YAPAY SİNİR AĞLARI YARDIMIYLA MODELLENEN PENCERE FONKSİYONU KULLANARAK FIR FİLTRE TASARIMI

Öz

Bu çalışmada pek çok uygulama alanında tercih edilen kullanışlı spektral parametreli pencere fonksiyonunun modellenmesi işlemi gerçekleştirilmiştir. Çalışmamızın amacı, literatürde yaygın olarak kullanılan Kaiser penceresi ve ultraspherical pencere fonksiyonlarının iyi özelliklerini bir arada bulunduran kullanışlı bir pencere fonksiyonunun tasarımını gerçekleştirmektir. Kaiser penceresi, analob genişliği ve dalgalanma oranı karakteristiğinin kontrolünü sağlarken, yanlob azalma oranının kontrolünü yapamamaktadır. Üç parametreli ultraspherical penceresi, literatürdeki diğer pencerelerden çok daha iyi yanlob azalma oranı karakteristiği sağlamaktadır. Bu çalışmada, Kaiser penceresinin analob genişliği ve dalgalanma oranı ile ultraspherical penceresinin yanlob azalma oranı karakteristiğine sahip yeni bir pencere fonksiyonunun tasarımı YSA (Yapay Sinir Ağları) yardımıyla elde edilmiştir. Geliştirilen yöntemden elde edilen pencere FIR (Finite Impulse Response, Sonlu İmpuls Cevaplı) filtre tasarımında kullanılmıştır. Böylece, kullanışlı spektral parametrelere sahip pencere ile tasarlanan filtrenin daha iyi davranış göstermesi sağlanmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Pencere fonksiyonu, Kaiser penceresi, Küresel pencere, YSA, FIR filtre.

Kaynakça

1. Ifeachor, E. C., Digital Signal Processing A Practical Approach, Prentice Hall, USA, 2002.
2. Antoniou, A., Digital signal processing: signal, systems, and filters, New York: McGraw-Hill, 2005.
3. Avci, K., Nacaroğlu, A., High Quality Low Order Nonrecursive Digital Filters Design Using Modified Kaiser Window, Proc. of 6th Symposium on Communication Systems, Network and Digital Signal Processing (CSNDSP’08), July. Graz, Austria, 239-242, 2008.
4. Torbet, E., Devlin,M. J., Dorwart, W. B., et al., A measurement of the angular power spectrum of the microwave background made from the high Chilean Andes, The Astrophysical Journal, vol. 521, L79–L82, 1999.
5. Picard, B., Anterrieu, E., Caudal, G. and Waldteufel, P., Improved windowing functions for Y-shaped synthetic aperture imaging radiometers, in Proc. IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS ’02), vol. 5, 2756–2758, Toronto, Ont, Canada, June 2002.
6. Lynch, P., The Dolph-Chebyshev window: a simple optimal filter, Monthly Weather Review, vol. 125, 655–660, 1997.
7. Seydnejad, S. R. and Kitney, R. I., Real-time heart rate variability extraction using the Kaiser window, IEEE Trans. on Biomedical Engineering, vol. 44, no. 10, 990–1005, 1997.
8. Saramaki, T., Finite impulse response filter design, in Handbook for Digital Signal Processing, S. K. Mitra and J. F. Kaiser, Eds.,Wiley, New York, NY, USA, 1993.

9. Dolph, C. L., A current distribution for broadside arrays which optimizes the relationship between beamwidth and side-lobe level, Proc. IRE, vol. 34, 335–348, June 1946.
10. Kaiser, J. F., Nonrecursive digital filter design using I0-sinh window function, in Proc. IEEE Int. Symp. Circuits and Systems (ISCAS ’74), 20–23, San Francisco, Calif, USA, April 1974.
11. Kaiser, J. F. and Schafer, R. W., On the use of the I0-sinh window for spectrum analysis, IEEE Trans. Acoustics, Speech, and Signal Processing, vol. 28, no. 1, 105–107, 1980.
12. Saramaki, T., A class of window functions with nearly minimum sidelobe energy for designing FIR filters, in Proc. IEEE Int. Symp. Circuits and Systems (ISCAS ’89), vol. 1, 359– 362, Portland, Ore, USA, May 1989.
13. Avci, K., Nacaroğlu, A., A new window based on exponential function, IEEE Ph.D. Research in Microelectronics and Electronics (PRIME 2008), June Istanbul, Turkey, 69-72, 2008.
14. Avci, K., Nacaroğlu, A., Cosh window family and its application to FIR filter design, International Journal of Electronics and Communications-AEU, 63 906-917, 2009.
15. Bergen, S.W.A., Antoniou, A., Generation of Ultraspherical window functions, in XI European Signal Processing Conference, Toulouse, France, September, 2, 607-610, 2002.
16. Bergen, S.W.A., Antoniou, A., Design of Ultraspherical Window Functions with Prescribed Spectral Characteristics, EURASIP Journal on Applied Signal Processing, 13 2053-2065, 2004.
17. Bergen, S.W.A., Antoniou, A., Design of Nonrecursive Digital Filters Using the Ultraspherical Window Function”, EURASIP Journal on Applied Signal Processing, 12 1910-1922, 2005.
18. Kaya T., and Ince M.C. The Calculation of Adjustable Window Parameters With Helping GA, The 5th ETAI International Conference on Applied Automatic Systems, September 26-29, Ohrid-Macedonia, 2009.
19. Kaya T. ve İnce M.C., Kullanışlı Spektral Parametreli Pencere Fonksiyonunun Düzgün Dağılımlı Genetik Algoritma Yardımıyla Elde Edilmesi, ELECO2010 Elektrik-Elektronik-Bilgisayar Mühendisliği Sempozyumu, 2-5 Aralık 2010.
20. Kaya T., İnce M.C.,Düzgün Dağılımlı Genetik Algoritmaların Pencere Fonksiyonu Performansına Etkisi, IEEE 18. Sinyal İşleme ve İletişim Uygulamaları Kurultayı, 475-478, 2010.
21. Kaya T. ve İnce M.C. Genetik Algoritma Yardımıyla Elde Edilen Yüksek Performanslı Pencere Fonksiyonlarının Yinelemesiz Sayısal Filtre Tasarımında Kullanımı, 6th International Advanced Technologies Symposium- IATS 11, 114-119, 2011.
22. Kaya T. and Ince M.C., The FIR Filter Design By Using Window Parameters Calculated With GA, ICSCCW 2009-Fifth International Conference on Soft Computing, Computing with Words and Perceptions in System Analysis, Decision and Control, September 2-4 2009.
23. Haykin, S., Neural networks – a comprehensive foundation. 2nd ed. Upper Saddle River (NJ): Prentice-Hall; 1998.
24. Cichocki A., and Unbehauen, R., Neural Networks for Optimization and Signal Processing, New York: Wiley, 1993.
25. Mladenov, V. M. and Mastarakis, N.E., Design of Two-Dimensional Recursive Filters by Using Neural Networks, IEEE Transactions on Neural Networks, vol. 12 No. 3, 2001.
26. Jain, A., Saxena, R. and Saxena, S.C., A simple alias-free QMF system with near-perfect reconstruction, J. Indian Ins. Sci., Jan-Feb, 12, 1-10, 2005.