Децимация CIC

Прорежьте сигнал каскадным интеграторно-гребенчатым фильтром

Библиотека:
Панель системных инструментов DSP/Фильтрация/Многоскоростные фильтры
Системная панель инструментов DSP Поддержка HDL/Фильтрация

Описание

Блок прореживания CIC выполняет уменьшение частоты дискретизации (прореживание) входного сигнала на целочисленный коэффициент. Каскадные интеграторно-гребенчатые фильтры (CIC) представляют собой класс линейных фазовых КИХ фильтров, состоящих из гребенчатой части и интеграторной части.

Блок поддерживает вещественные и сложные вводы с фиксированной точкой. В нормальном режиме работы блок децимации CIC позволяет числовым значениям сумматора переполняться и переноситься вокруг [1] . Инфраструктура [3]Fixed-Point затем вызывает появление в командной строке предупреждений о переполнении. Это переполнение не имеет последствий.

Для блока децимации CIC требуется лицензия Fixed-Point Designer™.

Порты

Вход

развернуть все

`Port_1` - Входной сигнал
вектор | матрица

Ввод данных, заданный как вектор или матрица. Число входных строк должно быть кратным коэффициенту прореживания.

Если входной сигнал имеет фиксированную точку, он должен быть целым числом со знаком или фиксированной точкой со знаком с наклоном мощности два и нулевым смещением.

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

Продукция

развернуть все

`Port_1` - Прореженный выход CIC
вектор | матрица

Прореженный выход CIC, возвращаемый как вектор или матрица. Тип данных вывода определяется настройками в диалоговом окне блока. Сложность выходных данных совпадает со сложностью входных данных. Число выходных строк равно (1/R) ✕Num, где R - коэффициент прореживания, а Num - количество входных строк.

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

Параметры

развернуть все

`Coefficient source` - Источник информации фильтра
`Dialog parameters` (по умолчанию) | `Filter object`

Источник информации фильтра, указанный как один из следующих:

Dialog parameters - Введите информацию о фильтре, например, коэффициент прореживания (R), дифференциальную задержку (M) и число секций (N), в диалоговом окне блока.
Filter object - Укажите фильтр с помощью dsp.CICDecimator object™ системы.

Различные элементы появляются в диалоговом окне блока децимации ЦВК в зависимости от выбора Dialog parameters или Filter object в параметре Источник коэффициента.

`Decimation factor (R)` - Коэффициент прореживания
`2` (по умолчанию) | целое число

Коэффициент прореживания фильтра, заданный как целое число больше 1.

Зависимости

Этот параметр появляется, если для параметра Источник коэффициента задано значение Dialog parameters.

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

Укажите дифференциальную задержку гребенчатой части фильтра, M, как положительное целое число. Дополнительные сведения см. в разделе Фильтр децимации CIC.

Зависимости

Этот параметр появляется, если для параметра Источник коэффициента задано значение Dialog parameters.

`Number of sections (N)` - Количество секций фильтра
`2` (по умолчанию) | положительное целое число

Укажите количество секций фильтра. Указанное число определяет количество сечений в гребенчатой части фильтра или в интеграторной части фильтра. Это значение не представляет общее количество секций в комбинированных частях гребенки и интегратора.

Зависимости

Этот параметр появляется, если для параметра Источник коэффициента задано значение Dialog parameters.

`Data type specification mode` - Укажите длину слова и длину дроби секций фильтра и выходных данных
`Full precision` (по умолчанию) | `Minimum section word lengths` | `Specify word lengths` | `Binary point scaling`

Выберите способ указания длины слова с фиксированной точкой и длины дроби секций фильтра и/или вывода:

Full precision - Длины слов и дробей секций и выходов фильтра выбираются автоматически. Для всех длин слов (WL) установлено значение:

$WL = ceil {(N}_{×} log2 (M$ × R)) + I
где,
- I -- Длина входного слова
- M -- Дифференциальная задержка
- N -- Количество секций
- R -- Коэффициент прореживания
Для всех длин дробей задана входная длина дроби.
Minimum section word lengths - укажите длину слова на выходе фильтра в параметре Длина выходного слова. Блок автоматически выбирает длины слов секций фильтра и все длины дробей так, чтобы каждая из длин слов сечения была как можно меньше. Точность каждой секции фильтра меньше, чем в Full precision режим, но диапазон каждого раздела сохраняется.
Specify word lengths - Укажите длины слов в секциях фильтра и выходные значения в параметрах Длина слова сечения и Длина выходного слова. Блок автоматически выбирает длины дробей для секций фильтра и выводит их таким образом, что диапазон каждой секции сохраняется при отбрасывании младших битов.
Binary point scaling - Укажите длины слов и дробей секций фильтра и выходные данные в параметрах Длины слов сечений, Длины дробей сечений, Длина слова вывода и Длина дробей вывода.

Зависимости

Этот параметр появляется, если для параметра Источник коэффициента задано значение Dialog parameters.

`Section word lengths` - Длина слов секций фильтра
[`16 16 16 16`] (по умолчанию) | скаляр | вектор строки

Длины слов секций фильтра, заданные как скаляр или вектор длиной, равной 2N, где N - количество секций фильтра. Длина слова сечения должна находиться в диапазоне [2, 128].

Зависимости

Этот параметр появляется, если для параметра Источник коэффициента задано значение Dialog parameters и режим спецификации типа данных для Specify word lengths или Binary point scaling.

`Section fraction lengths` - Долевые длины секций фильтра
`0` (по умолчанию) | целое число

Длины дробей сечений фильтра, заданные как целое число.

Зависимости

Этот параметр появляется, если для параметра Источник коэффициента задано значение Dialog parameters и режим спецификации типа данных для Binary point scaling.

`Output word length` - Длина слова выхода фильтра
`32` (по умолчанию) | целое число

Длина слова на выходе фильтра, заданная как целое число в диапазоне [2, 128].

Зависимости

Этот параметр появляется, если для параметра Источник коэффициента задано значение Dialog parameters и режим спецификации типа данных для любой опции, кроме Full precision.

`Output fraction length` - Длина фракции на выходе фильтра
`0` (по умолчанию) | целое число

Длина дроби выходного сигнала фильтра, заданная как целое число.

Зависимости

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

Укажите правило обработки скорости для блока:

Enforce single-rate processing - Блок выполняет обработку на основе кадра и выдает выходной сигнал с той же частотой дискретизации, что и входной сигнал. Для прореживания сигнала при сохранении входной частоты дискретизации блок уменьшает размер выходного кадра. В этом режиме размер входного столбца должен быть кратен коэффициенту прореживания (R).
Allow multirate processing - Блок выполняет обработку на основе выборки. В этом режиме блок выдает выходной сигнал с частотой выборки, которая равна R в несколько раз медленнее входной частоты дискретизации.

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

Укажите имя объекта многоскоростного фильтра, который должен быть реализован блоком. Необходимо указать фильтр как dsp.CICDecimator Системный объект.

Системный объект можно определить в диалоговом окне блока или в переменной рабочего пространства MATLAB ®.

Сведения о создании системных объектов см. в разделе Определение основных системных объектов.

Зависимости

Этот параметр появляется, если для параметра Источник коэффициента задано значение Filter object.

`View Filter Response` - Просмотр ответа фильтра
`gui button`

Эта кнопка открывает инструмент визуализации фильтра (fvtool) из продукта Toolbox™ обработки сигналов и отображает отклик фильтра, определенного в блоке. Дополнительные сведения о FVTool см. в документации панели инструментов обработки сигналов.

Примечание

Если фильтр указан в параметре Объект фильтра, необходимо применить фильтр, нажав кнопку Применить, прежде чем использовать кнопку Просмотр ответа фильтра.

Примеры модели

Цифровой понижающий преобразователь GSM в Simulink

Моделирование стационарного поведения цифрового понижающего преобразователя с фиксированной точкой для преобразования основной полосы частот GSM (Global System for Mobile). В примере модели используются блоки Simulink ® и DSP System Toolbox™ для эмуляции работы цифрового понижающего преобразователя (DDC) TI GC4016 Quad.

Характеристики блока

Типы данных	`fixed point` \| `integer`
Прямой проход	`no`
Многомерные сигналы	`no`
Сигналы переменного размера	`no`
Обнаружение пересечения нулей	`no`

Подробнее

развернуть все

Фильтр CIC

CIC-фильтры представляют собой оптимизированный класс линейных фазовых КИХ-фильтров, состоящих из гребенчатой части и интеграторной части.

Децимационный фильтр CIC концептуально задаётся односкоростным CIC фильтром H (z), который является низкочастотным антиизображающим фильтром, за которым следует понижающая дискретизация. Децимационный фильтр CIC уменьшает частоту дискретизации входного сигнала на целочисленный коэффициент, используя каскадный интеграторно-гребенчатый фильтр (CIC).

В более эффективной реализации односкоростной фильтр CIC H (z) факторизируется следующим образом:

$H (z) {_{}^{}^{}}^{} \frac{{=[∑k=0RM−1z−k]N= (^{1 -}}^{z}}{{−^{RM)}}^{N}} \frac{(}{{1 -^{z} -}^{}} 1 \frac{{) N^{= 1}}^{(}}{1} -_{}^{z} - 1)_{}^{N} \cdot ($ 1 − z − RM) N1 = HIN (z)· HcN (z)

где,

HI - передаточная функция интеграторной части фильтра, содержащей N ступеней интеграторов.
HC - передаточная функция N секций каскадных гребенчатых фильтров, каждая шириной RM.
N - количество секций. Количество секций в фильтре CIC определяется как количество секций в гребенчатой или интеграторной части фильтра. Это значение не представляет общее количество сечений во всем фильтре.
R - коэффициент прореживания.
M - дифференциальная задержка.

В общей многоскоростной реализации алгоритм применяет благородную идентичность для прореживания и перемещает коэффициент изменения скорости R для следования за N секциями каскадных интеграторов. Передаточная функция результирующего фильтра задается следующим уравнением:

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

Блок-схему, показывающую реализацию нескольких скоростей, см. в разделе Алгоритмы.

Алгоритмы

развернуть все

Фильтр децимации CIC

Децимационный фильтр CIC в More About реализуется как каскад из N секций интеграторов с последующим коэффициентом изменения скорости R, за которым следуют N секций гребенчатых фильтров.

На этой диаграмме показаны две секции каскадных интеграторов и две секции каскадных гребенчатых фильтров. Единичная задержка в интеграторной части фильтра CIC может быть расположена либо в канале прямой связи, либо в канале обратной связи. Эти две конфигурации дают одинаковую частотную характеристику фильтра. Однако числовые выходные сигналы от этих двух конфигураций отличаются из-за задержки. Этот блок помещает единичную задержку в путь передачи интегратора, поскольку она является предпочтительной конфигурацией для реализации HDL.

Ссылки

[1] Хогенауэр, Е. Б. «Экономичный класс цифровых фильтров для децимации и интерполяции». Транзакции IEEE по акустике, обработке речи и сигналов. Том 29, номер 2, 1981, стр. 155-162.

[2] Цифровая обработка сигналов Meyer-Baese, U. с помощью программируемых на местах логических матриц. Нью-Йорк: Спрингер Верлаг, 2001.

[3] Харрис, Фредрик Дж., многоскоростная обработка сигналов для систем связи. Река Верхнее Седло, Нью-Джерси: Prentice Hall PTR, 2004.

Расширенные возможности

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

Созданный код зависит от memcpy или memset функции (string.h) при определенных условиях.

Создание кода HDL
Создание кода Verilog и VHDL для проектов FPGA и ASIC с использованием Coder™ HDL.

HDL Coder™ предоставляет дополнительные опции конфигурации, которые влияют на реализацию HDL и синтезированную логику.

Кодер HDL поддерживает параметры источника коэффициентов Dialog parameters и Filter object.

Поддержка AddPipelineRegists

При использовании AddPipelineRegists регистры размещаются на основе структуры фильтра. Задержка определяется размещением регистра трубопровода.

Размещение регистра трубопровода	Задержка (такты)
Между гребенчатыми ступенями дифференциаторов добавляется регистр трубопровода.	`NS-1`, где `NS` - количество секций (на стороне вывода).

Свойства фильтра HDL

AddPipelineRegisters

Вставка регистра трубопровода между этапами вычислений в фильтр. См. также AddPipelineRegists (кодер HDL).

Свойства блока HDL

ConstrainedOutputPipeline	Количество регистров для размещения на выходах путем перемещения существующих задержек в рамках проекта. Распределенная конвейерная обработка не перераспределяет эти регистры. Значение по умолчанию: `0`. Дополнительные сведения см. в разделе ConstrainedOutputPipeline (кодер HDL).
InputPipeline	Количество входных ступеней трубопровода для вставки в сформированный код. Распределенная конвейерная обработка и конвейерная обработка с ограниченным выходом могут перемещать эти регистры. Значение по умолчанию: `0`. Дополнительные сведения см. в разделе InputPipeline (кодер HDL).
OutputPipeline	Количество выходных ступеней трубопровода для вставки в сформированный код. Распределенная конвейерная обработка и конвейерная обработка с ограниченным выходом могут перемещать эти регистры. Значение по умолчанию: `0`. Дополнительные сведения см. в разделе Выходной конвейер (кодер HDL).

Ограничения

Векторные и кадровые входы не поддерживаются для генерации кода HDL.
При выборе параметров диалогового окна опция «Фильтровать структуру» Zero-latency decimator не поддерживается для генерации кода HDL. В раскрывающемся списке «Структура фильтра» выберите Decimator.

Преобразование с фиксированной точкой
Проектирование и моделирование систем с фиксированной точкой с помощью Designer™ с фиксированной точкой.

Если входной сигнал является фиксированной точкой, он должен быть целым числом со знаком или фиксированной точкой со знаком с наклоном мощности два и нулевым смещением.

См. также

Представлен до R2006a

Документация

Децимация CIC

Описание

Порты

Вход

Port_1 - Входной сигнал вектор | матрица

Продукция

Port_1 - Прореженный выход CIC вектор | матрица

Параметры

Coefficient source - Источник информации фильтра Dialog parameters (по умолчанию) | Filter object

Decimation factor (R) - Коэффициент прореживания 2 (по умолчанию) | целое число

Зависимости

Differential Delay (M) - Дифференциальная задержка 1 (по умолчанию) | положительное целое число

Зависимости

Number of sections (N) - Количество секций фильтра 2 (по умолчанию) | положительное целое число

Зависимости

Data type specification mode - Укажите длину слова и длину дроби секций фильтра и выходных данных Full precision (по умолчанию) | Minimum section word lengths | Specify word lengths | Binary point scaling

Зависимости

Section word lengths - Длина слов секций фильтра [16 16 16 16] (по умолчанию) | скаляр | вектор строки

Зависимости

Section fraction lengths - Долевые длины секций фильтра 0 (по умолчанию) | целое число

Зависимости

Output word length - Длина слова выхода фильтра 32 (по умолчанию) | целое число

Зависимости

Output fraction length - Длина фракции на выходе фильтра 0 (по умолчанию) | целое число

Зависимости

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

Filter object - Объект многоскоростного фильтра dsp.CICDecimator

Зависимости

View Filter Response - Просмотр ответа фильтра gui button

Примеры модели

Цифровой понижающий преобразователь GSM в Simulink

Характеристики блока

Подробнее

Фильтр CIC

Алгоритмы

Фильтр децимации CIC

Ссылки

Расширенные возможности

Создание кода C/C + + Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

Создание кода HDL Создание кода Verilog и VHDL для проектов FPGA и ASIC с использованием Coder™ HDL.

Преобразование с фиксированной точкой Проектирование и моделирование систем с фиксированной точкой с помощью Designer™ с фиксированной точкой.

См. также

Функции

Объекты

Блоки

Темы

Документация по системной панели инструментов DSP

Поддержка

`Port_1` - Входной сигнал
вектор | матрица

`Port_1` - Прореженный выход CIC
вектор | матрица

`Coefficient source` - Источник информации фильтра
`Dialog parameters` (по умолчанию) | `Filter object`

`Decimation factor (R)` - Коэффициент прореживания
`2` (по умолчанию) | целое число

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

`Number of sections (N)` - Количество секций фильтра
`2` (по умолчанию) | положительное целое число

`Data type specification mode` - Укажите длину слова и длину дроби секций фильтра и выходных данных
`Full precision` (по умолчанию) | `Minimum section word lengths` | `Specify word lengths` | `Binary point scaling`

`Section word lengths` - Длина слов секций фильтра
[`16 16 16 16`] (по умолчанию) | скаляр | вектор строки

`Section fraction lengths` - Долевые длины секций фильтра
`0` (по умолчанию) | целое число

`Output word length` - Длина слова выхода фильтра
`32` (по умолчанию) | целое число

`Output fraction length` - Длина фракции на выходе фильтра
`0` (по умолчанию) | целое число

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

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

`View Filter Response` - Просмотр ответа фильтра
`gui button`

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

Создание кода HDL
Создание кода Verilog и VHDL для проектов FPGA и ASIC с использованием Coder™ HDL.

Преобразование с фиксированной точкой
Проектирование и моделирование систем с фиксированной точкой с помощью Designer™ с фиксированной точкой.