matlab 等距采样,对均匀采样信号进行重采样

本文介绍了MATLAB中利用resample函数进行等距重采样的方法,包括如何通过rat函数确定上采样和下采样的整数因子,以及在处理瞬变和混叠时如何调整滤波器设置。通过实例展示了重采样过程,强调了滤波器参数n和beta的调整对改善重采样效果的作用。

按有理因子进行速率转换

resample 函数执行从一个采样率到另一个采样率的速率转换。resample 允许您按积分因子 p 进行上采样,然后按另一个积分因子 q 进行抽取。这样,您能够以原始采样率的有理倍数 (p/q) 进行重采样。

要对均匀采样使用 resample 函数,您必须提供此有理因子的分子和分母。要确定所需的整数,可以使用 rat 函数。

以下是从 48 kHz 转换为 44.1 kHz 时如何调用 rat 的示例:

originalFs = 48000;

desiredFs = 44100;

[p,q] = rat(desiredFs / originalFs)

p = 147

q = 160

rat 表示可以按 147 进行上采样,按 160 进行下采样。要验证这是否会产生所需的速率,请将 p/q 乘以原始采样率:

originalFs * p / q

ans = 44100

一旦您确定了新采样率和原始采样率之间的比率,您就可以调用 resample。

例如,使用 48 kHz 的原始采样率创建一段 10 毫秒长的 500 Hz 正弦波,并将其转换为 44.1 kHz:

tEnd = 0.01;

Tx = 0:1/originalFs:tEnd;

f = 500;

x = sin(2*pi*f*Tx);

y = resample(x,p,q);

Ty = (0:numel(y)-1)/desiredFs;

plot(Tx,x,'. ')

hold on

plot(Ty,y,'o ')

hold off

legend('Original','Resampled')

MATLAB中对基带信号进行重采样可以基于不同原理实现,以下介绍几种常见的方法: ### 基于采样定理和插值、去抽样 根据重采样原理,若要从一个采样率转换到另一个采样率,涉及插值(增加采样率)、丢弃(降低采样率)等操作,还会使用低通滤波器来避免引入过多高频噪声 [^2]。 ```matlab % 示例:假设原始基带信号为 x,原始采样率为 fs1,目标采样率为 fs2 fs1 = 1000; % 原始采样率 t = 0:1/fs1:1; % 时间向量 x = sin(2*pi*50*t); % 生成一个50Hz的正弦基带信号 fs2 = 500; % 目标采样率 % 计算重采样因子 factor = fs2/fs1; % 使用resample函数进行重采样 y = resample(x, fs2, fs1); % 绘制原始信号重采样后的信号 figure; subplot(2,1,1); plot(t, x); title('原始基带信号'); xlabel('时间 (s)'); ylabel('幅值'); t2 = 0:1/fs2:length(y)/fs2 - 1/fs2; % 重采样后的时间向量 subplot(2,1,2); plot(t2, y); title('重采样后的基带信号'); xlabel('时间 (s)'); ylabel('幅值'); ``` ### 为降低后续计算量进行压缩采样 在数据处理过程中,若信号过长导致运算量过大,可在保证信号处理结果精度的情况下,通过压缩采样来降低后续计算量,例如将高采样信号重采样为低采样信号 [^3]。 ```matlab % 示例:将100Hz的信号重采样为10Hz的信号 fs_original = 100; % 原始采样率 t_original = 0:1/fs_original:1; % 原始时间向量 x_original = sin(2*pi*10*t_original); % 生成10Hz的基带信号 fs_new = 10; % 新的采样率 % 直接抽取样本点进行简单重采样 x_new = x_original(1:fs_original/fs_new:end); t_new = 0:1/fs_new:length(x_new)/fs_new - 1/fs_new; % 新的时间向量 figure; subplot(2,1,1); plot(t_original, x_original); title('原始100Hz基带信号'); xlabel('时间 (s)'); ylabel('幅值'); subplot(2,1,2); plot(t_new, x_new); title('重采样为10Hz的基带信号'); xlabel('时间 (s)'); ylabel('幅值'); ```
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