16 CAPÍTULO 12. FILTROS <strong>FIR</strong>entre 0 y π, de manera de calcular sólo la mitad de las muestras de la respuesta impulsivah[n] del filtro real.Las frecuencias donde se “muestrea” la respuesta en frecuencia deseada son arbitrarias,pero una simplificación importante —evitar la inversión de la matriz W— se obtiene si lasN frecuencias ω k están equiespaciadas. Esto es, siresultaH [k] = H d¡ejω k¢= Hd³e j 2π N k´ω k = 2π k, k =0, 1, ...,N− 1.N= h [0] + h [1] e −j 2π N k + h [2] e −j 2π N k2 + ··· + h [N − 1] e −j 2π N k(N−1) ,que puede escribirse en forma más compacta comoH [k] =N−1Xn=0h [n] e −j 2π N kn , (12.9)que es la TDF de h[n]. Por lo tanto, los coeficientes h[n] del filtro <strong>FIR</strong> pueden computarseapartirdelaTDFinversadeH[k]. En efecto, multiplicando (12.9) por el factor e j 2π N km ,se tieneH [k] e j 2π N km =y sumando para k =0, 1,...,N − 1N−1Xk=0H [k] e j 2π N km =Intercambiando el orden de la suma,N−1Xk=0H [k] e j 2π N km =N−1Xn=0N−1Xh [n] e −j 2π N kn e j 2π N km ,N−1Xk=0 n=0N−1Xn=0h [n]Analizando la segunda sumatoria, se observa queN−1Xk=0h [n] e −j 2π N k (n−m) .N−1Xk=0³e −j 2π N (n−m)´k =1 − e −j 2π N (n−m)N³e −j 2π N (n−m)´k . (12.10)1 − e −j 2π N (n−m) = 1 − e−j2π(n−m)1 − e −j 2π N (n−m) .Si n−m 6= rN, parar entero,lasumadaceropuese j2π` =1. Sin embargo, si n−m = rN,tanto el numerador como el denominador se anulan. Para analizar que sucede en este caso,es más sencillo analizar la sumatoria, ya queN−1Xk=0En consecuencia,³e −j 2π N (n−m)´kN−1Xk=0¯¯n−m=rN=N−1Xk=0³e −j 2π rN´k N−1XN =k=0³½e −j 2π (n−m)´k NN, n − m = rN=0, en caso contrario1 k = N
12.4. MÉTODO DE MUESTREO EN FRECUENCIA 17obienN−1Xk=0e −j 2π N kn =∞Xr=−∞δ [n − rN] , (12.11)para r entero. Volviendo a la expresión (12.10), limitando los valores de m al rango0 ≤ m ≤ N − 1, setienequeN−1Xk=0H [k] e j 2π N km =N−1Xn=0Cambiando nuevamente n por m, finalmente se obtieneh [n] = 1 N12.4.1 Relación entre h d [n] y h[n]h [n] N δ [n − m] =Nh[m] .N−1Xk=0H [k] e j 2π N kn (12.12)La relación entre la respuesta impulsiva h d [n] del filtro ideal o prototipo con respuesta enfrecuencia H d¡ejω ¢ y la respuesta impulsiva h[n] del filtro obtenido muestreando H d¡ejω ¢en determinadas frecuencias ω k =2πk/N, k =0, 1,...,N − 1 se puede establecer comosigue. El filtro prototipo tiene una respuesta en frecuenciadondeH d¡ejω ¢ =h d [`] = 12πZ π−π∞X`=−∞h d [`] e −jω`,H d¡ejω ¢ e jω`dω.Por otra parte, en cada una de las frecuencias ω k ,setieneH d¡ejω ¢¯¯ω=ωk = H [k] =y de acuerdo a la expresión(12.12),h [n] = 1 NN−1Xk=0H [k] e j 2π N kn = 1 NIntercambiando el orden de las sumatorias,h [n] =∞X`=−∞h d [`]N−1Xk=0∞X`=−∞Ã∞X`=−∞h d [`] e −j 2π N k`,N−11 Xe −j 2π N k(`−n) ,Nk=0k`!h d [`] e −j 2π N e j 2π N kn .donde la segunda sumatoria es la conocida expresión (12.11). Por lo tanto,h [n] =∞Xr=−∞h d [n + rN] . (12.13)