论文摘要
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。