（大唐高鴻數(shù)據(jù)網(wǎng)絡技術股份有限公司 100083）

摘 要：隨著信息技術的不斷發(fā)展與完善，多速率信號處理在通信系統(tǒng)中的應用價值不斷提升，同時也逐漸被廣泛應用于通信系統(tǒng)中，一般來講，通信系統(tǒng)中多速率信號處理技術可以有效提高數(shù)據(jù)處理效率，在減少運算量的同時，提高數(shù)據(jù)計算準確性，通常情況下，多速率信號處理技術主要被應用于軟件無線電中的抽樣率轉換技術，并通過有效的落實和實施，將其成功應用于通信系統(tǒng)中，從而提高工作效率和工作準確性，本文主要是針對此種技術做簡要分析和探討，并從多角度分析多速率信號處理在通信系統(tǒng)中的應用過程及應用效果，在此基礎上，針對仿真過程中路由器引起的信號問題提出可行性方案，進而帶動多速率信號處理在通信系統(tǒng)中的應用研究。

關鍵詞：多速率信號處理；通信系統(tǒng)；應用研究

引言：通信系統(tǒng)中多速率信號處理技術不僅可以有效提高數(shù)據(jù)處理效率，在減少運算量的同時，還能提高數(shù)據(jù)計算準確性，所以，針對多速率信號處理在通信系統(tǒng)中的應用研究受到了關注和重視，20世紀70年代，多速率信號處理開始發(fā)展，并在信號處理領域取得了一席之地，同時多速率信號處理作為信號處理領域中的一門重要技術逐漸被廣泛應用于通信系統(tǒng)中，尤其是針對于軟件無線電中的抽樣率轉換技術，此技術已經(jīng)成為無線電的關鍵技術之一，在通信系統(tǒng)中的應用也被廣泛認可，通常情況下，利用多速率信號處理技術可以實現(xiàn)不同

速率的信號傳輸，極大提高傳輸速度，減小后級處理的運算量，硬件資源的需求各不相同主要是因為抽取和插值方法的不同，基于此，減小后級處理的復雜性是本文研究的重點，也是研究的關鍵所在。

一、相關理論

（一）通信的基本理論

通信的基本理論主要就是針對一個能夠支持實際工作需求的電子系統(tǒng)進行操作和調整，在具體工作的過程中保證信息數(shù)據(jù)處理的科學性和完善性。隨著人們生活水平和質量的不斷提升，通信逐漸成為人們生活中必不可少的關鍵元素，同時也是在人們日益在不斷增長的物質生活與精神生活共同的需求，需要在科學技術的不安發(fā)展的過程當中進行相關信息和數(shù)據(jù)的技術升級，提升其工作的效率，降低實際的生產工作緩慢問題，觀察工作中存在的衍生類型問題。通信原理的研究主要是為了實現(xiàn)最有效的數(shù)據(jù)傳輸，提高數(shù)據(jù)分析準確性的同時，提高數(shù)據(jù)分析效率，同時實現(xiàn)從將數(shù)字類型的信號調整成為能夠使用語音和圖形等信號傳輸?shù)男畔⑥D換內容[1]。總結來說，使用現(xiàn)代的通信技術能夠滿足實際的信息理論發(fā)展需求，根據(jù)電子系統(tǒng)實際的技術形成情況進行分析，探討信息論述，和實際的編碼論述等工作進行理論調整，并最終形成的高級的先進技術。

（二）多速率信號處理

隨著媒體、傳媒以及科學技術語言等內容的不斷多元化，軟件的種類各不相同，因此在頻率的設置和硬件的改造過程中也存在著比較大的差異。多速度信號處理應運而生，同樣的在這些差異之上，其設備的抽樣檢查幾率也有著很大的差別。在這種情況下還需要采取其他手段，最終實現(xiàn)軟件設備模式的良好轉化。在這樣的基礎上能夠看出，很多抽樣的數(shù)字和信號，在處理和使用的階段都有著不可取代的地位，其中的重要性也是顯而易見。

二、抽樣率轉換的分級實現(xiàn)

抽樣率轉換方法的應用主要是為了實現(xiàn)采樣效率的降低，同時減小后級處理的運算量，采用抽樣率轉換也是因為A/D采樣后的數(shù)據(jù)速率相對較高，因此抽樣率轉換方法逐漸被關注和應用，實踐表明，抽樣率轉換方法對于提高數(shù)據(jù)處理效率具有一定積極意義。

通常情況下，導致運算效率低主要是因為輸入信號的抽樣率相對較高，同時在此過程中，不僅要求抽取濾波器的傳輸帶和通帶帶寬相對較窄時進行，還需要濾波器的節(jié)數(shù)較大，進而導致運算效率低。針對此種現(xiàn)象，為了減少運算量，同時提高運算效率，首先要實現(xiàn)整數(shù)倍抽取時充分利用多級實現(xiàn)結構。過渡帶寬與采樣速率的比值是決定數(shù)據(jù)計算量大小和計算效率的主要因素，一般來講，想要有效的減少濾波器的運算量以及其系數(shù)的存儲量，主要是通過實現(xiàn)分級，這樣，每一級的過濾帶都會增大，或者采樣率會相應降低。舉例說明，如果整數(shù)倍抽取濾波器的抽取因子為D=M·2m-1，通過上述理論可將其分為m級，因此實現(xiàn)抽取效率的極大提高，在抽取實現(xiàn)過程中，一般將M定為首級抽取因子，并通過積分梳狀濾波器實現(xiàn)，同時采用半帶濾波器對后面的m-1級進行分級實現(xiàn)，每級實現(xiàn)2倍抽取，進而提高抽取效率。為了獲得較好的信號轉化效率，就應該利用較高的采樣率實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息進行采樣，這樣才能有效的提高數(shù)據(jù)信息的有效轉化與擴散，因此，一般的采樣率為F=16kHz，利用A/D技術分析與轉化之后，就可以實現(xiàn)最終的D=2倍的抽樣。最終可以完成對模擬濾波器的設計，將問題轉移為設計問題與數(shù)字過濾問題。

（一）積分梳狀濾波器

積分梳狀濾波器簡稱CIC，實現(xiàn)積分梳狀濾波器操作過程相對簡單，在此過程中，乘法運算通常不會被用到，而加減法的應用相對普遍，所以積分梳狀濾波器的運算量相對較小，操作過程相對簡單，通常情況下，積分梳狀濾波器只用于抽取濾波器的第一級，機構相對簡單，同時可以實現(xiàn)高抽取因子。但是，相對而言，積分梳狀濾波器一般很難滿足更高的需求，阻帶衰減主要通過采用級聯(lián)的方法來獲取，設定級數(shù)為P，當P=5時，一般可以滿足需求。

與此同時，積分梳狀濾波器能夠實現(xiàn)輸入、輸出數(shù)字信號的速率變換，在此過程中同時可以利用較少的資源以及相對簡單的結構實現(xiàn)最終的速率轉換，基于此，積分梳狀濾波器通常被用作第一級處理，積分梳狀濾波器機構不同，所以內插和抽取是其主要功能，對于實現(xiàn)大動態(tài)范圍、高倍數(shù)信道抽取具有十分良好的效果。梳狀濾波器和綜合濾波器是CIC濾波器的主要組成部分，其關系具體如下：

CIC抽取器結構 CIC內插器結構

梳狀濾波器也被稱之為FIR濾波器，這種濾波器每個抽頭系數(shù)非0即1，所以僅需延遲其和加法器就可構成，實現(xiàn)起來相對簡單方便，由于其形狀像梳子所以將其稱之為梳狀濾波器。雖然CIC濾波器的優(yōu)點十分突出，但是也存在很多問題，例如衰減損耗和通帶傾斜。

在此過程中，如果時域的抽取比例過大，那么D就會跟隨變大，導致抽樣率減小，如果頻率的周期拖延時期太長，有可能會引發(fā)頻率相應的混疊出現(xiàn)失真問題，因此，對其中關鍵數(shù)據(jù)的抽取必須按照相應的抽樣率才能實現(xiàn)[6]。

（二）半帶濾波器

通常情況下，半帶濾波器又被稱之為half-band filter，相比于積分梳狀濾波器，半帶濾波器更適用于二倍抽取的濾波器，可以極大地提高抽取效率，同時半帶濾波器在抽取過程中，可以使二倍抽取過程中每秒乘法次數(shù)比一般濾波器減少一倍，所以針對多倍抽取時，半帶濾波器占有絕對優(yōu)勢，通常，半帶濾波器具有以下幾點特征。其一，半帶濾波器要求通帶誤差與阻帶誤差容限相同，其二，一般情況下，半帶濾波器的頻率在信號的抽樣率減低一倍后，過渡帶通常都會出現(xiàn)相應的混疊，甚至失真，但是通帶不會出現(xiàn)此種現(xiàn)象。其三，沖擊響應為偶對稱，同時也是實數(shù)時，偶序號的沖擊響應為0。

半帶濾波器作為抽取濾波器的重要組成部分，主要實現(xiàn)信道抽取功能和降采樣功能，多級串聯(lián)一般是其采用的主要方式，通過靈活的過濾濾波器個數(shù)提高抽取效率，但是占用資源相對較大，一般被用于CIC濾波的后續(xù)處理。其沖激響應h（n）是實數(shù)且偶對稱，即h（n）=h*（-n），抽頭階數(shù)N=ZL+l，設h（O）=l/2，則：

H（w）+ H（w+π）=1

Ws=π—Wp

H（π/2）=1/2

H（2m）=0，|2m|

三、補償濾波器

通過上述分析可以看出，通常情況下，級聯(lián)CIC濾波器后的幅頻特性會隨著p的增大，p為級數(shù)，阻帶的衰減程度也會隨著增大，與此同時，通帶幅度的衰減也會隨之增大，基于此，對濾波器通帶進行補償顯得尤為重要，基于此，下面將針對此問題進行詳細解析，并在此基礎上提出兩種可行性方案。

其一：Hs（z）=H（z）2[3一2H（z）]。

上述結構主要是由3個相同的CIC濾波器組成，同時還包括一個加法器、一個用于補償?shù)难訒r線構成，用于補償兩個信道，上述公式中H（z）為CIC濾波器的傳遞函數(shù)。采用上述方案進行補償過程中，濾波器的通道衰減程度得到有效緩解，同時旁邊現(xiàn)象也得到了有效抑制和改善，但是上述補償方法也存在一定弊端，例如這種結構的濾波器價格相對昂貴，同時也具有一定的復雜性和困難性，應用價值很高，但是難以實現(xiàn)，所以，這種結構的補償方式一把不被采用。

其二：這種補償方式一般被稱之為CIC濾波器級聯(lián)內插二階多項式，簡稱（ISOP）， P（z）為ISOP濾波器的轉移函數(shù)，再其函數(shù)中插入因子，從而通過改善其幅頻響應起到補償效用。在一定范圍內，補償CIC濾波器在此范圍內得到補償。簡單來講，此種方案的設計主要是為了使通帶的波紋最小，進而起到補償效果，此種方案的設計過程中，只需要通過一次乘法和兩次相關的加法運算就可以得出相應結果，結構簡單，同時具有一定的實用性，此種補償方案對與減少通帶衰減更加有效，極大的降低了補償難度，并且有效的避免了很多環(huán)節(jié)，如直接用FIR濾波器對CIC通帶進行補償，就需要完全滿足通帶和阻帶的要求，過程復雜而且困難，由此可見ISOP濾波器具有一定的可行性。

四、應用舉例

隨著世界經(jīng)濟一體化的深入，我國市場經(jīng)濟體制也在不斷的改革，電子設備運作下的通信技術得到了高速的發(fā)展和進步，并且已經(jīng)成為能夠影響我國經(jīng)濟發(fā)展的重要元素，特別是在使用電子設備進行信號調制等多種抽樣率的信號進行科學的處理方法，可以實現(xiàn)將最大容量的信息論述內容與通信的相關使用原理進行結合。需要受到大家重視和關注的內容包含，在實際工作中進行本系統(tǒng)的科學分析，同時，還應該關注到實際的系統(tǒng)模式調整需求，能夠將系統(tǒng)中存在的數(shù)字信息進行傳輸內容的調整，保證技術使用的先進性需求。為了保證具體工作開展的質量保證，應當重視對具體工作的調整，完善電子信息技術的應用，僅僅跟隨世界科學技術發(fā)展腳步，保證數(shù)字基帶的傳輸需求

多速率數(shù)字信號處理是近年來發(fā)展起來的一項新技術。它的理論基礎和實際應用已日趨成熟，并取了的社會大眾的廣泛認可，與此同時，奈奎斯特通過采樣定理和低通、帶通采樣的基本理論證實和說明多速率數(shù)字信號在通信過程中應用的必要性，同時也獲得了這方面的理論基礎，同時，多速率數(shù)字信號也將應用于更廣泛的應用領域，下面將主要舉例分析多速率數(shù)字信號在實際通訊生活中的廣泛應用。

首先，多速率數(shù)字信號處理在實際生活中的應用也十分廣泛，隨著無線通信技術的迅速發(fā)展，多速率數(shù)字信號被廣泛應用于航空和軍事通訊領域，通常情況下，數(shù)字信號處理系統(tǒng)常被應用于儲存、傳輸和處理各種資料和數(shù)據(jù)，各種不同類型的數(shù)字信號其發(fā)揮的作用都十分重要，可以應用于不同的場合和情況下，由于采樣的速率要求不盡相同，所以對多速率數(shù)字信號處理的需求也逐漸擴大，由于多速率數(shù)字信息在通信中的應用效果十分良好，所以其應用范圍也逐漸擴大。

在多速率數(shù)字信號在通信領域應用過程中，將各種資料從一種數(shù)字形式轉換為另一種形式至關重要，首先，通過將數(shù)據(jù)資料轉換到一種模擬形式，并在此基礎上將其轉換為數(shù)字形式，進而進行科學合理的數(shù)字化處理和統(tǒng)計，但是在此過程中，由于模擬電路會相應的受到變換器動態(tài)范圍的限制，所以在轉換過程中可能會出現(xiàn)噪音，在接口處可能會疊加。此外，還可以直接進行數(shù)字轉換，采樣速率轉換可以利用改變字長和接口設計的辦法達到所希望的高精度、高效率。而且，兩種系統(tǒng)的直接轉換不會產生附加的噪聲。

結語：綜上所述，多速率信號處理在通信系統(tǒng)中的應用價值不斷提升，同時也逐漸被廣泛應用于通信系統(tǒng)中，通常情況下，多速率信號處理技術主要被應用于軟件無線電中的抽樣率轉換技術，并通過有效的落實和實施，將其成功應用于通信系統(tǒng)中，從而提高工作效率和工作準確性，一般來講，通信系統(tǒng)中多速率信號處理技術可以有效提高數(shù)據(jù)處理效率，在減少運算量的同時，提高數(shù)據(jù)計算準確性，基于此，多速率信號處理作為信號處理領域中的一門重要技術逐漸被廣泛應用于通信系統(tǒng)中，尤其是針對于軟件無線電中的抽樣率轉換技術，在通信系統(tǒng)中的應用也被廣泛認可，通常情況下，利用多速率信號處理技術可以實現(xiàn)不同速率的信號傳輸，極大提高傳輸速度，減小后級處理的運算量，同時多速率信號處理在通信系統(tǒng)中的應用具有極其重要的現(xiàn)實意義。

參考文獻

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作者簡介：祁振華，男，1982年10月，河北高碑店，大唐高鴻數(shù)據(jù)網(wǎng)絡技術股份有限公司，100083，研究生，工程師。