Алгоритмы многоскоростных систем ЦОС
Ранее рассматривались алгоритмы цифровой обработки сигналов при определенной (фиксированной) частоте дискретизации. Однако в современных приложениях часто используются устройства и каналы связи с различными частотами дискретизации. В качестве простейшего примера такой системы можно привести некоторую схему компрессии данных с постоянным коэффициентом сжатия, в которой поступаемые на вход с частотой F отсчеты сигнала преобразуются в кодовые слова, выдаваемые на выход с частотой F1 (F1 < F).
Отсюда возникает задача преобразования частоты дискретизации (ПЧД) для сопряжения таких устройств и систем. Появившиеся как средство сопряжения систем ЦОС с различными частотами дискретизации, алгоритмы ПЧД стали в дальнейшем широко использоваться при построении эффективных в смысле вычислительных затрат многоскоростных систем ЦОС, т.е. систем, в которых различные этапы обработки выполняются на различных частотах дискретизации.
Процесс преобразования цифрового сигнала от более низкой частоты дискретизации к более высокой называется интерполяцией цифрового сигнала. Обратный процесс называется децимацией сигнала. Отношение частоты дискретизации выходного сигнала к частоте дискретизации входного сигнала называют коэффициентом ПЧД (коэффициентом интерполяции/децимации).
Принцип построения системы интерполяции (с целочисленным коэффициентом L) состоит в предварительном увеличении частоты дискретизации исходного сигнала с частотой дискретизации fD (спектр которого показан на рис. 1.2 (а)) в L раз и цифрового фильтра, преобразующего полученную последовательность с частотой дискретизации fD1 и спектром, показанном на рис. 1.2 (б) в выходную последовательность со спектром на рис. 1.2 (в).
Систем децимации строится по обратному принципу: сначала в фильтре низких частот осуществляется фильтрация исходного сигнала с целью выделения спектра в требуемом частотном диапазоне (спектра полезного сигнала) и подавление спектра входного сигнала в других частотных диапазонах, которые при последующем уменьшении частоты дискретизации в L раз попадут в основную полосу частот и наложатся на спектр полезного сигнала. После этого полученная последовательность прореживается с коэффициентом децимации L и формируется выходная последовательность.
Рис. 1.2