优化FIR数字滤波器在降采样与插值中的实现

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"该论文主要探讨了用于降采样和升采样的最优FIR数字滤波器实现方法,提出了多级降采样器和插值器的一般理论,并给出了一套优化设计多级降采样器的曲线和关系。论文指出,降采样和插值过程是互逆的,因此相同的优化设计曲线适用于这两个问题。此外,通过级联降采样和插值过程,可以得到高效实现的窄带FIR滤波器,其效率与递归椭圆滤波器设计相当。" 在信号处理领域,特别是在数字技术的应用日益增多的情况下,不同采样频率之间的转换需求变得越来越重要。例如,在通信、音频处理和图像处理中,降采样和升采样是常见的操作,用于调整信号的采样率以适应不同的系统需求或进行数据压缩。 FIR(有限脉冲响应)滤波器是一种线性相位的数字滤波器,由于其灵活性和可设计性,常用于信号滤波、降噪和信号整形等任务。在本论文中,作者关注的是如何优化设计FIR滤波器以实现高效的降采样和升采样。多级降采样器和插值器的设计理论为实现这一目标提供了基础,它们可以通过级联多个简单的滤波器来实现更复杂的滤波功能,从而提高计算效率。 论文中给出的优化设计曲线和关系为工程师提供了指导,帮助他们在设计过程中找到最佳的滤波器参数,以达到特定的采样率转换效果。同时,通过将降采样和插值结合,可以实现对窄带信号的高效处理。窄带FIR滤波器在保持较高效率的同时,能够精确地通过或阻塞特定频带内的信号,这对于频率选择性的滤波任务至关重要。 比较了这种通过级联降采样和插值获得的FIR滤波器实现与递归椭圆滤波器设计的效率,表明这两种方法在性能上是相当的。递归椭圆滤波器以其高选择性和优良的频率响应特性而闻名,但通常需要更多的计算资源。因此,本文提出的方法提供了一种替代方案,可以在保持高性能的同时,降低计算复杂度,对于资源受限的系统尤其具有价值。 这篇论文为信号处理领域的研究人员和工程师提供了一种新的工具,用于设计和实现高效且适应性强的FIR滤波器,以应对各种采样率转换的需求。通过优化的多级降采样和插值策略,不仅可以实现窄带滤波,而且在效率上与传统方法相比毫不逊色,对于实际应用具有重要的意义。