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正文摘录:

刘峰：I。R滤波器直接Ⅱ型塑垦逼童选出基婴嗽)一器式中D(z)是式(2)传输函数的分母多项式，因此，y(驯可以写为：y(z)一型掣一N(z)x(z)一U(z)(6。+b12。+b：z。+…+bNz“)(3)X(2)可以写成：X(z)一U(z)D(z)一U(z)(1+口12一。+n2z-2+…+口Ng“)(4)对式(4)做z的逆变换，可得：z(心)一“(”)+。l“(行一1)+n2“(行一2)+…+口NU(1“l—N)(5)又可得：“(刀)一Lr(”)一n1“(行一1)一n2M(卵一2)一…一nNM(”一N)(6)对式(3)做z的逆变换，可得：v(”)__b。H(”)+b1“(”一1)+b2M(”一2)+…+bNU(72一N)(7)其实现结构如图1所示，u(n一1)，u(n一2)，…的初始值设为0。利用式(6)，式(7)就可以实现对数据的滤波计算，而且只需要一组数据缓冲区，计算非常便利。一图1I。R数字滤波器的直接1I型实现3基于循环缓冲区的优化方法通过分析式(6)，式(7)的具体实现过程可以发现，其计算量主要分为两部分，卷积运算和移位，即在一个数据点计算完成后，新的数据点到来，就需要将缓冲区的数据进行移位，以进行新的计算，文献[1，2]即是采用这种移位的方法。在实际计算中，对数据缓冲区进行移位需要耗费相当多的CPU时间，基于此，本文提出使用循环缓冲区来减少移位操作，如图2所示，设置一个一维数组作为数据缓冲区，在计算完一个数据点后，只需要向前移动一个位置便可以继续下一个数据点的计算，已经过时的数据点被自动废弃，这样可以减少移动数据所需的CPU时间。基于可移植性的考虑，本文采用C语言来实现。根据《数据结构》，循环缓冲区可用带指针的结构体来实现，但应用在此处计算量与存储空间要求较高。本文给出一种10更简洁的方法：由于这里使用的缓冲区是固定大小的一维数组，因此对循环缓冲区的寻址可以转化为对数组求模(余数)运算。设作为缓冲区的一维数组为xEN]，进行循环移位后用于卷积计算的数组为z’[N]，那么问题的要点是怎样将两者对应起来。设置一个整数值flag来表示循环移位的标志，则移位后，缓冲数组的起始点为T’[0]一z[flag]，则对应的丁’[走]一z[(flag+”)％N]，其中，n为计算卷积的循环变量，如图3所示，这样就将z[N]和z’IN]对应起来。图2使用循环缓冲区可以减少数据的移位操作J[kl=x[(flag+月)％～1————+虹0】缸1】▲。I‘’J爿Ⅳflagl图3利用余数在数组上实现循环缓冲区寻址图3可以看出，以循环移位标志flag为起点，数组下标的增长方向与原数组方向一致，这是为了避免对负数求余，但与卷积运算相冲突，因此，在具体实现时，循环移位标志flag应当是递减的。下面给出实现对数据块进行滤波的I。R滤波器直接Ⅱ型C语言源代码：typedeffloatmytype；／*使用自定义类型可以适合浮点和定点数据类型*／／*滤波器系数*／mytypebEM]一{由matlab计算得到的系数b}；rflytypeaEM]一(由matlab计算得到的系数a，aEO]一1)；／*缓冲区，初始化为0*／mytypeu[M]；voidI。R(s，length，b，a，u，N)mytypes口；intlength；mytypebE]，al-]，u口；intN；{inti，n，flag=0；／*flag用于循环缓冲区标志*／mytypeyn；／*用于存储临时计算结果*／for(i一0；i＜length；i++){yn=sEi]；for(n一1；n＜N；n++){yn--一a[n]*u[(flag+n)％N]；(下转第13页)