Frequency-Domain FIR Filter
Отфильтруйте входной сигнал в частотном диапазоне
- Библиотека:
DSP System Toolbox / Фильтрующий / Реализации Фильтра
Описание
Блок Frequency-Domain FIR Filter реализует частотный диапазон, быстрое преобразование Фурье (FFT) - базирующаяся фильтрация, чтобы отфильтровать входной сигнал потоковой передачи. Во временном интервале операция фильтрации включает свертку между входом и импульсной характеристикой фильтра конечной импульсной характеристики (FIR). В частотном диапазоне операция фильтрации включает умножение преобразования Фурье входа и преобразования Фурье импульсной характеристики. Фильтрация частотного диапазона становится более эффективной, чем временной интервал, фильтрующий, когда импульсная характеристика становится более длинной. Можно задать коэффициенты фильтра непосредственно в частотном диапазоне установкой Numerator domain к Frequency.
Этот блок использует сохранение перекрытие и методы перекрытия-суммы, чтобы выполнить фильтрацию частотного диапазона. Для фильтров с долгой длиной импульсной характеристики задержка, свойственная к этим двум методам, может быть значительной. Чтобы смягчить эту задержку, блок Frequency-Domain FIR Filter делит импульсную характеристику в более короткие блоки и реализует сохранение перекрытие и методы перекрытия-суммы на этих более коротких блоках. Чтобы разделить импульсную характеристику, установите флажок Partition numerator to reduce latency. Для получения дополнительной информации об этих двух методах и при сокращении задержки посредством разделения импульсной характеристики, см. Алгоритмы.
Порты
Входной параметр
Выходные аргументы
Параметры
Frequency-domain filter method — Фильтрация метода в частотном диапазоне
Overlap-save (значение по умолчанию) | Overlap-add
Фильтрация метода в частотном диапазоне, заданном как любой Overlap-save или Overlap-add. Для получения дополнительной информации об этих двух методах см. Алгоритмы
Numerator domain — Область числителя
Time (значение по умолчанию) | Frequency
Область коэффициентов фильтра, заданных как одно из следующего:
Time– Задайте коэффициенты фильтра временного интервала в параметре Filter coefficients или через входной порт NUM.Frequency– Задайте частотную характеристику фильтра в параметре Frequency response или через входной порт NUMFFT.
Specify coefficients from input port — Отметьте, чтобы задать коэффициенты фильтра lowpass
от (значения по умолчанию) | на
Когда вы устанавливаете этот флажок, КИХ-коэффициенты фильтра вводятся через порт, NUM. Когда вы снимаете этот флажок, коэффициенты заданы на диалоговом окне блока через параметр Filter coefficients.
Чтобы просмотреть ответ фильтра, снимите этот флажок, задайте коэффициенты на диалоговом окне блока и нажмите на кнопку View Filter Response.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Numerator domain на Time.
Filter coefficients — отфильтруйте коэффициенты
fir1(100,0.3) (значение по умолчанию) | вектор-строка
КИХ-коэффициенты фильтра, заданные как вектор-строка.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Numerator domain на Time и очистите параметр Specify coefficients from input port.
Типы данных: single | double | int8 | int16 | int32 | int64 | uint8 | uint16 | uint32 | uint64
Поддержка комплексного числа: Да
Specify frequency response from input port — Отметьте, чтобы задать коэффициенты фильтра частотного диапазона
от (значения по умолчанию) | на
Когда вы устанавливаете этот флажок, КИХ-коэффициенты фильтра в частотном диапазоне вводятся через порт, NUMFFT. Когда вы снимаете этот флажок, коэффициенты заданы на диалоговом окне блока через параметр Frequency response.
Чтобы просмотреть ответ фильтра, снимите этот флажок, задайте частотную характеристику на диалоговом окне блока и нажмите на кнопку View Filter Response.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Numerator domain на Frequency.
Frequency response — Отфильтруйте коэффициенты
fft(fir1(100,0.3),202) (значение по умолчанию) | вектор-строка | матрица
Частотная характеристика фильтра, заданного как вектор-строка или матрица. Когда вы очищаете параметр Partition numerator to reduce latency, Frequency response должен быть вектором-строкой. Длина БПФ равна длине вектора Frequency response. Когда вы выбираете параметр Partition numerator to reduce latency, Frequency response должен быть матрицей 2P-by-N, где P является размером раздела, и N является количеством разделов.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Numerator domain на Frequency и очистите параметр Specify frequency response from input port.
Типы данных: single | double | int8 | int16 | int32 | uint8 | uint16 | uint32
Поддержка комплексного числа: Да
Partition numerator to reduce latency — Отметьте, чтобы разделить числитель, чтобы уменьшать задержку
от (значения по умолчанию) | на
Отметьте, чтобы разделить числитель, чтобы уменьшать задержку, заданную как одно из следующего:
прочь – фильтр использует традиционное сохранение перекрытие или метод перекрытия-суммы. Задержка в этом случае является длиной БПФ – NumLen + 1. NumLen является длиной вектора числителя, который вы задаете в параметре Filter coefficients.
на – В этом режиме, блок делит числитель в сегменты длины, заданной параметром Numerator partition length. Фильтр выполняет, сохраняют перекрытие или накладываются - прибавляют каждый раздел, и комбинирует частичные результаты сформировать полный выход. Задержка теперь уменьшается до длины раздела.
Numerator partition length — Длина раздела числителя
32
Длина раздела числителя, заданного как положительное целое число, меньше чем или равное длине числителя.
Зависимости
Этот параметр применяется только, когда вы устанавливаете Numerator domain на Time и выберите параметр Partition numerator to reduce latency.
Типы данных: single | double | int8 | int16 | int32 | int64 | uint8 | uint16 | uint32 | uint64
Time-domain numerator length — Длина числителя временного интервала
101
Длина числителя временного интервала, заданная как положительный скаляр с целочисленным знаком.
Зависимости
Этот параметр применяется только, когда вы устанавливаете Numerator domain на Frequency и снимите флажок Partition numerator to reduce latency.
Типы данных: single | double | int8 | int16 | int32 | uint8 | uint16 | uint32
Inherit FFT length from numerator length — Отметьте, чтобы наследовать длину БПФ от длины числителя
на (значении по умолчанию) | прочь
Когда вы устанавливаете этот флажок, длина БПФ равняется дважды длине числителя. Когда вы снимаете этот флажок, вы задаете длину БПФ через параметр FFT length.
Зависимости
Этот параметр применяется только, когда вы устанавливаете Numerator domain на Time и очистите параметр Partition numerator to reduce latency.
FFT length — Длина БПФ
1024
Длина БПФ, которую вы задаете, должна быть больше или быть равна длине вектора числителя, который вы задаете в параметре Filter coefficients.
Зависимости
Этот параметр применяется, когда вы устанавливаете Numerator domain на Time, очистите Partition numerator to reduce latency и параметры Inherit FFT length from numerator length.
Типы данных: single | double | int8 | int16 | int32 | int64 | uint8 | uint16 | uint32 | uint64
Filter is real — Отметьте, чтобы задать, действителен ли фильтр
true (значение по умолчанию) | false
Отметьте, чтобы задать, действителен ли фильтр, задан как true или false.
Зависимости
Этот параметр применяется когда Numerator domain к Frequency.
Output filter latency — Отметьте, чтобы вывести задержку фильтра
'off' (значение по умолчанию) | 'on'
Когда вы устанавливаете этот флажок и нажимаете Apply, блок выводит задержку фильтра через порт latency.
View Filter Response — Визуализируйте частотную характеристику КИХ-фильтра
button
Открывает Инструмент Визуализации Фильтра (FVTool) и отображает величину/фазовый отклик КИХ-фильтра. Ответ основан на диалоговых параметрах блока. Изменения, внесенные в эти параметры, обновляют FVTool.
Чтобы обновить ответ величины, в то время как FVTool запускается, измените диалоговые параметры блока и нажмите Apply.
Просмотреть ответ фильтра, когда Numerator domain установлен в Time, снимите флажок Specify coefficients from input port. Просмотреть ответ фильтра, когда Numerator domain установлен в Frequency, снимите флажок Specify frequency response from input port.
Simulate using — Тип симуляции, чтобы запуститься
Code generation (значение по умолчанию) | Interpreted execution
Code generation— Симулируйте 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 быструю скорость симуляции, чемInterpreted execution.Interpreted execution— Симулируйте модель с помощью интерпретатора MATLAB®. Эта опция сокращает время запуска, но имеет более медленную скорость симуляции, чемCode generation.
Примеры модели
Характеристики блока
Типы данных |
|
Прямое сквозное соединение |
|
Многомерные сигналы |
|
Сигналы переменного размера |
|
Обнаружение пересечения нулем |
|
Алгоритмы
Сохраните перекрытие и наложитесь - добавляют, два частотных диапазона основанные на БПФ методы фильтрации этот алгоритм использование.
Сохранить перекрытие
Метод сохранения перекрытие реализован с помощью следующего подхода:
Входной поток разделен в перекрывающиеся блоки размера FFTLen с фактором перекрытия NumLen – 1 выборка. FFTLen является длиной БПФ, и NumLen является длиной КИХ-числителя фильтра. БПФ каждого блока входных выборок вычисляется и умножается с БПФ длины-FFTLen КИХ-числителя. Обратное быстрое преобразование Фурье (IFFT) результата выполняется, и последний FFTLen – NumLen +, 1 выборка сохранена. Остающиеся выборки пропущены.
Задержкой сохранения перекрытие является FFTLen – NumLen + 1. Первый FFTLen – NumLen + 1 выборка равен нулю. Отфильтрованное значение первой входной выборки появляется как FFTLen - NumLen + 2 выборка выхода.
Обратите внимание на то, что длина БПФ должна быть больше, чем длина числителя и обычно устанавливается в значение, намного больше, чем NumLen.
Перекрытие - Добавляет
Метод перекрытия-суммы реализован с помощью следующего подхода:
Входной поток разделен в блоки длины FFLen – NumLen + 1 без перекрытия между последовательными блоками. Подобно сохранению перекрытие БПФ блока вычисляется и умножается на БПФ КИХ-числителя. ОБПФ результата затем вычисляется. Первый NumLen + 1 выборка изменяется путем добавления значений последнего NumLen + 1 выборка от предыдущего вычисленного ОБПФ.
Задержка перекрытия - добавляет, FFTLen – NumLen + 1. Первый FFTLen – NumLen + 1 выборка равен нулю. Отфильтрованное значение первой входной выборки появляется как FFTLen - NumLen + 2 выборка выхода.
Ссылки
[1] Stockham, T. G. "Скоростная свертка младшая и корреляция". Продолжения 1 966 компьютерных конференций по соединению Spring, AFIPS, 28 (1966): 229–233.