多速率信號處理

多速率信號處理 是軟體無線電實現信號處理數位化的關鍵，雖然帶通採樣定理的套用大大降低了所需的射頻採樣速率，但從對軟體無線電的要求來看，帶通採樣的頻寬應該越寬越好，這樣對不同信號會有更好的適應性，可以簡化系統設計。提高採樣速率可提高採樣量化的信噪比，但採樣後的數據流速率很高導致後續的信號處理速度跟不上。特別是對有些同步解調算法，其計算量很大，數據吞吐率太高很難滿足實時性要求。所以很有必要對A/D後的數據流進行降速處理。多速率信號處理技術為這種降速處理的實現提供了理論依據。多速率信號處理實質上是對採樣後離散序列的重採樣過程。抽取和內插是其基本環節。

環節

整數倍抽取

多速率信號處理

多速率信號處理

整數D倍抽取是指原始抽樣序列x(n)每隔(D-1)取一個，形成一個新序列xD(n)，xD(n) = x(Dn)，正整數D為抽取因子。D倍抽取器符號如圖1所示，抽取後序列xD(n)的頻譜為原序列x(n)的頻譜經頻移和D倍展寬後的D個頻譜的疊加和。當以D倍抽取率對x(n)進行抽取後得到的抽取序列xD(n)之取樣率為fs/D。經過抽取提高了信號頻域解析度。抽取器結構如圖2所示，抽取前後信號頻譜如圖3所示。

整數倍內插

整倍數內插是指在原始抽樣序列的相鄰兩抽樣點之間插入(I-1)個零值，設原始抽樣序列為x(n)，則內插後的序列為：xI(n) =x(n/I)，n=0,±I,±2I…

多速率信號處理

內插器符號如圖4所示。內插後序列xI(n)的頻譜為原序列x(n)的頻譜經I倍壓縮得到的。因此，xI(ejw)中不僅含有x(ejw)的基帶分量(w≤π/I)，而且還含有其高頻分量(w >π/I)。對內插後的信號進行低通濾波,就可以從內插信號頻譜中恢復出原始基帶譜，使內插序列中的(I-1)個零值都變為x(n)的準確值，所以經過內插提高信號時域解析度。完整的I倍內插器結構如圖5所示。

多速率信號處理的多相濾波結構

多速率信號處理

多相濾波結構是指將數字濾波器的轉移函式H(z)分解成若干個不同相位的組。採用多相濾波結構可以提高抽取內插器的計算效率，有利於信號的實時處理。當抽取倍數或內插倍數I很大時，每節濾波器設計時應考慮通帶頻寬、過渡帶頻寬等參數。

多速率信號處理

意義

多速率信號處理是軟體無線電實現信號處理數位化的關鍵，多相結構不但簡化了濾波器的設計，而且是軟體無線電信道化接收機和發射機的基礎。