软件无线电系列——整数倍内插和分数倍变换

本节目录

一、整数倍内插
二、采样速率的分数倍变换
三、采样速率的变换性质
1、抽取器的对等关系
2、内插器的对等关系
3、抽取内插器级联系统的对等关系

本节内容
一、整数倍内插
整数倍内插就是在原始抽样点之间插入(I-1)个零值,若设原始抽样序列为x(n),则内插后的序列为xI(m)。
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内插信号的频谱XI(ejω)与原始频谱X(ejω)之间的关系,其实除了I的整数倍处频谱不为零,其余都为零。内插后的信号频谱,是原始序列频谱经I倍压缩后得到的频谱。
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从上述图中可以看出来,原始频谱经过内插I倍后,得到图b,这部分中不仅有X(e^jω)的基带分量,而且还有其频率大于π/I的高频成分。当然,通过对内插后的信号进行低通滤波,就可以大大提高了频域的分辨率。此处的滤波器的带宽带宽要小于π/I。
这种内插通常对于整数倍比较使用,因为内插频带只能是内插带宽的整数倍。
二、采样速率的分数倍变换
整数倍内插只能适用于整数倍变换,因为内插频带只能是内插带宽的整数倍。那么对于分数部分如何处理?
以一个实际的示例来说明:假设采样速率fs=100M,想要获取13MHz的采样率。如何进行?
这个就用到了分数倍变换,如果D取8时候,对应的采样速率为12.5M,如果D取7时候,对应的采样速率为14.3MHz,13MHz正好处于这个区间之内。输出的采样率的公式可以用:
fs’=fs/D×R=(100/7)×(10/11)=12.987MHz
此时与13MHz相当接近,这个可以将分数放大,无限逼近于所需要的采样速率。分数倍变换,通过先进行I倍内插,然后在进行D倍抽取来实现,这个过程中必须保持先内插,再抽取,确保中间序列s(k)的基带频谱不小于原始输入序列x(n)频谱和输出序列y(m)频谱,否则就会引起信号失真。
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三、采样速率的变换性质
采样速率的变换性质,多相滤波器中会用到这些对等式。
1、抽取器的对等关系
抽取器的对等关系性质,下图中左侧和右侧的y(m)两者的输出表示是对等的。
左侧:y(m)=y’(m-1)=x[(m-1)D]
右侧:y(m)=y’(mD)=x(mD-D)=x[(m-1)D]
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2、内插器的对等关系
内插器的对等关系性质,下图中左侧和右侧的y(m)两者的输出表示是对等的。
左侧:y(m)=y’(m/I)=x[(m/I)-1]
右侧:y(m)=y’(m-I)=x((m-I)/I)=x[(m/I)-1]
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3、抽取内插器级联系统的对等关系
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