개선된 FIR QMF 뱅크의 설계 방법

An Improved Design Method of FIR Quadrature Mirror-Image Filter Banks

  • 발행 : 2004.02.01

초록

본 논문에서는 저지연 특성을 갖는 2 채널 FIR QMF 뱅크를 시간 영역에서 가중 함수를 이용해서 설계하는 새로운 방법을 제안한다. QMF 뱅크를 설계할 때에 본 논문에서 사용한 가중 함수는 QMF의 반복 설계 과정에서 얻어진 이전의 필터 계수 벡터를 이용하여 계산한다. 그리고 기존의 방법에서는 왜곡이 생기는 주파수 대역은 천이 대역에서 왜곡이 생기는 특정 주파수 대역을 이용하지만 본 논문에서는 통과 대역과 저지 대역 에지 주파수를 이용한다. 통과 대역과 저지 대역 에지 주파수를 이용함으로써 왜곡이 생기는 특정 주파수 대역을 조사할 필요가 없는 장점이 있다. QMF 뱅크 설계에 적용하기 위해서 제안된 방법의 성능 결과를 기존의 방법과 비교하였으며, 가중 함수와 통과 및 저지 대역 에지 주파수를 이용한 제안된 방법이 가중 함수를 계산하기 때문에 기존의 방법에 비해 연산 성능은 떨어지지만 재생 오차는 최대 0.001[dB], 통과 대역 리플은 0.003[dB] 그리고 백색 잡음에 대한 SNR은 71[dB], 스텝 입력에 대한 SNR은 32[dB] 증가했다.

A new method for design of two-channel finite-impulse response(FIR) quadrature mirror-image filter(QMF) banks with low reconstruction delay using weighting function is proposed. The weighting function used in this paper is calculated from the previous updated filter coefficients vector which is adjusted from iteration to iteration in the design of QMF banks. In this paper, passband and stopband edge frequency are used in design of QMF banks with low delay characteristic in time domain instead of specific frequency interval where the artifacts occur in conventional design method. The investigation of specific frequency interval where artifacts occur can not be required by using passband and stopband edge frequency. Some comparisons of performance are made with other existing design method to demonstrate the proposed method for QMF bank design. and it was observed that the proposed method using the weighted function and passband and stopband edge frequency improves the peak reconstruction error by 0.001 [dB], the peak-to-peak passband ripple by 0.003[dB], SNR with a white noise by 7[dB] and SNR with a step input by 32[dB], but with a reduction of the computational efficiency because of updating the weighting function over the conventional method in Ref [11].

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참고문헌

  1. Proc. IEEE Int. Conf. Acoust., Speech, Signal Processing A filter family designed for use in quadrature mirror filter banks J.D.Jonston
  2. IEEE Trans. Acoust., Speech, Signal Processing v.ASSP-32 Quadrature mirror filter design in the time dimain V.K.Jain;R.E.Crochiere
  3. IEEE Trans. Acoust., Speech, Signal Processing v.ASSP-32 An analytical formula for the design of quadrature mirror filters G.Pirani;V.Ziegarelli
  4. IEEE Trans. Acoust., Speech, Signal Processing v.ASSP-34 Exact reconstruction techniques for tree structured subband coders M.J.T.Smoth;T.P.Barnwell,Ⅲ
  5. IEEE Trans. Acoust., Speech, Signal Processing v.ASSP-37 Two-channel perfect-reconstruction FIR QMF structures which yield linear-phase analysis and synthesis filters T.Q.Nguyen;P.P.Vaidyanathan
  6. IEEE Trans. Signal Processing v.40 Time-domain filter bank analysis: A new design theory K.Nayebi;T.P.Barnwell,Ⅲ;M.J.T.Smith https://doi.org/10.1109/78.139245
  7. IEEE Trans. Circuits and Systems-Ⅱ : Analog and Digital Signal Processing v.39 no.9 Design of quadrature mirror filters with linear phase in the frequency domain C.K.Chen;J.H.Lee https://doi.org/10.1109/82.193313
  8. IEEE Trans. Signal Processing v.41 no.1 A Spectral Factorization Approach to Pseudo-QMF Design R.D.Koilpillai;P.P.Vaidyanthan https://doi.org/10.1109/TSP.1993.193129
  9. IEEE Trans. Circuits and System-Ⅱ : Analog and Digital Signal Processing v.43 no.5 Improved Iterative Methods for the Design of Quadrature Mirror-Image Filter Banks H.Xu;W.S.Lu;A.Antoniou https://doi.org/10.1109/82.494386
  10. IEEE Trans. Signal Processing v.46 no.5 An Improved Method for the Design of FIR Quadrature Mirror-Image Filter Banks H.Xu;W.S.Lu;A.Antoniou https://doi.org/10.1109/78.668791