文献综述(或调研报告):
数字信号处理[1][2]的基础是Z变换、离散时间信号傅里叶变换(DTFT)、离散傅里叶变换(DFT)。快速傅里叶变换(FFT)是一种快速有效地计算离散傅里叶变换的方法,减少计算量。直接计算DFT及IDFT需要次复数乘法及N(N-1)次复数加法;按时间或频率抽取的FFT需要次复乘及 次复加。
有限长单位脉冲响应(FIR)滤波器,FIR滤波器只有零点,除原点外,在z平面上没有极点,因而FIR滤波器总是稳定的。如果它的有限长单位脉冲响应是非因果的,总能够方便地通过适当的移位得到因果的单位脉冲响应,所以FIR滤波器总是可实现的,稳定可实现是它的一个突出的优点,另一个突出的优点,在满足一定的对称条件下,可以实现严格的线性相位。
四类线性相位FIR滤波器:第一类:相位,N为奇数,频域系统响应偶对称,可以设计低通、高通、带通、带阻滤波器;第二类:相位,N为偶数,频域系统响应奇对称,可以设计低通、带通滤波器;第三类:相位,N为奇数,频域系统响应奇对称,可以设计带通滤波器;第四类:相位,N为偶数,频域系统响应偶对称 ,可以设计高通、带通滤波器。线性相位FIR滤波器设计主要有窗函数法、频率采样法、最优化设计法等。
窗口设计法。先给定一理想的滤波器频率响应,然后设计一个FIR滤波器,用它的频率响应
来逼近理想的。在时域中用FIR滤波器的单位脉冲响应h(n)去逼近连续的单位脉冲响应。因而,先由的IDTFT导出
。
由于是矩形频率特性,故一定是无限长的序列,且是非因果的。然而FIR滤波器是有限长的,所以要用有限长的h(n)来逼近无限长的,最简单的方法是截取中最重要的一段,将无限长的截取成长度为N的有限长序列,等效于在上施加了一个长度为N的矩形窗口。更一般的,可以用一个长度为N的窗口函数w(n)来截取。
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窗口函数的形状及长度N的选择是窗口设计法的关键。常见的窗口函数有:
