Design of two-channel linear-phase FIR biorthogonal filter banks using multicriterion optimization

• Autorzy: Wysocka-Schillak F.

Warianty tytułu

PL

Projektowanie dwukanałowego, biortogonalnego zespołu filtrów typu FIR o liniowej fazie z wykorzystaniem optymalizacji wielokryterialnej

• Konferencja: Signal Processing Algorithms, Architectures, Arrangements, and Applications. 11th IEEE Signal Processing Workshop SPA 2007 ; 7.09.2007 ; Poznan, Poland
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the paper, a new method for the design of nearly perfect-reconstruetion two-channel linear-phase biorthogonal FIR filter banks is presented. The method is based on the trade-off between obtaining the equiripple reconstruetion error and satisfying other additional requirements. The filter bank design problem is solved by means of its transformation into an equivalent multicriterion optimization problem. Three design examples are included, illustrating the usefulness of the proposed technique. In these examples, different additional requirements regarding the characteristies of the filters are considered.

PL

Zaprezentowano nową metodę projektowania biortogonalnego, dwukanałowego zespołu filtrów typu FIR o liniowej charakterystyce fazowej i quasi-perfekcyjnej rekonstrukcji sygnału. W metodzie tej uzyskuje się rozwiązanie kompromisowe pomiędzy otrzymaniem równomiernie falistego błędu rekonstrukcji oraz spełnieniem innych wymagań. Zadanie zaprojektowania zespołu filtrów jest rozwiązywane przez przekształcenie go w odpowiednie zadanie optymalizacji wielokryterialnej. Podano trzy przykłady obliczeniowe ilustrujące użyteczność metody przy uwzględnieniu różnych dodatkowych wymagań dotyczących charakterystyk filtrów.

Słowa kluczowe

EN

biorthogonal filter banks; two-channel filter banks; FIR filters; linear-phase; nearly perfect-reconstruction; multi-criterion optimization

PL

biortogonalny zespół filtrów; zespół filtrów dwukanałowy; filtry typu FIR; liniowa charakterystyka fazowa; quasi-perfekcyjna rekonstrukcja sygnału; optymalizacja wielokryterialna

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 49, nr 4
• Strony: 19--22
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Wysocka-Schillak F.

• Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy, Wydział Telekomunikacji i Elektrotechniki, Bydgoszcz

Bibliografia

• [1] Bregović R., Saramäki T.: A general purpose optimization approach for designing two-channel FIR filterbank. IEEE Trans. on Signal Processing, vol. 51, 2003, pp. 1783-1791.
• [2] Chan S.C., Pun C.K.S., Ho K.L.: The design of a class of perfeet reconstruction two-channel FIR linear-phase filterbanks and wavelets using semidefinite programming. IEEE Signal Processing Letters, vol. 11, 2004, pp. 297-300.
• [3] Chen Y.-J., Oraintara S., Amaratunga K.S.: Theory and factorization for a class of structurally regular biorthogonal filter banks IEEE Trans. on Signal Processing, vol. 54, 2006, pp. 691-700.
• [4] De Haan J.M., Grbić N., Claesson I., Nordholm S.E.: Filter bank design for subband adaptive microphone arrays. IEEE Trans. on Speech and Audio Processing, vol. 11, 2003, pp. 14-23.
• [5] Dragotti P.L., Servetto S.D., Vatterli M.: Optimal filter banks for multiple description coding: analysis and synthesis. IEEE Trans. on Information Theory, vol. 48, 2002, pp. 2036-2041.
• [6] Horng B.-R., Wilson A.N.: Lagrange multiplier approach to the design of two-channel perfect-reconstruction linear-phase FIR filter banks IEEE Trans. on Signal Processing, vol. 40, 1992, pp. 364-373.
• [7] S.K. Mitra, Digital Signal Processing: A Computer Based Approach, McGraw-Hill. New York, 2001.
• [8] Nocedal J., Wright S.J.: Numerical Optimization. Springer Verlag, 1999.
• [9] Oraintara S., Tra T.D., Nguyen T.Q.: A class of regular biorthogonal linear-phase filter banks: theory, structure, and application in image coding. IEEE Trans, on Signal Processing, vol. 51, 2003 pp. 3220-3228.
• [10] Rosenbaum L., Johansson H.: Two-channel linearphase FIR filter banks utilizing the frequency response masking approach. European Conference on Circuit Theory and Design ECCTD'03 2003, Cracow (Poland), pp. III-17-III-20.
• [11] Spurbek M.S., Mullis C.T.: Least squares approximation of perfeet reconstruction filter banks. IEEE Trans. on Signal Processing, vol. 46, 1998, pp. 968-978.
• [12] Uto T., Oka T., Ikehara M.: M-channel nonlinear phase filter banks in image compression: structure, design, and signal extension IEEE Trans. on Signal Processing, vol. 55, 2007, pp. 1339-1351
• [13] Ta D.B.H.: Two-stage, least squares design of biorthogonal filtier banks. IEE Proc- Vision, Image Signal Process., Vol. 149, 2002, pp. 342-346.
• [14] Tran T.D., Nguyen T.Q.: On M-channel linear phase fir filter banks and application in image compression. IEEE Trans. on Signal Processing, vol. 45, 1997, pp. 2175-2187.
• [15] Vaidyanathan P.P.: Multirate Systems and Filter Banks. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1993.
• [16] Vaidyanathan P.P.: Filter banks in digital communications. IEEE Cuircuits and Systems Mag., 2001, vol. 1, pp. 4-25.
• [17] Vaidyanathan P.P., Kirac A.: Results on biorthogonal filter banks IEEE Trans, on Circuits and Syst. II: Analog and Digital Signal Processing, vol. 45, 1998, pp. 932-939.
• [18] Wysocka-Schillak F.: Design of low delay FIR quadrature mirror-image filter banks. Proc. of the International Conference on Signals and Electronic Systems ICSES'2001, Lodz (Poland), 2001, pp. 135-140
• [19] Yang S.-J., Lee J.-H., Chieu B.-C.: Perfect-reconstruction filter banks having linear-phase FIR filters with equiripple response. IEEE Trans. on Signal Proc., vol. 46, 1998, pp. 3246-3225.