CIC Interpolation

Интерполируйте сигнал с помощью каскадного интегрально-гребенчатого фильтра

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

Описание

Блок CIC Interpolation выполняет увеличение частоты дискретизации (интерполяция) на входном сигнале целочисленным коэффициентом. фильтры каскадной расчески интегратора (CIC) являются классом КИХ-фильтров линейной фазы, которые состоят из части расчески и части интегратора.

Блок CIC Interpolation требует лицензии Fixed-Point Designer™.

Порты

Входной параметр

развернуть все

`Port_1` — Входной сигнал
вектор | матрица

Ввод данных в виде вектора или матрицы. 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 интерполировал выход
вектор | матрица

CIC интерполировал выходной параметр, возвращенный как вектор или матрица. Тип данных выхода определяется настройками в диалоговом окне блока. Сложность выходных соответствий тот из входа. Количеством выходных строк является R ✕Num, где R является коэффициентом интерполяции, 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 Interpolation factor (R), Differential delay (M) и Number of sections (N), в диалоговом окне блока.
Filter object — Задайте фильтр с помощью dsp.CICInterpolator Система object™.

`Interpolation factor (R)` — Коэффициент интерполяции
2 (значение по умолчанию) | целое число

Коэффициент интерполяции 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. Фильтр Интерполяции 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. Выход и в последний раз разделяет размеры слова (WL), установлены в:

$WL = ceil (\log_{2} (\frac{{(R M)}^{N}}{R})) + I$
где,
- I Введите размер слова
- M Дифференциальная задержка
- N Количество разделов
- R Коэффициент интерполяции
Другие размеры слова раздела собираются вместить рост разрядности, как описано в статье Ходженоера [1]. Все дробные длины установлены во входную длину части.
Minimum section word lengths — Задайте размер слова фильтра выход в параметре Output word length. Размеры слова разделов фильтра установлены таким же образом как в Full precision режим.
Длины части раздела установлены во входную длину части. Выходная длина части установлена во входную длину части минус различие между последним размером слова раздела и выходным размером слова.
Specify word lengths — Задайте размеры слова разделов фильтра и выхода в параметрах Output word length и Section word lengths. Дробные длины разделов фильтра установлены таким образом, что распространение между размером слова и дробной длиной эквивалентно в режиме максимальной точности. Выходная длина части установлена во входную длину части минус различие между последним размером слова раздела и выходным размером слова.
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` — Дробная длина 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

`Input processing` — Метод обработки входа
`Columns as channels (frame based)` (значение по умолчанию) | `Elements as channels (sample based)`

Задайте, как блок должен обработать вход. Можно установить этот параметр на одну из следующих опций:

Columns as channels (frame based) — Блок обрабатывает каждый столбец входа как отдельный канал. В этом режиме блок всегда выполняет односкоростную обработку.
Elements as channels (sample based) — Блок обрабатывает каждый элемент входа как отдельный канал. В этом режиме вход с блоком должен быть скаляром или вектором. Можно использовать параметр Rate options, чтобы задать, выполняет ли блок односкоростную или многоскоростную обработку.

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

Задайте правило обработки уровня для блока. Можно выбрать одну из следующих опций:

Enforce single-rate processing — Блок обеспечивает частоту дискретизации входа.
Allow multirate processing — Блок производит выход с частотой дискретизации, которая является временами R быстрее, чем входная частота дискретизации. Чтобы выбрать эту опцию, необходимо установить параметр Input processing на Elements as channels (sample based).

`Filter object` — Объект многоскоростного фильтра
`dsp.CICInterpolator Системный объект`

Укажите, что имя многоскоростного фильтра возражает, что вы хотите, чтобы блок реализовал. Необходимо задать фильтр как dsp.CICInterpolator 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
кнопка

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.

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.

Фильтр интерполяции CIC концептуально дан upsampler, сопровождаемым одним CIC-фильтром уровня, H(z), который является реконструкционным фильтром lowpass. Фильтр интерполяции CIC увеличивает 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:

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

где,

H _C является передаточной функцией разделов N каскадных гребенчатых фильтров, каждого с шириной RM.
H _я - передаточная функция части интегратора фильтра, содержащего этапы N интеграторов.
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 коэффициентом интерполяции.
M является дифференциальной задержкой.

В полной многоскоростной реализации алгоритм применяет благородную идентичность для интерполяции и перемещает фактор изменения уровня, R, чтобы следовать после разделов N каскадных гребенчатых фильтров.

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

Фильтр интерполяции CIC

Интерполяция CIC просачивается Больше О, понят как каскад разделов N гребенчатых фильтров, сопровождаемых изменением уровня фактором R, сопровождаемый разделами N каскадных интеграторов.

Эта схема показывает два раздела каскадных гребенчатых фильтров и два раздела каскадных интеграторов. 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 алгоритм помещает единичную задержку в путь прямого распространения интегратора, поскольку 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, 1981.

[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`, количество разделов (во входной 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 interpolator не поддерживается для генерации HDL-кода. От Filter Structure выпадающий список выберите Interpolator.
Когда вы используете AddPipelineRegisters, задержки параллельных путей автоматически не сбалансированы. Вручную добавьте задержки при необходимости вашим проектом.

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

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

Смотрите также

Представлено до R2006a

Документация

CIC Interpolation

Описание

Порты

Входной параметр

Port_1 — Входной сигнал вектор | матрица

Вывод

Port_1 — CIC интерполировал выход вектор | матрица

Параметры

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

Interpolation factor (R) — Коэффициент интерполяции2 (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 — Дробная длина 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

Input processing — Метод обработки входа Columns as channels (frame based) (значение по умолчанию) | Elements as channels (sample based)

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

Filter object — Объект многоскоростного фильтра dsp.CICInterpolator Системный объект

Зависимости

View Filter Response — Просмотрите ответ фильтра кнопка

Характеристики блока

Больше о

CIC-фильтр

Алгоритмы

Фильтр интерполяции 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

Документация DSP System Toolbox

Поддержка

`Port_1` — Входной сигнал
вектор | матрица

`Port_1` — CIC интерполировал выход
вектор | матрица

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

`Interpolation factor (R)` — Коэффициент интерполяции
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` — Дробная длина 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

`Input processing` — Метод обработки входа
`Columns as channels (frame based)` (значение по умолчанию) | `Elements as channels (sample based)`

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

`Filter object` — Объект многоскоростного фильтра
`dsp.CICInterpolator Системный объект`

`View Filter Response` — Просмотрите ответ фильтра
кнопка

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™.