CIC Decimation

Децимируйте сигнал с помощью каскадного интегрально-гребенчатого фильтра

Библиотека:
DSP System Toolbox/Фильтрация/Многомерные фильтры
Поддержка/фильтрация HDL-файлов DSP System Toolbox

Описание

Блок CIC Decimation выполняет уменьшение частоты дискретизации ( десятикратное уменьшение) входного сигнала на целочисленный коэффициент. Фильтры Cascaded Integrator-Comb (CIC) являются классом КИХ-фильтров линейной фазы, состоящим из части гребня и части интегратора.

Блок поддерживает действительные и сложные входы с фиксированной точкой. В своем режиме normal mode работы блок CIC Decimation позволяет числовым значениям сумматора переполняться и обернуться вокруг [1] . Затем [3]инфраструктура Fixed-Point приводит к появлению предупреждений о переполнении в командной строке. Это переполнение не имеет никакого последствия.

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

Порты

Вход

расширить все

`Port_1` - Входной сигнал
вектор | матрица

Вход данных, заданный как вектор или матрица. Количество входа строк должно быть кратным коэффициенту десятикратного уменьшения.

Если вход является фиксированной точкой, он должен быть подписанным целым числом или подписанной фиксированной точкой с степенью двойки и нулевым смещением.

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

Выход

расширить все

`Port_1` - CIC децимированный выход
вектор | матрица

CIC децимирует выход, возвращается как вектор или матрица. Тип данных выхода определяется настройками в диалоговом окне блока. Сложность выхода совпадает с сложностью входа. Количество выходных строк (1/ R) ✕<reservedrangesplaceholder2>, где R - коэффициент децимации, а Num - количество входных строк.

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

Параметры

расширить все

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

Источник информации о фильтре, указанный как один из следующих:

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 используя dsp.CICDecimator Системные object™.

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

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

Коэффициент десятикратного уменьшения фильтра, заданный как целое число, больше 1.

Зависимости

Этот параметр появляется, когда вы задаете Coefficient source Dialog parameters.

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

Задайте дифференциальную задержку гребенчатой части фильтра, M, как положительное целое число. Для получения дополнительной информации смотрите CIC Decimation Filter.

Зависимости

Этот параметр появляется, когда вы задаете Coefficient source Dialog parameters.

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

Укажите количество сечений фильтра. Заданное количество определяет количество разделов в гребенчатой части фильтра или интеграторной части фильтра. Это значение не представляет общее количество разделов в деталях гребня и интегратора вместе взятых.

Зависимости

Этот параметр появляется, когда вы задаете Coefficient source Dialog parameters.

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

Выберите, как вы задаете размер слова с фиксированной точкой и длину дроби разделов фильтра и/или вывода:

Full precision - Для вас автоматически выбираются длина слова и дроби секций фильтра и выходов. Для всех размеров слова (WL) задано значение:

$WL = ceil (N \times \log_{2} (M \times R)) + I$
где,
- I -- Вход размера слова
- M -- Дифференциальная задержка
- N -- Количество разделов
- R -- Коэффициент десятикратного уменьшения
Все длины дробей заданы как длина входной дроби.
Minimum section word lengths - Задайте размер слова фильтра, выводимого в параметре Output word length. Блок автоматически выбирает размеры слова разделов фильтра и все длины дробей так, чтобы каждая из размеров слова разделов была как можно меньше. Точность каждой секции фильтра меньше, чем в Full precision режим, но область значений каждого разреза сохраняется.
Specify word lengths - Задайте размеры слова разделов фильтра и выход в параметрах Section word lengths и Output word length. Блок автоматически выбирает длины дробей для секций фильтра и выводит так, чтобы область значений каждой секции сохранялась при отбрасывании наименее значимых битов.
Binary point scaling - Указание длин слов и дробей секций фильтра и выход в параметрах Section word lengths, Section fraction lengths, Output word length и Output fraction length.

Зависимости

Этот параметр появляется, когда вы задаете Coefficient source Dialog parameters.

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

Размеры слова секций фильтра, заданная в виде скаляра или вектора длины, равной 2 N, где N количество секций фильтра. Раздел размера слова должен находиться в области значений [2, 128].

Зависимости

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

`Section fraction lengths` - Длины дробей фильтрующих секций
`0` (по умолчанию) | целое число

Длины дробей фильтрующих секций, заданные как целое число.

Зависимости

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

`Output word length` - Размер слова выходного сигнала фильтра
`32` (по умолчанию) | целое число

Размер слова фильтра выхода, заданная в виде целого числа в область значений [2, 128].

Зависимости

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

`Output fraction length` - Длина дроби выходного сигнала фильтра
`0` (по умолчанию) | целое число

Длина дроби выходного сигнала фильтра, заданная как целое число.

Зависимости

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

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

Задайте правило обработки скорости для блока:

Enforce single-rate processing - блок выполняет обработку на основе фрейма и производит выход, который имеет ту же скорость дискретизации, что и вход. Чтобы децимировать сигнал при сохранении скорости входа выборка, блок уменьшает выход формата кадра. В этом режиме размер входного столбца должен быть кратен Decimation Factor (R).
Allow multirate processing - Блок выполняет обработку на основе выборки. В этом режиме блок производит выход с частотой дискретизации, которая R медленнее, чем скорость входа выборки.

`Filter object` - Многократный объект фильтра
`dsp.CICDecimator`

Задайте имя многоскоростного фильтра, который вы хотите реализовать в блоке. Необходимо задать фильтр как dsp.CICDecimator Системный объект.

Можно задать Системный объект в диалоговом окне блоков или в MATLAB^® переменная рабочей области.

Для получения информации о создании системных объектов см. раздел «Определение основных системных объектов».

Зависимости

Этот параметр появляется, когда вы задаете Coefficient source Filter object.

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

Эта кнопка открывает Инструмент визуализации фильтра (fvtool) из Signal Processing Toolbox™ произведения и отображений фильтрующую характеристику фильтра, заданную в блоке. Для получения дополнительной информации о FVTool см. документацию по Signal Processing Toolbox.

Примечание

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

Примеры моделей

Цифровой преобразователь GSM в Simulink

Симулируйте установившееся поведение цифрового преобразователя частоты с фиксированной точкой для преобразования основной полосы частот GSM (Глобальной системы для мобильных устройств). Пример модели использует блоки из Simulink ® и DSP System Toolbox™, чтобы эмулировать операцию TI GC4016 Quad Digital Down Converter (DDC).

Характеристики блоков

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

Подробнее о

расширить все

CIC-фильтр

CIC-фильтры являются оптимизированным классом КИХ-фильтров линейной фазы, состоящим из гребенчатой части и интеграторной части.

CIC децимирующий фильтр концептуально задается CIC-фильтром с одной скоростью, H(z) который является lowpass-антиизображающим фильтром, за которым следует понижающий усилитель. Децимирующий фильтр CIC уменьшает частоту дискретизации входного сигнала на целочисленный коэффициент с помощью каскадного фильтра интегратор-гребень (CIC).

В более эффективной реализации одна скорость CIC-фильтра H(z) факторизирована следующим образом:

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

где,

H I является передаточной функцией интеграторной части фильтра, содержащей N ступени интеграторов.
H C является передаточной функцией N участков каскадных гребенчатых фильтров, каждый с шириной RM.
N - количество разделов. Количество секций в CIC-фильтре определяется как количество секций в гребенчатой части или интеграторной части фильтра. Это значение не представляет общее количество разделов на протяжении всего фильтра.
R - коэффициент десятикратного уменьшения.
M - дифференциальная задержка.

В общей многоразовой реализации алгоритм применяет благородные тождества для десятикратного уменьшения и перемещает коэффициент изменения скорости, R, вслед за N разделами каскадных интеграторов. Передаточная функция полученного фильтра задается следующим уравнением:

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

Для блока схемы, которая показывает многократную реализацию, смотрите Алгоритмы.

Алгоритмы

расширить все

CIC- Децимирующего фильтра

Децимирующий фильтр CIC в More About реализуется как каскад N участков интеграторов, за которым следует коэффициент изменения скорости R, за которым следуют N секции гребенчатых фильтров.

Эта схема показывает две секции каскадных интеграторов и две секции каскадных гребенчатых фильтров. Единичная задержка в фрагменте CIC-фильтра может быть расположена либо в канале с feedforward, либо в пути с обратной связью. Эти два строений дают идентичную частотную характеристику фильтра. Однако числовые выходы этих двух строений отличаются из-за задержки. Этот блок помещает модуль задержку в feedforward пути интегратора, потому что это предпочтительное строение для реализации HDL.

Ссылки

[1] Hogenauer, E.B. «Economical Class of Цифровые Фильтры for Decimation and Interpolation». Транзакции IEEE по акустике, обработке речи и сигналов. Том 29, № 2, 1981, с. 155-162.

[2] Meyer-Baese, U. Digital Signal Processing with Field Programmable Gate Arrays. Нью-Йорк: Springer Verlag, 2001.

[3] Harris, Fredric J., Multirate Signal Processing for Communication Systems. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall PTR, 2004.

Расширенные возможности

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

Сгенерированный код опирается на memcpy или memset функции (string.h) при определенные обстоятельства.

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

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

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

Поддержка AddPipelineRegisters

При использовании AddPipelineRegisters регистры размещаются на основе структуры фильтра. Размещение регистра трубопровода определяет задержку.

Размещение регистров трубопроводов	Задержка (тактовые импульсы)
Регистр трубопровода добавляется между стадиями гребенки дифференциаторов.	`NS-1`, где `NS` количество секций (на выходе).

Свойства HDL-фильтра

AddPipelineRegisters

Вставьте регистр трубопровода между этапами расчета в фильтр. См. также AddPipelineRegisters (HDL Coder).

Свойства блоков

ConstrainedOutputPipeline	Количество регистров для размещения на выходах путем перемещения существующих задержек в рамках вашего проекта. Распределённая конвейеризация не перераспределяет эти регистры. Значение по умолчанию является `0`. Для получения дополнительной информации смотрите ConstrainedOutputPipeline (HDL Coder).
InputPipeline	Количество входных этапов конвейера для вставки в сгенерированный код. Распределённая конвейеризация и ограниченная выходная конвейеризация могут перемещать эти регистры. Значение по умолчанию является `0`. Для получения дополнительной информации смотрите InputPipeline (HDL Coder).
OutputPipeline	Количество выходных этапов конвейера для вставки в сгенерированный код. Распределённая конвейеризация и ограниченная выходная конвейеризация могут перемещать эти регистры. Значение по умолчанию является `0`. Для получения дополнительной информации смотрите OutputPipeline (HDL Coder).

Ограничения

Вектор и кадр не поддерживаются для генерации HDL-кода.
Когда вы выбираете Dialog parameters, опция Filter Structure Zero-latency decimator не поддерживается для генерации HDL-кода. В раскрывающемся списке Filter Structure выберите Decimator.

Преобразование с фиксированной точкой
Разрабатывайте и моделируйте системы с фиксированной точкой с помощью Fixed-Point Designer™.

См. также

Документация

CIC Decimation

Описание

Порты

Вход

Port_1 - Входной сигнал вектор | матрица

Выход

Port_1 - CIC децимированный выход вектор | матрица

Параметры

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

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

Зависимости

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

Зависимости

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

Зависимости

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

Зависимости

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

Зависимости

Section fraction lengths - Длины дробей фильтрующих секций 0 (по умолчанию) | целое число

Зависимости

Output word length - Размер слова выходного сигнала фильтра 32 (по умолчанию) | целое число

Зависимости

Output fraction length - Длина дроби выходного сигнала фильтра 0 (по умолчанию) | целое число

Зависимости

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

Filter object - Многократный объект фильтра dsp.CICDecimator

Зависимости

View Filter Response - Просмотр фильтра отклика gui button

Примеры моделей

Цифровой преобразователь GSM в Simulink

Характеристики блоков

Подробнее о

CIC-фильтр

Алгоритмы

CIC- Децимирующего фильтра

Ссылки

Расширенные возможности

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

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

Преобразование с фиксированной точкой Разрабатывайте и моделируйте системы с фиксированной точкой с помощью Fixed-Point Designer™.

См. также

Функции

Объекты

Блоки

Темы

Документация DSP System Toolbox

Поддержка

`Port_1` - Входной сигнал
вектор | матрица

`Port_1` - CIC децимированный выход
вектор | матрица

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

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

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

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

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

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

`Section fraction lengths` - Длины дробей фильтрующих секций
`0` (по умолчанию) | целое число

`Output word length` - Размер слова выходного сигнала фильтра
`32` (по умолчанию) | целое число

`Output fraction length` - Длина дроби выходного сигнала фильтра
`0` (по умолчанию) | целое число

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

`Filter object` - Многократный объект фильтра
`dsp.CICDecimator`

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

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

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

Преобразование с фиксированной точкой
Разрабатывайте и моделируйте системы с фиксированной точкой с помощью Fixed-Point Designer™.