Filterbänke

Filterbänke für welche Anwendung ? Die übliche ist Sprachverarbeitung. Bezüglich www ist da das Problem, daß Filterbänke in den 70er/80er Jahren aus Aufwandsgründen beliebt waren, also eher ältere Literatur die nur auf Papier vorliegt. Literatur kann ich zwar raussuchen, aber man müsste es enger eingrenzen, es gibt unheimliche Mengen.

MfG JRD

Hallo

Vielen Dank für deine Hilfe. Nur schein ich damit überall das selbe Problem in anderen Ngs zu haben. Da ich mich mit dem Thema nicht auskennen und mein Prof nur gesagt hat das ich über Filterbänke schreiben soll, weiß ich selber nicht genau was er will. Bin selbst von der Menge der Anwendungen überrascht worden. Ich habe gerade mal 2 Bücher gefunden:

P.P. Vaidyanathan: Multirate systems and Filter Banks Strang & Nguyen: Wavelets and filterbanks

Es ist ein bischen wenig wenn man die beiden als Refrenz für eine längere Arbeit angibt. Aber ohne Feedback vom Prof., der jetzt leider nicht errreichbar ist, muss ich mich an diese beiden Bücher halten.

Es wäre sehr nett wenn du mir deine Literaturquellen von den älteren Werken angeben kannst.

Danke

Reza

"Rafael Deliano" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@t-online.de...

Solang er nicht explizit gesagt hat welche Anwendung kann man nicht viel machen. Über welche Themen hält der Professor Vorlesungen ?

Ich habe hauptsächlich Zugriff auf Sprachverarbeitung. Durchaus möglich das es für Radio/Mobilfunk auch Anwendungen gibt.

Der Autor ist Spezialist für digitale Filter, allerdings nicht auf konkrete Anwendung festgelegt. Das Buch läuft wohl ca. auf SBC "subband-coder" raus, die gibts auch für Sprachverarbeitung. Eine Filterbank ist typisch eine Gruppe von Bandpaßfiltern mitder man ähnlich wie eine grobe Fouriertransformation einen Kanal in mehrere Teilbänder zerlegt. Wenn man z.B. einen 0 - 4kHz Sprachkanal hat, könnte man den in z.B. 2 Teilbänder z.B.

0 - 2kHz , 2 - 4kHz zerlegen. Für die 2 - 4kHz braucht man nominell eine Abtastfrequenz von 8kHz. Für die 0 - 2kHz aber nur eine Abtastfrequenz 4kHz. Da das System damit mit unterschiedlichen Abtastraten läuft ist es "multirate". Nutzen ist eine Verminderung der Bitrate. Den Sprachkanal in 2 Bänder zu zerlegen wurde in den 80er Jahren für ein Telefoncodec normiert das mit 64kBit/sec statt 3400 Hz obere Grenzfrequenz etwa 7 kHz gehabt hätte ( hatte zusätzlich noch Waveformcoder / ADPCM ) Hat keine praktische Verbreitung gefunden, aber das wohl simpelste System mit nur 2 Bändern.

Ich vermute mal es sind hier nur noch digitale Filter interessant. Soll nur die Literatur nochmal aufgekocht werden oder soll z.B. auf DSP was programmiert werden ? Auf DSPs ist das Problem das die Implementierung zu FFTs neigt, weil die DSPs dafür optimiert sind. Beispiel: es gab in den 80ern mal ein "high-speed" Modem ( PEP glaubee ich hieß das Ding ) ca. 9600 Baud für Telefon- leitungen das nicht CCITT-normiert war ( und deshalb ist die Funktion nicht völlig veröffentlicht ) aber gute Verkaufszahlen hatte. Es teilte das Sprachband 300 - 3400Hz in 256 (?) Teilbänder auf in denen parallel, gleichzeitig Daten verschickt wurden. Das macht man über FFT nicht Filter. Insofern macht es dafür keinen Sinn Literatur über halfband-Filter usw. zu wälzen wenn man solche Filterbank will.

Sowas wie das Modem kann hinter dem Buch stecken, sege aber keine konkrete praktische Bedeutung für Wavelets in dem Zusammenhang.

MfG JRD

Bei sowas sollte man dann auch eher Literatur zu OFDM anschauen, das Modemverfahren klingt verdächtig danach... An sich ist OFDM auch nicht neu (60er Jahre), nur macht es dank DSP mit (I)FFT halt erst richtig Sinn.

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         Georg Acher, acher@in.tum.de
         http://wwwbode.in.tum.de/~acher
         "Oh no, not again !" The bowl of petunias

"Rafael Deliano" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@t-online.de...

Die Vorlesung, die er hält, heißt Siganle und Systeme: Im Inhalt geht es eigentlich um analoge Filter (Bessel, Cauer, Chebycheff,...) mit dem ganzen mathematischen Grundlagen dazu. Und jetzt hat er mit digitalen Filtern begonnen; aber nur im Bezug auf das Thema Entwurf digitaler IIR - Filter, die drei Möglcihkeiten erklärt. Numerische Integration Impulsinvarianz Methode Bilinear TRansformation

(Angeblich wird das Thema meiner Arbeit im Jänner besprochen aber dann ist es schon zu spät)

Gerade eben weil er sich nicht auf konkreten Anwendungen festlegt hab ich sein Buch als Grundlage meiner Arbeit genommen, weil ich auch nicht weiß was der Prof. erwartet aber ich hoffe das das in seinem sinn ist.

Danke für das gute Besispiel. Hier werden mir nämlich so einige Begriffe erst klar.

Stimmt hier handelt es sich um den Bereich der digitalen Filterbänke. Es reicht vollkommen aus wenn hier nur bestehende Literatur "aufgekocht wird". Also eine größere Zusammenschrift über die wichtigsten Punkte zu diesem Thema aus möglcihst vielen Büchern. Zum Programmieren gibt es hier nichts.

Die Wavelets hab ich in jeder neueren Literatur in Zusammenhang mit Filterbänken gefunden. Dabei spileten aber die Wavelets eine größere Rolle und FBs ware nur als Vorgeschichte. hat nur damit zutun das FBs in Baumstruktur dazu verwendet werden um Wavelets zu "produzieren".

Danke

MFG

Reza

Scheint kein Fan von "filterbank by FFT" zu sein.

Naja: vor Ende Januar wird ausführlicher Text kaum fertig.

Der Professor kann wohl ohne reale Anwendung leben. Wenn man nach Studium in der Industrie arbeiten will ist eine Text der Neigung zu praktischer Arbeit erkennen lässt eventuell erstrebenswert. Typische "Filterbänke" unter diesem Namen haben aber bisher relativ wenig Anwendung gefunden mit denen real Geld verdient wurde. Man kann Text eventuell so strukturieren daß man die Anwendung darstellt, daraus die Anforderungen ans Filter ableitet, daraus Vorschlag für Filtertyp ableitet.

a) Channel Vocoder / Kanalvocoder Eingangsstufe für Vocoder/Spracherkennungssysteme. Das ist eine Filterbank mit etwa 16 Filter die im Sprachband eine grobe Fourieranalyse vornimmt. Der Ur-Vocoder von Dudley 1939 und bis in die 70er Jahre war mit Analogfilter gemacht. Literatur dazu wäre

• Schafer, Markel "Speech Analysis" IEEE Press 1979 Das sind Artikelnachdrucke. Das letzte Kapitel hat Dudley; Gold, Rader "The Channel Vocoder" Bell Labs usw.

Danach kamen Switch-Capacitor-ICs, meist propritetär. Es gäbe aber:

• Datenblatt NEC uPD7763 ca 12 Seiten. Das ist ein SC-Filterbank-IC mit 16 Kanälen das ca. 1986 kurzzeitig am Markt verfügbar war. Ende der 80er kamen Filterbanksysteme aus der Mode weil die DSPs FFT konnten. Auf Nicht-DFT z.B. Risc ( ARM ) ist Filterbank wohl noch effektiv. Verfahren eventuell "frequency sampling bandpassfilter". Das ist so steinalt dass man Darstellung z.B. in Gold Rader "Digital Processing of Signals" McGrawHill 1969 auf 2-3 Seiten findet. In späteren Büchern teilweise auch noch. b) SBC "Subband Coder" / Teilbandcodierung Praktisch der digitale Nachfolger des Channel Vocoders. Die Bitrate 16kBit/sec ist heute etwas zu hoch ( GSM hat 10kBit/sec, LPC10 ( US-Armee ) ca. 2,4kBit/sec ) Wurde aber in den 80er Jahren als weniger störempfindlich gegen Umgebungsgeräusch ( helicopter-speech ) als LPC propagiert. Eventuell gibts da noch Nische.

Technik ist "quadratur mirror filter QMF" bzw. "polyphase filter". Man kann in Bücher auch nach "half-band filter" suchen.

• Barnwell, Schafer, Merserau, Smith "A Real Time Speech Subband Coder Using the TMS32010" IEEE Soutcon 1984 ca. 9 Seiten ( die Textstellen aus Bell Sys. Tech Journal kann ich meist auch scannen weil ich da viele habe
  formatting link
  Die IEEE-ASSP- Zeitschriften sind dort noch nicht aufgeführt habe ich aber ab 80er Jahre auch )

b1) 7kHz-Codec mit den 2 Bändern und ADPCM wie schon angesprochen. Kann ich auch Unterlagen raussuchen. Es gab CCITT-Spec. Wurde von Philips erfunden die auch passendes IC herstellten. Hätte man aber innerhalb von Nebenstellanlagen einführen müssen, da hatte Philips nicht den Marktanteil es durchzusetzen. "Hifi-Telefonieren" kann aber wieder kommen, aber nicht mit dieser Spec. c) dito aber Modems / Datenübertragung Das ist das wo derzeit die meiste Aktivität herrscht.

• Bingham "The Theory and Practice of Modem Design" Wiley 1988 hat Kapitel "Orthogonal Modulation of Multiple Carriers" 15 Seiten Dort auch Hinweis auf das Telebit-Modem das damals das einzige Produkt war. Format proprietär. Dort auch Einschätzung für Telefonkanal.

• Pirsch "Architekturen der digitalen Signalverarbeitung" Teubner 1996 ( gutes, lesbares Buch ) hat etwa 4 Seiten. Verweist auf Fliege "Multiraten-Signalverarbeitung" Teubner 1993

d) Schallmessung / Geräuschmessung Ursprünglich grobe Messung des Spektrums mit analogen Filtern ( Terzfiltern, Oktavfiltern ). Die kann man heute mit Switch-Capacitor bauen. Oder digital.

• Paul "Digitale Meßwertverarbeitung" VDE-Verlag 1987 hat dazu Fallbeispiel 10 Seiten. Zu den Specs der Filter kann ich bei Bruel&Kjaer oder in Schalltechnik-Handbüchern was raussuchen.

e) DTMF Das ist das Tonwahlsignal im Telefon. Es werden von 8 Sinustönen immer 2 gleichzeitig verschickt. Kurze Beschreibung in:

Heft 5 S. 10. Übliche Empfänger-ICs ab Ende 70er Jahre sind in switch-capacitor Technik ausgeführt. Standardtyp wäre Mitel 8870. Verwendet ein bandsplitfilter ( d.h. Mini-Filterbank aus nur 2 Bandpaßfiltern ) aus der hinten dann nominell jeweils nur 1 Sinus rauskommt den man digital leicht auszählen kann. Andere Empänger-ICs a la SSI 75T2089 haben hinter dem Bandsplitfilter jeweils 4 Bandpässe. Das verbraucht natürlich mehr Chipfläche. Es können jedoch Parameter wie talk-off und Unterdrückung des Amtstons dadurch besser werden. Digitale Empfänger-ICs gibt es seit ca. 1985. Heute wohl hauptsächlich DSPs. Bei denen ist ein typisches Verfahren Goertzel-Algorithmus ca. Filterbank aus degenerierten 2pol IIR Filter die sich auf Resonanz aufschaukeln.

f) MPEG1 Laut: Madisetti Williams "The Digital Signal Processing Handbook" CRC / IEEE Press ca 5 Seiten wird dafür eine Filterbank mit 32 Bandpaßfiltern verwendet. Die schreiben aber auch, daß das mit einer 512 Punkte DCT ( = abgemagerte FFT ) gemacht wird.

e) "Trägerfrequenzsysteme" Wenn man z.B. auf Koax-Kabel oder Richtfunkstrecken mit Bandbreite bis MHz viele Telefonbänder unterbringen will braucht man zur Trennung sehr selektive Bandpaßfilter. Sowas gabs ab den 40er bis in die 70er Jahre. In

• Elliott "Handbook of digital Signal Processing" Academic Press im Kapitel: "Time Domain signal Processing with the DFT" findet sich das als Beispiel ein SSB-FDM System das 12 Kanäle im Bereich 60 - 108kHz überträgt. Hier eben digital vie DFT. In welchem Umfang alte Trägerfrequenzsysteme tatsächlich digital nachgerüstet wurden weiß ich nicht.

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Man sollte sich mit dem Professor absprechen wie der Text genau aussehen soll. Ob man FFT-artige Verfahren behandeln will, die sind derzeit aktueller. Ob man nur "zukunftsweisende" Applikationen behandeln will.

Die genannten Abschnitte kann ich scannen. Wenns umfänglich wird ist es für mich aber einfacher CD zu verschicken als per email. Zudem kann dann die Auflösung höher sein, was gut ist, wenn man Illustrationen in den Text übernehmen will, was den Text deutlich ansprechender macht. Setzt allerdings wohl auch voraus, daß man mit DTP-System und nicht Word arbeitet.

Man könnte auch noch geeignete englische newsgroups wie comp.dsp oder comp.speech.research anbohren: "filterbanks and how are they typically implemented". Allerdings sollte man wohl vorher mit dem Professor abgesprochen haben was das Thema genau ist.

MfG JRD