概念

环节(整数倍抽取 整数倍内插 多速率信号处理的多相滤波结构)

意义

概念

多速率信号处理是软件无线电实现信号处理数字化的关键，虽然带通采样定理的应用大大降低了所需的射频采样速率，但从对软件无线电的要求来看，带通采样的带宽应该越宽越好，这样对不同信号会有更好的适应性，可以简化系统设计。提高采样速率可提高采样量化的信噪比，但采样后的数据流速率很高导致后续的信号处理速度跟不上。特别是对有些同步解调算法，其计算量很大，数据吞吐率太高很难满足实时性要求。所以很有必要对A/D后的数据流进行降速处理。多速率信号处理技术为这种降速处理的实现提供了理论依据。多速率信号处理实质上是对采样后离散序列的重采样过程。抽取和内插是其基本环节。

环节

整数倍抽取

整数D倍抽取是指原始抽样序列x(n)每隔(D-1)取一个，形成一个新序列xD(n)，xD(n) = x(Dn)，正整数D为抽取因子。D倍抽取器符号如图1所示，抽取后序列xD(n)的频谱为原序列x(n)的频谱经频移和D倍展宽后的D个频谱的叠加和。当以D倍抽取率对x(n)进行抽取后得到的抽取序列xD(n)之取样率为fs/D。经过抽取提高了信号频域分辨率。抽取器结构如图2所示，抽取前后信号频谱如图3所示。

整数倍内插

整倍数内插是指在原始抽样序列的相邻两抽样点之间插入(I-1)个零值，设原始抽样序列为x(n)，则内插后的序列为：xI(n) =x(n/I)，n=0,±I,±2I…

内插器符号如图4所示。内插后序列xI(n)的频谱为原序列x(n)的频谱经I倍压缩得到的。因此，xI(ejw)中不仅含有x(ejw)的基带分量(w≤π/I)，而且还含有其高频分量(w >π/I)。对内插后的信号进行低通滤波,就可以从内插信号频谱中恢复出原始基带谱，使内插序列中的(I-1)个零值都变为x(n)的准确值，所以经过内插提高信号时域分辨率。完整的I倍内插器结构如图5所示。

多速率信号处理的多相滤波结构

多相滤波结构是指将数字滤波器的转移函数H(z)分解成若干个不同相位的组。采用多相滤波结构可以提高抽取内插器的计算效率，有利于信号的实时处理。当抽取倍数或内插倍数I很大时，每节滤波器设计时应考虑通带带宽、过渡带带宽等参数。

意义

多速率信号处理是软件无线电实现信号处理数字化的关键，多相结构不但简化了滤波器的设计，而且是软件无线电信道化接收机和发射机的基础。