多抽样率窄带滤波器的设计及实现

2.学位论文 吴国庆 软件无线电中高效FIR滤波器的研究与设计 2005
本文结合软件无线电多抽样率信号处理的基本理论设计窄带FIR滤波器，并对其进行了MATLAB仿真。 在软件无线电高采样率的条件下实现窄带FIR滤波器的设计，主要是应用多抽样率信号处理的理论对信号进行抽取、内插、等效变换和多级抽样率转 换来实现的。通过抽取器将抽样率降低，在低抽样率条件下，设计出符合性能要求的FIR滤波器。然后，通过内插器将抽样率升高到一个需要的数值上。 在设计中，当抽样率转换的转换因子(抽取因子D或内插因子I)过大时，一次完成抽样率转换工作是不现实的，这对硬件的速度和存储量都提出了较高的 要求。因此，往往经过两次或两次以上转换实现多级抽样率转换。 本设计中抽取器和内插器的多级实现是基于积分梳状滤波器(CIC)和半带滤波器(HBF)的，主要原因在于积分梳状滤波器不需要乘法器，半带滤波器 有近一半系数为0。这样做的好处在于计算效率高，并且为可编程逻辑器件的实现奠定了良好的基础。 在分析窄带FIR滤波器的多级实现原理和基本特性的基础上，给出窄带FIR滤波器的详细结构。通过实例分析了所设计FIR滤波器的频率特性、抗混叠 特性、去镜象特性，说明了采用多抽样率结构设计窄带的FIR滤波器能够有效地从通带宽度、通带波纹、矩形系数、阻带衰减等方面对窄带FIR滤波器的 性能进行控制。
2.罗鹏飞 数字信号处理实践方法 2004 3.张志涌 精通MATLAB 5.3版 2000
相似文献(10条)
1.学位论文 崔占琴 具有子带噪声的M信道信号重构方法研究 2001
该文从滤波器组和子波变换两个方面阐述了分析/综合系统及其对输入信号完全重构的概念;研究了考虑子带噪声条件下,基于滤波器组的多抽样率分 析/综合成系统对输入信号的最佳重构问题.实现了用多抽样率卡尔曼综合滤波器取代常规的综合滤波器达到输入信号的最佳重构.仿真结果表明,该方法 对子带有噪的基于滤波器组的M带多抽样率分析/综合系统对输入信号重构性能的改善是显著的.
ｙ（ｍ）＝ｗ（础ｆ）＝乞矗（七）《小Ｍ一七） （１） 其中
ｗｒ（片）＝≥：＾（厅）ｚ（Ｈ一蠡）
（２）
‘二
‘’
２．２抽样率增加：按整数因子内插
假定信号缸刀）的抽样频率为只，内插过程
将抽样率增大￡倍到厶ｔ。图２给出抽取滤波 器的框图。它包括一个抽样频率扩展器（或
称内插器），用一个向上的箭头及内插因子Ｌ来
过将每个输出抽样乘以Ｌ来补偿这个衰减。
内插过程的输入一输出关系式为：
Ⅳ 冒ｌ、按整藏毽予＿抽取豹框图
图２按整数因子ｌ，内插的框豳
疆．
圈３按非整效因子抽样时框图
强．弹
“ｍ）＝∑＾（七）“ｍ一七）
（３）
其中
ｗｃｍ，＝｛手珊７三）’埘＝。＇±Ｌ＇±２Ｌ，．” ｃ４，
抽取和内插过程是互相对偶的，即一个是
另一个的逆过程。 ２．３抽样率按非整数因子变换
Ｌ＝ｌ则变成整数抽取过程。
蛩ｌ运用抽样率转款骞
３多抽样率数字系统的ＭＡＴＬＡＢ实现 例：一个连续时间信号由下式给出：
１７０ 科技资讯ｓｃＩＥＮｃＥ＆ＴＥｃＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
万方数据
学术论坛 圈５输入离散时问信号 图６按因子４内插信号
颤ｔ）＝■ｃｏ《２斫ｆ）＋口∞《２矾ｆ） 取抽样频率为ｌＫＨＺ
本文的主要创新性工作和研究成果包括以下几点： 1.详细分析了三种传统的窄带信号采样方法(模拟正交采样、延迟采样和带通采样)的原理、特性及其应用于宽带水声信号采样中的局限性，并通过 仿真进行了验证。分析和仿真结果表明，传统的采样方法应用于宽带水声信号会带来较大的采样误差，量化噪声大，同时对前端抗混迭滤波器的要求较 高。 2.将高采方法应用于宽带信号采样，对宽带信号高采方法作了降采处理，对高采—降采系统作了优化设计，降低了高采—降采系统数字处理的运算 量，降低了输出数据率，提高了量化信噪比。具体包括以下三个方面： (1)将多相滤波结构和抽取组成的多相高效结构应用于宽带信号的高采—降采系统，降低输出数据率的同时降低了高采—降采系统数字处理的运算量
5.期刊论文 吴霄.叶水生.黄珍.WU Xiao.YE Shui-sheng.HUANG Zhen 基于多抽样率结构的窄带FIR滤波器设计与实
现 -南昌航空工业学院学报（自然科学版）2007,21(1)
在高采样率条件下,采用常规的设计方法来实现窄带FIR滤波器是非常困难的.本文提出了一种利用多抽样率结构来实现窄带FIR滤波器的方法,并利用 该方法设计了一个用于电参数测量系统的极窄带FIR滤波器.通过计算机仿真,详细阐述了其实现方法.
石＝５伽如，厶＝１５０胞，■＝２，Ｂ＝ｌ 利用ＭＡＴＬＡＢ产生其等效的离散时间 信号，如图５所示。利用ＭＡＴＬＡＢ自带的 ｕｐｆｏｒ血函数按因子４对离散时间信号进行内 插，结果如图６所示。再用ｒｅ翰ｍｐｌｅ函数按因 子４对上步内插滤波器的输出进行抽取，如图 ７。经内插和抽取后所得的信号与原始信号 的误差，如图８所示．．从图８可知，经多抽样 率处理的信号除了刚开始几点误差稍微偏大 外，其它误差基本趋于Ｏ。应证了多抽样率处 理，不带来负效应的优良特性。
在很多通信系统中，特别是移动通信系统中，信道往往未知且快速时变的。基于训练序列的信道辨识和均衡技术将增加系统开销，降低通信系统传 输效率，传统的盲辨识和均衡算法是基于高阶统计量的。直到九十年代初期，基于二阶统计量的辨识算法才被提出，对信道输出信号过采样后可以完成 信道的估计。为了解决辨识时的二义性问题，通常会对信道做出一些限制性的假设。另外由于对输出信号的高速率采样也可能带来信道矩阵的奇异性。 <br> 本文以多抽样率滤波器组为基础，介绍了一类采用多抽样率滤波器组作为前置滤波器的基带传输模型，分别给出了单用户和多用户信道时滤波器设计指 标，以实现快速时变信道的辨识。本文介绍了多抽样率滤波器模型的特点，通过信号的分块操作使得通常意义下的时变系统转化为分块形式下的时不变 系统。在单用户信道情况下，通过对滤波器组参数的特殊设计，可以给用户信道带来额外信息，使得用户的系数向量只与输出信号的功率谱密度矩阵有 关，算法简单有效，所辨识出来的信道系数向量存在且唯一。<br> 在多用户信道情况下，给出了滤波器参数的设计方法，通过选择一组特殊的滤波器组参数，使得各个用户的输出信号在频域上实现正交，从而保证在某 个给定频率点上的分块输出信号功率谱密度只与单个子用户信道向量系数有关，使得问题简化，多用户信道的辨识问题转化为各个互不相关的子用户信 道的辨识问题。<br> 随后，我们给出了基于输出信号二阶统计量和所设计滤波器组参数的辨识算法。这些辨识算法形式简单，计算量较小。仿真结果表明，算法避免了以往 信道系数的限制条件，能够准确有效地辨识出单用户和多用户信道条件下的信道系数向量。
3.会议论文 赵军.李广军 多抽样率信号处理的基本原理及应用 2008
多抽样率信号处理是建立在单抽样率信号处理基础上的一类信号处理。本文介绍了多抽样率信号处理的基本原理——抽取和内插，并初步探讨了整 数倍抽取和内插在数字语音系统中的应用。
4.学位论文 李明 基于多抽样率滤波器组的盲信道辨识 2009
１７１
多抽样率窄带滤波器的设计及实现
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
张小英， 李敏 乐山师范学院物理与电子信息科学系,四川乐山,614004
科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2007，""(12) 0次
参考文献(3条)
1.葛爱冬.李圣命 基于数据比较的变抽样率数据采集[期刊论文]-信息技术与信息化 2006(02)
在某些场合，常常需要对抽样率按一个非 整数因子改变。这种非整数因子可以用一个 有理数或者两个整数三和Ｍ之比来表示，这里 上和肘是使三／Ｍ尽量接近所希望因子的整 数。抽样频率的变换通过先将数据按因子三因 子内插，再按因子Ｍ抽取来达到，如图３所 示。将内插过程放在抽取之前是很有必要的， 这可以防止抽取过程把那些的频率分量丢弃。
１引言 现代数字系统对超过一种抽样率数据的
处理日益增长。例如：多种媒体的传输，语 言，视频，数据等，它们的频率很不相同，抽样 率自然不同，必须实行抽样率的转换，又如：为 了减少抽样率太高造成的数据冗余，有时需要 降低抽样率，再如：两数字系统的时钟频率不 同，信号要在此系统中传输时，为了便于信号 的处理，编码、传输和存储，则要求根据时钟 频率对信号的抽样率加以转换，等等。上面的 各种应用都要求转换抽样率。或者要求系统工 作在多抽样率状态。“多抽样率数字信号处理” 的重要性逐渐显现出来，使它成为数字信号处 理的一个重要内容。
表示，以及一个去镜像滤渡器。对ｘ（力）的每
一个抽样，内插器在信号中增加Ｌ—１个值为零
的抽样，这样输出信号顽脚）的抽样频率变为
三Ｐ．然后把该信号通过一个低通滤波器以去
除抽样率改变带来的镜像频率，得到新信号，
（脚）。插入Ｌ—１个零值的结果是一个抽样的
信号能量扩展到Ｌ个抽样，输出信号（平均）幅
度被衰减到输入的Ｌ分之一。因此有必要通
图１给出了一个将信号缸刀）按整数因子 Ⅳ抽取的框图。它包括一个数字抗混叠滤波 器白似）以及一个抽样频率压缩器（或称抽取 器），用一个向下的箭头及抽取因子Ｍ来表
Ｆ
示。抽取器将抽样频率从只降低到古。为了
防止输出低频信号谱混叠，在输入信号后面加
入一个带限滤波器，使频率不超过希Ｆ 。这样
信号“口）的带宽将被限制。抽样频率降低是 通过将滤波后信号顽彩每隔Ｍ个抽样并丢弃 其中的＾仁１个来实现的。抽取过程的输入一 输出关系为：
２多抽样率数字信号处理方法 以往把离散时间信号（序列）ｘ（ｎ）经过Ｄ／
Ａ变换器变成模拟信号ｘ（ｔ），再经Ａ／Ｄ变换器 对ｘ（ｔ）以另一种抽样率抽样。但是，经过Ｄ／ Ａ和Ａ／Ｄ变换器都会产生量化误差，影响精 度。我们采用直接在数字域对抽样信号ｘ（ｎ） 作抽样频率的变换，以得到新的抽样信号。 多抽样率处理中两个主要的操作是抽取和内 插，它们允许信号抽样频率增加或降低而不带 来显著的负面效应（如量化或混叠误差）。 ２．１抽样率降低：按整数因子抽取
多抽样率窄带滤波器的设计及实现
学术论坛
张小英李敏 （乐山师范学院物理与电子信息科学系 四川乐山 ６１４００４）
摘要：本文介绍了多抽样率窄带滤波器的设计原理，及其ＭＡＴＬＡＢ实现。
关键词：多抽样率 滤波器 ＭＡＴＬＡＢ
中图分类号：ＴＢ４
文献标识码：Ａ
文章编号：１６７２—３７９ｌ（２００７）０４（ｃ）一０１７０—０２
图３中的两个线性相位滤波器（ＬＰＦ）ｈｌ （ｋ）和ｈ２（ｋ），由于二者级联且具有共同的抽样 频率，可以合并成一个单独的滤波器，构成通 用抽样率转换器，如图４。如果Ｍ＞Ｌ，则操作 是一个按非整数因子抽取的过程，而Ｍ＜Ｌ则 是一个内插过程。如果Ｍ＝ｌ，则通用抽样率转 换器变成了先前的按整数因子内插的过程，而
０２期：２５。２８． 【２】罗鹏飞等译，数字信号处理实践方法，电子
工业出版社【Ｍ】，北京，２００４年１１月 【３１张Байду номын сангаас涌等．精通ＭＡＴＬＡＢ ５．３版，北京
航空航天大学出版社【Ｍ】，２０００年８月第ｌ 版．
图７按因子４抽取信号
图８经内插和抽取的信号与原信号的误差
万方数据
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４结语 多抽样率系统的主要优势在于它们能够
充分挖掘ＤｓＰ的潜力，特别是使用ＤＳＰ来带 限一个近奈奎斯特频率的信号而不用违反抽 样定理的限制，且具有相当的衰减量。这些优 势使它广泛应用于Ｃ Ｄ播放器、数字滤波、 数据获取和高分辨率数据获取系统。
参考文献 【ｌ】葛爱冬．李圣命等．基于数据比较的变抽样
率数据采集．信息技术与信息似Ｊ】．２００６年
6.学位论文 李义红 宽带阵列信号采样与多抽样率处理技术研究 2006
本文研究了宽带阵列信号采样方法。讨论了传统低速率采样方法的缺陷和不足，提出用高速采样方法对宽带阵列信号进行采样，结合多抽样率处理 技术深入分析了高采系统的降采问题。
本文从理论分析和计算机仿真两种角度对各种宽带信号采样方法进行了分析研究。计算机仿真包括Matlab仿真和DSP软件仿真，仿真结果较好地验证 了理论分析结论。