本蚁群算法的具体实现  24
  3.4 基本蚁群算法的特点  24-25
  3.5 基本蚁群算法的应用情况  25
  3.6 小结  25-26
第4章 基于蚁群算法的FIR 数字滤波器优化设计  26-37
  4.1 基本蚁群算法的改进  26
  4.2 问题描述  26-28
  4.3 基于改进蚁群算法的FIR 数字滤波器优化设计  28-29
    4.3.1 代价函数  28
    4.3.2 系数空间的产生  28
    4.3.3 寻优策略  28-29
    4.3.4 算法实现步骤  29
  4.4 最小最大准则下的优化设计  29-33
  4.5 纹波约束最小平方准则下的优化设计  33-34
  4.6 归一化通带纹波准则下的优化设计  34-35
  4.7 小结  35-37
第5章 蚁群算法在FIR 数字滤波器优化设计中的参数研究  37-42
  5.1 参数对算法性能影响的分析  37-38
  5.2 参数配置公式的推导  38-39
  5.3 仿真结果和实验分析  39-41
  5.4 小结  41-42
第6章 总结与展望  42-44
  6.1 总结  42
  6.2 展望  42-44
参考文献  44-48
致谢  48-49
附录 A 个人简历  49-50
附录 B 攻读硕士学位期间撰写的学术论文  50

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 基本电子电路 > 滤波技术、滤波器 > 数字滤波器
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