FIR Decimation

Отфильтруйте и проредите входные сигналы

Библиотека

Фильтрация / Многоскоростные фильтры

dspmlti4

Описание

Блок FIR Decimation передискретизирует векторные или матричные входные параметры по первому измерению. КИХ decimator (как показано в схематическом) концептуально состоит из сглаживающегося КИХ-фильтра, сопровождаемого downsampler. Чтобы спроектировать КИХ-фильтр сглаживания, используйте designMultirateFIR функция.

КИХ-фильтр фильтрует данные в каждом канале входа с помощью КИХ-фильтра прямой формы. downsampler, который следует, прореживает каждый канал отфильтрованных данных путем отбрасывания M –1 последовательная выборка после каждой выборки, которая сохраняется. M является значением фактора децимации, который вы задаете. Получившийся сигнал дискретного времени имеет частоту дискретизации, которая является 1/M раз от исходной частоты дискретизации.

FIR decimator contains an anti-aliasing FIR filter followed by a downsampler.

Обратите внимание на то, что фактический алгоритм блока реализует многофазную структуру, эффективный эквивалент объединенной системы, изображенной в схеме. Для получения дополнительной информации см. Алгоритмы.

Можно использовать блок FIR Decimation в триггируемых подсистемах, когда вы устанавливаете параметр Rate options на Enforce single-rate processing.

Этот блок поддерживает вход переменного размера. Это означает, что, в то время как блок симулирует, формат кадра (количество строк) может измениться. Выходные размерности всегда равняются тем из входного сигнала.

При особых условиях этот блок также поддерживает генерацию кода SIMD. Для получения дополнительной информации смотрите Генерацию кода.

Определение коэффициентов фильтра

Чтобы задать коэффициенты фильтра, выберите режим, в котором вы хотите, чтобы блок FIR Decimation действовал. Выберите режим в групповом блоке Coefficient source.

Dialog parameters — Введите информацию о фильтре, таком как структура и коэффициенты, в диалоговом окне блока.
Input port — Задайте коэффициенты фильтра как вход с блоком. Содействующие значения являются настраиваемыми (может измениться в процессе моделирования), в то время как их свойства должны остаться постоянными.
Filter object — Задайте фильтр с помощью dsp.FIRDecimator Система object™.
Auto (значение по умолчанию) — Выбирает коэффициенты фильтра КИХ фильтр Найквиста, предварительно спроектированный для фактора децимации, заданного в диалоговом окне блока.

Когда вы выбираете Dialog parameters, вы используете параметр FIR filter coefficients, чтобы задать коэффициенты числителя КИХ-передаточной функции фильтра H (z).

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

Можно сгенерировать КИХ-вектор коэффициентов фильтра, b = [_b0, _b1, …, _{миллиард}], с помощью одной из функций создания фильтра DSP System Toolbox™ такой как designMultirateFIR, firnyquist, firhalfband, firgr, или firceqrip.

Чтобы действовать как эффективный фильтр сглаживания, коэффициенты обычно соответствуют фильтру lowpass с нормированной частотой среза, не больше, чем 1/M, где M является фактором децимации. Чтобы спроектировать такой фильтр, используйте designMultirateFIR функция.

Блок внутренне инициализирует все состояния фильтра, чтобы обнулить.

Когда вы выбираете Auto, блочные конструкции КИХ decimator с фактором децимации, заданным в Decimation factor. designMultirateFIR функционируйте проектирует фильтр и возвращает коэффициенты, используемые блоком.

Для получения дополнительной информации о создании фильтра смотрите Orfanidis [2].

Основанная на системе координат обработка

Когда вы устанавливаете параметр Input processing на Columns as channels (frame based), блок передискретизирует каждый столбец входа в зависимости от времени. В этом режиме блок может выполнить или односкоростную или многоскоростную обработку. Можно использовать параметр Rate options, чтобы задать, как блок передискретизирует вход:

Когда вы устанавливаете параметр Rate options на Enforce single-rate processing, ввод и вывод блока имеет ту же частоту дискретизации. Чтобы десятикратно уменьшить выход при поддержании входной частоты дискретизации, блок передискретизирует данные в каждом столбце входа, таким образом, что формат кадра выхода (_Ko) является 1/M временами тот из входа (_Ko = _Ki/M),
В этом режиме размер входного кадра, _Ki, должен быть кратным Decimation factor, M.
Для примера односкоростной КИХ-Децимации смотрите Пример 1 — Односкоростная Обработка.
Когда вы устанавливаете параметр Rate options на Allow multirate processing, ввод и вывод блока FIR Decimation одного размера, но частота дискретизации выхода является временами M медленнее, чем тот из входа. В этом режиме блок обрабатывает _Ki-by-N матричный вход как N независимые каналы. Блок десятикратно уменьшает каждый столбец входа в зависимости от времени путем хранения формата кадра постоянным (_Ki =_Ko) и создания выходного периода системы координат (_Tfo) времена M дольше, чем период входного кадра (_Tfo = M *_Tfi).
Смотрите Пример 2 — Многоскоростная Основанная на системе координат Обработка для примера, который использует блок FIR Decimation в этом режиме.

Основанная на выборке обработка

Когда вы устанавливаете параметр Input processing на Elements as channels (sample based), блок обрабатывает P-by-Q матричный вход как P *Q независимые каналы и десятикратно уменьшает каждый канал в зависимости от времени. Выходной период расчета (_Tso) является временами M дольше, чем входной период расчета (_Tso = _M*Tsi), и размеры ввода и вывода идентичны.

Задержка

Когда вы используете блок FIR Decimation в основанном на выборке режиме обработки, блок всегда имеет определяющую задачу для нуля задержку. Zero-tasking latency означает, что блок распространяет первую отфильтрованную входную выборку (полученный во время t = 0) как первая выходная выборка. Та первая выходная выборка затем сопровождается отфильтрованными входными выборками M +1, 2M+1, и так далее.

Когда вы используете блок FIR Decimation в основанном на системе координат режиме обработки с форматом кадра, больше, чем один, блок может показать задержку с одной системой координат. Случаи задержки с одной системой координат могут произойти, когда размер входного кадра больше один, и вы устанавливаете Input processing и параметры Rate options блока FIR Decimation можно следующим образом:

Input processing = Columns as channels (frame based)
Rate options = Allow multirate processing

В случаях задержки с одной системой координат можно задать значение первого _Ki строки выхода путем установки параметра Output buffer initial conditions. Значением по умолчанию параметра Output buffer initial conditions является 0. Однако можно ввести матрицу, содержащую одно значение для каждого канала входа или скалярное значение, которое будет применено ко всем каналам. Первая отфильтрованная входная выборка (сначала отфильтрованная строка входной матрицы) появляется в выходе как демонстрационный _Ki + 1. Та выборка затем сопровождается отфильтрованными входными выборками M + 1, 2M + 1, и так далее.

Примечание

Для получения дополнительной информации о задержке и режимах управления задачами Simulink^®, смотрите Избыточную Алгоритмическую Задержку (Определяющий задачу для Задержки) и Основанное на времени Планирование и Генерация кода (Simulink Coder).

Типы данных с фиксированной точкой

Следующая схема показывает типы данных, используемые в блоке FIR Decimation для сигналов фиксированной точки.

Можно установить коэффициент, продукт выход, аккумулятор и типы выходных данных в диалоговом окне блока, как обсуждено в разделе Dialog Box. Эта схема показывает, что данные хранятся во входном буфере с совпадающим типом данных и масштабирующийся как вход. Блок хранит отфильтрованные данные и любые начальные условия в буфере вывода с помощью типа выходных данных, и масштабируя это вы устанавливаете в диалоговом окне блока.

Когда по крайней мере одни из входных параметров ко множителю действительны, выход множителя находится в типе выходных данных продукта. Когда оба входных параметров ко множителю являются комплексными, результат умножения находится в типе данных аккумулятора. Для получения дополнительной информации на комплексном умножении, выполняемом этим блоком, смотрите Типы данных Умножения.

Примечание

Когда вход блока является фиксированной точкой, все внутренние типы данных являются подписанными значениями фиксированной точки.

Примеры

Пример 1 — односкоростная обработка

В ex_firdecimation_ref2 модели блок FIR Decimation десятикратно уменьшает одноканальный вход с форматом кадра 64. Поскольку блок делает односкоростную обработку, и параметр Decimation factor устанавливается на 4, выход блока FIR Decimation имеет формат кадра 16. Как показано в следующем рисунке вход и выход блока FIR Decimation имеют ту же частоту дискретизации.

Пример 2 — многоскоростная основанная на системе координат обработка

В ex_firdecimation_ref1 модели блок FIR Decimation десятикратно уменьшает одноканальный вход с периодом системы координат одной секунды. Поскольку блок делает многоскоростную основанную на системе координат обработку, и параметр Decimation factor устанавливается на 4, периодом системы координат выхода является 4 секунды. Как показано в следующем рисунке вход и выход блока FIR Decimation имеют тот же формат кадра, но частота дискретизации выхода в четыре раза больше чем это входа.

Пример 3

ex_polyphasedec модель иллюстрирует базовые многофазные реализации блока FIR Decimation. Запустите модель и просмотрите результаты на осциллографе. Выход блока FIR Decimation совпадает с выходом блока Polyphase Decimation Filter.

Пример 4

ex_mrf_nlp модель иллюстрирует использование блока FIR Decimation в нескольких многоступенчатых многоскоростных фильтрах.

Диалоговое окно

Содействующий источник

Блок FIR Decimation может действовать в четырех различных режимах. Выберите режим в групповом блоке Coefficient source.

Dialog parameters — Введите информацию о фильтре, таком как структура и коэффициенты, в маске блока.
Input port — Задайте коэффициенты фильтра с входным портом Num. Входной порт Num появляется, когда вы выбираете опцию Input port. Содействующие значения, полученные через Num, являются настраиваемыми (может измениться в процессе моделирования), в то время как их свойства должны остаться постоянными.
Filter object — Задайте фильтр с помощью dsp.FIRDecimator Системный объект.
Auto (значение по умолчанию) — Выбирает коэффициенты КИХ фильтр Найквиста, предварительно спроектированный для фактора децимации, заданного в диалоговом окне блока.

Различные элементы появляются на КИХ-диалоговом окне блока Децимации в зависимости от того, выбираете ли вы Dialog parameters, Input port, Filter object или Auto в групповом блоке Coefficient source.

Задайте характеристики фильтра в диалоговом окне

Панель Main КИХ-диалогового окна блока Децимации появляется следующей, когда вы выбираете Dialog parameters в групповом блоке Coefficient source.

FIR filter coefficients

Задайте КИХ-коэффициенты фильтра lowpass в убывающих степенях z. По умолчанию, designMultirateFIR(1,2) вычисляет коэффициенты фильтра.

Decimation factor

Задайте целочисленный коэффициент, M, которым можно уменьшить частоту дискретизации входной последовательности. Значением по умолчанию является 2.

Filter Structure

Выберите, реализовать ли Direct form (значение по умолчанию) или Direct form transposed фильтр.

Input processing

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

Columns as channels (frame based) (значение по умолчанию) — Когда вы выбираете эту опцию, блок обрабатывает каждый столбец входа как отдельный канал.
Elements as channels (sample based) — Когда вы выбираете эту опцию, блок обрабатывает каждый элемент входа как отдельный канал.

Rate options

Задайте метод, которым блок должен десятикратно уменьшить вход. Можно выбрать одну из следующих опций:

Enforce single-rate processing (значение по умолчанию) — Когда вы выбираете эту опцию, блок обеспечивает входную частоту дискретизации и десятикратно уменьшает сигнал путем уменьшения выходного формата кадра на коэффициент M. Чтобы выбрать эту опцию, необходимо установить параметр Input processing на Columns as channels (frame based).
Allow multirate processing — Когда вы выбираете эту опцию, блок десятикратно уменьшает сигнал, таким образом, что выходная частота дискретизации является временами M медленнее, чем входная частота дискретизации.

Output buffer initial conditions

В случае задержки с одной системой координат этот параметр задает выход блока, пока первая отфильтрованная входная выборка не доступна. Значением по умолчанию этого параметра является 0, но можно ввести матрицу, содержащую одно значение для каждого канала или скалярное значение, которое будет применено ко всем каналам сигнала. Этот параметр появляется только, когда вы конфигурируете блок, чтобы выполнить многоскоростную обработку.

Смотрите Задержку для получения дополнительной информации о задержке в блоке FIR Decimation.

View filter response

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.

Панель Data Types КИХ-диалогового окна блока Децимации появляется следующей, когда вы выбираете Dialog parameters в групповом блоке Coefficient source.

Rounding mode

Выберите округляющийся режим для операций фиксированной точки. Значением по умолчанию является Floor. Коэффициенты фильтра не выполняют этот параметр; они всегда вокруг к Nearest.

Примечание

Настройки Rounding mode и Saturate on integer overflow не оказывают влияния на числовые результаты, когда все следующие условия существуют:

Product output является Inherit: Inherit via internal rule
Accumulator является Inherit: Inherit via internal rule
Output является Inherit: Same as accumulator

С этими настройками типа данных блок эффективно действует в режиме максимальной точности.

Saturate on integer overflow

Когда вы выбираете этот параметр, блок насыщает результат своей операции фиксированной точки. Когда вы очищаете этот параметр, блок переносит результат своей операции фиксированной точки. Для получения дополнительной информации на saturate и wrap, смотрите режим переполнения для операций фиксированной точки.

Примечание

Rounding mode и параметры Saturate on integer overflow не оказывают влияния на числовые результаты, когда все эти условия соблюдают:

Типом данных Product output является Inherit: Inherit via internal rule.
Типом данных Accumulator является Inherit: Inherit via internal rule.

С этими настройками типа данных блок действует в режиме максимальной точности.

Coefficients

Задайте содействующий тип данных. Смотрите Типы данных с фиксированной точкой и Типы данных Умножения для рисунков, изображающих использование содействующего типа данных в этом блоке. Можно установить его на:

Правило, которое наследовало тип данных, например, Inherit: Same word length as input
Выражение, которое оценивает к допустимому типу данных, например, fixdt(1,16,0)

Нажмите кнопку Show data type assistant, чтобы отобразить Data Type Assistant, который помогает вам установить параметр Coefficients.

Смотрите Задают Типы данных Используя Ассистент Типа данных (Simulink) для получения дополнительной информации.

Coefficients Minimum

Задайте минимальное значение коэффициентов фильтра. Значением по умолчанию является [] (незаданный). Программное обеспечение Simulink использует это значение, чтобы выполнить:

Автоматическое масштабирование типов данных с фиксированной точкой

Coefficients Maximum

Задайте максимальное значение коэффициентов фильтра. Значением по умолчанию является [] (незаданный). Программное обеспечение Simulink использует это значение, чтобы выполнить:

Автоматическое масштабирование типов данных с фиксированной точкой

Product output

Задайте тип выходных данных продукта. Смотрите Типы данных с фиксированной точкой и Типы данных Умножения для рисунков, изображающих использование типа выходных данных продукта в этом блоке. Можно установить его на:

Правило, которое наследовало тип данных, например, Inherit: Inherit via internal rule. Для получения дополнительной информации об этом правиле смотрите, Наследовались через Внутреннее Правило.
Выражение, которое оценивает к допустимому типу данных, например, fixdt(1,16,0)

Нажмите кнопку Show data type assistant, чтобы отобразить Data Type Assistant, который помогает вам установить параметр Product output.

Смотрите Задают Типы данных Используя Ассистент Типа данных (Simulink) для получения дополнительной информации.

Accumulator

Задайте тип данных аккумулятора. Смотрите Типы данных с фиксированной точкой для рисунков, изображающих использование типа данных аккумулятора в этом блоке. Можно установить этот параметр на:

Правило, которое наследовало тип данных, например, Inherit: Inherit via internal rule. Для получения дополнительной информации об этом правиле смотрите, Наследовались через Внутреннее Правило.
Выражение, которое оценивает к допустимому типу данных, например, fixdt(1,16,0)

Нажмите кнопку Show data type assistant, чтобы отобразить Data Type Assistant, который помогает вам установить параметр Accumulator.

Смотрите Задают Типы данных Используя Ассистент Типа данных (Simulink) для получения дополнительной информации.

Output

Задайте тип выходных данных. Смотрите Типы данных с фиксированной точкой для рисунков, изображающих использование типа выходных данных в этом блоке. Можно установить его на:

Правило, которое наследовало тип данных, например, Inherit: Same as accumulator
Выражение, которое оценивает к допустимому типу данных, например, fixdt(1,16,0)

Нажмите кнопку Show data type assistant, чтобы отобразить Data Type Assistant, который помогает вам установить параметр Output.

Смотрите Типы данных Управляющего сигнала (Simulink) для получения дополнительной информации.

Output Minimum

Задайте минимальное значение, которое должен вывести блок. Значением по умолчанию является [] (незаданный). Программное обеспечение Simulink использует это значение, чтобы выполнить:

Проверка диапазона симуляции (см., Указывает Диапазоны сигнала (Simulink)),
Автоматическое масштабирование типов данных с фиксированной точкой

Output Maximum

Задайте максимальное значение, которое должен вывести блок. Значением по умолчанию является [] (незаданный). Программное обеспечение Simulink использует это значение, чтобы выполнить:

Проверка диапазона симуляции (см., Указывает Диапазоны сигнала (Simulink)),
Автоматическое масштабирование типов данных с фиксированной точкой

Lock data type settings against changes by the fixed-point tools

Выберите этот параметр, чтобы препятствовать тому, чтобы Fixed-Point Tool заменили типы данных, которые вы задаете на маске блока.

Обеспечьте пропускают коэффициенты через Input port

Панель Main КИХ-диалогового окна блока Децимации появляется следующей, когда вы выбираете Input port в групповом блоке Coefficient source.

Decimation factor

Filter Structure

Выберите, реализовать ли Direct form (значение по умолчанию) или Direct form transposed фильтр.

Input processing

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

Columns as channels (frame based) (значение по умолчанию) — Когда вы выбираете эту опцию, блок обрабатывает каждый столбец входа как отдельный канал.
Elements as channels (sample based) — Когда вы выбираете эту опцию, блок обрабатывает каждый элемент входа как отдельный канал.

Rate options

Задайте метод, которым блок должен десятикратно уменьшить вход. Можно выбрать одну из следующих опций:

Enforce single-rate processing (значение по умолчанию) — Когда вы выбираете эту опцию, блок обеспечивает входную частоту дискретизации и десятикратно уменьшает сигнал путем уменьшения выходного формата кадра на коэффициент M. Чтобы выбрать эту опцию, необходимо установить параметр Input processing на Columns as channels (frame based).
Allow multirate processing — Когда вы выбираете эту опцию, блок десятикратно уменьшает сигнал, таким образом, что выходная частота дискретизации является временами M медленнее, чем входная частота дискретизации.

Output buffer initial conditions

Смотрите Задержку для получения дополнительной информации о задержке в блоке FIR Decimation.

Панель Data Types КИХ-диалогового окна блока Децимации появляется следующей, когда вы выбираете Input port в групповом блоке Coefficient source.

Rounding mode

Примечание

Product output является Inherit: Inherit via internal rule
Accumulator является Inherit: Inherit via internal rule
Output является Inherit: Same as accumulator

С этими настройками типа данных блок эффективно действует в режиме максимальной точности.

Saturate on integer overflow

Когда вы устанавливаете этот флажок, блок насыщает результат своей операции фиксированной точки. Когда вы снимаете этот флажок, блок переносит результат своей операции фиксированной точки. По умолчанию этот флажок снимается. Для получения дополнительной информации на saturate и wrap, смотрите режим переполнения для операций фиксированной точки. Коэффициенты фильтра не выполняют этот параметр; они всегда насыщаются.

Product output

Правило, которое наследовало тип данных, например, Inherit: Inherit via internal rule. Для получения дополнительной информации об этом правиле смотрите, Наследовались через Внутреннее Правило.
Выражение, которое оценивает к допустимому типу данных, например, fixdt(1,16,0)

Смотрите Задают Типы данных Используя Ассистент Типа данных (Simulink) для получения дополнительной информации.

Accumulator

Правило, которое наследовало тип данных, например, Inherit: Inherit via internal rule. Для получения дополнительной информации об этом правиле смотрите, Наследовались через Внутреннее Правило.
Выражение, которое оценивает к допустимому типу данных, например, fixdt(1,16,0)

Смотрите Задают Типы данных Используя Ассистент Типа данных (Simulink) для получения дополнительной информации.

Output

Правило, которое наследовало тип данных, например, Inherit: Same as accumulator
Выражение, которое оценивает к допустимому типу данных, например, fixdt(1,16,0)

Смотрите Типы данных Управляющего сигнала (Simulink) для получения дополнительной информации.

Output Minimum

Проверка диапазона симуляции (см., Указывает Диапазоны сигнала (Simulink)),
Автоматическое масштабирование типов данных с фиксированной точкой

Output Maximum

Проверка диапазона симуляции (см., Указывает Диапазоны сигнала (Simulink)),
Автоматическое масштабирование типов данных с фиксированной точкой

Lock data type settings against changes by the fixed-point tools

Задайте объект многоскоростного фильтра

Панель Main КИХ-диалогового окна блока Децимации появляется следующей, когда вы выбираете Filter object в групповом блоке Coefficient source.

Filter object

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

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

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

Input processing

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

Columns as channels (frame based) (значение по умолчанию) — Когда вы выбираете эту опцию, блок обрабатывает каждый столбец входа как отдельный канал.
Elements as channels (sample based) — Когда вы выбираете эту опцию, блок обрабатывает каждый элемент входа как отдельный канал.

Rate options

Задайте метод, которым блок должен десятикратно уменьшить вход. Можно выбрать одну из следующих опций:

Enforce single-rate processing (значение по умолчанию) — Когда вы выбираете эту опцию, блок обеспечивает входную частоту дискретизации и десятикратно уменьшает сигнал путем уменьшения выходного формата кадра на коэффициент M. Чтобы выбрать эту опцию, необходимо установить параметр Input processing на Columns as channels (frame based).
Allow multirate processing — Когда вы выбираете эту опцию, блок десятикратно уменьшает сигнал, таким образом, что выходная частота дискретизации является временами M медленнее, чем входная частота дискретизации.

Output buffer initial conditions

Смотрите Задержку для получения дополнительной информации о задержке в блоке FIR Decimation.

View filter response

Эта кнопка открывает Инструмент Визуализации Фильтра (fvtool) от продукта Signal Processing Toolbox и отображений ответ фильтра Системного объекта задан в параметре Filter object. 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.

Панель Data Types КИХ-диалогового окна блока Децимации появляется следующей, когда вы выбираете Filter object в групповом блоке Coefficient source.

Настройки фиксированной точки объекта фильтра, заданного на панели Main, отображены на панели Data Types. Вы не можете изменить эти настройки непосредственно на маске блока. Чтобы изменить настройки фиксированной точки, отредактируйте объект фильтра напрямую.

Для получения дополнительной информации о Системных объектах смотрите то, Что Системные объекты?.

Выберите Filter Coefficients Automatically

Когда вы выбираете Auto в групповом блоке Coefficient source, блок выбирает коэффициенты фильтра автоматически. Для получения дополнительной информации об алгоритме создания фильтра использование блока смотрите Определение Коэффициентов Фильтра.

Панель Main КИХ-диалогового окна блока Децимации появляется следующей, когда вы выбираете Auto в групповом блоке Coefficient source.

Decimation factor

Filter Structure

Выберите, реализовать ли Direct form (значение по умолчанию) или Direct form transposed фильтр.

Input processing

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

Columns as channels (frame based) (значение по умолчанию) — Когда вы выбираете эту опцию, блок обрабатывает каждый столбец входа как отдельный канал.
Elements as channels (sample based) — Когда вы выбираете эту опцию, блок обрабатывает каждый элемент входа как отдельный канал.

Rate options

Задайте метод, которым блок должен десятикратно уменьшить вход. Можно выбрать одну из следующих опций:

Enforce single-rate processing (значение по умолчанию) — Когда вы выбираете эту опцию, блок обеспечивает входную частоту дискретизации и десятикратно уменьшает сигнал путем уменьшения выходного формата кадра на коэффициент M. Чтобы выбрать эту опцию, необходимо установить параметр Input processing на Columns as channels (frame based).
Allow multirate processing — Когда вы выбираете эту опцию, блок десятикратно уменьшает сигнал, таким образом, что выходная частота дискретизации является временами M медленнее, чем входная частота дискретизации.

Output buffer initial conditions

Смотрите Задержку для получения дополнительной информации о задержке в блоке FIR Decimation.

View filter response

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.

Панель Data Types КИХ-диалогового окна блока Децимации появляется следующей, когда вы выбираете Auto в групповом блоке Coefficient source.

Rounding mode

Примечание

Product output является Inherit: Inherit via internal rule
Accumulator является Inherit: Inherit via internal rule
Output является Inherit: Same as accumulator

С этими настройками типа данных блок эффективно действует в режиме максимальной точности.

Saturate on integer overflow

Coefficients

Правило, которое наследовало тип данных, например, Inherit: Same word length as input
Выражение, которое оценивает к допустимому типу данных, например, fixdt(1,16,0)

Смотрите Задают Типы данных Используя Ассистент Типа данных (Simulink) для получения дополнительной информации.

Coefficients Minimum

Автоматическое масштабирование типов данных с фиксированной точкой

Coefficients Maximum

Автоматическое масштабирование типов данных с фиксированной точкой

Product output

Правило, которое наследовало тип данных, например, Inherit: Inherit via internal rule. Для получения дополнительной информации об этом правиле смотрите, Наследовались через Внутреннее Правило.
Выражение, которое оценивает к допустимому типу данных, например, fixdt(1,16,0)

Смотрите Задают Типы данных Используя Ассистент Типа данных (Simulink) для получения дополнительной информации.

Accumulator

Правило, которое наследовало тип данных, например, Inherit: Inherit via internal rule. Для получения дополнительной информации об этом правиле смотрите, Наследовались через Внутреннее Правило.
Выражение, которое оценивает к допустимому типу данных, например, fixdt(1,16,0)

Смотрите Задают Типы данных Используя Ассистент Типа данных (Simulink) для получения дополнительной информации.

Output

Правило, которое наследовало тип данных, например, Inherit: Same as accumulator
Выражение, которое оценивает к допустимому типу данных, например, fixdt(1,16,0)

Смотрите Типы данных Управляющего сигнала (Simulink) для получения дополнительной информации.

Output Minimum

Проверка диапазона симуляции (см., Указывает Диапазоны сигнала (Simulink)),
Автоматическое масштабирование типов данных с фиксированной точкой

Output Maximum

Проверка диапазона симуляции (см., Указывает Диапазоны сигнала (Simulink)),
Автоматическое масштабирование типов данных с фиксированной точкой

Lock data type settings against changes by the fixed-point tools

Ссылки

[1] Fliege, N. J. Многоскоростная цифровая обработка сигналов: многоскоростные системы, наборы фильтров, вейвлеты. Западный Сассекс, Англия: John Wiley & Sons, 1994.

[2] Orfanidis, Софокл Дж. Введение в обработку сигналов. Верхний Сэддл-Ривер, NJ: Prentice Hall, 1996.

Поддерживаемые типы данных

Порт	Поддерживаемые типы данных
Входной параметр	Плавающая точка двойной точности Плавающая точка с одинарной точностью Фиксированная точка 8-, 16-, и 32-битные целые числа со знаком 8-, 16-, и 32-битное беззнаковое целое
Вывод	Плавающая точка двойной точности Плавающая точка с одинарной точностью Фиксированная точка 8-, 16-, и 32-битные целые числа со знаком 8-, 16-, и 32-битное беззнаковое целое

Больше о

развернуть все

Многофазные подфильтры

Многофазная реализация КИХ decimator разделяет КИХ-импульсную характеристику фильтра lowpass в M различные подфильтры, где M является субдискретизацией или фактором децимации. Для получения дополнительной информации о многофазной реализации см. Алгоритмы.

Позвольте h(n) обозначить КИХ-импульсную характеристику фильтра длины N +1 и x(n) входной сигнал. При десятикратном уменьшении фильтра выход на коэффициент M эквивалентен прореженной свертке:

$y (n) = \sum_{l = 0}^{N} h (l) x (n M - l)$

Ключ к КПД многофазной фильтрации - то, что определенные входные значения только умножаются на избранные значения импульсной характеристики в прореженной свертке. Например, позволяя M=2, входные значения x(0),x(2),x(4), ... только объединен с коэффициентами фильтра h(0),h(2),h(4),... и входные значения, x(1),x(3),x(5), ... только объединен с коэффициентами фильтра h(1),h(3),h(5),.... Путем разделения коэффициентов фильтра в два многофазных подфильтра никакие ненужные расчеты не выполняются в свертке. Выходные параметры сверток с многофазными подфильтрами чередованы и суммированы, чтобы дать к фильтру выход.

Следующий код MATLAB демонстрирует, как создать два многофазных подфильтра для фильтра порядка 35 по умолчанию.

M = 2; 
Num = fir1(35,0.4);
FiltLength = length(Num);
Num = flipud(Num(:));

if (rem(FiltLength, M) ~= 0)
     nzeros = M - rem(FiltLength, M);
     Num = [zeros(nzeros,1); Num];  % Appending zeros
end

len = length(Num);
nrows = len / M;
PolyphaseFilt = flipud(reshape(Num, M, nrows).');

Столбцы PolyphaseFilt подфильтры, содержащие две фазы фильтра в Num. Для общего фактора субдискретизации M существуют фазы M и поэтому подфильтры M.

Алгоритмы

КИХ-децимирующий фильтр реализован эффективно с помощью многофазной структуры. Для получения дополнительной информации о многофазных фильтрах смотрите Многофазные Подфильтры.

Чтобы вывести многофазную структуру, начните с передаточной функции КИХ-фильтра:

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

N +1 является длиной КИХ-фильтра.

Можно перестроить это уравнение можно следующим образом:

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

M является количеством многофазных компонентов, и его значение равняется фактору децимации, который вы задаете.

Можно записать это уравнение как:

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

_E0(zM), _E1(zM)..., _EM-1(zM) является многофазными компонентами КИХ-фильтра H (z).

Концептуально, КИХ-децимирующий фильтр содержит КИХ-фильтр lowpass, сопровождаемый downsampler.

Замените H (z) на его многофазное представление.

Вот многоскоростная благородная идентичность для децимации.

Применение благородной идентичности для децимации перемещает операцию субдискретизации в перед операцией фильтрации. Это перемещение позволяет вам отфильтровать сигнал на более низком уровне.

Можно заменить задержки и фактор децимации во входе с переключателем коммутатора. Переключатель запускается на первой ветви 0 и приближается против часовой стрелки направление как показано в этой схеме. Аккумулятор при выходе получает обработанные входные выборки от каждой ветви многофазной структуры и накапливает эти обработанные выборки, пока переключатель не переходит к ветви 0. Когда переключатель переходит к ветви 0, аккумулятор выводит накопленное значение.

Когда первая входная выборка поставляется, переключатель кормит этим входом ветвь 0, и decimator вычисляет первое выходное значение. Когда более входные выборки входят, переключатель приближается против часовой стрелки направление посредством ветвей M −1, M −2, и полностью переходить 0, поставляя одну выборку за один раз каждой ветви. Когда переключатель приходит к ветви 0, decimator выходным параметрам следующий набор выходных значений. Этот процесс продолжается, когда данные удерживают прибытие. Каждый раз переключатель приходит к ветви 0, decimator выходным параметрам y[m]. decimator эффективно выводит одну выборку для каждого M выборки, которые это получает. Следовательно частотой дискретизации при выходе КИХ-децимирующего фильтра является fs/M.

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.

Блок FIR Decimation поддерживает использование генерации кода SIMD технология Intel AVX2 при этих условиях:

Filter structure установлен в Direct form.
Input processing установлен в Columns as channels (frame based).
Rate options установлен в Enforce single-rate processing.
Входной сигнал с действительным знаком с действительными коэффициентами фильтра.
Входной сигнал с комплексным знаком с действительными или комплексными коэффициентами фильтра.
Входной сигнал имеет тип данных single или double.

Технология SIMD значительно улучшает производительность сгенерированного кода.

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.

Для КИХ-децимирующего фильтра с благоприятными для оборудования управляющими сигналами и симуляцией задержки HDL в Simulink, или для комплексных данных с комплексными коэффициентами, используют блок FIR Decimation HDL Optimized вместо этого блока.

HDL Coder поддерживает опции Coefficient source Dialog parameters, Filter object или Auto. Программируемые коэффициенты не поддерживаются.

Основанная на системе координат входная поддержка

HDL Coder поддерживает использование векторных входных параметров с блоками FIR Decimation, где каждый элемент вектора представляет выборку вовремя. Можно использовать входной вектор до 512 выборок. Основанные на системе координат типы входных и выходных данных фиксированной точки поддержки внедрения и полная точность использования внутренние типы данных. Выход является вектор-столбцом уменьшаемого размера, соответствуя вашему фактору децимации. Можно использовать действительные входные сигналы с действительными коэффициентами, комплексные входные сигналы с действительными коэффициентами или действительные входные сигналы с комплексными коэффициентами.

Соедините сигнал вектор-столбца с входным портом блока FIR Decimation.
Задайте Input processing как Columns as channels (frame based).
Установите Rate options на Enforce single-rate processing.
Щелкните правой кнопкой по блоку и откройте HDL Code> HDL Block Properties. Установите Architecture на Frame Based. Блок реализует параллельную архитектуру HDL. Смотрите Основанную на системе координат Архитектуру (HDL Coder).

Блокируйте оптимизацию

Чтобы уменьшать область или скорость увеличения, блок FIR Decimator поддерживает оптимизацию блочного уровня.

Щелкните правой кнопкой по блоку или подсистеме, чтобы открыть соответствующее диалоговое окно HDL Properties и установить свойства оптимизации.

Последовательные архитектуры

Чтобы использовать оптимизацию блочного уровня, чтобы уменьшать аппаратные ресурсы, установите Architecture на Fully Serial или Partly Serial. Смотрите архитектуры фильтра HDL (HDL Coder).

Когда вы задаете SerialPartition для блока FIR Decimator, устанавливаете Filter structure на Direct form. Direct form transposed структура не поддерживается с последовательными архитектурами. Повторное использование аккумулятора не поддерживается для фильтров FIR Decimation.

Распределенная арифметика

Чтобы минимизировать множители, заменяя их на LUTs и сдвиговые регистры, используйте реализацию фильтра распределенной арифметики (DA). Смотрите Распределенную Арифметику для Фильтров HDL (HDL Coder).

Когда вы выбираете Distributed Arithmetic (DA) архитектура и использование, DALUTPartition и DARadix распределили арифметические свойства, установил Filter structure на Direct form. Direct form transposed структура не поддерживается с распределенной арифметикой.

Конвейеризация

Чтобы улучшить тактовую частоту, используйте AddPipelineRegisters, чтобы использовать конвейерное дерево сумматора, а не линейный сумматор по умолчанию. Эта опция поддерживается для Direct form архитектура. Можно также задать количество настроек канала связи до и после множителей. Смотрите Архитектуры Фильтра HDL (HDL Coder).

Свойства фильтра HDL

AddPipelineRegisters	Вставьте конвейерный регистр между этапами расчета в фильтре. См. также AddPipelineRegisters (HDL Coder).
CoeffMultipliers	Задайте использование оптимизации канонической цифры со знаком (CSD), чтобы уменьшить область фильтра, заменив содействующие множители на логику shift-and-add. Когда вы выбираете полностью параллельную реализацию фильтра, можно установить CoeffMultipliers на `csd` или `factored-csd`. Значением по умолчанию является `multipliers`, который сохраняет множители в HDL. См. также CoeffMultipliers (HDL Coder).
DALUTPartition	Задайте распределенные арифметические разделы LUT частичного продукта как вектор из размеров каждого раздела. Сумма всех векторных элементов должна быть равна длине фильтра. Максимальный размер для раздела является 12 касаниями. Установите DALUTPartition на скалярное значение, равное длине фильтра генерировать код DA без разделов LUT. См. также DALUTPartition (HDL Coder).
DARadix	Задайте, сколько распределенных арифметических битных сумм вычисляется параллельно. Основание DA 8 (`2^3`) генерирует реализацию DA, которая вычисляет три суммы за один раз. Значением по умолчанию является `2^1`, который генерирует полностью последовательную реализацию DA. См. также DARadix (HDL Coder).
MultiplierInputPipeline	Задайте количество настроек канала связи, чтобы добавить во входных параметрах множителя фильтра. См. также MultiplierInputPipeline (HDL Coder).
MultiplierOutputPipeline	Задайте количество настроек канала связи, чтобы добавить во множителе фильтра выходные параметры. См. также MultiplierOutputPipeline (HDL Coder).
SerialPartition	Задайте разделы для частично последовательных или каскадно-последовательных реализаций фильтра как вектор из длин каждого раздела. Для полностью последовательной реализации, установленной этот параметр на длину фильтра. См. также SerialPartition (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

Необходимо обнулить Initial conditions. Генерация HDL-кода не поддерживается для ненулевых начальных состояний.
Когда вы выбираете Dialog parameters, следующие опции фиксированной точки не поддерживаются для генерации HDL-кода:
- Slope and Bias scaling
Опции CoeffMultipliers поддерживаются только при использовании полностью параллельной архитектуры. Когда вы выбираете последовательную архитектуру, CoeffMultipliers скрыт от диалогового окна HDL Block Properties.
Программируемые коэффициенты не поддерживаются.
Основанные на системе координат входные фильтры не поддерживаются для:
- Восстановленные и активированные подсистемы
- Комплексные входные сигналы с комплексными коэффициентами. Можно использовать или комплексные входные сигналы и действительные коэффициенты, или объединить коэффициенты и действительные входные сигналы.
- Совместное использование и потоковая передача оптимизации

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

Смотрите также

Представлено до R2006a

Документация

FIR Decimation

Библиотека

Описание

Определение коэффициентов фильтра

Основанная на системе координат обработка

Основанная на выборке обработка

Задержка

Типы данных с фиксированной точкой

Примеры

Пример 1 — односкоростная обработка

Пример 2 — многоскоростная основанная на системе координат обработка

Пример 3

Пример 4

Диалоговое окно

Содействующий источник

Ссылки

Поддерживаемые типы данных

Больше о

Многофазные подфильтры

Алгоритмы

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

Документация

FIR Decimation

Библиотека

Описание

Определение коэффициентов фильтра

Основанная на системе координат обработка

Основанная на выборке обработка

Задержка

Типы данных с фиксированной точкой

Примеры

Пример 1 — односкоростная обработка

Пример 2 — многоскоростная основанная на системе координат обработка

Пример 3

Пример 4

Диалоговое окно

Содействующий источник

Ссылки

Поддерживаемые типы данных

Больше о

Многофазные подфильтры

Алгоритмы

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

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™.