Implementation of Various FIR Filters using Constrained Least Square Criterion

제한된 최소 자승 오차 기준에 의한 다양한 FIR 필터 구현

In this paper, we studied some design methodologies of typical FIR filters based on the peak-error constrained least square criterion which was first introducedd by Adams in 1991. This method is a mixed type of the classical least squared error method(LSM) and the so-called min-max error method (MMM). And by considering both the least squared error as well as the maximum error, the solution, i.e. the impulse response of the filter, can be found only when the restrictions on maximum gain, transition bandwidth, and the squared error are satisfied simultaneously under some trade-off conditions. We used the multiple exchange algorithms for optimization procedure and applied the design methodology to the cases of the multiband filter, the differentiator, and the Hilbert transformer by taking the balance of two design criteria into account. The results show that the peak-error constrained least weighted square error design method(PLEM) is superior in performance to the existing LSM and MMM from both the squared error and the maximum error standpoints. And it is verified that PLEM can be applied to not only the case of simple low pass filter, but also to various types of FIR filters.

본 논문에서는 Adams에 의해 제안된 제한된 최소 자승 오차 기준에 의한 FIR 필터 설계 방법을 기초로 하여 저역 통과 필터 외의 다른 여러 가지 필터를 설계할 수 있는 방법론을 제시하였다. 이 방법에 의한 설계는 기존의 자승 오차 최소화 방법과 최대 오차 최소화 방법의 혼합된 형태로써 오차 기준으로 자승 오차와 최대 오차 두 가지를 동시에 고려하게 되며, 최고 이득, 전이 대역폭, 자승 오차 세가지가 모두 만족될 때만 그 해 즉, 임펄스 응답을 찾을 수 있게 된다. 이때 최적화 과정에서는 다중 교환 알고리즘을 이용하였다. 본 논문은 위의 두 중요 오차 기준의 상호 보완을 통하여 다중 대역 통과 필터, 미분기 및 Hilbert 변환기등의 최적 설계에 적용할 수 있는 방법에 대해 고찰하였으며, 그 결과 제한된 최소 자승 오차 기준에 의한 설계 방법이 단순한 저역 통과 필터 뿐만이 아니라 여러 가지 다양한 FIR 필터 설계에 있어서도 그 우수함을 증명할 수 있었다.