1. 디지털 필터의 설계 이란?
ㅇ 요구되는 필터 사양을 만족시키도록,
- 임펄스응답 또는 주파수응답으로 표현하고,
- 이에 근사적인 전달함수나 차분방정식 계수를 결정하고,
- 이에 적당한 특정 필터 구조를 선택하여,
- 물리적으로 시스템을 구현하는 것
2. 디지털 필터의 일반적인 설계 절차
ㅇ 사양 도출 (Specification)
- 목적/응용에 맞는 사양의 결정
. 주파수영역에서 진폭응답,위상응답을 구체적으로 결정
. 이때, 선형위상 특성을 갖는 것이 바람직함
ㅇ 근사 (Approximation)
- 사양에 근접한 디지털 필터의 표현을 얻고,
- 필터 사양에 만족하도록, 필터 표현식의 계수 결정 및 필터 구조 선정
ㅇ 구현 (Implementation)
- 근사화 결과에 따른 디지털 필터 표현식에 대해,
- 컴퓨터 소프트웨어 또는 연산 소자를 통해 구현시킴
3. 디지털 필터 설계의 표현
ㅇ 설계 결과물의 알고리즘(처리과정) 표현 형태
- 블록선도
- 신호흐름선도
ㅇ 설계 결과물의 표현식 형태
- 임펄스응답 h[n]에 의한 컨볼루션
- 차분방정식
- 전달함수 H(z)
ㅇ 디지털 필터별 구현 가능한 설계 결과 표현식
- FIR 필터 : 컨볼루션 합, 전달함수, 차분방정식
- IIR 필터 : 전달함수, 차분방정식
4. 디지털 필터 설계의 구현 구조, 기법, 소자
ㅇ 디지털 필터별 구현 가능 구조 ☞ 디지털 필터 구현 구조 참조
- FIR 필터 : 직접형, 종속형, 선형 위상형, 주파수 샘플링형, 격자형, 고속 컨볼루션 등
- IIR 필터 : 직접형, 종속형, 병렬형, 격자형 등
ㅇ 디지털 필터별 설계 기법
- FIR 필터 : 창 설계 기법, 주파수 샘플링 설계 기법, 죄적 등 리플 설계 기법
- IIR 필터 : 아날로그 필터 설계 후 이에 상응하는 디지털 필터로 변환
ㅇ 디지털 필터의 구현을 위한 기본 연산 소자 셋(3)
- 지연소자, 곱셈기, 덧셈기 등
5. 디지털 필터의 설계에서 고려 요소
ㅇ 필요한 계산량
- 덧셈 보다는 곱셈이 계산 속도에 더 큰 영향을 주므로 주로 곱셈 필요 수를 따짐
ㅇ 기억소자 용량 : 과거 데이터를 기억해야함 즉, 시간지연기 필요
- 필터 차수가 높을수록 기억소자 소요 용량이 커짐
ㅇ 감도
- 필터 계수 값이 부정확하게 표현되었을 때,
- 필터 특성 변화가 얼마나 심하게 발생하는가에 대한 척도
ㅇ 유한어장효과
- 값을 유한개의 비트로 표현하는데에 따른 한계 등
ㅇ FIR 또는 IIR 중 선택
- FIR 또는 IIR 중 어떤 유형의 필터를 설계할지는,
- 문제의 성격과 원하는 주파수 응답의 사양에 따라 결정됨 ☞ FIR IIR 필터 비교 참조