Design of Optimal FIR Filters for Data Transmission

데이터 전송을 위한 최적 FIR 필터 설계

For data transmission over strictly band-limited non-ideal channels, different types of filters with arbitrary responses are needed. In this paper. we proposed two efficient techniques for the design of such FIR filters whose response is specified in either the time or the frequency domain. In particular when a fractionally-spaced structure is used for the transceiver, these filters can be efficiently designed by making use of characteristics of oversampling. By using a minimum mean-squared error criterion, we design a fractionally-spaced FIR filter whose frequency response can be controlled without affecting the output error. With proper specification of the shape of the additive noise signals, for example, the design results in a receiver filter that can perform compromise equalization as well as phase splitting filtering for QAM demodulation. The second method ad-dresses the design of an FIR filter whose desired response can be arbitrarily specified in the frequency domain. For optimum design, we use an iterative optimization technique based on a weighted least mean square algorithm. A new adaptation algorithm for updating the weighting function is proposed for fast and stable convergence. It is shown that these two independent methods can be efficiently combined together for more complex applications.

제한된 주파수 대역폭을 이용하여 신호를 전송하기 위해서는 여러종류의 특성을 갖는 필터들이 필요하다. 이 논문에서는 이러한 필터들을 효율적으로 설계하기위한 두가지 방식을 제시하였다. 특히 fractionally-spaced(FS) 구조가 사용될때 더욱 효율적으로 필터를 설계할 수 있다. FS 구조의 특성을 최소자승 오차 방식과 결합하여, 출력오차에 영향을 주지않고, 적절한 주파수 특성을 갖는 SF 필터 설계 방식을 제시하였다. 예로, noise 신호들을 적절히 이용하면, 한개의 SF 필터가, QAM 복조에 필요한 phase splitter, 수신 필터 그리고 등화기 기능까지 갖도록 설계할 수 있다. 두번째로 임의의 주파수 특성이 요구되는 필터의 설계 방식을 제시하였다. weighting factor를 이용한 최소자숭법을 iterative하게 사용하여 최적설계를 얻는다. 이를위해 weighting factor를 효율적으로 update하기 위한 새로운 알고리듬을 이용하였다. 마지막으로, 더욱 복잡한 조건을 갖는 필터를, 이 두가지 방식을 같이 이용하여, 효율적으로 설계할 수 있는것을 보였다.