Chương 77 Chương

BK TP.HCM

HIỆN THỰC CÁC HỆ HIỆN THỰC CÁC HỆ RỜI RẠC THỜI GIAN RỜI RẠC THỜI GIAN

T.S. Đinh Đức Anh Vũ

Faculty of Computer Science and Engineering HCMC University of Technology 268, av. Ly Thuong Kiet, District 10, HoChiMinh city (08) 864-7256 (ext. 5843) Telephone : Fax : (08) 864-5137 Email : anhvu@hcmut.edu.vn http://www.cse.hcmut.edu.vn/~anhvu

Nội dung Nội dung

Cấu trúc hiện thực cho hệ FIR

§

“ Cấu trúc trực tiếp “ Cấu trúc cascade “ Cấu trúc lấy mẫu tần số “ Cấu trúc lattice

Cấu trúc hiện thực cho hệ IIR

§

“ Cấu trúc trực tiếp “ Cấu trúc hoán vị “ Cấu trúc cascade “ Cấu trúc song song “ Cấu trúc lattice vàlattice-lader

Không gian trạng thái

§

“ Mô tả không gian trạng thái bằng PTSP “ Giải PT không gian trạng thái “ Mô tả vào-ra vs mô tả không gian trạng thái “ Không gian trạng thái trong miền Z PP biểu diễn số (SV tự tham khảo) Lượng tử hóa các hệ số của bộ lọc

§ §

“ Phân tích độ nhạy của việc lượng tử hóa các hệ số “ Lượng tử hóa các hệ số của bộ lọc FIR § Hiệu ứng làm tròn trong các bộ lọc số

DSP –Lecture 7, ©2007, Dr. Dinh-Duc Anh-Vu –CSE

2

Cấutrúchi ệnth ựccho h ệ FIR Cấutrúchi ệnth ựccho h ệ FIR

M

N

)( ny

( knya

)

)

-=

-

+

-

( knxb k

k

§ Các dạngmô t ả h/t

(cid:229)

(cid:229)

k

k

0

0

=

=

M

“ PTSP “ Sơđồ khối(c ấutrúctínhtoán) “ Sơđồ các điểm cực/điểmkhông

k

-

zb k

(cid:229)

k

=

)( zH

=

0 N

k

-

1

+

za k

§ Hiệnth ực (cid:219) sắp xếp lạiPTSP § Sự cầnthi ết củavi ệc sắp xếp lạicácPT

(cid:229)

k

1

=

“ Độ phức tạptínhtoán “ Bộ nhớ “ Sai số tínhtoán “ Cấutrúchi ệnth ực: song song/pipeline

M

1

-

Mn

0

1

££

-

k

-

zH )(

=

k zb

nh )(

=

ak = 0 § Hệ FIR

(cid:229)

k

0

=

otherwise

b (cid:236) n (cid:237) 0 (cid:238)

M

M

1 -

1 -

ny )(

knxkh

()(

)

)

=

-

=

-

knxb ( k

ak = 0

(cid:229)

(cid:229)

k

0

k

=

=

0 DSP –Lecture 7, ©2007, Dr. Dinh-Duc Anh-Vu –CSE

3

FIR – Cấutrúctr ựcti ếp FIR – Cấutrúctr ựcti ếp

M

M

1 -

1 -

ny )(

nxkh ()(

k

)

k

)

=

-

=

-

nxb ( k

(cid:229)

(cid:229)

k

0

k

0

=

=

§ Tham số đặc trưng cho bộ lọc: giátr ị của đáp ứng xung

x(n)

Z–1

Z–1

Z–1

Z–1

h(0)

h(1)

h(2)

h(3)

h(M–2)

h(M–1)

y(n)

+

+

+

+

+

M –1 (ô nh ớ)

“ Nhân: “ Cộng:

Transversal filter Tapped-delay-line filter

“ Phải đi qua (M –1) ô nh ớ “ Cần thời gian: (M –1)T s (s), Ts: chu kỳ mẫu

DSP –Lecture 7, ©2007, Dr. Dinh-Duc Anh-Vu –CSE

§ Bộ nhớ: § Độ phức tạp (cho 1 mẫu của y(n)) M M – 1 § Để 1 mẫu của x(n) đi qua khỏi hệ FIR

4

FIR – Cấutrúctr ựcti ếp FIR – Cấutrúctr ựcti ếp

§ Khi h(n) đối xứng: h(n) = ±h(M–1–n) → FIR làtuy ến tính pha § Sắp xếp lại (với M lẻ) x(n)

Z–1

Z–1

Z–1

Z–1

+

+

+

+

Z–1

Z–1

Z–1

Z–1

Z–1

h([M–3]/2)

h([M–1]/2)

h(0)

h(1)

h(2)

y(n)

+

+

+

+

M/2 (M –1)/2

“ M chẵn: “ M lẻ:

DSP –Lecture 7, ©2007, Dr. Dinh-Duc Anh-Vu –CSE

§ Số phép nhân

5

FIR – CấutrúcCascade FIR – CấutrúcCascade

M

1 -

zH )(

kzkh - )(

=

(cid:229)

k

0

=

K

)( zH

=

)( zH k

(cid:213)

1 =

2

1 -

-

k đó

trong

k

,2,1

,

K

=

+

+

=

K

)( zH k

b k

0

zb 1 k

zb 2 k

: bộ lọc bậc 2

Mỗi hệ: Hk(z) k=1,2,…,K xk(n)

Z–1

Z–1

K = [(M+1)/2] = (M+1) DIV 2 Hk(z) Hk(z) = bk0z-2(z-z1)(z-z2) z1, z2: hai điểmzero Thườngch ọn z1 và z2 làhai s ố liên hợp phức để các hệ số bộ lọclà s ố thực

bk0

bk1

bk2

yk(n)

Phântích thừa số

+

+

DSP –Lecture 7, ©2007, Dr. Dinh-Duc Anh-Vu –CSE

6

FIR – CấutrúcCascade FIR – CấutrúcCascade

y(n)

x(n)

H1(z)

H2(z)

HK(z)

§ Tíchcác H k(z) tương đương cấutrúccascade

x1(n) x2(n) xk(n)

“ Các điểm zero của H(z) cũng có dạng đối xứng

§ Khih(n) th ựcvà đối xứng: h(n) = ±h(M–1–n) → FIR làtuy ếntínhpha

x(n)

Z–1

Z–1

Nếucóhaizero zk và z*k [đ/k để h(n) thực] thì cũngcó 1/zk và 1/z*k

+

+

1 -

1 -

1 -

1 -

1 -

c

1(

1)(

1)(

z

)

z

)

=

-

-

(1)( -

-

zH )( k

k

* zz k

* k

0

Z–1

Z–1

2

3

4

-

-

-

1 -

Với4 điểmzero đó, gộphai h ệ bậc2 n ốiti ếp thành hệ bậc 4

ck0

ck1

c

=

+

+

+

1 - zz k +

k

0

zc k 2

zc k 1

zc k 0

zz k zc k 1

ck2 y(n)

+

+

Giảm50% s ố phépnhân (giảm từ 6 xuống3)

DSP –Lecture 7, ©2007, Dr. Dinh-Duc Anh-Vu –CSE

ck1 và ck2 làhàm c ủa zk

7

FIR – Cấutrúc l ấy mẫu tần số FIR – Cấutrúc l ấy mẫu tần số

§ Tham số đặc trưng cho bộ lọc: giátr ị của đáp ứng tần số

M

1 -

h(n)

nj w

-

H

enh )(

k

,1,0

,

M

1

( ) w

=

K

-

F

=

(

)

k

a

+

H(ω)

1

,1,0

,

:

k leûM

2 p M k

K

=

M - 2

Lấy mẫu tại

:

,1,0

,

1

chaün

k

M

K

=

-

M 2

H(k+α)

|0

=

1 2

M

1 -

j

(

k

)

n

a

-

+

2 p M

k

= (cid:229) n 0 w = (cid:236) (cid:239) (cid:239) (cid:237) (cid:239) (cid:239) a (cid:238) H (

(

kH (

)

))

enh )(

a

a

+

=

+

=

2 p M

(cid:229)

n

0

=

Mẫu tần số củaH( ω)

k

M

,1,0

,

1

=

K

-

(cid:236) (cid:239) (cid:237) (cid:239) (cid:238)

α = 0

M

1 -

(

k

)

n

+

a

2 p j M

nh )(

kH (

)

e

+

a

H(k) làDFT M điểm của h(n)

α = 0

,

1

k 0 = M

n

=

-

1 = (cid:229) M K

(cid:236) (cid:239) (cid:237) (cid:239) (cid:238)

,1,0 DSP –Lecture 7, ©2007, Dr. Dinh-Duc Anh-Vu –CSE

h(n) làIDFT M điểm của H(k)

8

FIR – Cấutrúc l ấy mẫu tần số FIR – Cấutrúc l ấy mẫu tần số

2

1(

)

pajM e

=

-- z

)( zH 1

1 M

+

1 M

j

)

z

1

§ Hệ H1(z) “ Bậc M “ CóM điểmzero (2 ap k + e = M

k

Z–M

k = 1 M -

pa2je-

=

§ Hệ H2(z)

)( zH 2

,1,0 K ( kH j

M , - ) a + ) ( k + a

(cid:229)

1 -

Hệ H1(z)

2 p M

0

k

=

1

z

e

-

“ Tổng củaM h ệ H2k(z) (k =1,2,…,M) “ Cấutrúc g ồmM h ệ mắcsong song: H 21(z), H22(z),…, H2M(z) “ Mỗi hệ H2k(z) có tần số cộng hưởng (điểm cực)

j

)

(2 ap k + M

k

,1,0

,

M

1

p

e

=

K

-

=

k

H21(z)

( a+kH )

H22(z)

+

Hệ H2k(z) +

2

Z–1

ap

Mje

Hệ H2(z)

DSP –Lecture 7, ©2007, Dr. Dinh-Duc Anh-Vu –CSE

H2M(z)

10

FIR – Cấutrúc l ấy mẫu tần số FIR – Cấutrúc l ấy mẫu tần số

“ Hầu hếtcácH( ω) ~ 0. CácH(k+ α) tương ứng cũng~ 0 fi cóth ể bỏ qua một số hệ

H2k(z) (cid:222) Giảm được số phéptính

§ KhiLTI là b ộ lọcthông h ẹp(narrowband)

• Nhóm 2 hệ H2k(z) mộtpole thành m ột hệ có2 pole v ới các tham số thực • Khi α = 0 (tương tự khi α = ½)

§ H(k+α) là mộthàm đối xứng “ H(k+α) = H*(M –k – α) “ Cóth ể rút gọn hơn H2(z)

1 -

M 1 - 2

=

+

zH )( 2

2

-

M lẻ

(cid:229)

kA )( cos(

)0( 1 - z

z

+

21 -

H 1 -

k

1 =

zkB )( - 1 - 2 p ) zk M

1 -

1 -

M 2

=

+

+

zH )( 2

2

-

M chẵn

(cid:229)

)0( 1 - z

M ) 2 1 - z

kA )( cos(

z

21 -

+

H 1 -

H ( 1 +

k

1 =

)( kA

kMHkH

(

)

zkB )( - 1 - 2 p ) zk M )( +

=

-

j

/ Mk

j

/ Mk

-

2 p

2 p

)( kB

)( ekH

(

=

+

) ekMH -

(cid:236) (cid:237) (cid:238)

DSP –Lecture 7, ©2007, Dr. Dinh-Duc Anh-Vu –CSE

11

FIR – CấutrúcLattice FIR – CấutrúcLattice

“ Dự đoán mẫu: x(n) từ M–1 mẫuquákh ứ: x(n–1), x(n–2), …, x(n–M)

m

^ ( nx

)

(

nxk

)

(

k

)

a

-=

-

m

(cid:229)

k

1

=

“ Dự đoán mẫu: x(n–M) từ M–1 mẫu tươnglai: x(n), x(n–1), x(n–2), …, x(n–M+1)

m

1

-

k

(

)

(

nxk )

(

)

^ mnx -

-=

-

b

m

(cid:229)

k

0

=

m

k

-

§ Trongnhi ều ứng dụng(x ử lýti ếngnói), c ầnthi ếtcó s ự dự đoán mẫutínhi ệu

(

)

)

(

zk )

)0(

1

=

=

a

a

=

zH m

zA ( m

m

0 1

h

)0(

)( k

k

2,1

,...,

m

(cid:229) k = =

=

=

m

)( khvà m

a m

m

ny )(

nx )(

^ nx )(

=

-

knxk ()(

)

ny )(

-

a m

§ Hệ LTI với

LTI: bộ lọc sai số dự đoán

0

k = 1)0( =

a

Z–1

Z–1

Z–1

Z–1

Đáp ứngxung đơn vị = (cid:229)

x(n)

1

αm(1)

αm(2)

αm(3)

αm(M–1) αm(M)

y(n)

+

+

+

+

+

DSP –Lecture 7, ©2007, Dr. Dinh-Duc Anh-Vu –CSE

12

FIR – CấutrúcLattice FIR – CấutrúcLattice

+

x(n)

y(n)

Z–1

Z–1

Z–1

Z–1

–αm(1) –αm(2) –αm(3) +

+

+

–αm(M–1) –αm(M) + +

§ Bộ lọcm = 1

f0(n) f1(n) = y(n) + K1 x(n) K1 “ y(n) = f1(n) = x(n) + α1(1)x(n–1) “ α1(1) = K1

Z-1 +

§ Bộ lọcm = 2

g0(n) g1(n) g0(n-1)

f0(n) f2(n) = y(n) + + “ y(n) = f2(n) = x(n) + α2(1)x(n–1) + α2(2)x(n–2) “ α2(1) = K1(1+K2) f1(n) “ α2(2) = K2 K1 K2 x(n) K1 K2

Z–1 Z–1 + +

DSP –Lecture 7, ©2007, Dr. Dinh-Duc Anh-Vu –CSE

g0(n) g0(n–1) g1(n) g1(n–1) g2(n)

13

FIR – CấutrúcLattice FIR – CấutrúcLattice

f1(n) f2(n) fM–2(n) fM–1(n) = y(n) f0(n)

x(n) Tầng 1 Tầng 2 Tầng(M–1)

g0(n) g2(n) gM–2(n) gM–1(n)

=

=

ng )( 0 f

(

n

)1

=

-

m

1 -

fm–1(n) fm(n) = y(n) g1(n) nx )( + Km

)(

n )(

(

n

)1

gKn )( + mm g +

-

nf )( 0 nf )( m 1 - fKng = mm

m

m

1 -

1 -

Z–1 +

zXzA )( )(

=

=

zF )( m

m

zA )( m

Km gm-1(n–1) gm(n)

=

zXzB )( )(

=

zB )( m

zG )( m

m

Hàmh/t c ủa bộ lọc dự đoánthu ận

m

k

-

m

)

(

zk )

(

)

1

b

b

=

zB ( m

m

Hàmh/t c ủa bộ lọc dự đoánngh ịch gm–1(n) zF )( m )( zX zG )( m zX )(

= (cid:229)

Bm(z): đath ức nghịch đảo của Am(z)

k

0

=

m

1-

k )(

(

)

km -

zAz (

)

-=

b m

=a m

zB )( m

m

DSP –Lecture 7, ©2007, Dr. Dinh-Duc Anh-Vu –CSE

với

14

FIR – CấutrúcLattice FIR – CấutrúcLattice

nx )(

=

=

nf )( 0

ng )( 0

)( zX

=

=

f

f

gK

n

n )(

n )(

(

)1

=

+

-

m

1 -

§ Quan hệ giữa hệ số bộ lọc dạng cấutrúclattice và h ệ số bộ lọc dạng cấutrúc

)( z

1 - GzK

)( z

=

+

1

-

m 1 - fK

n

g

n )(

(

)1

n )(

mm g +

-

=

mm

m

m

1 -

1 -

(

)1

)( z

m 1 - Gz

z

=

m +

-

1

1

BĐ Z

)( zG 0 F 1 m - FK mm

m

-

-

trựcti ếp )( zF 0 )( zF m )( zG m

1)( =

=

/ X(z)

1 - BzK

z )(

z )(

=

+

m

1 -

1 K

K m 1

z )( z )(

zA )( m zB )( m

m

A m 1 - 1 - Bz m

1 -

Ø Œ º

ø œ ß

Ø Œ º

ø œ ß

Ø Œ º

ø =œ ß

1 - Bz

z )(

z )(

=

m +

zA )( 0 zA )( m zB )( m

zB 0 A m 1 - AK mm

m

1 -

1 -

(

m

1

-

)1 -

1 -

-

z

z

[

(

)]

=

zA )( m

A m

zKz )( + m

A m

1 -

1 -

m

m

1

m

1

-

-

k

k

(

k

)1

-

-

-

+

(

zk )

(

zk )

K

(

m

zk )

a

=

a

+

a

1 --

m

m

m

m

1 -

1 -

(cid:229)

(cid:229)

(cid:229)

k

0

k

0

k

0

=

=

=

1)0( =

(

m

)

K

=

m

mk 1 - ££ M 2,1 ,..., =

1 (cid:236) (cid:237) m (cid:238)

k )(

k )(

K

(

)

=

+

km -

a m

a mm

1 -

1 -

a (cid:236) m (cid:239) a (cid:237) m (cid:239) a (cid:238) m

DSP –Lecture 7, ©2007, Dr. Dinh-Duc Anh-Vu –CSE

Tổng hợp

1 - 15

Cấutrúchi ệnth ựccho h ệ IIR - Cấutrúchi ệnth ựccho h ệ IIR - Cấutrúctr ựcti ếp Cấutrúctr ựcti ếp

M

k

-

§ Hệ IIR

zb k

M

N

(cid:229)

k

=

)( zH

=

)( ny

( knya

)

)

-=

-

+

-

0 N

( knxb k

k

(cid:229)

(cid:229)

k

-

k

k

0

0

=

=

1

+

za k

(cid:229)

k

1

=

“ H(z) gồm H1(z) cascade với H2(z)

M

1

k

-

=

)( zH 2

N

=

)( zH 1

k zb

(cid:229)

k

-

k

0

=

1

+

k za

(cid:229)

1

k

=

hệ toànzero (FIR) hệ toànpole

DSP –Lecture 7, ©2007, Dr. Dinh-Duc Anh-Vu –CSE

• H1(z) đặttr ước H2(z): cấutrúctr ựcti ếp dạng I • H2(z) đặttr ước H1(z): cấutrúctr ựcti ếp dạngII

16

IIR – Cấutrúctr ựcti ếp IIR – Cấutrúctr ựcti ếp

DạngII Dạng I

y(n) b0 x(n) y(n) x(n) b0 + + + +

z–1 z–1 z–1 –a1 b1 + + –a1 b1 + + z–1 –a2 b2 + + z–1 z–1

b2 –a2 + + –aM bM +

§ Nhược điểm(c ả 2 cấutrúc): khi l ượng tử hóacáctham s ố của bộ lọc vớiN l ớn, sai số nhỏ cũng dẫn đến sự thay đổi lớn vị trí điểmzero và điểmpole c ủah/t

DSP –Lecture 7, ©2007, Dr. Dinh-Duc Anh-Vu –CSE

–aN-1 bM-1 z–1 + + –aN-1 + z–1 z–1 –aN z–1 bM –aN

17

IIR – Cấutrúc đảo IIR – Cấutrúc đảo

§ Biểudi ễn sơđồ khối củah/t: bi ểu đồ dòngt/h 1 2 3 b0

“ Nhánh: có hướng “ Node: node cộng/node rẽ nhánh

x(n) y(n) z–1

–a1 b1 y(n) b0 x(n) 4 + +

z–1 Z–1 –a1 b1 –a2 b2 + +

2

1 -

-

Z–1 5 –a2 b2

)( zH

=

2

“ Cấutrúc đảocócùnghàmh/t

b zb + 0 1 1 - za 1 + 1

zb + 2 - za + 2 1

§ Địnhlý đảo

2 3 b0 y(n) x(n) b0 y(n) x(n) z–1 +

–a1 b1 4 b1 –a1 z–1 + z–1

DSP –Lecture 7, ©2007, Dr. Dinh-Duc Anh-Vu –CSE

–a2 b2 b2 –a2 z–1 + 5

18

IIR – Cấutrúccascade IIR – Cấutrúccascade

K

M

k

-

zH )(

K

[

]

=

zH )( k

N 1 + 2

zb k

(cid:229)

k

=

)( zH

=

2 -

1 -

0 N

k

-

=

1

+

zH )( k

za k

2

(cid:229)

= (cid:213) 1 k = b k 1

0 +

k

1

=

zb + k 1 1 - za k 1

zb + k 2 - za + k 2

ặpliên h ợpph ức § Các hệ số {aki} và{b ki} thực → gộpcáczero vàcácpole theo c

trongvi ệctách H k(z)

§ Hk(z) cóth ể hiệnth ựcdùng c ấutrúctr ựcti ếpho ặc cấutrúc đảo xK(n) x(n) = x1(n) H1(z) H2(z) HK(z) y(n) x2(n) y1(n)

y2(n) 1 bk0 xk(n) yk(n) = xk+1(n) + +

z–1

–ak1 bk1 + +

z–1

DSP –Lecture 7, ©2007, Dr. Dinh-Duc Anh-Vu –CSE

–ak2 bk2

19

IIR – Cấutrúcsong song IIR – Cấutrúcsong song

M

N

k

-

)( zH

zb k

(cid:229)

1 -

= (cid:229) C +

k

=

1

-

k

1 =

A k zp k

( zH

)

=

0 N

k

-

N

C

1

+

za k

b a

N

(cid:229)

k

1

=

K

§ Nếu pk phức, Ak cũngph ức → gộpcácpole liên h ợpph ức để tạocác h ệ số thực

1

KzH )(

[

]

zH )(

=

k

N + 2

1

-

C

=

)( zH k

2

-

+

= (cid:229) C + k 1 = b zb + k k 0 1 1 - za + k 1

1 1

+ H1(z)

za k 2 bk0

+ xk(n) yk(n) = xk+1(n) H2(z) + + x(n)

z–1

bk1 –ak1 + +

DSP –Lecture 7, ©2007, Dr. Dinh-Duc Anh-Vu –CSE

z–1 + HK(z) y(n) –ak2

20

IIR – CấutrúcLattice-Ladder IIR – CấutrúcLattice-Ladder

N

N

nx )(

knxka ()(

)

ny )(

-

+

ny )(

knyka ()(

)

nx )(

-

+

N

N

-= (cid:229)

-= (cid:229)

k

1 =

k

1 =

1

N

k

-

zH )(

=

=

N

zH

1)(

zka )(

=

N

kA )( N

k

-

+= (cid:229)

1 kA )( N

1

zka )(

+

k

1 =

N

(cid:229)

k

1 =

x(n) « y(n)

Hệ FIR toànzero Hệ IIR toànpole

Hệ nàycóth ểđượ chi ệnth ực bằngcách đảovaitròngõnh ập/xuất

Cấutrúclattice c ủa hệ FIR toànzero x(n) = fN(n) y(n) = f0(n)

f0(n) f1(n) f2(n) fN-1(n) fN(n) = x(n)

Tầng 1

Tầng 2

Tầng N

+ –

+ –

+ –

K1

K2

KN

K1

K2

KN

z–1

z–1

z–1

+

+

+

y(n)

DSP –Lecture 7, ©2007, Dr. Dinh-Duc Anh-Vu –CSE

g0(n) gN-1(n) gN(n) g1(n) g2(n)

21

IIR – CấutrúcLattice-Ladder IIR – CấutrúcLattice-Ladder

§ Hệ lattice 1 pole (hệ IIR toànpole b ậc1) f1(n) x(n)

f0(n) = y(n)

K1

K1

+ –

§ Hệ lattice 2 pole (hệ IIR toànpole b ậc2)

+ Z–1 x(n) = f1(n) f0(n) = f1(n) – K1g0(n–1) g1(n) = K1f0(n) + g0(n–1) y(n) = f0(n) = – K1y(n–1) + x(n) g0(n) g1(n)

f1(n) f0(n) = y(n)

K2

K1

K2

K1

f2(n) x(n) + – + –

+ + Z–1 Z–1 g0(n) g1(n) g2(n)

y(n) = –K1(1+K2)y(n–1) – K2y(n–2) + x(n)

Hệ IIR 2 pole

g2(n) = K2y(n) + K1(1+K2)y(n–1) + y(n–2)

Hệ FIR 2 zero

x(n) = f2(n) f1(n) = f2(n) – K2g1(n–1) g2(n) = K2f1(n) + g1(n–1) f0(n) = f1(n) – K1g0(n–1) g1(n) = K1f0(n) + g0(n–1) y(n) = f0(n) = g0(n) DSP –Lecture 7, ©2007, Dr. Dinh-Duc Anh-Vu –CSE

22

Khônggiantr ạngthái Khônggiantr ạngthái

§ Mô tả h/t

• Quan hệ giữangõxu ất, ngõnh ậpvàcáctr ạngtháibêntrong c ủa hệ

§ Mô tả khônggiantr ạngthái c ủa hệđặ ctr ưng bởiPTSP

“ Bằngquan h ệ vào-ra(mô t ả bênngoài) “ Bằngkhônggiantr ạngthái(mô t ả bêntrong)

“ Trạngthái c ủah/t t ại n0: thôngtin v ề h/t tại điểm n0, kết hợp vớingõnh ập

giúpxác địnhduynh ấtngõxu ất tạicác điểmsau đó(n ≥ n0)

ị ngõxu ất dựatrêngiátr

ị ngõnh ậpvà

• Phầncó b ộ nhớ:ch ứathôngtin v ề trạngthái c ủah/t • Phầnkhôngcó b ộ nhớ:tínhtoángiátr

trạngthái c ủah/t

“ H/t cóth ể xemnh ư bao gồm2 ph ần

T/h nhập T/h xuất

Tínhtoán

Trạngthái hiện tại củah/t Trạngthái kế tiếp củah/t

DSP –Lecture 7, ©2007, Dr. Dinh-Duc Anh-Vu –CSE

Bộ nhớ

24

Khônggiantr ạngthái–Mô t ả Khônggiantr ạngthái–Mô t ả

M

N

nFv )(

nqx )(

+

)( ny

( knya

)

)

-=

-

+

-

( knxb k

k

(cid:229)

(cid:229)

k

k

0

0

=

=

+

0

0

PT trạngthái nv )1 ( =+ PT ngõxu ất )( ny = 0

0

1

0

L

1

0

0

0

0

0

F

=

0

1

0

0

M

M

L M

1

0

M

M

L

1

a

M a

M a

-

-

-

-

L

L

L

2

a 1

N

N

1 -

)( ndx 0 ø Ø œ Œ 0 Œ œ œ Œ Mq = Œ œ 0 œ Œ Œ œ ß º

nvg )(' ø œ œ œ œ œ œ ß

Ø Œ Œ Œ Œ Œ Œ º

F, q, g, d: hằng số khôngph ụ thuộcth ờigian fi hệ LTI Ngược lại fi hệ phụ thuộcth ờigian

-

b N

N

-

N

1 -

1 -

d

g

=

ab 0 ab 0 M

v(n+1) v(n)

- -

b 2 b 1

ab 20 ab 10

Ø Œ b Œ N Œ Œ Œ Œ º

ø œ œ œ œ œ œ ß

+ + q g’ z–1 y(n) x(n)

DSP –Lecture 7, ©2007, Dr. Dinh-Duc Anh-Vu –CSE

F

25

Khônggiantr ạngthái–Gi ảiPT Khônggiantr ạngthái–Gi ảiPT

nv (

)1 =+ ny )( =

nFv )( nqx )( + nvg ndx )( )(' +

n

1 -

nn -

n

k

1 --

0

nv )(

F

)

F

kqx )(

=

+

nv ( 0

nn ‡ 0

Đ/k đầuv(n 0)

(cid:229)

nk =

0

Ma trận đườngchéochính(NxN)

i

j

-

Ma trậnchuy ểntr ạngthái

j

)

F

i (

j

)

0F ( i -F

n

1 -

ny )(

()

g

(

'

)

g

'

1

(

k

)

kqx )(

ndx )(

-F=

+

n --F

+

nvnn 0 0

nn ‡ 0

(cid:229)

nk =

0

(

()

'

)

-F=

Đáp ứngkhôngngõnh ập nyzi )( g

nvnn 0 0

Đáp ứngxung đơn vị (n0 = 0; v(0) = 0; x(n) = δ(n) nh nqu )( (

n )(

)1

)1

g

n

d

(

'

-F=

d+-

Đáp ứngtr ạngtháikhông

n

1 -

g

'

1

(

k

)

kqx )(

ndx )(

n --F

+

ny )( zs

= (cid:229)

nk =

0

DSP –Lecture 7, ©2007, Dr. Dinh-Duc Anh-Vu –CSE

26

ny )(

nvg )('

ndx )(

=

+

nFv )(

nqx )(

nv (

Khônggiantr ạngthái - Khônggiantr ạngthái - Phântíchtrongmi ền Z Phântíchtrongmi ền Z +

)1 =+

1 -

1 -

zY )(

g ('[

zI

]

)

=

-

zXdqF )( +

zV )(

(

zI

F

)

qX

z )(

=

-

g

zI

-1 dqF

zH )(

('

)

=

=

-

+

nF

n =F )(

zY )( zX )(

BĐ Z BĐ Z

¥

n

-

1 -

1 -

1 -

Z

n zF

I

Fz

z

zI

F

(

)

(

=

=

-

=

-

{ F

} n )(

BĐ Z

(cid:229)

n

0

=

)( zH

g

'

=

dq +

1 -

) ( adj det(

zI zI

F F

) )

- -

zI

F

(

)

-

=

zI zI

F F

adj ( det(

) )

- -

DSP –Lecture 7, ©2007, Dr. Dinh-Duc Anh-Vu –CSE

Pole củah/t[nghi ệmPT det(zI–F) = 0] làeigenvalues c ủama tr ận F

27

Lượng tử hóacác h ệ số của bộ lọc Lượng tử hóacác h ệ số của bộ lọc

Biểudi ễn số (SV tự thamkh ảo)

§ § Hiệnth ực bộ lọcFIR vàIIR b ằngmáytính → phải lượng tử hóa các hệ số

“ Các hệ số biểudi ễnkhôngchínhxác → vị trí điểmzero và điểm cựckhôngnh ư mongmu ốn →

đáp ứng tần số của bộ lọc bị sai lệch

H

M

M

k

-

k

-

__ zb k

(cid:229)

zb k

(cid:229)

/ t v ớ

§ Ảnh hưởng củavi ệc lượng tử hóacác h ệ số bộ lọc a ó h ử

k

=

k

=

___ )( zH

=

)( zH

=

0 N

0 N

k

-

k

-

__ za k

1

+

1

+

(cid:229)

za k

(cid:229)

k

1 =

t g n ợ ư

k

1 =

k

__ a

a

k

,...,2,1

N

=

a D+

=

k

k

Δak, Δbk Sai số lượng tử

k

__ b

k

M

=

=

b k

b D+ k

N

N

N

__

i c á c h ệ s ố đ ư ợ c

k

1 -

-

1 -

l

zD

1)(

1(

)

,...,1,0 ___ zD )(

1(

)

=

-

+=

=

-

za k

zp k

k zp

(cid:229)

(cid:213)

(cid:213)

k

1 =

k

k

1 =

1 =

N

N

l a ư h c ố s ệ h c á c

i

kN - p i

i

ư ợ n g t

__ p

p

,...,2,1

N

=

D+

=

a D

k

kp k

k

p =D i

a =D k

k

p ¶ a ¶

N

k

(cid:229)

(cid:229)

ớ v

k

k

1 =

1 =

(

)

-

p i

p l

t /

(cid:213)

H

ử h ó a

l l

1 = i „

DSP –Lecture 7, ©2007, Dr. Dinh-Duc Anh-Vu –CSE

28