多速率信号处理-插值和插值滤波器

插值意味着提高采样率,故而被称为上采样(Up Sample)。设原始序列为 x ( n ) x(n) x(n),采样率为 f x f_x fx,插值因子为 L L L,则插值的过程为原始序列每相邻两个样点之间插入 L − 1 L-1 L−1个 0 0 0构成一个新序列,数学表达式为

y ( m ) = { x ( m / L ) m = 0 , ± L , ± 2 L , ⋯ 0 其他 y(m)=\begin{cases}x(m/L)&m=0,\pm L,\pm2L,\cdots\\0&\text{其他}\end{cases} y(m)={x(m/L)0m=0,±L,±2L,⋯其他

以 f y f_y fy表示 y ( m ) y(m) y(m)的采样率,则采样率之间的关系为

f y = L × f x f_y=L\times f_x fy=L×fx

图示如下:

从频域角度看, 原始序列的频谱以 f x f_x fx为周期做周期延拓。

插值后的新序列以新的采样率 f y f_y fy做周期延拓。

可以看到插值前后频谱成分不变,但是在 f x f_x fx的整数倍频点处的频谱称为镜像成分。所以插值后要加入一个低通滤波器滤除镜频。典型的插值器就是由上采样器和抗镜像滤波器共同完成的。

由于插值是在原始序列中插入零值,即某些采样点处的信号幅度为0,会改变信号的幅度,因此插值会造成信号幅度的损失。要保证插值前后信号幅度的统一,可在插值滤波器后设置一个增益因子L。

相关推荐
Zhang~Ling1 小时前
C++ 红黑树封装:myset和mymap的底层实现
开发语言·数据结构·c++·算法
ECT-OS-JiuHuaShan1 小时前
什么是对和错?——“有针对性定义域的逻辑值的真伪”:认识论终极追问的公理化裁决
数据库·人工智能·算法·机器学习·数学建模
Merlyn101 小时前
【栈】155. 最小栈
python·算法
一个不知名程序员www2 小时前
算法学习入门---算法题DAY5
c++·算法
San813_LDD2 小时前
[量化]《虚函数调用时间复杂度完全解析:为什么是 O(1) 以及它的真实代价》
java·数据结构·算法
MartinYeung52 小时前
[论文学习]利用索引梯度优化基于优化的 LLM 越狱攻击:MAGIC 方法的深度分析与实现
人工智能·学习·算法
数据仓库搬砖人2 小时前
特征选择三剑客:前向、后向、全子集,哪种更适合你?
算法
起个破名想半天了2 小时前
算法与数据结构之Floyd算法
数据结构·算法
千寻girling2 小时前
机器学习 | 无监督学习算法(了解) | 尚硅谷学习
学习·算法·机器学习
小七在进步2 小时前
数据结构:线性表之顺序表
c语言·数据结构·算法