探索経路を削減したACOによるCSD係数FIRフィルタ設計

笹原知博; 陶山健仁

文献

J-GLOBAL ID：201502292232585277 整理番号：15A0329244

探索経路を削減したACOによるCSD係数FIRフィルタ設計

Design of FIR Filters with CSD Coefficients Using ACO Reduced Search Path

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資料名：
巻： CT-15 号： 4-19 ページ： 45-50 発行年： 2015年01月28日
JST資料番号： L8007A 資料種別：会議録 (C)
記事区分：原著論文発行国：日本 (JPN) 言語：日本語 (JA)

著者らは以前にCSD(Canonical Signed Digit)表現による離散係数を持つFIR(Finite Impulse Response)フィルタ設計問題を混合整数計画問題として定式化し,ACO(Ant Colony Algorithm)を適用した。本論文では,1桁の{1,0,-1}を表現するために{1,0}をとる2つの変数を用いる従来法では設計変数の数が増加し,重複表現を制限するためのペナルティ関数によって探索が局所解に陥るという課題の解決を図った。まず,1桁を{1,0,<span style=text-decoration:overline>1</span>}をとる変数で直接表現して設計変数の増加を抑え,重複表現となる組合せの発生を防ぐようにCSD制約式を定めた。具体的には,回路規模を削減するためのフィルタ全体の許容非零桁数を制限するペナルティ関数と,非零桁の隣接を禁止するペナルティ関数を導入した目的関数を用い,大規模な組み合わせ最適化問題に有効なACOによってCSD制約を満たす解を探索した。設計例を用いて初期フェロモン,蒸発係数,上位個体数,フェロモン量に関する定数といった設計パラメータを検証し,GA(Genetic Algorithm)や従来の探索モデルでのACOによる設計と性能を比較した。その結果,比較手法と比べて最大誤差及び平均誤差が改善され,設計時間が短縮されることがわかった。

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ディジタルフィルタ , その他のオペレーションズリサーチの手法 , 人工知能

引用文献 (12件)：

H. Samueli: ”An Improved Search Algorithm for the Design of Multiplierless FIR Filters with Powers-of- Two Cefficients”, IEEE Trans. Circuits and Systems, Vol.36, No.7, pp.1044-1047, (1989)
Y. C. Lim and S. R. Parker: ”FIR Filter Design Over a Discrete Powers-of-Two Coefficient Space”, IEEE Trans. Acoustics, speech and Signal Processing, Vol.31, No.3, pp.583-591, (1983)
Y. Ozaki, K. Suyama: ”Optimal Design of CSD Coefficient FIR Filters Subject to Number of Nonzero Digits”, T.IEEJapan, Vol.129, No.1, pp.59-64, (2009) (in Japanese)尾崎裕一・陶山健仁:「非零桁数に制約をもつCSD係数FIRフィルタの最適設計」,電学論C, Vol.129,No.1, pp.59-64,(2009)
D. Suckley: ”Genetic algorithm in the design of FIR filters”. Proc. IEEE Circuits, Devices and Systems, Vol.138, No.2, pp.234-238, (1991)
S. A. Hashemi and Behrouz: ”A Novel Finite- Wordlength Particle Swarm Optimization Technique for FRM IIR Digital Filters” , IEEE Trans. Circuits and Systems, pp.2745-2748, (2011)

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