CIC Decimation

Десятикратно уменьшите сигнал с помощью каскадного интегрально-гребенчатого фильтра

Библиотека:
DSP System Toolbox / Фильтрующий / Многоскоростные фильтры
Поддержка HDL DSP System Toolbox / фильтрация

Описание

Блок CIC Decimation выполняет уменьшение частоты дискретизации (децимация) на входном сигнале целочисленным коэффициентом. Фильтры Каскадной расчески интегратора (CIC) являются классом КИХ-фильтров линейной фазы, состоявших из части расчески и части интегратора.

Блок поддерживает действительные и комплексные входные параметры фиксированной точки. В его режиме normal mode операции блок CIC Decimation позволяет числовым значениям сумматора переполнять и переносить [1] [3]. Инфраструктура Фиксированной точки затем вызывает предупреждения переполнения появиться на командной строке. Это переполнение не имеет никакого значения.

Блок CIC Decimation требует лицензии Fixed-Point Designer™.

Порты

Входной параметр

развернуть все

`Port_1` — Входной сигнал
вектор | матрица

Ввод данных в виде вектора или матрицы. Количество входных строк должно быть кратным фактору децимации.

Если вход является фиксированной точкой, это должно быть целое число со знаком или подписанная фиксированная точка с наклоном степени двойки и нулевым смещением.

Типы данных: int8 | int16 | int32 | int64 | fixed point
Поддержка комплексного числа: Да

Вывод

развернуть все

`Port_1` — CIC десятикратно уменьшил выход
вектор | матрица

CIC десятикратно уменьшил выходной параметр, возвращенный как вектор или матрица. Тип данных выхода определяется настройками в диалоговом окне блока. Сложность выходных соответствий тот из входа. Количество выходных строк (1/R) ✕Num, где R является фактором децимации, и Num является количеством входных строк.

Типы данных: int8 | int16 | int32 | int64 | fixed point
Поддержка комплексного числа: Да

Параметры

развернуть все

`Coefficient source` — Источник информации о фильтре
`Dialog parameters` (значение по умолчанию) | `Filter object`

Источник информации о фильтре в виде одного из следующего:

Dialog parameters — Введите информацию о фильтре, таком как Decimation factor (R), Differential delay (M) и Number of sections (N), в диалоговом окне блока.
Filter object — Задайте фильтр с помощью dsp.CICDecimator Система object™.

Различные элементы появляются на диалоговом окне блока CIC Decimation в зависимости от того, выбираете ли вы Dialog parameters или Filter object в параметре Coefficient source.

`Decimation factor (R)` — Фактор децимации
2 (значение по умолчанию) | целое число

Фактор децимации фильтра в виде целого числа, больше, чем 1.

Зависимости

Этот параметр появляется, когда вы устанавливаете Coefficient source на Dialog parameters.

`Differential Delay (M)` — Дифференциальная задержка
1 (значение по умолчанию) | положительное целое число

Задайте дифференциальную задержку части расчески фильтра, M, как положительное целое число. Для получения дополнительной информации см. Децимирующий фильтр CIC.

Зависимости

Этот параметр появляется, когда вы устанавливаете Coefficient source на Dialog parameters.

`Number of sections (N)` — Количество разделов фильтра
2 (значение по умолчанию) | положительное целое число

Задайте количество разделов фильтра. Номер, который вы задаете, определяет количество разделов или в части расчески фильтра или в части интегратора фильтра. Это значение не представляет общее количество разделов в расческе и объединенных частях интегратора.

Зависимости

Этот параметр появляется, когда вы устанавливаете Coefficient source на Dialog parameters.

`Data type specification mode` — Задайте размер слова и дробную длину разделов фильтра и выведите
`Full precision` (значение по умолчанию) | `Minimum section word lengths` | `Specify word lengths` | `Binary point scaling`

Выберите, как вы задаете размер слова фиксированной точки и дробную длину разделов фильтра и/или выводите:

Full precision — Слово и дробные длины разделов фильтра и выходных параметров автоматически выбраны для вас. Все размеры слова (WL) установлены в:

$WL = ceil (N \times \log_{2} (M \times R)) + I$
где,
- I Введите размер слова
- M Дифференциальная задержка
- N Количество разделов
- R Фактор децимации
Все дробные длины установлены во входную длину части.
Minimum section word lengths — Задайте размер слова фильтра выход в параметре Output word length. Блок автоматически выбирает размеры слова разделов фильтра и всех дробных длин, таким образом, что каждый из размеров слова раздела как можно меньше. Точность каждого раздела фильтра меньше в Full precision режим, но область значений каждого раздела сохраняется.
Specify word lengths — Задайте размеры слова разделов фильтра и выхода в параметрах Output word length и Section word lengths. Блок автоматически выбирает дробные длины для разделов фильтра и выхода, таким образом, что область значений каждого раздела сохраняется, когда младшие значащие биты отбрасываются.
Binary point scaling — Задайте слово и дробные длины разделов фильтра и выхода в Section word lengths, Section fraction lengths, Output word length и параметрах Output fraction length.

Зависимости

Этот параметр появляется, когда вы устанавливаете Coefficient source на Dialog parameters.

`Section word lengths` — Размер слова разделов фильтра
[16 16 16 16 ] (значение по умолчанию) | скаляр | вектор-строка

Размеры слова фильтра разделяют в виде скаляра или вектора из длины, равной 2N, где N является количеством разделов фильтра. Размер слова раздела должен быть в области значений [2, 128].

Зависимости

Этот параметр появляется, когда вы устанавливаете Coefficient source на Dialog parameters и Data type specification mode к любому Specify word lengths или Binary point scaling.

`Section fraction lengths` — Дробные длины разделов фильтра
0 (значение по умолчанию) | целое число

Дробные длины фильтра разделяют в виде целого числа.

Зависимости

Этот параметр появляется, когда вы устанавливаете Coefficient source на Dialog parameters и Data type specification mode к Binary point scaling.

`Output word length` — Размер слова фильтра выводится
32 (значение по умолчанию) | целое число

Размер слова фильтра выход в виде целого числа в области значений [2, 128].

Зависимости

Этот параметр появляется, когда вы устанавливаете Coefficient source на Dialog parameters и Data type specification mode к любой опции кроме Full precision.

`Output fraction length` — Дробная длина фильтра выводится
0 (значение по умолчанию) | целое число

Дробная длина фильтра выводится в виде целого числа.

Зависимости

`Rate options` — Правило обработки уровня
`Enforce single-rate processing` (значение по умолчанию) | `Allow multirate processing`

Задайте правило обработки уровня для блока:

Enforce single-rate processing — Блок выполняет основанную на системе координат обработку и производит выход, который имеет ту же частоту дискретизации как вход. Чтобы десятикратно уменьшить сигнал при поддержании входной частоты дискретизации, блок уменьшает выходной формат кадра. В этом режиме входной размер столбца должен быть кратным Decimation Factor (R).
Allow multirate processing — Блок выполняет основанную на выборке обработку. В этом режиме блок производит выход с частотой дискретизации, которая является R времена медленнее, чем входная частота дискретизации.

`Filter object` — Объект многоскоростного фильтра
`dsp.CICDecimator`

Укажите, что имя многоскоростного фильтра возражает, что вы хотите, чтобы блок реализовал. Необходимо задать фильтр как dsp.CICDecimator Системный объект.

Можно задать Системный объект в диалоговом окне блока или в переменной рабочей области MATLAB^®.

Для получения информации о создании Системных объектов смотрите, Задают Объекты Базовой системы.

Зависимости

Этот параметр появляется, когда вы устанавливаете Coefficient source на Filter object.

`View Filter Response` — Просмотрите ответ фильтра
`gui button`

Эта кнопка открывает Инструмент Визуализации Фильтра (fvtool) от продукта Signal Processing Toolbox™ и отображений ответ фильтра фильтра задан в блоке. Для получения дополнительной информации о FVTool см. документацию Signal Processing Toolbox.

Примечание

Если вы задаете фильтр в параметре Filter object, необходимо применить фильтр путем нажатия кнопки Apply перед использованием кнопки View Filter Response.

Примеры модели

GSM, цифровой вниз конвертер в Simulink

Симулируйте установившееся поведение фиксированной точки, цифровой вниз конвертер для GSM (Глобальная Система для Мобильного) основополосные преобразования. Модель в качестве примера использует блоки из Simulink® и DSP System Toolbox™, чтобы эмулировать работу Цифрового вниз конвертера (DDC) Четверки TI GC4016.

Характеристики блока

Типы данных	`fixed point` \| `integer`
Прямое сквозное соединение	`no`
Многомерные сигналы	`no`
Сигналы переменного размера	`no`
Обнаружение пересечения нулем	`no`

Больше о

развернуть все

CIC-фильтр

CIC-фильтры являются оптимизированным классом КИХ-фильтров линейной фазы, состоявших из части расчески и части интегратора.

Децимирующий фильтр CIC концептуально дан одним CIC-фильтром уровня, H(z), который является реконструкционным фильтром lowpass, сопровождаемым downsampler. Децимирующий фильтр CIC уменьшает частоту дискретизации входного сигнала целочисленным коэффициентом с помощью каскадного интегрально-гребенчатого (CIC) фильтра.

В более эффективном внедрении один CIC-фильтр уровня H(z) разложен на множители этот путь:

$H (z) = {[\sum_{k = 0}^{R M - 1} z^{- k}]}^{N} = \frac{{(1 - z^{- R M})}^{N}}{{(1 - z^{- 1})}^{N}} = \frac{1}{{(1 - z^{- 1})}^{N}} \cdot \frac{{(1 - z^{- R M})}^{N}}{1} = H_{I}^{N} (z) \cdot H_{c}^{N} (z)$

где,

H _я - передаточная функция части интегратора фильтра, содержащего этапы N интеграторов.
H _C является передаточной функцией разделов N каскадных гребенчатых фильтров, каждого с шириной RM.
N является количеством разделов. Количество разделов в CIC-фильтре задано как количество разделов или в части расчески или в части интегратора фильтра. Это значение не представляет общее количество разделов в целом фильтре.
R является фактором децимации.
M является дифференциальной задержкой.

В полной многоскоростной реализации алгоритм применяет благородную идентичность для децимации и перемещает фактор изменения уровня, R, чтобы следовать после разделов N каскадных интеграторов. Передаточная функция получившегося фильтра дана следующим уравнением:

$H (z) = \frac{{(1 - z^{- M})}^{N}}{{(1 - z^{- 1})}^{N}} .$

Для блок-схемы, которая показывает многоскоростную реализацию, см. Алгоритмы.

Алгоритмы

развернуть все

Децимирующий фильтр CIC

Децимирующий фильтр CIC в Больше О понят как каскад разделов N интеграторов, сопровождаемых фактором изменения уровня R, сопровождаемого разделами N гребенчатых фильтров.

Эта схема показывает два раздела каскадных интеграторов и два раздела каскадных гребенчатых фильтров. Единичная задержка во фрагменте интегратора CIC-фильтра может быть расположена или в feedforward или в пути к обратной связи. Эти две настройки дают к идентичной частотной характеристике фильтра. Однако числовые выходные параметры от этих двух настроек отличаются из-за задержки. Этот блок помещает единичную задержку в путь прямого распространения интегратора, потому что это - предпочтительная настройка для реализации HDL.

Ссылки

[1] Hogenauer, E.B. “Экономичный Класс Цифровых фильтров для Децимации и Интерполяции”. Транзакции IEEE на Акустике, Речи и Обработке сигналов. Издание 29, Номер 2, 1981, стр 155–162.

[2] Мейер-Бэезе, U. Цифровая обработка сигналов с программируемыми пользователем вентильными матрицами. Нью-Йорк: Springer Verlag, 2001.

[3] Харрис, Фредерик Дж., многоскоростная обработка сигналов для систем связи. Верхний Сэддл-Ривер, NJ: PTR Prentice Hall, 2004.

Расширенные возможности

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

Сгенерированный код использует memcpy или memset функции (string.h) при определенных обстоятельствах.

Генерация HDL-кода
Сгенерируйте Verilog и код VHDL для FPGA и проекты ASIC с помощью HDL Coder™.

HDL Coder™ обеспечивает дополнительные параметры конфигурации, которые влияют на реализацию HDL и синтезируемую логику.

HDL Coder поддерживает опции Coefficient source Dialog parameters и Filter object.

Поддержка AddPipelineRegisters

Когда вы используете AddPipelineRegisters, регистры помещаются на основе структуры фильтра. Конвейерное размещение регистра определяет задержку.

Конвейерно обработайте размещение регистра	Задержка (такты)
Конвейерный регистр добавляется между этапами расчески дифференциаторов.	`NS-1`, где `NS` количество разделов (в выходной стороне).

Свойства фильтра HDL

AddPipelineRegisters

Вставьте конвейерный регистр между этапами расчета в фильтре. См. также AddPipelineRegisters (HDL Coder).

Свойства блока HDL

ConstrainedOutputPipeline	Количество регистров, чтобы поместить при выходных параметрах путем перемещения существующих задержек в рамках проекта. Распределенная конвейеризация не перераспределяет эти регистры. `Значением по умолчанию является 0`. Для получения дополнительной информации смотрите ConstrainedOutputPipeline (HDL Coder).
InputPipeline	Количество входных настроек канала связи, чтобы вставить в сгенерированный код. Распределенная конвейеризация и ограниченная выходная конвейеризация могут переместить эти регистры. `Значением по умолчанию является 0`. Для получения дополнительной информации смотрите InputPipeline (HDL Coder).
OutputPipeline	Количество выходных настроек канала связи, чтобы вставить в сгенерированный код. Распределенная конвейеризация и ограниченная выходная конвейеризация могут переместить эти регистры. `Значением по умолчанию является 0`. Для получения дополнительной информации смотрите OutputPipeline (HDL Coder).

Ограничения

Вектор и входные параметры системы координат не поддерживаются для генерации HDL-кода.
Когда вы выбираете Dialog parameters, опция Filter Structure Zero-latency decimator не поддерживается для генерации HDL-кода. От Filter Structure выпадающий список выберите Decimator.

Преобразование фиксированной точки
Спроектируйте и симулируйте системы фиксированной точки с помощью Fixed-Point Designer™.

Смотрите также

Документация

CIC Decimation

Описание

Порты

Входной параметр

Port_1 — Входной сигнал вектор | матрица

Вывод

Port_1 — CIC десятикратно уменьшил выход вектор | матрица

Параметры

Coefficient source — Источник информации о фильтре Dialog parameters (значение по умолчанию) | Filter object

Decimation factor (R) — Фактор децимации2 (значение по умолчанию) | целое число

Зависимости

Differential Delay (M) — Дифференциальная задержка1 (значение по умолчанию) | положительное целое число

Зависимости

Number of sections (N) — Количество разделов фильтра2 (значение по умолчанию) | положительное целое число

Зависимости

Data type specification mode — Задайте размер слова и дробную длину разделов фильтра и выведите Full precision (значение по умолчанию) | Minimum section word lengths | Specify word lengths | Binary point scaling

Зависимости

Section word lengths — Размер слова разделов фильтра[16 16 16 16 ] (значение по умолчанию) | скаляр | вектор-строка

Зависимости

Section fraction lengths — Дробные длины разделов фильтра0 (значение по умолчанию) | целое число

Зависимости

Output word length — Размер слова фильтра выводится32 (значение по умолчанию) | целое число

Зависимости

Output fraction length — Дробная длина фильтра выводится0 (значение по умолчанию) | целое число

Зависимости

Rate options — Правило обработки уровня Enforce single-rate processing (значение по умолчанию) | Allow multirate processing

Filter object — Объект многоскоростного фильтра dsp.CICDecimator

Зависимости

View Filter Response — Просмотрите ответ фильтра gui button

Примеры модели

GSM, цифровой вниз конвертер в Simulink

Характеристики блока

Больше о

CIC-фильтр

Алгоритмы

Децимирующий фильтр CIC

Ссылки

Расширенные возможности

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

Генерация HDL-кода Сгенерируйте Verilog и код VHDL для FPGA и проекты ASIC с помощью HDL Coder™.

Преобразование фиксированной точки Спроектируйте и симулируйте системы фиксированной точки с помощью Fixed-Point Designer™.

Смотрите также

Функции

Объекты

Блоки

Темы

Документация DSP System Toolbox

Поддержка

`Port_1` — Входной сигнал
вектор | матрица

`Port_1` — CIC десятикратно уменьшил выход
вектор | матрица

`Coefficient source` — Источник информации о фильтре
`Dialog parameters` (значение по умолчанию) | `Filter object`

`Decimation factor (R)` — Фактор децимации
2 (значение по умолчанию) | целое число

`Differential Delay (M)` — Дифференциальная задержка
1 (значение по умолчанию) | положительное целое число

`Number of sections (N)` — Количество разделов фильтра
2 (значение по умолчанию) | положительное целое число

`Data type specification mode` — Задайте размер слова и дробную длину разделов фильтра и выведите
`Full precision` (значение по умолчанию) | `Minimum section word lengths` | `Specify word lengths` | `Binary point scaling`

`Section word lengths` — Размер слова разделов фильтра
[16 16 16 16 ] (значение по умолчанию) | скаляр | вектор-строка

`Section fraction lengths` — Дробные длины разделов фильтра
0 (значение по умолчанию) | целое число

`Output word length` — Размер слова фильтра выводится
32 (значение по умолчанию) | целое число

`Output fraction length` — Дробная длина фильтра выводится
0 (значение по умолчанию) | целое число

`Rate options` — Правило обработки уровня
`Enforce single-rate processing` (значение по умолчанию) | `Allow multirate processing`

`Filter object` — Объект многоскоростного фильтра
`dsp.CICDecimator`

`View Filter Response` — Просмотрите ответ фильтра
`gui button`

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

Генерация HDL-кода
Сгенерируйте Verilog и код VHDL для FPGA и проекты ASIC с помощью HDL Coder™.

Преобразование фиксированной точки
Спроектируйте и симулируйте системы фиксированной точки с помощью Fixed-Point Designer™.