Синтезатор канала

Многофазный набор фильтров синтеза БПФ

Библиотека:
DSP System Toolbox / Фильтрующий / Многоскоростные фильтры

Описание

Блок Channel Synthesizer объединяет несколько узкополосных сигналов в широкополосный сигнал при помощи основанного на БПФ набора фильтров синтеза. Набор фильтров использует прототип lowpass, фильтруют, и реализован с помощью многофазной структуры. Можно задать коэффициенты фильтра непосредственно или через параметры проекта. Когда вы задаете параметры проекта, фильтр разработан с помощью функции designMultirateFIR.

Этот блок также принимает входные параметры переменного размера. Таким образом, во время симуляции можно изменить размер каждого входного канала. Количество каналов не может измениться.

Порты

Входной параметр

развернуть все

`x` Введите узкополосные сигналы
L-by-M матрица | L-by-M-by-N массив

Введите узкополосные сигналы, которые синтезатор канала объединяет, чтобы сформировать широкополосный сигнал. Каждый узкополосный сигнал формирует столбец во входном сигнале. Количество столбцов во входе соответствует количеству диапазонов частот набора фильтров. Если вход 3D, каждая матрица соответствует отдельному каналу.

Этот порт без имени, пока вы не устанавливаете Polyphase filter specification на Coefficients и выбираете параметр Specify coefficients from input port.

Типы данных: single | double
Поддержка комплексного числа: Да

`coeffs` — Моделируйте коэффициенты фильтра lowpass
вектор - строка

Коэффициенты прототипа lowpass фильтр. Должен быть по крайней мере один коэффициент на диапазон частот. Если длина фильтра lowpass является меньше, чем количество диапазонов частот, нулевые клавиатуры блока коэффициенты.

Зависимости

Этот порт появляется, когда вы устанавливаете Polyphase filter specification на Coefficients и выбираете параметр Specify coefficients from input port.

Типы данных: single | double

Вывод

развернуть все

`Port_1` — Широкополосный сигнал
L×M-by-1 вектор | L×M-by-N матрица

Широкополосный сигнал синтезатор канала формирует из нескольких входа узкие поддиапазоны.

Если вход является одним из следующего:

L-by-M матрица — вывод является L×M-by-1 вектор. M является количеством диапазонов частот.
L-by-M-by-N матрица — вывод является L×M-by-N матрица.

Типы данных: single | double
Поддержка комплексного числа: Да

Параметры

развернуть все

Если параметр перечислен как настраиваемый, то можно изменить его значение во время симуляции.

`Polyphase filter specification` — Отфильтруйте параметры проекта или коэффициенты
`Number of taps per band and stopband attenuation` (значение по умолчанию) | `Coefficients`

Number of taps per band and stopband attenuation — Задайте параметры проекта фильтра через параметры Stopband attenuation (dB) и Number of filter taps per frequency band. Когда вы задаете параметры проекта, фильтр разработан с помощью функции designMultirateFIR.
Coefficients — Задайте коэффициенты фильтра непосредственно с помощью параметра Prototype lowpass filter coefficients или введите их через порт coeffs.

`Number of filter taps per frequency band` — Количество коэффициентов фильтра на диапазон частот
`12` (значение по умолчанию) | положительное целое число

Количество коэффициентов фильтра, которые использует каждое многофазное ответвление. Количество многофазных ответвлений совпадает с количеством диапазонов частот. Общее количество коэффициентов фильтра для прототипа lowpass фильтр дано продуктом количества диапазонов частот и количества касаний фильтра на диапазон частот. Количество диапазонов частот равняется количеству столбцов во входе. Для данного затухания полосы задерживания, увеличивая число касаний на полосу сужает ширину перехода фильтра. В результате существует больше применимой пропускной способности для каждого диапазона частот, за счет увеличенного вычисления.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Polyphase filter specification на Number of taps per band and stopband attenuation.

`Stopband attenuation (dB)` — Затухание полосы задерживания
`80` (значение по умолчанию) | положительный действительный скаляр

Затухание полосы задерживания фильтра lowpass, в дБ. Это значение управляет максимальным объемом искажения от одного диапазона частот до следующего. Когда затухание полосы задерживания увеличивается, уменьшения пульсации полосы пропускания.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Polyphase filter specification на Number of taps per band and stopband attenuation.

`Specify coefficients from input port` — Отметьте, чтобы задать коэффициенты фильтра lowpass
от (значения по умолчанию) | на

Когда вы устанавливаете этот флажок, коэффициенты фильтра lowpass вводятся через порт coeffs. Когда вы снимаете этот флажок, коэффициенты заданы на диалоговом окне блока через параметр Prototype lowpass filter coefficients.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Polyspace filter specification на Coefficients.

`Prototype lowpass filter coefficients` — Коэффициенты прототипа lowpass фильтр
`rcosdesign(0.25,6,8,'sqrt')` (значение по умолчанию) | вектор - строка

Этот параметр задает коэффициенты прототипа lowpass фильтр. Значение по умолчанию является содействующим вектором, который возвращает rcosdesign(0.25,6,8,'sqrt'). Должен быть по крайней мере один коэффициент на диапазон частот. Если длина фильтра lowpass является меньше, чем количество диапазонов частот, нулевые клавиатуры блока коэффициенты.

Настраиваемый: да

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Polyphase filter specification на Coefficients и очистите параметр Specify coefficients from input port.

`Simulate using` — Тип симуляции, чтобы запуститься
`Interpreted execution` (значение по умолчанию) | `Code generation`

Interpreted execution
Моделируйте модель с помощью интерпретатора MATLAB^®. Эта опция сокращает время запуска и имеет более быструю скорость симуляции по сравнению с Code generation.
Code generation
Моделируйте модель с помощью сгенерированного кода C. В первый раз, когда вы запускаете симуляцию, Simulink^® генерирует код С для блока. Код С снова используется для последующих симуляций, пока модель не изменяется. Эта опция требует дополнительного времени запуска, но обеспечивает более быстрые последующие симуляции.

Образцовые примеры

Синтезируйте и канализируйте аудио

Синтезируйте и канализируйте звуковые сигналы

Открыть скрипт

Характеристики блока

Типы данных	`double` \| `single`
Многомерные сигналы	`No`
Сигналы переменного размера	`Yes`

Больше о

развернуть все

Набор фильтров синтеза

Набор фильтров синтеза состоит из набора параллельных полосовых фильтров, которые объединяют несколько входных узкополосных сигналов, _y0 (n), _y1 (n)..., _yM-1 (n) в один широкополосный сигнал, v(n). Входные узкополосные сигналы находятся в основной полосе. Каждый узкополосный сигнал интерполирован к более высокому уровню выборки при помощи upsampler, и затем отфильтрован фильтром lowpass. Комплексный экспоненциал, который следует за фильтром lowpass, сосредотачивает основополосный сигнал вокруг _wk.

Моделируйте фильтр Lowpass

Чтобы реализовать набор фильтров синтеза эффективно, синтезатор использует прототип lowpass фильтр. Этот фильтр имеет импульсный ответ h [n], нормированной двухсторонней пропускной способности 2π/M и частоты среза π/M. M является количеством диапазонов частот, то есть, ответвлений набора фильтров синтеза. Это значение соответствует длине БПФ, которую использует набор фильтров. M может быть высоким в порядке 2048 или больше. Затухание полосы задерживания определяет минимальный уровень интерференции (искажение) от одного диапазона частот до другого. Пульсация полосы пропускания должна быть маленькой так, чтобы входной сигнал не был искажен в полосе пропускания.

Прототип lowpass фильтр моделирует первое ответвление набора фильтров. Другой M – 1 ответвление моделируется фильтрами, которые являются модулируемыми версиями прототипного фильтра. Фактором модуляции дают.

Вывод каждого полосового фильтра формирует определенный фрагмент широкополосного сигнала. Вывод всех ответвлений добавляется, чтобы сформировать широкополосный сигнал, v(n).

Алгоритмы

развернуть все

Многофазная реализация

Набор фильтров синтеза может быть реализован эффективно с помощью многофазной структуры.

Чтобы вывести многофазную структуру, запустите с передаточной функции прототипа lowpass фильтр.

$H_{0} (z) = b_{0} + b_{1} z^{- 1} + ... + b_{N} z^{- N}$

N +1 является длиной прототипного фильтра.

Можно перестроить это уравнение можно следующим образом:

$H_{0} (z) = \begin{matrix} (b_{0} + b_{M} z^{- M} + b_{2 M} z^{- 2 M} + .. + b_{N - M + 1} z^{- (N - M + 1)}) + \\ z^{- 1} (b_{1} + b_{M + 1} z^{- M} + b_{2 M + 1} z^{- 2 M} + .. + b_{N - M + 2} z^{- (N - M + 1)}) + \\ \begin{matrix} ⋮ \\ z^{- (M - 1)} (b_{M - 1} + b_{2 M - 1} z^{- M} + b_{3 M - 1} z^{- 2 M} + .. + b_{N} z^{- (N - M + 1)}) \end{matrix} \end{matrix}$

M является количеством многофазных компонентов.

Можно записать это уравнение как:

$H_{0} (z) = E_{0} (z^{M}) + z^{- 1} E_{1} (z^{M}) + ... + z^{- (M - 1)} E_{M - 1} (z^{M})$

_E0(zM), _E1(zM)..., _EM-1(zM) является многофазными компонентами прототипа lowpass фильтр, _H0 (z).

Другие фильтры в наборе фильтров, _Hk (z), где k = 1..., M-1, модулируемые версии этого прототипного фильтра.

Можно записать передаточную функцию k th модулируемый полосовой фильтр как. Заменяя z на ^_zejwk,

$H_{k} (z) = h_{0} + h_{1} e^{j w k} z^{- 1} + h_{2} e^{j 2 w k} z^{- 2} ... + h_{N} e^{j N w k} z^{- N}$

N +1 является длиной k th фильтр.

В многофазной форме уравнение следующие:

$H_{k} (z) = [1 e^{j w_{k}} e^{j 2 w_{k}} ... e^{j (M - 1) w_{k}}] [\begin{matrix} E_{0} (z^{M}) \\ z^{- 1} E_{1} (z^{M}) \\ ⋮ \\ z^{- (M - 1)} E_{M - 1} (z^{M}) \end{matrix}]$

Для всех каналов M в наборе фильтров передаточной функцией MIMO, H (z), дают:

$H (z) = [\begin{matrix} \begin{array}{l} 111 & ... & 1 \end{array} \\ \begin{array}{l} 1 & e^{j w_{1}} & e^{j 2 w_{1}} & ... & e^{j (M - 1) w_{1}} \end{array} \\ ⋮ \\ \begin{array}{l} 1 & e^{j w_{M - 1}} & e^{j 2 w_{M - 1}} & ... & e^{j (M - 1) w_{M - 1}} \end{array} \end{matrix}] [\begin{matrix} E_{0} (z^{M}) \\ z^{- 1} E_{1} (z^{M}) \\ ⋮ \\ z^{- (M - 1)} E_{M - 1} (z^{M}) \end{matrix}]$

Вот многоскоростная благородная идентичность для интерполяции, принимая что D = M:

Для рисунка рассмотрите первое ответвление набора фильтров, который содержит фильтр lowpass.

Замените _H0 (z) на его многофазное представление.

После применения благородной идентичности для интерполяции можно заменить задержки, коэффициент интерполяции и сумматор с переключателем коммутатора.

Для всех каналов M в наборе фильтров передаточной функцией MIMO, H (z), дают:

$H (z) = [\begin{matrix} \begin{array}{l} 111 & ... & 1 \end{array} \\ \begin{array}{l} 1 & e^{j w_{1}} & e^{j 2 w_{1}} & ... & e^{j (M - 1) w_{1}} \end{array} \\ ⋮ \\ \begin{array}{l} 1 & e^{j w_{M - 1}} & e^{j 2 w_{M - 1}} & ... & e^{j (M - 1) w_{M - 1}} \end{array} \end{matrix}] [\begin{matrix} E_{0} (z) \\ E_{1} (z) \\ ⋮ \\ E_{M - 1} (z) \end{matrix}]$

Матрица слева является матрицей IDFT. С матрицей IDFT эффективное внедрение lowpass основанного на прототипе набора фильтров похоже на следующее.

Ссылки

[1] Харрис, Фредерик Дж, многоскоростная обработка сигналов для систем связи, PTR Prentice Hall, 2004.

[2] Харрис, F.J., Крис Дик и Майкл Райс. "Цифровые получатели и передатчики Используя многофазные наборы фильтров для радиосвязей". IEEE^® Transactions на микроволновой теории и методах. Издание 51, номер 4, апрель 2003.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Смотрите также

Блоки

Channelizer | Двухместный набор фильтров синтеза | Двухканальный фильтр поддиапазона синтеза

Системные объекты

dsp.ChannelSynthesizer | dsp.Channelizer | dsp.DyadicSynthesisFilterBank | dsp.SubbandSynthesisFilter

Документация

Синтезатор канала

Описание

Порты

Входной параметр

`x` Введите узкополосные сигналы
L-by-M матрица | L-by-M-by-N массив

`coeffs` — Моделируйте коэффициенты фильтра lowpass
вектор - строка

Зависимости

Вывод

`Port_1` — Широкополосный сигнал
L×M-by-1 вектор | L×M-by-N матрица

Параметры

`Polyphase filter specification` — Отфильтруйте параметры проекта или коэффициенты
`Number of taps per band and stopband attenuation` (значение по умолчанию) | `Coefficients`

`Number of filter taps per frequency band` — Количество коэффициентов фильтра на диапазон частот
`12` (значение по умолчанию) | положительное целое число

Зависимости

`Stopband attenuation (dB)` — Затухание полосы задерживания
`80` (значение по умолчанию) | положительный действительный скаляр

Зависимости

`Specify coefficients from input port` — Отметьте, чтобы задать коэффициенты фильтра lowpass
от (значения по умолчанию) | на

Зависимости

`Prototype lowpass filter coefficients` — Коэффициенты прототипа lowpass фильтр
`rcosdesign(0.25,6,8,'sqrt')` (значение по умолчанию) | вектор - строка

Зависимости

`Simulate using` — Тип симуляции, чтобы запуститься
`Interpreted execution` (значение по умолчанию) | `Code generation`

Образцовые примеры

Синтезируйте и канализируйте аудио

Характеристики блока

Больше о

Набор фильтров синтеза

Моделируйте фильтр Lowpass

Алгоритмы

Многофазная реализация

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Смотрите также

Блоки

Системные объекты

Введенный в R2017a

Документация DSP System Toolbox

Поддержка

Документация

Синтезатор канала

Описание

Порты

Входной параметр

x Введите узкополосные сигналы L-by-M матрица | L-by-M-by-N массив

coeffs — Моделируйте коэффициенты фильтра lowpass вектор - строка

Зависимости

Вывод

Port_1 — Широкополосный сигнал L×M-by-1 вектор | L×M-by-N матрица

Параметры

Polyphase filter specification — Отфильтруйте параметры проекта или коэффициенты Number of taps per band and stopband attenuation (значение по умолчанию) | Coefficients

Number of filter taps per frequency band — Количество коэффициентов фильтра на диапазон частот 12 (значение по умолчанию) | положительное целое число

Зависимости

Stopband attenuation (dB) — Затухание полосы задерживания 80 (значение по умолчанию) | положительный действительный скаляр

Зависимости

Specify coefficients from input port — Отметьте, чтобы задать коэффициенты фильтра lowpass от (значения по умолчанию) | на

Зависимости

Prototype lowpass filter coefficients — Коэффициенты прототипа lowpass фильтр rcosdesign(0.25,6,8,'sqrt') (значение по умолчанию) | вектор - строка

Зависимости

Simulate using — Тип симуляции, чтобы запуститься Interpreted execution (значение по умолчанию) | Code generation

Образцовые примеры

Синтезируйте и канализируйте аудио

Характеристики блока

Больше о

Набор фильтров синтеза

Моделируйте фильтр Lowpass

Алгоритмы

Многофазная реализация

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++ Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Смотрите также

Блоки

Системные объекты

Введенный в R2017a

Документация DSP System Toolbox

Поддержка

`x` Введите узкополосные сигналы
L-by-M матрица | L-by-M-by-N массив

`coeffs` — Моделируйте коэффициенты фильтра lowpass
вектор - строка

`Port_1` — Широкополосный сигнал
L×M-by-1 вектор | L×M-by-N матрица

`Polyphase filter specification` — Отфильтруйте параметры проекта или коэффициенты
`Number of taps per band and stopband attenuation` (значение по умолчанию) | `Coefficients`

`Number of filter taps per frequency band` — Количество коэффициентов фильтра на диапазон частот
`12` (значение по умолчанию) | положительное целое число

`Stopband attenuation (dB)` — Затухание полосы задерживания
`80` (значение по умолчанию) | положительный действительный скаляр

`Specify coefficients from input port` — Отметьте, чтобы задать коэффициенты фильтра lowpass
от (значения по умолчанию) | на

`Prototype lowpass filter coefficients` — Коэффициенты прототипа lowpass фильтр
`rcosdesign(0.25,6,8,'sqrt')` (значение по умолчанию) | вектор - строка

`Simulate using` — Тип симуляции, чтобы запуститься
`Interpreted execution` (значение по умолчанию) | `Code generation`

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.