CHƯƠNG 1 XỬ LÝ SỐ TÍN HIỆU VÀ LỌC SỐ

CHNG X Lí S TN HIU V LC S CC H THNG X Lí S TN HIU 1.1: Tớn hiu liờn tc v tớn hiu s : Tớn hiu l s biu din vt lý ca thụng tin Ta cú th tỡm thy vụ s cỏc loi tớn hiu xung quanh ta nh: - Cỏc tớn hiu nhỡn thy l cỏc súng ỏnh sỏng mang thụng tin ti mt chỳng ta - Cỏc tớn hiu nghe thy l s bin i ca ỏp sut khụng khớ truyn thụng tin ti tai chỳng ta V mt toỏn hc tớn hiu c biu din bng hm ca mt hoc nhiu bin s c lp Ta cú th ly vớ d tớn hiu microphone S a(t) l hm mt bin theo thi gian c biu din trờn hỡnh 1.1 di õy Sa(t) t Hỡnh 1.1 Thụng thng chỳng ta ch kho sỏt tớnh cht vt lý ca h thng theo bin s c lp l thi gian, nờn n gin ta coi tớn hiu l hm s n tr V mt toỏn hc, tớn hiu c biu din bi hm ca mt hay nhiu bin s c lp Chỳng ta chia tớn hiu lm hai nhúm ln: tớn hiu liờn tc v tớn hiu ri rc Tớn hiu liờn tc : Nu bin c lp ca s biu din toỏn hc ca mt tớn hiu l liờn tc thỡ tớn hiu ú c gi l liờn tc Da vo hm s ta cú th chia tớn hiu liờn tc lm hai loi - Tớn hiu tng t: L tớn hiu liờn tc m hm ca tớn hiu l liờn tc - Tớn hiu lng t: L tớn hiu liờn tc m hm ca tớn hiu l ri rc Xa(t) Xa(t) t (a) t (b) Hỡnh 1.2: Tớn hiu tng t (a) v tớn hiu lng t (b) Tớn hiu ri rc: Tớn hiu c biu din bi hm ca cỏc bin ri rc, thỡ tớn hiu ú gi l tớn hiu ri rc Nu da vo biờn cú th phõn loi tớn hiu ri rc thnh hai loi: - Tớn hiu ly mu: L tớn hiu ri rc m hm ca nú l liờn tc ( Khụng lng t hoỏ) - Tớn hiu s: L tớn hiu ri rc m hm ca nú l ri rc (ó lng t hoỏ) Vy tớn hiu s l tớn hiu c ri rc c v bin s v biờn , cũn tớn hiu tng t l tớn hiu liờn tc c v bin s v biờn Xs(nTs) Xd(nTs) nTs (a) nTs (b) Hỡnh 1.3: Tớn hiu ly mu (a) v tớn hiu s (b) 1.2: X lý tớn hiu s X lý tớn hiu s l mt phng phỏp x lý tớn hiu ri rc núi riờng v x lý tớn hiu núi chung Vi nhng c im thun li hn nhiu so vi x lý tng t nờn x lý tớn hiu s ó v ang c ỏp dng rng rói thi i ngy Bi toỏn x lý tớn hiu l quỏ trỡnh x lý s hc thi gian thc cỏc tớn hiu c ly mu u n theo thi gian v s hoỏ Cỏc bi toỏn in hỡnh v x lý tớn hiu ú l: - Lc tớn hiu - Nhõn chp (trn hai tớn hiu) - Tng quan (so sỏnh hai tớn hiu) - Cu trng, khuych i v bin i tớn hiu Tt c cỏc bi toỏn trờn ó c thc hin theo cỏch thụng thng bng cỏc mch tng t Ch n s phỏt trin cụng ngh vi mch bỏn dn mi cho phộp thc hin cỏc bi toỏn trờn bng phng phỏp s thi gian thc nh s dng cỏc b x lý s tớn hiu (DSP Digital Signal Processors) 2.1: Cỏc h thng x lý tớn hiu s: gii cỏc bi toỏn x lý tớn hiu khỏc vi cỏc ni dung v dng tớn hiu khỏc ta cn cú cỏc h thng s lý tớn hiu khỏc Chỳng ta cú th phõn loi cỏc h thng x lý tớn hiu theo cỏc chớnh tớn hiu cn x lý, ta cú cỏc dng h thng x lý tớn hiu sau: Khi u vo chỳng ta t tớn hiu tng t thỡ u chỳng ta thu c tớn hiu tng t thỡ ú l h thng tng t (Hỡnh 1.4) Vo Ra X lý tớn hiu tng t Tớn hiu tng t Xa(t) Tớn hiu tng t Ya(t) Hỡnh 1.4: H thng tng t Chỳng ta cú mt h thng s cỏc tớn hiu u vo v u ca h thng ú l tớn hiu s Vo Ra X lý tớn hiu s Tớn hiu s Xd(n) Tớn hiu s Yd(n) Hỡnh 1.5: H thng s Khi tớn hiu cn x lý v tớn hiu thu c phi dng tng t thỡ cn cú cỏc b ADC,DAC Vo ADC Xa(t) Xd(n) X lý tớn hiu s Ra DAC Yd(n) Xa(t) Hỡnh 1.6: H thng s X lý tớn hiu l mt quỏ trỡnh m qua ú chỳng ta thu c nhng thụng tin nht nh t tớn hiu c x lý, hay thc cht l quỏ trỡnh bin i tớn hiu vỡ nhng mch ớch nht nh t c cỏc mc ớch trờn, tớn hiu cn c i qua nhiu h thng (thit b) phc thc hin cỏc s bin i Nh vy tớn hiu u sau quỏ trỡnh x lý s cú cỏc tớnh cht khỏc vi tớn hiu vo Mt quỏ trỡnh x lý s tớn hiu c bn bao gm cỏc quỏ trỡnh c bn sau : Ly mu, lng t hoỏ, lc, khụi phc Vy ta cú th biu din mt quỏ trỡnh x lý s tớn hiu nh sau: x(t) Ly mu (trớch mu) x[n] Lng t hoỏ xd(n) Lc xd(n) Khụi phc x(t) (Mó hoỏ) Hỡnh 1.7: Cỏc giai on x lý s tớn hiu chỳng ta thy rừ c tớnh u vit ca vic x lý s tớn hiu, ta hóy xem xột cu to v hot ng ca mt h thng x lý tớn hiu tng t v mt h thng x lý s tớn hiu T ú ta cú th thy c cỏc kh nng vt tri ca h thng x lý s tớn hiu so vi h thng tng t Hỡnh 1.8, biu din mt mch x lý tớn hiu tng t Mch lc tớn hiu vo t cm bin nh hỡnh s dng mt khuych i thut toỏn Do b 10 lc lý tng l khụng th thit k c, vỡ vy nh thit k phi xõy dng mt b lc vi c tuyn tn s chp nhn c, nú ph thuc vo nhiu yu t nh: S thay i nhit , s gi hoỏ cỏc linh kin, s thay i ngun nuụi, tr s chớnh xỏc ca cỏc linh kin Do ú ta thu c s ca mch lc cú khỏng nhiu thp cn phi c hiu chnh, nhiờn vic ny l khụng d dng Hỡnh 1.8 v Hỡnh 1.9 di õy th hin mt mch x lý tớn hiu tng t dựng b lc v c tuyn ca b lc Hỡnh 1.8: Mch x lý tớn hiu tng t bng b lc tớn hiu (a) (b) Hỡnh 1.9: c tuyn tn s ca b lc hỡnh 1.9 (a) l c tuyn lý tng ca b lc, cũn hỡnh 1.9 (b) l c tuyn thc ca b lc tng t Ta thy rng c tuyn ca b lc tng t cú dc kộm hn nhiu so vi c tuyn lý tng, iu ny ũi hi cn 11 phi hiu chnh b lc t c c tuyn yờu cu, nhiờn iu ny l khú khn v b lc thu c cng cú phm cht khụng cao B x lý s tớn hiu(DSP) cú nhiu u im hn so vi b x lý tng t, iu ny lm cho chỳng tr thnh cụng c khụng th thiu thi i ngy nay, thi i ca k thut s S tng ng dựng b x lý s tớn hiu v c tuyn ca b lc s c mụ t hỡnh 1.10, hỡnh 1.11 Hỡnh 1.10: X lý tớn hiu bng b lc s (a) (b) Hỡnh 1.11: c tuyn ca b lc tng t (a) v b lc s (b) 12 S tng ng ca B x lý s tớn hiu (DSP) c mụ t hỡnh 1.10 Ta thy ngoi DSP s ny cn cú b chuyn i tng t _s (ADC) v b chuyn i s_tng t Mc dự cú thờm phn b xung nhng s linh kin cú th ớt hn nh tớch hp ln ca nhng vi mch hin thi u ca mch cú b lc chng ph hn ch cỏc tớn hiu ngoi di chng lờn tớn hiu di quỏ trỡnh ly mu Sau ú tớn hiu c ly mu, lng t hoỏ nh ADC v gi n DSP õy thut toỏn lc c thc hin bng phn mm v vỡ vy DSP cú th d dng thc hin nhiu b lc, k c nhng b lc rt khú thc hin bng mch tng t (lc thớch nghi, lc ti u, lc phi tuyn.) u ca DSP tớn hiu c bin i nh b DAC sau ú a ti b lc l phng loi b nhng hiu ng ca quỏ trỡnh s húa Quan sỏt hỡnh 1.11, ta thy rừ rng l b lc s cú phm cht tt hn b lc tng t, dc c tuyn ca b lc s ln hn so vi b lc tng t nhng thi gian quỏ thỡ li nh hn nhiu Vy h thng x lý s tớn hiu (h thng s) cú nhiu u im hn so vi h thng x lý tng t tớn hiu (h thng tng t) 2.2: Cỏc u im ca h thng s Vic ỏp dng k thut s ó gim nh mt cỏch ỏng k nhng hn ch v phc chp nhn c ca cỏc thut toỏn x lý tớn hiu iu ú cú ngha l khụng nht thit phi phc hoỏ thut toỏn x lý m ch cn thc hin mt cỏch chớnh xỏc hn thut toỏn ó chp nhn Trong cỏc h thng tng t iu ú khụng th cú c nu thiu s la chn chớnh xỏc v ch nh cỏc phn t bo m cho chỳng cú n nh cao quỏ trỡnh lm vic Vớ d nh h thng s cho phộp ta la chn cu trỳc ca b bự kh qua chu k (b gi chm v b s hc) tng ng vi kt qu tng hp thut toỏn ti u ca chỳng Cũn b bự kh qua chu k tng t thỡ nguy him 13 nht l tớnh khụng n nh ca h thng nhit mụi trng thay i, ngun nuụi khụng n nh, s gi húa ca cỏc linh kin hoc l s tng mc phúng x v nhiu yu t khỏc Kt qu l xut hin sai s dng c hay sai s o, nú cú th chim mt phn ỏng k tng sai s h thng Cỏc h thng s cú chớnh xỏc khỏ cao, bi l chỳng cú th thc t húa mt cỏch chớnh xỏc thut toỏn x lý c chp nhn m khụng ph thuc vo giỏ tr dung sai cụng ngh i vi cỏc tham s ca phn t s v vo bỡnh n ca cỏc tham s ú ú l h qu ca vic s dng lụ-gic ri rc cỏc phn t s, m trng thỏi ca mi phn t c c trng bi mt hai mc hay S khỏc gia cỏc mc ú ln n ni trờn thc t loi tr kh nng t chuyn t mc ny sang mc bt k tớnh khụng n nh ca cỏc linh kin hay khụng chớnh xỏc s chnh nh no Vỡ th sai s dng c h thng s cú bn cht hon ton khỏc so vi cỏc h thng tng t Cỏc sai s ú c xỏc nh bi thut toỏn lm vic ca chu k ri rc theo thi gian, bi s bớt c dựng v cú th lm cho chỳng rt nh Vic chuyn sang cỏc phng phỏp s l su hng chung vic xõy dng cỏc h thng iu khin Vớ d cỏc to ca mc tiờu v tờn la cú th c x lý song song mỏy tớnh s Trong tỡnh ú s dng cỏc b lc iu khin s cỏc h thng t ng l c bit thit thc Tớnh u vit ca cỏc h thng s khụng ch th hin cỏc c trng hnh tt nht, tớnh cụng ngh, cht lng lm vic cao s cu trỳc mt mch vũng, m cũn kh nng ỏp dng rng rói cỏc phng phỏp cú hiu qu t hp húa nhiu h thng o lng khỏc vo mt h thng nht, phc v mm da trờn cỏc mỏy tớnh iu khin s, cỏc nguyờn lý t chnh nh, t t chc Hin ngi ta cng ó to cỏc h thng x lý s tớn hiu mm v hiu qu ng dng x lý tớn hiu Rada hay Tờn la iu ú chng t s cn thit phi x lý s tớn hiu 14 cỏc h thng iu khin, iu ny cng s lm tng ỏng k sc sng ca h thng Bi vỡ cú mt phn t no ú ca thit b hng tng th h thng thỡ h thng lm vic mc dự cht lng lm vic gim nhng sai s cho phộp i vi x lý s tớn hiu mun thc hin mt bi toỏn no ú hay thay i cu trỳc ca h thng thỡ ta ch cn a vo thit b x lý s tớn hiu thut toỏn tng ng vi nhim v ca bi toỏn hay cu trỳc ay ta cú th d dng thay i thut toỏn thớch hp vi nhiu nhim v khỏc iu ny khụng th cú thit b x lý tng t tớn hiu, vỡ h thng tng t mun thay i cu trỳc ca h thng thỡ ta phi la chn thay i thit b nh vy l khỏ phc v tn kộm Núi túm li h thng x lý s tớn hiu cú nhiu u im so vi h thng x lý tng t ú l: t linh kin hn T chnh cú th ci n nh, hiu sut cao Nhiu ng dng Sai s nh Tớnh khỏng nhiu cao, ngun nuụi nh D thc hin cỏc b lc thớch nghi Nhng chung v b lc 2.1 Cỏc b lc x lý tớn hiu Lc l mt cụng on quỏ trỡnh x lý tớn hiu, nú úng vai trũ cc kỡ quan trng n cht lng tớn hiu u theo yờu cu i vi mi dng tớn hiu u vo thỡ cú b lc tng ng nh sau: 2.1.1 B lc tng t: 15 i vi dng tớn hiu liờn tc thỡ cú b lc tng t, ph bin nht l cỏc b lc tuyn tớnh õy chớnh l mt mng cc thc hin bin i tuyn tớnh tớn hiu vo tng t x(t) thnh tớn hiu y(t) Mi quan h toỏn hc gia tớn hiu vo x(t) v tớn hiu y(t) ca b lc c biu din bng phng trỡnh sau: y (t ) = - N i =1 d i y (t ) + dt i M d j x (t ) b j j =0 dt j (1.1) v bj - l cỏc h s hoc l hng s hoc l cỏc bin s ph thuc vo thi gian t 2.1.2 B lc ri rc i vi cỏc tớn hiu ri rc, chỳng ta s cú cỏc b lc tuyn tớnh ri rc (hay cỏc b lc xung) B lc ny c miờu t bng phng trỡnh hiu s nh sau: N y[nT ] = y[(n i)T ] + i =1 M b j =0 j (1.2) x[(n j )T ] x[nT], y[nT] - l cỏc trớch mu th n ca tớn hiu vo v tớn hiu ca b lc Chỳng cú th l thc hoc phc 2.1.3 B lc s B lc s l mt thit b thc t húa thut toỏn phng trỡnh (1.2) Khi ú cỏc tớn hiu vo v tớn hiu ca b lc u l cỏc tớn hiu s v thit b cú s hon chuyn nht cỏc mó nh phõn Cỏc h s a i, bj chớnh l cỏc h s ca b lc Tựy vo tớnh cht y hay khụng y ca cỏc thnh phn phng trỡnh (1.2), chỳng cú th c chia lm loi: B lc quy (recursive filter): nu phng trỡnh (1.2) tt c cỏc h s = Khi ú thut toỏn lm vic ca b lc ny nh sau: y[nT ] = M b j =0 j x[(n j )T ] (1.3) 16 B lc khụng quy (nonrecursive filter): Nu phng trỡnh (1.2) dự ch mt h s Tớnh quy ca thut toỏn b lc th hin ch: Trớch mu tớn hiu chu kỡ th n khụng nhng ph thuc vo M+1 trớch mu tớn hiu vo x[(n j )T ] , (vi j = 0, 1, 2, ,M), m cũn ph thuc vo ớt nht mt trớch mu tớn hiu chu kỡ trc ú Nu xột n tớnh cht ỏp ng xung ca hai b lc ny thỡ chỳng s c gi vi cỏc tờn tng ng nh sau: - B lc nh nht: B lc vi ỏp ng xung cú di hu h n (Finite Reponse Digital Filter) thng gi l FIR - B lc th hai: B lc vi ỏp ng xung cú di vụ hn (Infinite Reponse Digital Filter) thng gi l IIR Khỏi nim ỏp ng xung ca b lc: ỏp ng xung h[n] ca b lc l phn ng ca b lc i vi tỏc ng xung n v [n] tỏc ng u vo vi cỏc iu kin ban u bng khụng ng thi vi nh ngha ny ta cú: h[n] = Z-1 {H(z)} v H[z] = Z {h(n)} = h[n] z n n =0 (1.4) 2.2 c im ca cỏc b lc s 2.2.1 u im: - Sai s ca tớn hiu khụng ph thuc vo iu kin lm vic ca chỳng (nh: nhit , m ) - Sai s x lý tớn hiu c kim soỏt v cú th gim bt, tc l cht lng b lc c nõng cao v mt s mt (nh: chớnh xỏc, phm vi ng, sai s ỏp ng tn s ) - Kh nng thớch nghi cao, vỡ vic thit k cú th lp trỡnh nờn cú th m bo thc hin b lc cú bc bt k 2.2.2 Nhc im: 17 - Hn ch v rng di tn: Do quỏ trỡnh ly mu ca b bin i A-D, rng di tn i vi tớn hiu ch bng mt na tn s ly mu - Nh trờn ó núi v tớnh hu hn v di ca ghi nờn cht lng b lc cú th kộm Sau õy ỏn s trỡnh by chi tit v b lc FIR v nhng liờn quan n thit k FIR B lc s vi ỏp ng xung cú di hu hn (b lc FIR) 3.1 Khỏi nim v b lc FIR liờn h phng trỡnh b lc vi tớnh cht ỏp ng xung hu hn ca nú, trc ht chỳng ta nh ngha khỏi nim ỏp ng xung cú di hu hn ỏp ng xung h[n] ca mt h ri rc s cú di hu hn, nu: N n N h[n] = = < n < N v N < n < vi N1 v N2 l cỏc s nguyờn tha N1 < N2, iu ny c minh hỡnh 1.12 di õy: h[n] - N2 N1 = n Hỡnh 1.12: ỏp ng xung cú di hu hn Nu xột b lc s c mụ t bng phng trỡnh hiu s vi v phi ch cha cỏc thnh phn cú cỏc trớch mu tớn hiu vo x[n], tc l b lc s khụng quy dng (1.3) y[n] = M b j =0 j x[(n j )] 18 Nu tớnh n phng trỡnh tớch chp: y[n] = x[n] * h[n] = m = x[m]h[n-m] hay vit di dng giao hoỏn: y[n] = h[n]* x[n] = m = h[m]x[n-m] Nh vy ta thy b lc khụng quy cú phng trỡnh hiu s (1.2) l b lc cú ỏp ng xung hu hn (b lc FIR) v gm M + trớch mu V ta a kt lun rng: Nu cỏc mu u ca mt b lc s ch ph thuc vo cỏc trớch mu ca tớn hiu vo thi im hin ti x[n] v s lng hu hn cỏc mu tớn hiu vo ó qua thỡ b lc ú cú ỏp ng xung hu hn 3.2 Cu trỳc b lc FIR x N N-1 z-1 z-1 z-1 y Hỡnh 1.13: Cu trỳc ca b lc FIR B lc FIR l dng lc s c bit Ngoi tớnh nng õy l b lc cú ỏp ng xung hu hn, thỡ mt tham s quan trng na ca FIR l pha tuyn tớnh Do pha tuyn tớnh l mt nhng yờu cu chung v rt cn thit nờn FIR l b lc c s dng rt nhiu thc t Hỡnh 1.13 l mt dng cu trỳc ca b lc FIR T cu trỳc trờn, hm bin i ca b lc cú th d dng mụ t Z nh sau: H(z) = + 1z-1 + 2z-2 + + Nz-N Trong ú N l h s ca b lc 19 B lc FIR cú dng cu trỳc ú l: Cu trỳc song song, cu trỳc ni tip v cu trỳc hn hp (song song ni tip) 3.3 Cỏc phng phỏp tng hp b lc s FIR 3.31 Khỏi quỏt chung Phộp lc l phộp chn hon ton hay n mt mc no y, ngn cn hay cho qua mt phn tớn hiu Trong cỏc h thng o lng phộp lc c bit quan trng nú cho phộp tỡm c cỏc thụng tin o quan trng v cú th gim sai s phộp o xung mc ti thiu Mụ hỡnh ca b lc cho hỡnh di õy x(n) h(n) y(n) Cú cỏc phng phỏp lc tớn hiu theo thi gian v lc tớn hiu theo tn s Mt b lc s l mt h thng s dựng lm bin dng s phõn b tn s ca cỏc thnh phn mt tớn hiu theo cỏc ch tiờu ó cho, ú cỏc thao tỏc x lý dựng lm bin dng s phõn b tn s theo cỏc ch tiờu ú c gi l cỏc algorithm lc s y( n ) = h ( n ) * x ( n ) = h (m) x (n m) m =0 h(n ) - dáp ứng xung hệ thống ú: chiều dài dáp ứng xung - L[ h(n)] = [ 0, ] h( n ) < n =0 Tu theo chiu di ca ỏp ng xung ta cú h thng cú ỏp ng xung chiu di hu hn (FIR) l L[h(n)] = [0,N-1] v h thng cú ỏp ng xung chiu di vụ hn L[h(n)] = [0,] Trong k thut o lng cng nh cỏc lnh vc x lý tớn hiu khỏc ta ng dng nhiu nht l cỏc b lc s cú ỏp ng 20 xung chiu di hu hn Sau õy ta s xột mt s phng phỏp chớnh tng hp b lc s nh sau: Nhim v ch yu ca vic thit k b lc s l cn phi xỏc nh c h s i ca b lc Ba phng phỏp chớnh thng c dựng gii quyt ny l: - Phng phỏp ca s - Phng phỏp ly mu tn s - Phng phỏp lp cho phộp thit k cỏc b lc ti u Tuy nhiờn nhc im ca phng phỏp ny l rt khú thc hin bng HDL 3.3.2 Phng phỏp ca s Phng phỏp ca s c thc hin vi b lc s FIR Gm cỏc bc chớnh sau õy: - Chn ch tiờu k thut ca b lc s - Chn dng ca s v chiu di N ca ca s, n ca s cú tõm i xng ti n = (N-1)/2, vy tn s ca s cú pha tuyn tớnh () = N Cú cỏc dng hm ca s sau: * Ca s hỡnh ch nht w R (n) N = 0 n N n lại wR(n)N n N-1 N Hỡnh 1.14 Ca s hỡnh ch nht 21 * Ca s tam giỏc WT (n) N = wT(n)N N 2n n N 2n N n N N n cũn lai (N-1)/2 N-1 Hỡnh 1.15 Ca s tam giỏc * Ngoi ta cú cỏc dng hm ca s khỏc nh hm ca s Hanning v Hamming (1 ) cos n w H (n) N = N 0 n N n lại + Vi = 0,5 ta cú hm ca s Hanning + Vi = 0,54 ta cú hm ca s Hamming * Ca s Blackman N 2 m w B (n ) N = (1) a m cos( N n.m ) m =0 N Vi iu kin: n N n cũn li am = m =0 22 * Ca s Kaiser N 2n ( 1) I N w k (n) N = N I 0 n N n cũn li 3.3.3 Phng phỏp ly mu tn s T ỏp ng xung hd(n) ca b lc s thc t FIR cú chiu di hu hn N: 0 n N = n cũn lai hd ( n) N N hd (n) WNkn H ( k ) = Furier: d n n=0 Furier ngc: hd (n) = N Bin i Z: H d ( Z ) = N j k k WN = e N vi: H d (k ) = H d ( Z ) e jk H d (k ) WNkn k =0 Z N N N H k =0 d (k ) 1 WNk Z Vi dóy cú chiu di hu hn N: H d ( e j ) = e N j N 1 H d ( k )e N k =0 j Vi dóy cú chiu di vụ hn: H(e ) = j k N N sin( k ) N sin h(n)e jn Trong phng phỏp n = ly mu tn s hm H(ej) c lm gn ỳng bng mt hm Hd(ej) Hm ny nhn c qua vic ni suy gia cỏc mu H(k) ly trờn H(e j) ti cỏc tn s k = k N 23 dả i thông dả i chắn j Ta cú b lc s lý tng: H(e ) = tng ng vi b lc s theo phộp ni suy nh sau: H d ( e j ) = e j N N 1 H d ( k )e N k =0 j k N N sin( k ) N sin N Trong ú l hm ni suy sin( k ) N sin Nh vy ta cú th ly t N mu ca ỏp ng tn s H(e j) ca b lc s lý tng ó cho (thụng thp, thụng cao, ) thu c ỏp ng tn s ca b lc loại : = k k N s thc t Hd(ej) vi loi ly mu tn s: lo i : = ( k + ) k N 3.3.4 Phng phỏp lp cú mt b lc s FIR pha tuyn tớnh m ỏp ng tn s ca nú cú gn súng khụng vt quỏ biờn di thụng v di chn Phng phỏp lp s lm xp x mt hm bng mt a thc theo ngha Chebyschev cho sai s gia ỏp ng tn s ca b lc s thc t v b lc s lý tng l nh nht Kt lun chng Nhng kin thc v tớn hiu v x lý s tớn hiu ó c trỡnh by rt c th v chi tit cỏc giỏo trỡnh v x lý s tớn hiu Chng ca ỏn ch nhc li mt s khỏi nim ht sc c bn v tớn hiu v h thng i n i tng ng dng ca ỏn l b lc FIR chng ny ỏn cng 24 ó h thng li mt s phng phỏp tng hp b lc s FIR trờn c s ú thc hin nú trờn bo mch ADP64Z2PCI thc hin c ng dng ca mỡnh, chng ca ỏn s gii thiu v bo mch ADP64Z2PCI v chun giao tip PCI 64bit/66Mhz õy l chng rt quan trng ca ỏn 25 [...]... s, trong min n ca s cú tõm i xng ti n = (N -1) /2, vy trong min tn s ca s cú pha tuyn tớnh () = N 1 Cú cỏc dng hm ca s sau: 2 * Ca s hỡnh ch nht 1 w R (n) N = 0 0 n N 1 n còn lại wR(n)N n 0 1 2 N -1 N Hỡnh 1. 14 Ca s hỡnh ch nht 21 * Ca s tam giỏc WT (n) N = wT(n)N 0 N 1 2n khi 0 n N 1 2 2n N 1 khi n N 1 2 N 1 2 n cũn lai 0 (N -1) /2 N -1 Hỡnh 1. 15 Ca s tam giỏc * Ngoi ra ta cú cỏc dng hm... hm ca s Hanning v Hamming 2 (1 ) cos n w H (n) N = N 1 0 0 n N 1 n còn lại + Vi = 0,5 ta cú hm ca s Hanning + Vi = 0,54 ta cú hm ca s Hamming * Ca s Blackman N 1 2 2 m w B (n ) N = (1) a m cos( N 1 n.m ) m =0 0 N 1 Vi iu kin: 0 n N 1 n cũn li 2 am = 1 m =0 22 * Ca s Kaiser N 1 2n 1 ( 1) 2 I 0 N 1 2 w k (n) N = N 1 I 0 2 0 0 n N 1 n cũn li 3.3.3 Phng phỏp ly mu... ca b lc s thc t FIR cú chiu di hu hn N: 0 0 n N 1 = 0 n cũn lai hd ( n) N N 1 hd (n) WNkn H ( k ) = Furier: d n n=0 0 1 Furier ngc: hd (n) = N 0 Bin i Z: H d ( Z ) = N 1 2 j k k WN = e N vi: H d (k ) = H d ( Z ) e jk H d (k ) WNkn k =0 1 Z N N N 1 H k =0 d (k ) 1 1 WNk Z 1 Vi dóy cú chiu di hu hn N: H d ( e j ) = e N 1 j 2 N 1 1 H d ( k )e N k =0 j Vi dóy cú chiu di vụ hn: H(e... di hu hn, nu: 0 khi N 1 n N 2 h[n] = = 0 khi < n < N 1 v N 2 < n < vi N1 v N2 l cỏc s nguyờn tha món N1 < N2, iu ny c minh ha hỡnh 1. 12 di õy: h[n] - N2 0 N1 = 0 n Hỡnh 1. 12: ỏp ng xung cú di hu hn Nu xột b lc s c mụ t bng phng trỡnh hiu s vi v phi ch cha cỏc thnh phn cú cỏc trớch mu tớn hiu vo x[n], tc l b lc s khụng quy dng (1. 3) y[n] = M b j =0 j x[(n j )] 18 Nu tớnh n phng trỡnh tớch... h[m]x[n-m] Nh vy ta thy b lc khụng quy cú phng trỡnh hiu s (1. 2) l b lc cú ỏp ng xung hu hn (b lc FIR) v gm M + 1 trớch mu V ta a ra kt lun rng: Nu cỏc mu u ra ca mt b lc s ch ph thuc vo cỏc trớch mu ca tớn hiu vo thi im hin ti x[n] v s lng hu hn cỏc mu tớn hiu vo ó qua thỡ b lc ú cú ỏp ng xung hu hn 3.2 Cu trỳc b lc FIR x N N -1 z -1 1 z -1 0 z -1 y Hỡnh 1. 13: Cu trỳc ca b lc FIR B lc FIR l dng lc s c bit Ngoi... cỏc tn s k = 2 k N 23 1 ở dả i thông 0 ở dả i chắn j Ta cú b lc s lý tng: H(e ) = tng ng vi b lc s theo phộp ni suy nh sau: H d ( e j ) = e j N 1 2 N 1 1 H d ( k )e N k =0 j k N N 2 sin( k ) 2 N sin N 2 Trong ú l hm ni suy sin( k ) 2 N sin Nh vy ta cú th ly t N mu ca ỏp ng tn s H(e j) ca b lc s lý tng ó cho (thụng thp, thụng cao, ) thu c ỏp ng tn s ca b lc 2 loại 1 : = k k N s thc t... din bng phng trỡnh sau: y (t ) = - N ai i =1 d i y (t ) + dt i M d j x (t ) b j j =0 dt j (1. 1) ai v bj - l cỏc h s hoc l hng s hoc l cỏc bin s ph thuc vo thi gian t 2 .1. 2 B lc ri rc i vi cỏc tớn hiu ri rc, chỳng ta s cú cỏc b lc tuyn tớnh ri rc (hay cỏc b lc xung) B lc ny c miờu t bng phng trỡnh hiu s nh sau: N y[nT ] = ai y[(n i)T ] + i =1 M b j =0 j (1. 2) x[(n j )T ] x[nT], y[nT] - l cỏc trớch... thit nờn FIR l b lc c s dng rt nhiu trong thc t Hỡnh 1. 13 l mt dng cu trỳc ca b lc FIR T cu trỳc trờn, hm bin i ca b lc cú th d dng mụ t trong min Z nh sau: H(z) = 0 + 1z -1 + 2z-2 + + Nz-N Trong ú N l h s ca b lc 19 B lc FIR cú 3 dng cu trỳc ú l: Cu trỳc song song, cu trỳc ni tip v cu trỳc hn hp (song song ni tip) 3.3 Cỏc phng phỏp tng hp b lc s FIR 3. 31 Khỏi quỏt chung Phộp lc l phộp chn hon ton hay... k + 1 ) k N 2 3.3.4 Phng phỏp lp cú mt b lc s FIR pha tuyn tớnh m ỏp ng tn s ca nú cú gn súng khụng vt quỏ biờn 1 trong di thụng v 2 trong di chn Phng phỏp lp s lm xp x mt hm bng mt a thc theo ngha Chebyschev sao cho sai s gia ỏp ng tn s ca b lc s thc t v b lc s lý tng l nh nht Kt lun chng 1 Nhng kin thc v tớn hiu v x lý s tớn hiu ó c trỡnh by rt c th v chi tit trong cỏc giỏo trỡnh v x lý s... thc hoc phc 2 .1. 3 B lc s B lc s l mt thit b thc t húa thut toỏn phng trỡnh (1. 2) Khi ú cỏc tớn hiu vo v tớn hiu ra ca b lc u l cỏc tớn hiu s v trong thit b cú s hon chuyn duy nht cỏc mó nh phõn Cỏc h s a i, bj chớnh l cỏc h s ca b lc Tựy vo tớnh cht y hay khụng y ca cỏc thnh phn trong phng trỡnh (1. 2), chỳng cú th c chia lm 2 loi: 1 B lc quy (recursive filter): nu trong phng trỡnh (1. 2) tt c cỏc