SubbandArchitekturen

Subbandarchitekturen (auch Subband-Architekturen) sind digitale Signalverarbeitungssysteme, die ein Eingangssignal in mehrere Frequenzbänder aufteilen, sogenannte Subbänder, um sie getrennt zu verarbeiten. Typische Anwendungen finden sich in der Subbandkodierung, der Breitbandkommunikation sowie in der Hilfsverarbeitung von Signalen in Audiosystemen, Bild- und Videocodierung. Ziel ist oft die Reduktion der Datenrate, die Erhöhung der Rechen- oder Speichereffizienz oder die Ermöglichung skalierbarer Codierung.

Die Funktionsweise basiert auf Filterbanken: Ein Analysierfilterbank teilt das Signal in Subbänder auf, oft kombiniert mit Downsampling. Zur Rekonstruktion wird ein Synthesefilterbank verwendet, der die Subbandsignale nach dem Downsampling wieder zusammensetzt. Häufig werden effiziente Implementierungen wie Polyphase- oder Quadrature-Mirror-Filter (QMF)-Banken eingesetzt, um Aliasing zu kontrollieren und Rechenaufwand zu minimieren. Die Qualität der Rekonstruktion hängt von der Delays, der Phasenreaktion und der Güte der Filter ab.

Es gibt verschiedene Subband-Designs: uniforme Subbänder mit gleichen Bandbreiten und nicht uniforme Systeme, die psychoakustische oder andere pragmatische Kriterien berücksichtigen. Subbandarchitekturen können mit verschiedenen Abtastraten pro Subband arbeiten (unterabtastet oder oversampled) und bieten oft Flexibilität bei der Bitratenverteilung, was Skalierbarkeit und Anpassungsfähigkeit begünstigt.

Anwendungsfelder umfassen die Audiocodecs, bei denen ein Subband- oder Filterbankverfahren der Vorkodierung dient, sowie Subsidiarien in der digitalen Kommunikation (z. B. Multicarrier-Systeme, die Subbänder als Träger nutzen). Herausforderungen liegen in Filterentwurf, Latenz, Rauschverhalten durch Quantisierung und im Umgang mit Verzerrungen durch Nichtidealitäten der Filterbanken.