Designing of 2d-IIR Filter Using a Fused ESMA-Pelican Optimization Algorithm (FEPOA)

封面

如何引用文章

全文:

详细

Many Digital Signal Processing (DSP) applications and electronic gadgets today require digital filtering. Different optimization algorithms have been used to obtain fast and improved results. Several researchers have used Enhanced Slime Mould Algorithm for designing the 2D IIR filter. However, it is observed that the Enhanced Slime Mould Algorithm did not achieve a better solution structure and had a slower convergence rate. In order to overcome the issue a fused ESMA-pelican Optimization Algorithm (FEPOA) is utilized for designing the 2D IIR filter which incorporates the pelican Optimization Algorithm with the Enhanced slime Mould Algorithm (ESMA). At first, the Chaotic Approach is utilized to initialize the population which provides the high-quality population with excellent population diversity, after that the position of population members is to identify and correct the individual in the boundary search region. After that, by the pelican Tactical Approach is to examine the search space and exploration power of the FEPOA, then the Fitness is calculated randomly, and the best solution will be upgraded and then moved towards the iterations. It repeats the FEPOA phases until the execution completes. Then the best solution gives the optimal solution, which enhances the speed of convergence, convergence accuracy and the performances of FEPOA. The FEPOA is then implemented in the IIR filter to improve the overall filter design. The results provided by FEPOA accomplish the necessary fitness and best solution for 200 iterations, and the amplitude response will achieve the maximum value for =2,4,8 as well as the execution time of 3.0158s, which is much quicker than the other Genetic Algorithms often used for 2D IIR filters.

作者简介

R. Sharma

Malaviya National Institute of Technology Jaipur

编辑信件的主要联系方式.
Email: sharmarakeshkumar912@gmail.com
Malviya Nagar, Jawahar Lal Nehru Marg, Jhalana Gram -

K. Sharma

Malaviya National Institute of Technology Jaipur

Email: kksharma.ece@mnit.ac.in
Malviya Nagar, Jawahar Lal Nehru Marg, Jhalana Gram -

T. Varma

Malaviya National Institute of Technology Jaipur

Email: tarun@mnit.ac.in
Malviya Nagar, Jawahar Lal Nehru Marg, Jhalana Gram -

参考

  1. Mohammadi A., Zahiri S.H., Razavi S.M., Suganthan P.N. Design and modeling of adaptive IIR filtering systems using a weighted sum-variable length particle swarm optimization. Applied Soft Computing. 2021. vol. 109. pp. 107529.
  2. Stavrou V.N., Tsoulos I.G., Mastorakis N.E. Transformations for FIR and IIR filters’ design. Symmetry. 2021. vol. 13. no. 4. pp. 533.
  3. Agrawal N., Kumar A., Bajaj V., Singh G.K. Design of digital IIR filter: A research survey. Applied Acoustics. 2021. vol. 172. pp. 107669.
  4. Lai X., Meng H., Cao J., Lin Z. A sequential partial optimization algorithm for minimax design of separable-denominator 2-D IIR filters. IEEE Transactions on Signal Processing. 2016. vol. 65. no. 4. pp. 876–887.
  5. Shafaati M., Mojallali H. IIR filter optimization using improved chaotic harmony search algorithm. Automatika: Journal for Control, Measurement, Electronics, Computing and Communications. 2018. vol. 59. no. 3–4. pp. 331–339. doi: 10.1080/00051144.2018.1541643.
  6. Mittal T. A hybrid moth flame optimization and variable neighbourhood search technique for optimal design of IIR filters. Neural Computing and Applications. 2022. vol. 34. no. 1. pp. 689–704.
  7. Pankaj L., Soni V. Design of Auto Adaptive IIR Filter Using Pth Optimization Algorithm and Artificial Neural Network Technique. i-Manager's Journal on Digital Signal Processing. 2021. vol. 9. no. 1. pp. 1.
  8. Karthik V., Susmitha K., Saha S.K., Kar R. Invasive weed optimization-based optimally designed high-pass IIR filter and Its FPGA implementation. In Evolutionary Computing and Mobile Sustainable Networks. 2021. pp. 239–247.
  9. Stubberud P. Digital IIR Filter Design Using a Differential Evolution Algorithm with Polar Coordinates. In 2022 IEEE 12th Annual Computing and Communication Workshop and Conference (CCWC). 2022. pp. 1029–1035.
  10. Alsahlanee A.T. Digital Filter Performance Based on Squared Error. In 2021 International Conference on Advanced Computer Applications (ACA). 2021. pp. 74–79.
  11. Omar A., Shpak D., Agathoklis P. Improved Design Method for Nearly Linear-Phase IIR Filters Using Constrained Optimization. Journal of Circuits, Systems and Computers. 2021. vol. 30. no. 11. pp. 2150207.
  12. Susmitha K., Karthik V., Saha S.K., Kar R. Biogeography-Based Optimization Technique for Optimal Design of IIR Low-Pass Filter and Its FPGA Implementation. In Evolutionary Computing and Mobile Sustainable Networks. 2021. pp. 229–237.
  13. Kaur H., Saini S., Sehgal A. Optimal Designing of FIR Filter with Hybrid Bat Optimization Algorithm. In Innovations in Electronics and Communication Engineering. 2022. pp. 523–541.
  14. Durmuş B. Infinite impulse response system identification using average differential evolution algorithm with local search. Neural Computing and Applications. 2022. vol. 34. no. 1. pp. 375–390.
  15. Liang X., Wu D., Liu Y., He M., Sun L. An Enhanced Slime Mould Algorithm and Its Application for Digital IIR Filter Design. Discrete Dynamics in Nature and Society. 2021. vol. 2021. pp. 1–23. doi: 10.1155/2021/5333278.
  16. Datta D., Dutta H.S. High performance IIR filter implementation on FPGA. Journal of Electrical Systems and Information Technology. 2021. vol. 8. no. 2. doi: 10.1186/s43067-020-00025-4.
  17. Wang Y., Ding F., Xu L. Some new results of designing an IIR filter with colored noise for signal processing. Digital Signal Processing. 2018. vol. 72. pp. 44–58.
  18. Singh S., Ashok A., Kumar M., Rawat T.K. Optimal design of IIR filter using dragonfly algorithm. In Applications of Artificial Intelligence Techniques in Engineering. 2019. pp. 211–223.
  19. Loubna K., Bachir B., Izeddine Z. Optimal digital IIR filter design using ant colony optimization. In 2018 4th International Conference on Optimization and Applications (ICOA). 2018. pp. 1–5. doi: 10.1109/ICOA.2018.8370500.
  20. Liu A., Li P., Deng X., Ren L. A sigmoid attractiveness based improved firefly algorithm and its applications in IIR filter design. Connection Science. 2021. vol. 33. no. 1. pp. 1–25. doi: 10.1080/09540091.2020.1742660.
  21. Bui N.T., Nguyen T.M.T., Park S., Choi J., Vo T.M.T., Kang Y.H., Oh J. Design of a nearly linear-phase IIR filter and JPEG compression ECG signal in real-time system. Biomedical Signal Processing and Control. 2021. vol. 67. pp. 102431.
  22. Ko H.J., Tsai J.J. Robust and computationally efficient digital IIR filter synthesis and stability analysis under finite precision implementations. IEEE Transactions on Signal Processing. 2020. vol. 68. pp. 807–1822.
  23. Pepe G., Gabrielli L., Squartini S., Cattani L., Tripodi C. Gravitational search algorithm for IIR filter-based audio equalization. In 2020 28th European Signal Processing Conference (EUSIPCO). 2021. pp. 496–500.
  24. Agrawal N., Kumar A., Bajaj V. A new method for designing of stable digital IIR filter using hybrid method. Circuits, Systems, and Signal Processing. 2019. vol. 38. no. 5. pp. 2187–2226.
  25. Elkarami B., Ahmadi M. An efficient design of 2-D FIR digital filters by using singular value decomposition and genetic algorithm with canonical signed digit (CSD) coefficients. In 2011 IEEE 54th International Midwest Symposium on Circuits and Systems (MWSCAS). 2011. pp. 1–4. doi: 10.1109/MWSCAS.2011.6026659.
  26. Chaker H., Kameche S. Hybrid Approach to Design of Two Dimensional Stable IIR Digital Filter. Algerian Journal of Signals and Systems. 2020. vol. 5. no. 3. pp. 148–152.
  27. Kaddouri L., Adamou-Mitiche A.B., Mitiche L. Design of Two-Dimensional Recursive Digital Filter Using Multi Particle Swarm Optimization Algorithm. Journal Européen des Systèmes Automatisés. 2020. vol. 53. no. 4. pp. 559–566.
  28. Kumar M., Rawat T.K. Optimal fractional delay-IIR filter design using cuckoo search algorithm. ISA transactions. 2015. vol. 59. pp. 39–54.
  29. Dhabal S., Venkateswaran P. An improved global-best-guided cuckoo search algorithm for multiplierless design of two-dimensional IIR filters. Circuits, Systems, and Signal Processing. 2019. vol. 38. no. 2. pp. 805–826.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».