[发明专利]一种截取输入信号的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及数字信号处理技术，具体涉及一种截取输入信号的方法及装置。

背景技术

窗函数在数字信号处理中得到重要且广泛的应用，例如，在实际的数字信号处理时，需要把信号的观察时间限制在一定的时间间隔内，也就是说只需要选择一段时间内的信号进行分析。在取用有限个数据，即将信号数据截取一部分的过程，常常会发生频谱分量从正常频谱扩展开来的现象，即所谓的“频谱泄漏”。这是因为，在对数据进行截取时，需要进行离散傅立叶变换(DFT，Discrete Fourier Transform)，当进行DFT时，时域中的截断是必需的，因此泄漏效应也是DFT所固有的。在实际应用当中，这种频谱泄漏必须进行抑制，抑制频谱泄漏的方法主要有：通过窗函数加权抑制DFT的等效滤波器振幅特性的副瓣，或通过窗函数加权使有限长度的输入信号周期延拓后，在边界上尽量减少不连续程度。另外，在分帧处理、谱分析和功率谱估计中也会遇到信号截取，即窗函数加权的问题。而在有限长冲激响应(FIR，Finite Impulse Response)滤波器的设计中，为获得有限长单位取样响应，需要用窗函数截取无限长单位取样响应序列。

图1为利用窗函数设计的滤波器的工作原理示意图，如图1所示，将滤波器的理想单位脉冲响应进行窗函数加权操作，即将滤波器的理想单位脉冲响应与窗函数相乘，得到滤波器的单位脉冲响应，滤波器输入信号与单位脉冲响应进行卷积得到滤波器输出信号。

表1是四个经典窗函数的时域表达式和理想频率响应特性。

表1经典窗函数的时域表达式及理想频率响应特性

表1中四个经典窗函数对应的幅频特性图如图2所示，其中，N＝51，为窗函数长度。图2中，各窗函数的幅频特性图左边最大的瓣为主瓣11，主瓣旁边的瓣为旁瓣，最高旁瓣的高度为旁瓣峰值衰减12。

表2为表1中四个经典窗函数的性能参数比较，如表2所示，主瓣宽度与窗函数长度N成反比，也就是说，可以通过增大N减小主瓣宽度；同一种窗函数的旁瓣峰值衰减相对稳定，不会随着N的变化而有所变化。

  窗函数  主瓣宽度  过渡带宽  旁瓣峰值衰减  阻带最小衰减  (dB)  旁瓣衰减速度  (dB/oct)  矩形  4π/N  1.8π/N  -13  -21  -6  汉宁  8π/N  6.2π/N  -31  -44  -18