Propuesta de una metodología de diseño de filtros digitales LTI selectivos en frecuencia basada en métodos de optimización heurística.

Los filtros digitales lineales e invariantes en el tiempo (LTI) son un conjunto de dispositivos electronicos empleados para el tratamiento digital de senales. Tienen la capacidad de discernir frecuencias y de esta manera permiten: aislar de la senal original aquellas componentes cuyas frecuencias se encuentran dentro del rango de interes, separar dos o mas senales, o suprimir de la senal de interes las componentes de frecuencias no deseadas (que representan el ruido presente en el sistema o en el canal de comunicacion). [1] los avances tecnologicos han permitido que el procesamiento digital de senales y el uso de filtros digitales sea comun en dispositivos de comunicacion, radar, sonar, codificacion y mejora de voz y video, entre otros, que encuentran su aplicacion en campos como el ocio, exploracion espacial, ingenieria biomedica, arqueologia, geofisica, medicion de terremotos, exploracion petrolifera, monitorizacion de pruebas nucleares, telefonia celular, aplicaciones multimedia, etc. [2] El diseno de filtros digitales LTI selectivos en frecuencia se concentra en la determinacion de los parametros o coeficientes de una funcion de transferencia o de una ecuacion en diferencias que se aproxima a la respuesta a una senal tipo impulso o a una respuesta en frecuencia deseada, dentro de unas tolerancias especificas [1-3]. Segun dicha respuesta los filtros digitales, y en general, cualquier sistema representado por ecuaciones en diferencias se pueden clasificar en dos categorias: aquellos cuya respuesta al impulso es finita (FIR) y aquellos cuya respuesta al imupulso es infinita (IIR) [1]. El orden de la ecuacion en diferencias determina el minimo numero de bloques de memoria que el filtro disenado demanda para su implementacion en un microprocesador. Para una misma aplicacion se pueden obtener disenos basados en representaciones de tipo FIR o IIR. En comparacion, para obtener el mismo rendimiento, un diseno basado en sistemas tipo FIR requiere un mayor numero de bloques de memoria para su implementacion, pero, a diferencia de los sistemas tipo IIR, los FIR siempre son estables [4]. En las referencias [1], [2], [3] y [5] se explican detalladamente las tecnicas tradicionales mas comunes en el diseno de filtros digitales IIR y FIR. Las metodologias tradicionales de diseno emplean un conjunto muy variado de tecnicas para el diseno de filtros digitales IIR y FIR, que dirigen sus esfuerzos a encontrar una representacion apropiada de los parametros de la funcion de transferencia o ecuacion en diferencias [2], e incluso, algunas buscan el conjunto de parametros optimo que mejor aproxime a la respuesta deseada. Sin embargo, ninguna contempla las exigencias de la implementacion: limites en la representacion de los parametros debido a limitantes de memoria. En especial, ninguna se encarga de la precision decimal (o cuantificacion) de los coeficientes. Una alternativa a los metodos tradicionales de diseno, son los algoritmos de optimizacion heuristica. Estas tecnicas de diseno pretenden encontrar el conjunto optimo de coeficientes que mejor represente la respuesta en frecuencia deseada; pero, entre las ellas, son pocas las que abarcan el problema de cuantificacion dentro del proceso de diseno, y entre aquellas que si la contemplan, no hay una concertacion en el ambito academico de cuales son las mas efectivas, apropiadas y eficientes para el problema de diseno de filtros digitales selectivos en frecuencia. Adicionalmente, ninguno de las referencias consultadas hasta el momento, contempla dentro las metodologias que han propuesto el diseno tanto de filtros digitales IIR como FIR. Sin embargo, y siguiendo la misma linea, es posible proponer una metodologia de diseno, que basada en metodos de optimizacion heuristica, integre tanto el diseno de filtros tipo IIR como FIR, y contemple las limitaciones reales de implementacion en cuanto a recursos de memoria y precision.