CN113037430B - 采样率变换方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

采样率变换方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种采样率变换方法、装置、设备及存储介质。该方法应用于挂接于高速工业控制总线上的设备中，包括：获取当前传输带宽以及固定子载波间隔，根据所述当前传输带宽和固定子载波间隔，确定当前子载波数量；根据所述当前子载波数量，确定基带采样率，并使用所述基带采样率对基带信号进行处理；在对基带信号进行数模转换之前，根据输出采样率与基带采样率的比值，对所述基带采样率进行采样率变换。本发明实施例的技术方案，实现了输出统一的信号采样率，满足了高速工业控制总线系统对不同传输距离的要求，降低了系统实现的复杂度和成本。

Description

采样率变换方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明实施例涉及工业技术领域，尤其涉及一种采样率变换方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
在工业领域，高速工业控制总线系统通常包括多个工业设备，每个工业设备可以通过高速工业控制总线进行通信，如传输控制信号，以控制工业设备进行工业生产活动。
现有的工业控制总线通信场景中，通常有不同传输距离的通信需求，在长距离通信时，高频衰减严重，实际可用传输带宽变小，对基带信号符号速率的要求较低；在短距离通信时，高频衰减少，实际可用传输带宽大，要求满足数据高速传输。当系统的传输带宽可变时，接口输入、输出的基带信号符号速率也会改变，这就要求为系统时钟设计多个采样频率，但该设计会增加系统时钟电路的设计复杂度，特别是当这些采样频率之间不是分数倍对应关系时，设计复杂度会很高，增加系统实现的难度和成本。
发明内容
本发明实施例提供一种采样率变换方法、装置、设备及存储介质，以实现输出统一的信号采样率，满足高速工业控制总线系统对不同传输距离的要求，降低系统实现的复杂度和成本。
第一方面，本发明实施例提供了一种采样率变换方法，应用于挂接于高速工业控制总线上的设备中，包括：
获取当前传输带宽以及固定子载波间隔，并根据所述当前传输带和固定子载波间隔，确定当前子载波数量；
根据所述当前子载波数量，确定基带采样率，并使用所述基带采样率对基带信号进行处理；
在对基带信号进行数模转换之前，根据输出采样率与基带采样率的比值，对基带采样率进行采样率变换。
可选的，根据所述当前子载波数量，确定基带采样率，包括：
获取与原始传输带宽匹配的子载波总数以及输出采样率；
计算所述子载波总数与所述当前子载波数量之间的第一比值；
计算输出采样率与第一比值之间的第二比值，将第二比值作为基带采样率。
可选的，根据输出采样率与基带采样率的比值，对基带采样率进行采样率变换，包括：
判断输出采样率与基带采样率的比值是否为整数；
若是，则使用与比值相匹配的基于整数因子的内插滤波器，将基带采样率变换为输出采样率；
若否，则使用与比值相匹配的基于分数倍因子的内插滤波器，将基带采样率变换为输出采样率。
可选的，若输出采样率与基带采样率的比值为整数，则使用与比值相匹配的基于整数因子的内插滤波器，将基带采样率变换为输出采样率，包括：
若输出采样率与基带采样率的比值为整数L，并且L>＝1，则使用基于整数L的内插滤波器对基带信号进行L倍上采样和低通滤波，以将基带采样率变换为输出采样率。
可选的，若输出采样率与基带采样率的比值为分数，则使用与比值相匹配的基于分数倍因子的内插滤波器，将基带采样率变换为输出采样率，包括：
若输出采样率与基带采样率的比值为分数L/M，并且L/M>＝1，则使用基于整数L的内插滤波器对基带信号进行L倍上采样和低通滤波，并使用基于整数M的内插滤波器对滤波后的基带信号进行M倍抽取，以将基带采样率变换为输出采样率。
可选的，若输出采样率与基带采样率的比值为分数，则使用与比值相匹配的基于分数倍因子的内插滤波器，将基带采样率变换为输出采样率，包括：
若输出采样率与基带采样率的比值为分数L/M，并且L/M>＝1，则使用基于整数P的内插滤波器对基带信号进行P倍上采样和低通滤波，并使用基于分数(MP)/L的farrow内插滤波器对滤波后的基带信号进行(MP)/L倍抽取，以将基带采样率变换为输出采样率。
可选的，使用基于整数L的内插滤波器对基带信号进行L倍上采样，包括：
当L为2的N次幂时，使用N次半带滤波器(Half-Band Filter，HB)对基带信号进行L倍上采样。
第二方面，本发明实施例还提供了一种采样率变换装置，应用于挂接于高速工业控制总线上的设备中，包括：
子载波数量确定模块，用于获取当前传输带宽以及固定子载波间隔，并根据所述当前传输带宽和固定子载波间隔，确定当前子载波数量；
基带采样率确定模块，用于根据所述当前子载波数量，确定基带采样率，并使用所述基带采样率对基带信号进行处理；
采样率变换模块，用于在对基带信号进行数模转换之前，根据输出采样率与基带采样率的比值，对所述基带采样率进行采样率变换。
第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如本发明任意实施例提供的采样率变换方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明任意实施例提供的采样率变换方法。
本发明实施例的技术方案，应用于挂接于高速工业控制总线上的设备中，通过获取当前传输带宽以及固定子载波间隔，确定当前子载波数量，进而确定与当前传输带宽对应的基带采样率，并使用基带采样率对基带信号进行处理，在对基带信号进行数模转换之前，根据输出采样率与基带采样率的比值，将基带采样率变换为统一的输出采样率，解决了现有技术中为系统时钟设计多个采样频率，导致的系统时钟电路的设计复杂度较高的问题，使得系统时钟使用统一的信号采样率，就能满足高速工业控制总线系统对不同传输距离的要求，降低了系统实现的复杂度和成本。
附图说明
图1是本发明实施例一中的一种采样率变换方法的流程图；
图2a是本发明实施例二中的一种采样率变换方法的流程图；
图2b是本发明实施例二中的一种系统时钟的工作框图；
图2c是本发明实施例二中的一种基于整数因子的内插滤波器的示意图；
图2d是本发明实施例二中的一种基于分数倍因子的内插滤波器的实现框图；
图2e是本发明实施例二中的一种基于分数倍因子的内插滤波器的实现框图；
图2f是本发明实施例二中的物理层OFDM实现框图；
图3是本发明实施例三中的一种采样率变换装置的结构示意图；
图4是本发明实施例四中的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1是本发明实施例一中的一种采样率变换方法的流程图，本实施例可适用于对基带采样率进行变换以得到统一的输出采样率的情况，该方法可以由采样率变换装置来执行，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现，并一般可集成在计算机设备中，例如，挂接在高速工业控制总线上的任一设备等。如图1所示，本实施例的方法具体包括：
步骤110、获取当前传输带宽以及固定子载波间隔，并根据所述当前传输带和固定子载波间隔，确定当前子载波数量。
本实施例中，当系统传输带宽变化时，基带信号采样率会随传输带宽按比例变化，因此，为了确定基带采样率，需要先确定当前的传输带宽的大小。由于传输带宽实际上是由多个传输子载波组成的，因此只需确定传输带宽以及子载波间隔，即可获得子载波数量。
事实上，为了满足提高抗多径干扰能力或者节省频率资源等不同的通信需求，本实施例在传输带宽变化时，通过保持子载波间隔不变，而改变用于传输的子载波数量的方式来改变传输带宽，因此只要获取到当前传输带宽以及固定子载波间隔，即可通过计算当前传输带宽与固定的子载波间隔的商，得到当前用于传输的子载波数量。
步骤120、根据所述当前子载波数量，确定基带采样率，并使用基带采样率对基带信号进行处理。
本实施例中，在确定当前传输带宽后，需要进一步计算与当前传输带宽匹配的基带采样率，进而才能根据基带采样率对基带信号进行采样处理。为了减小系统存储空间，提高信号处理速度，本实施例可以在满足奈奎斯特采样定理的前提下，采用较低的基带采样率进行基带数字信号处理。
可选的，根据当前子载波数量，确定基带采样率，可以包括：获取与原始传输带宽匹配的子载波总数以及输出采样率；计算所述子载波总数与所述当前子载波数量之间的第一比值；计算输出采样率与第一比值之间的第二比值，将第二比值作为基带采样率。
本实施例中，系统时钟的信号采样率是固定的，即为与原始传输带宽匹配的输出采样率，亦即基带采样率变换后的采样率，其中，原始传输带宽包括用于传输的当前子载波以及未用于传输的子载波。因此，可以根据输出采样率与原始传输带宽匹配的子载波总数之间的比值关系，计算出与当前传输带宽匹配的基带采样率。
可选的，在获取到与原始传输带宽匹配的子载波总数以及输出采样率之后，可以根据关系：输出采样率与子载波总数之间的比值等于基带采样率与当前子载波数量的比值，先计算出子载波总数与当前子载波数量之间的第一比值，再计算输出采样率与第一比值之间的第二比值，也即与当前传输带宽匹配的基带采样率。
步骤130、在对基带信号进行数模转换之前，根据输出采样率与基带采样率的比值，对基带采样率进行采样率变换。
本实施例中，为了使得输入数模转换器的信号采样率与原始传输带宽的输出采样率相同，即整个设备可以使用统一频率的系统时钟，以简化系统时钟电路的设计复杂度，在对基带信号进行数模转换之前，需要根据输出采样率与基带采样率的比值，使用插值滤波器对基带采样率进行采样率变换，得到统一的输出采样率。
可选的，根据输出采样率与基带采样率的比值，对基带采样率进行采样率变换，可以包括：判断输出采样率与基带采样率的比值是否为整数；若是，则使用与比值相匹配的基于整数因子的内插滤波器，将基带采样率变换为输出采样率；若否，则使用与比值相匹配的基于分数倍因子的内插滤波器，将基带采样率变换为输出采样率。
本实施例中，由于输出采样率与基带采样率的比值为整数或者分数时，用于采样率变换的内插滤波器是不同的，因此，需要先判断输出采样率与基带采样率的比值类型，若比值为整数，则可以先使用整数因子内插器对输入的基带信号进行整数倍上采样，然后使用低通滤波器(Low Pass Filter，LPF)进行滤波，消除镜像频率，从而实现将基带采样率变换为输出采样率；若比值为分数，则可以使用分数因子内插器来进行采样率变换，可以先对输入的基带信号按照整数倍进行上采样，再使用低通滤波器滤除镜像频率和混叠，最后进行对应分数因子倍抽取，实现将基带采样率变换为输出采样率。
其中，对应分数因子可以是上采样的整数和采样率与基带采样率的比值之间的比值。上采样处理后的采样率等于上采样之前的采样率与上采样倍数的乘积，抽取处理后的采样率等于抽取前的采样率与抽取倍数的商值。
本发明实施例的技术方案，应用于挂接于高速工业控制总线上的设备中，通过获取当前传输带宽以及固定子载波间隔，确定当前子载波数量，进而确定与当前传输带宽对应的基带采样率，并使用基带采样率对基带信号进行处理，在对基带信号进行数模转换之前，根据输出采样率与基带采样率的比值，将基带采样率变换为统一的输出采样率，解决了现有技术中为系统时钟设计多个采样频率，导致的系统时钟电路的设计复杂度较高的问题，使得系统时钟使用统一的信号采样率，就能满足高速工业控制总线系统对不同传输距离的要求，降低了系统实现的复杂度和成本。
实施例二
图2a是本发明实施例二中的一种采样率变换方法的流程图，本实施例可以与上述实施例中各个可选方案结合。如图2a所示，该方法包括：
步骤210、获取当前传输带宽以及固定子载波间隔，并根据所述当前传输带和固定子载波间隔，确定当前子载波数量。
步骤220、根据所述当前子载波数量，确定基带采样率，并使用基带采样率对基带信号进行处理。
步骤230、判断输出采样率与基带采样率的比值是否为整数，若是，则执行步骤240，否则，执行步骤250。
本实施例中，在对基带信号进行数模转换之前，需要根据输出采样率与基带采样率的比值，将基带采样率变换为输出采样率。如图2b所示，基带采样率fi根据系统配置参数可变，输出采样率fo为定值，则fo/fi为可变的参数。
事实上，图2b中的fo/fi倍内插滤波器可以有多种实现方法，包括：当fo/fi取值为整数时，内插滤波器采用基于整数因子的内插滤波器；当fo/fi可以化简为分数时，内插滤波器可以使用基于分数倍因子的内插滤波器。因此，需要根据采样率与基带采样率的比值类型使用不同的内插滤波器来进行采样率变换。
步骤240、使用与比值相匹配的基于整数因子的内插滤波器，将基带采样率变换为输出采样率。
可选的，若输出采样率与基带采样率的比值为整数，则使用与比值相匹配的基于整数因子的内插滤波器，将基带采样率变换为输出采样率，可以包括：若输出采样率与基带采样率的比值为整数L，并且L>＝1，则使用基于整数L的内插滤波器对基带信号进行L倍上采样和低通滤波，以将基带采样率变换为输出采样率。
如图2c所示，输出采样率与基带采样率的比值为整数L时，可以先使用基于整数因子L的内插滤波器对输入的基带信号进行L倍上采样，然后使用低通滤波器对上采样后的信号进行滤波，以消除镜像频率，实现将基带采样率变换为输出采样率。
可选的，使用基于整数L的内插滤波器对基带信号进行L倍上采样，可以包括：当L为2的N次幂时，使用N次半带滤波器对基带信号进行L倍上采样。
本实施例中，为了简化系统实现复杂度，可以使用多相滤波器结构实现基于整数因子的内插滤波器。例如，当整数因子L为2时，图2c中的低通滤波器可以使用半带滤波器。考虑到多相滤波器结构实现简单，为了进一步简化系统实现复杂度，当整数因子L为2幂次时，可以使用级联半带滤波器实现低通滤波器。
其中，半带滤波器是一种抽取因子为2的幂次抽取因子的抽取器，适合进行2的幂次方倍的抽取和内插，其冲激响应中有近一半的值为零，所以完成滤波需要的乘法次数很少，因此，计算效率很高，实时性很强。
步骤250、使用与比值相匹配的基于分数倍因子的内插滤波器，将基带采样率变换为输出采样率。
可选的，若输出采样率与基带采样率的比值为分数，则使用与比值相匹配的基于分数倍因子的内插滤波器，将基带采样率变换为输出采样率，可以包括：若输出采样率与基带采样率的比值为分数L/M，并且L/M>＝1，则使用基于整数L的内插滤波器对基带信号进行L倍上采样和低通滤波，并使用基于整数M的内插滤波器对滤波后的基带信号进行M倍抽取，以将基带采样率变换为输出采样率。
可选的，若输出采样率与基带采样率的比值为分数，则使用与比值相匹配的基于分数倍因子的内插滤波器，将基带采样率变换为输出采样率，可以包括：若输出采样率与基带采样率的比值为分数L/M，并且L/M>＝1，则使用基于整数P的内插滤波器对基带信号进行P倍上采样和低通滤波，并使用基于分数(MP)/L的farrow内插滤波器对滤波后的基带信号进行(MP)/L倍抽取，以将基带采样率变换为输出采样率。
本实施例中，针对输出采样率与基带采样率的比值为分数的情况，可以有多种方式实现基于分数倍因子的内插滤波器。例如，若输出采样率与基带采样率的比值为L/M，则可以先对基带信号按照整数L进行L倍上采样，然后使用低通滤波器滤除镜像频率和混叠，最后进行M倍抽取，如图2d所示；也可以先使用整数因子P内插器对输入数据进行整数内插，然后使用farrow插值滤波器进行分数因子(MP)/L内插，如图2e所示。其中，farrow插值滤波器是一种多相滤波器，其核心思想是对原型滤波器系数进行重组，以实现分数倍采样率。
可选的，在图2d和2e中，虚线框中的整数插值滤波器，也可以使用多相滤波器结构来实现，即使用级联半带滤波器来实现低通滤波器，以简化系统实现复杂度。
步骤260、结束。
本发明实施例的技术方案，应用于挂接于高速工业控制总线上的设备中，通过获取当前传输带宽以及固定子载波间隔，确定当前子载波数量，进而确定与当前传输带宽对应的基带采样率，并使用基带采样率对基带信号进行处理，在对基带信号进行数模转换之前，根据输出采样率与基带采样率的比值，将基带采样率变换为统一的输出采样率，解决了现有技术中为系统时钟设计多个采样频率，导致的系统时钟电路的设计复杂度较高的问题，使得系统时钟使用统一的信号采样率，就能满足高速工业控制总线系统对不同传输距离的要求，降低了系统实现的复杂度和成本。
如图2f所示，对于基于OFDM调制的通信系统，当系统传输带宽可变时，本实施例通过保持子载波间隔不变，而改变用于传输的子载波数的方式，使得反向快速傅里叶变换(Inverse Fast Fourier Transform，IFFT)的点数相应改变。这样设置的好处是：可以满足不同的通信需求，例如，当需要提高系统的抗多径干扰能力时，可以增加用于传输的子载波的数量；当系统对有限的频率资源比较敏感时，可以减少用于传输的子载波的数量，以节省带宽。
本实施例中，为了实现统一的输出采样率，需要对基带信号进行倍插值。为了实现方便，可以设定传输用的子载波数目以2的整数次幂倍数变化，使得OFDM符号长度相应地按比例变化2的整数次幂倍，采样率同样按照比例变化2的整数次幂倍，因此，对基带信号进行倍插值时，可以使用级联半带滤波器来实现采样率变换。
在上述实施例的基础上，提供一个应用于工业高速控制总线通信的优化实施例进一步说明。本实施例的相关参数如下：采样率fs＝100MHz，IFFT点数为4096，子载波间隔Δf＝100MHz/4096＝24.414KHz，一个OFDM符号的子载波数M＝1280*2-L，L＝2，循环前缀的长度为2048点，下边带距离基带的最小距离u＝64个子载波。
具体的实施步骤如下：
第一步：对本机设备的待发送数据进行编码、交织，得到待传输比特流。
第二步：使用16QAM调制对待传输比特流进行调制映射和串并转换，得到适合传输的已调信号X[k](k＝0,1,…,1279)。
第三步：在已调信号X[k](k＝0,1,…,1279)中插入导频信号。
第四步：对数组中的元素x[0]～x[4095]进行清0，并将X[0]～X[1279]的数据放入数组x[64]～x[1343]，然后对x[0]～x[4095]的数据进行IFFT变换，并取实部，得到OFDM符号对应的时域信号y[0]～y[4095]。
第五步：对数据y[0]～y[4095]进行并串变换，并进行2次HB内插，得到数据y′[0]～y′[16383]。
第六步：取时域信号尾部的数据y′[14335]～y′[16383]作为循环前缀，和时域信号y′[0]～y′[16383]形成最终发送的OFDM符号Y[0]～Y[18532]，并在对OFDM符号进行加窗处理后，发送至高速工业控制总线。
实施例三
图3是本发明实施例三中的一种采样率变换装置的结构示意图。实施例三是实现本发明上述实施例提供的采样率变换方法的相应装置，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现，并一般可集成在计算机设备中，例如，挂接在高速工业控制总线上的任一计算机设备等。本实施例的装置可以包括：
子载波数量确定模块310，用于获取当前传输带宽以及固定子载波间隔，并根据所述当前传输带和固定子载波间隔，确定当前子载波数量；
基带采样率确定模块320，用于根据所述当前子载波数量，确定基带采样率，并使用基带采样率对基带信号进行处理；
采样率变换模块330，用于在对基带信号进行数模转换之前，根据输出采样率与基带采样率的比值，对基带采样率进行采样率变换。
本发明实施例的技术方案，应用于挂接于高速工业控制总线上的设备中，通过获取当前传输带宽以及固定子载波间隔，确定当前子载波数量，进而确定与当前传输带宽对应的基带采样率，并使用基带采样率对基带信号进行处理，在对基带信号进行数模转换之前，根据输出采样率与基带采样率的比值，将基带采样率变换为统一的输出采样率，解决了现有技术中为系统时钟设计多个采样频率，导致的系统时钟电路的设计复杂度较高的问题，使得系统时钟使用统一的信号采样率，就能满足高速工业控制总线系统对不同传输距离的要求，降低了系统实现的复杂度和成本。
可选的，基带采样率确定模块320，具体用于：获取与原始传输带宽匹配的子载波总数以及输出采样率；计算所述子载波总数与所述当前子载波数量之间的第一比值；计算输出采样率与第一比值之间的第二比值，将第二比值作为基带采样率。
可选的，采样率变换模块330，包括：判断单元，用于判断输出采样率与基带采样率的比值是否为整数；整数变换单元，用于若输出采样率与基带采样率的比值为整数，则使用与比值相匹配的基于整数因子的内插滤波器，将基带采样率变换为输出采样率；分数变换单元，用于若输出采样率与基带采样率的比值为分数，则使用与比值相匹配的基于分数倍因子的内插滤波器，将基带采样率变换为输出采样率。
可选的，整数变换单元，具体用于：若输出采样率与基带采样率的比值为整数L，并且L>＝1，则使用基于整数L的内插滤波器对基带信号进行L倍上采样和低通滤波，以将基带采样率变换为输出采样率。
可选的，分数变换单元，具体用于：若输出采样率与基带采样率的比值为分数L/M，并且L/M>＝1，则使用基于整数L的内插滤波器对基带信号进行L倍上采样和低通滤波，并使用基于整数M的内插滤波器对滤波后的基带信号进行M倍抽取，以将基带采样率变换为输出采样率。
可选的，分数变换单元，具体用于：若输出采样率与基带采样率的比值为分数L/M，并且L/M>＝1，则使用基于整数P的内插滤波器对基带信号进行P倍上采样和低通滤波，并使用基于分数(MP)/L的farrow内插滤波器对滤波后的基带信号进行(MP)/L倍抽取，以将基带采样率变换为输出采样率。
可选的，整数变换单元，具体用于：当L为2的N次幂时，使用N次半带滤波器对基带信号进行L倍上采样。
本发明实施例所提供的采样率变换装置可执行本发明任意实施例所提供的采样率变换方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例四
图4为本发明实施例四中的一种计算机设备的结构示意图。图4示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性计算机设备12的框图。图4显示的计算机设备12仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图4所示，计算机设备12以通用计算设备的形式表现。计算机设备12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。计算机设备12可以是挂接在高速工业控制总线上的设备。
总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(Industry StandardArchitecture，ISA)总线，微通道体系结构(Micro Channel Architecture，MCA)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(Video Electronics Standards Association，VESA)局域总线以及外围组件互连(Peripheral Component Interconnect，PCI)总线。
计算机设备12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机设备12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)30和/或高速缓存存储器32。计算机设备12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图4未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图4中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如紧凑磁盘只读存储器(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)，数字视盘(Digital Video Disc-Read Only Memory，DVD-ROM)或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。系统存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。
具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如系统存储器28中，这样的程序模块42包括——但不限于——操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。
计算机设备12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机设备12交互的设备通信，和/或与使得该计算机设备12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(Input/Output，I/O)接口22进行。并且，计算机设备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(Local AreaNetwork，LAN)，广域网(Wide Area Network，WAN)通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与计算机设备12的其它模块通信。应当明白，尽管图4中未示出，可以结合计算机设备12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、(Redundant Arrays of Inexpensive Disks，RAID)系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
处理单元16通过运行存储在系统存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明任意实施例所提供的一种采样率变换方法。
也即：实现一种采样率变换方法，应用于挂接于高速工业控制总线上的设备中，包括：
获取当前传输带宽以及固定子载波间隔，并根据所述当前传输带和固定子载波间隔，确定当前子载波数量；
根据所述当前子载波数量，确定基带采样率，并使用所述基带采样率对基带信号进行处理；
在对基带信号进行数模转换之前，根据输出采样率与基带采样率的比值，对所述基带采样率进行采样率变换。
实施例五
本发明实施例五提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本申请所有发明实施例提供的采样率变换方法，一种采样率变换方法，应用于挂接于高速工业控制总线上的设备中，包括：
获取当前传输带宽以及固定子载波间隔，并根据所述当前传输带和固定子载波间隔，确定当前子载波数量；
根据所述当前子载波数量，确定基带采样率，并使用所述基带采样率对基带信号进行处理；
在对基带信号进行数模转换之前，根据输出采样率与基带采样率的比值，对所述基带采样率进行采样率变换。
本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、RAM、只读存储器(Read OnlyMemory，ROM)、可擦式可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)、闪存、光纤、便携式CD-ROM、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、电线、光缆、无线电频率(RadioFrequency，RF)等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括LAN或WAN——连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种采样率变换方法，其特征在于，应用于挂接于高速工业控制总线上的设备中，包括：
获取当前传输带宽以及固定子载波间隔，并根据所述当前传输带和固定子载波间隔，确定当前子载波数量；
根据所述当前子载波数量，确定基带采样率，并使用所述基带采样率对基带信号进行处理；
在对基带信号进行数模转换之前，根据输出采样率与基带采样率的比值，对所述基带采样率进行采样率变换，包括：
判断输出采样率与基带采样率的比值是否为整数；
若是，则使用与所述比值相匹配的基于整数因子的内插滤波器，将所述基带采样率变换为输出采样率；
若否，则使用与所述比值相匹配的基于分数倍因子的内插滤波器，将所述基带采样率变换为输出采样率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述当前子载波数量，确定基带采样率，包括：
获取与原始传输带宽匹配的子载波总数以及输出采样率；
计算所述子载波总数与所述当前子载波数量之间的第一比值；
计算所述输出采样率与所述第一比值之间的第二比值，将所述第二比值作为基带采样率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若输出采样率与基带采样率的比值为整数，则使用与所述比值相匹配的基于整数因子的内插滤波器，将所述基带采样率变换为输出采样率，包括：
若输出采样率与基带采样率的比值为整数L，并且L>＝1，则使用基于整数L的内插滤波器对基带信号进行L倍上采样和低通滤波，以将所述基带采样率变换为输出采样率。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若输出采样率与基带采样率的比值为分数，则使用与所述比值相匹配的基于分数倍因子的内插滤波器，将所述基带采样率变换为输出采样率，包括：
若输出采样率与基带采样率的比值为分数L/M，并且L/M>＝1，则使用基于整数L的内插滤波器对基带信号进行L倍上采样和低通滤波，并使用基于整数M的内插滤波器对滤波后的基带信号进行M倍抽取，以将所述基带采样率变换为输出采样率。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若输出采样率与基带采样率的比值为分数，则使用与所述比值相匹配的基于分数倍因子的内插滤波器，将所述基带采样率变换为输出采样率，包括：
若输出采样率与基带采样率的比值为分数L/M，并且L/M>＝1，则使用基于整数P的内插滤波器对基带信号进行P倍上采样和低通滤波，并使用基于分数(MP)/L的farrow内插滤波器对滤波后的基带信号进行(MP)/L倍抽取，以将所述基带采样率变换为输出采样率。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，使用基于整数L的内插滤波器对基带信号进行L倍上采样，包括：
当L为2的N次幂时，使用N次半带滤波器对基带信号进行L倍上采样。
7.一种采样率变换装置，其特征在于，应用于挂接于高速工业控制总线上的设备中，包括：
子载波数量确定模块，用于获取当前传输带宽以及固定子载波间隔，并根据所述当前传输带宽和固定子载波间隔，确定当前子载波数量；
基带采样率确定模块，用于根据所述当前子载波数量，确定基带采样率，并使用所述基带采样率对基带信号进行处理；
采样率变换模块，用于在对基带信号进行数模转换之前，根据输出采样率与基带采样率的比值，对所述基带采样率进行采样率变换；
所述采样率变换模块，包括：判断单元，用于判断输出采样率与基带采样率的比值是否为整数；整数变换单元，用于若输出采样率与基带采样率的比值为整数，则使用与比值相匹配的基于整数因子的内插滤波器，将基带采样率变换为输出采样率；分数变换单元，用于若输出采样率与基带采样率的比值为分数，则使用与比值相匹配的基于分数倍因子的内插滤波器，将基带采样率变换为输出采样率。
8.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如权利要求1-6中任一所述的采样率变换方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现权利要求1-6中任一所述的采样率变换方法。
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