實(shí)時(shí)信號(hào)處理定義
"Real time(實(shí)時(shí))"這個(gè)術(shù)語(yǔ)最早來(lái)源于物理系統(tǒng)的數(shù)字仿真系統(tǒng)中,如果仿真系統(tǒng)速度匹配它所仿真的實(shí)時(shí)系統(tǒng)的速度,我們就認(rèn)為該數(shù)字系統(tǒng)是實(shí)時(shí)的。要實(shí)時(shí)分析信號(hào),意味著運(yùn)行執(zhí)行速度必須足夠快,可以準(zhǔn)確處理相關(guān)頻段中所有的信號(hào)成分。如果要處理實(shí)時(shí)分量,首先采樣輸入信號(hào)必須足夠快,能夠滿足Nyquist定理。這意味著采樣頻率必須超過(guò)信號(hào)帶寬的兩倍。其次,以足夠快的速度連續(xù)執(zhí)行所有計(jì)算,并且使得分析輸出可以跟上輸入信號(hào)中的任何變化。
頻譜分析,也稱為傅立葉分析,是從頻域中分析信號(hào),當(dāng)使用DSP時(shí),也就意味著對(duì)時(shí)間采樣數(shù)據(jù)執(zhí)行離散傅立葉變換(DFT)。
使用DSP進(jìn)行傅立葉分析見(jiàn)圖1,輸入模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D以后,再經(jīng)過(guò)DFT引擎,就得到了輸入信號(hào)的FFT頻譜,可以看到在這個(gè)圖中每次FFT采樣之間還有一些時(shí)間間隙。上圖中整個(gè)頻譜分析的過(guò)程就等效于下圖中讓信號(hào)首先通過(guò)一群帶通濾波器,其中每個(gè)濾波器的帶寬和中心頻率都是按照DFT基本單元來(lái)分隔的。對(duì)于每個(gè)頻域單元,I和Q或者幅度和相位復(fù)包絡(luò)被計(jì)算,如果對(duì)該復(fù)包絡(luò)進(jìn)行采樣,當(dāng)采樣率等于上圖信號(hào)做FFT的速度的時(shí)候,所得到的兩個(gè)結(jié)果是精確相同的。以上展示的是一個(gè)非實(shí)時(shí)的FFT頻譜分析過(guò)程。對(duì)于實(shí)時(shí)頻譜分析來(lái)說(shuō),有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)必須滿足:1. 輸入信號(hào)必須采樣足夠快,能夠滿足Nyquist定理,采樣信號(hào)速度大于信號(hào)帶寬兩倍。2. DFT計(jì)算必須執(zhí)行得足夠快,使得每個(gè)DFT 頻域單元都滿足Nyquist標(biāo)準(zhǔn)。