Filtro de cuadratura polifásico

Un filtro de cuadratura polifásico, o PQF, es un banco de filtros que divide una señal de entrada en un número dado N (principalmente una potencia de 2) de sub- bandas. Estas subbandas se submuestrean por un factor de N, por lo que se muestrean críticamente. Una aplicación importante de los filtros polifásicos (de tipo FIR) se refiere al filtrado y diezmado de señales de entrada de banda grande (y, por lo tanto, de frecuencia de muestreo alta), p. proveniente de un ADC de alta tasa, que no puede ser procesado directamente por un FPGA o en algunos casos tampoco por un ASIC. Si la interfaz ADC más FPGA/ASIC implementa un demultiplexor de las muestras ADC en N registros internos FPGA/ASIC, el filtro polifásico transforma la estructura canónica del filtro FIR del diezmador en N ramas paralelas cronometradas a 1/N del reloj ADC, lo que permite el procesamiento digital cuando N=Reloj(ADC)/Reloj(FPGA).

Este muestreo crítico introduce la creación de alias. De manera similar a la cancelación de alias de dominio de tiempo de MDCT, las subbandas vecinas cancelan el aliasing de los filtros de cuadratura polifásicos, es decir, las señales se almacenan normalmente en dos subbandas.

Tenga en cuenta que la señal en las subbandas impares se almacena con la frecuencia invertida.

Los filtros PQF se utilizan en MPEG-1 Audio Layer I y II, Musepack (que estaba basado en MPEG-1 Layer II), en MPEG-1 Layer III con una MDCT adicional, en MPEG-4 AAC-SSR para el Banco PQF de 4 bandas, en MPEG-4 V3 SBR para el análisis de la banda replicada espectral superior, y en DTS.

PQF tiene una ventaja sobre el filtro de espejo en cuadratura apilado (QMF) muy similar. El retraso y el esfuerzo computacional son mucho menores.

Un banco de filtros PQF se construye usando un filtro base, que es un paso bajo en fs/4N. Este paso bajo es modulado por N funciones de coseno y convertido a N pasos de banda con un ancho de banda de fs/2N.

El paso bajo base suele ser un filtro FIR con una longitud de 10*N... 24*N derivaciones. Tenga en cuenta que también es posible crear filtros PQF utilizando filtros IIR recursivos.

Cálculo

Hay diferentes fórmulas posibles. La mayoría de ellos se basan en la MDCT pero están ligeramente modificados.