[發明專利]一種基于窗函數設計的自適應重采樣方法

在審

• 申請號: 202010158691.3
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111327297A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 劉灝;林杰;畢天姝;熊文;王莉;危國恩
• 申請（專利權）人: 華北電力大學;廣東電網有限責任公司廣州供電局
• 主分類號: H03H21/00
• 分類號: H03H21/00;H03H17/00;H03H17/02
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;陳亮

本發明公開了一種基于窗函數設計的自適應重采樣方法，首先建立通用的基于Farrow結構的重采樣模型；建立基于窗函數法的分數延遲濾波器設計模型，并利用該模型得到多組分數延遲濾波器；在所得到的多組分數延遲濾波器的基礎上，構建分數延遲濾波器矩陣；利用最小二乘法求解出Farrow結構子濾波器系數矩陣C；將所得到的Farrow結構子濾波器系數矩陣C代入到步驟1建立的重采樣模型中，完成通用的Farrow結構重采樣模型搭建。該方法靈活性更好、計算量更小，可以通過多次對參數調整得出合適的模型，同時實現在任意點進行采樣，具有采樣率之間任意轉換的功能。

技術領域

本發明涉及數字信號處理技術領域，尤其涉及一種基于窗函數設計的自適應重采樣方法。

背景技術

重采樣技術由于能實現任意采樣率的轉換以及對任意點進行采樣，在信號處理、音頻、通信等領域得以廣泛使用，實現重采樣技術的關鍵在于設計可變分數延遲數字濾波器用于插值，目前設計可變分數延遲濾波器常用的方法有基于多相濾波器、基于級聯積分梳狀濾波器(CIC)和基于Farrow結構有限脈沖響應延遲濾波器等，在這些方法中，基于Farrow結構的有限脈沖響應延遲濾波器設計方法由于Farrow結構靈活可調、實際應用能實現高效的計算、資源利用率低等優點脫穎而出，成為主流的設計方法。

基于Farrow結構的有限脈沖響應延遲濾波器設計的關鍵在于Farrow結構子濾波器系數的設計，現有的系數設計方法有加權最小二乘法(Weighted Least Squares)、極小極大方法和以粒子群算法為代表的智能算法等。其中，粒子群算法僅適用于系數維度較低的情況，當系數維度較高時，算法無法進一步尋優；而極小極大方法與加權最小二乘法都是以設計誤差最小為目的，其過程設計矩陣求逆運算等加大了設計過程的計算量，因而存在設計時間較長和權重參數等調整較復雜的缺陷。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于窗函數設計的自適應重采樣方法，該方法靈活性好、計算量小，可以通過對參數調整得出合適的重采樣模型，所得模型能實現在任意點進行采樣，具有采樣率之間任意轉換的功能。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種基于窗函數設計的自適應重采樣方法，所述方法包括：

步驟1、首先建立通用的基于Farrow結構的重采樣模型；其中，所建立的重采樣模型表示為：

其中，k為重新抽樣序列的編號，T₂為重采樣的抽樣周期，y_r(kT₂)為以T₂為周期的重新抽樣序列；m為抽樣序列的編號，T₁為抽樣信號的抽樣周期，x(mT₁)為以T₁為抽樣周期的抽樣序列；i為多項式的階數，I為最高階數；n為編號；c為Farrow結構子濾波器系數；p∈[-0.5,0.5]表示延遲；[·]表示向下取整運算；

步驟2、建立基于窗函數法的分數延遲濾波器設計模型，并利用該模型得到多組分數延遲濾波器系數；

步驟3、在所得到的多組分數延遲濾波器系數的基礎上，構建分數延遲濾波器系數矩陣；

步驟4、利用最小二乘法求解出Farrow結構子濾波器系數矩陣C；

步驟5、將所得到的Farrow結構子濾波器系數矩陣C代入到步驟1建立的重采樣模型中，完成通用的Farrow結構重采樣模型搭建。

由上述本發明提供的技術方案可以看出，上述方法靈活性好、計算量小，可以通過對參數調整得出合適的重采樣模型，所得模型能實現在任意點進行采樣，具有采樣率之間任意轉換的功能。

附圖說明