帕克斯-麦克莱伦算法

✍ dations ◷ 2025-05-19 18:35:01 #滤波器理论,数字信号处理

帕克斯-麦克莱伦算法(英语:Parks–McClellan algorithm),为一个用以设计优化有限脉冲响应滤波器(finite impulse response filter)的迭代算法,由James McClellan和Thomas Parks于1972年的著作中提出。

此算法的主要精神,在于利用迭代的方式最小化滤波器在通带(pass band)和止带(stop band)的最大误差,因此有时也称为最小化最大误差算法(Mini-max filter design)。由于帕克斯-麦克莱伦算法也属于Remez-exchange algorithm为了设计有限脉冲响应滤波器而产生的一种变形,因此也有人以Remez-exchange algorithm代称。

有限脉冲响应滤波器(finite impulse response filter)利用有限的点数来表示滤波器的脉冲响应,对于N点有限脉冲响应滤波器

h = 0 , f o r n < 0 a n d n N , N i s a f i n i t e n u m b e r {\displaystyle h=0,\;for\;n<0\;and\;n\geq N,\;N\,is\,a\,finite\;number}

有限脉冲响应滤波器的优点在于脉冲响应是有限的,使得设计上较为简单。然而如何在有限的点数下,设计出效果最近似于理想目标的滤波器,则是帕克斯-麦克莱伦算法所欲解决的问题。

对于滤波器设计,帕克斯-麦克莱伦算法的精神在于最小化最大误差。在忽略通带与止带之间转换带(transition band)的情况下,最小化通带与止带的最大误差: Max f | H ( f ) H d ( f ) | {\displaystyle {\underset {f}{\operatorname {Max} }}\left|H(f)-H_{d}(f)\right|}

其中 H ( f ) = n = h e j 2 π F n {\displaystyle H(f)=\sum _{n=-\infty }^{\infty }he^{-j2\pi Fn}} 为设计滤波器的频率响应,F为正规化频率(normalized frequency), H d ( f ) {\displaystyle H_{d}(f)} 则为理想目标滤波器的频率响应。

滤波器设计时,可利用weighting function将较重要的频带比重放大。如此一来,在利用帕克斯-麦克莱伦算法设计滤波器时,则会较重视比重较大频带的误差。

若在加入weighting function情况下,可将帕克斯-麦克莱伦算法一般化。此时的最大误差则可表示为: Max f | W ( f ) | {\displaystyle {\underset {f}{\operatorname {Max} }}\left|W(f)\left\right|}

下面的文章将说明如何以该算法设计优化滤波器,假设

此算法共分为6个步骤:

相关

  • 瑞典国王瑞典君主是瑞典王国的国家元首。瑞典奉行君主立宪制,实行代议民主的议会制,故此君主虽然拥有瑞典最高官职和军衔,但只是负责国家礼仪的虚君。1810年的《继承法案》指定来自法国
  • 1973年 莫斯科第七届夏季世界大学生运动会于1973年8月15日至8月25日在苏联莫斯科举行,共有72个国家,4,000名运动员参加。比赛共设10个大项。最终主办国苏联排名奖牌榜榜首,成为赛事大赢家。*
  • 西德二郎西德二郎(日语:西 徳二郎/にし とくじろう;英语:Nishi Tokujirō;1847年9月4日-1912年3月13日),是日本明治维新时期的外交官,受封男爵。1847年,出生于萨摩藩武士家庭。1870年,赴俄国彼得
  • 薇薇安·魏斯伍德英国年度时装设计师(英语:British Fashion Awards)薇薇恩·伊莎贝尔·韦斯活女爵士,DBE(Dame Vivienne Isabel Westwood née Swire,本名薇薇恩·伊莎贝尔·斯威尔,1941年4月8日-)是
  • 西属得克萨斯西属德克萨斯(西班牙语:Texas Español或Texas Español)是新西班牙总督辖区的一个内陆省份,从1690直到1821年。西班牙声称拥有今天美国德克萨斯州的部分领土,包括麦地那河和努埃
  • 硫化锶硫化锶,化学式为SrS,因其点燃是有亮红色火焰而用作烟火的添加剂,也可用于脱毛和夜光涂料的荧光粉。 硫化锶可通过下列反应制备:
  • 库诺·费舍海德堡大学 库诺·费舍(Kuno Fischer,1824年7月23日-1907年7月5日),德国哲学家、哲学史家、评论家。费舍早年在莱比锡大学和哈雷大学攻读哲学,1850年在海德堡大学任无薪讲师(英语:Pr
  • 大卫·吉尔摩大卫·乔恩·吉尔摩,CBE(英语:David Jon Gilmour,1946年3月6日-)是英国音乐家,以身为摇滚乐团平克·佛洛伊德的吉他手、主唱,及团内的词曲创作者之一而驰名。除了与平克·佛洛伊德合
  • 汤大奎汤大奎(1728年-1787年),字曾辂,号纬堂,江苏武进(今属常州市)人。清朝乾隆年间官员。官至台湾府凤山县知县。于林爽文事件中殉难。汤大奎为乾隆二十七年(1762年)举人,乾隆二十八年(1763年
  • 凯瑟琳·芭特尔凯瑟琳·芭特尔 (Kathleen Battle,1948年8月13日-) ,美国著名黑人女高音歌剧唱家,因在1987年受大指挥家卡拉扬所请,成为历史上首位登上维也纳新年音乐会演奏台的独唱家而闻名于世