FIR Decimation

Фильтрация и понижающее значение входных сигналов

Библиотека

Фильтрация/многомерные фильтры

dspmlti4

Описание

Блок FIR Decimation переиздает векторные или матричные входы по первой размерности. Дециматор конечной импульсной характеристики (как показано на схеме) концептуально состоит из сглаживающей конечной импульсной характеристики фильтра, за которым следует понижающая дискретизация. Для разработки конечная импульсная характеристика фильтра используйте designMultirateFIR функция.

Конечная импульсная характеристика фильтрует данные в каждом канале входа с помощью конечная импульсная характеристика прямой формы. Понижающий усилитель, который следует, понижает дискретизацию каждого канала фильтрованных данных путем отбрасывания M -1 последовательных выборок после каждой сохраненной выборки. M - это значение заданного множителя десятикратного уменьшения. Полученный сигнал дискретного времени имеет частоту дискретизации, которая в 1/ M раза превышает исходную частоту дискретизации.

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

Обратите внимание, что фактический алгоритм блока реализует полифазу структуру, эффективный эквивалент объединенной системы, изображенной на схеме. Для получения дополнительной информации см. «Алгоритмы».

Можно использовать блок FIR Decimation внутри триггируемых подсистем, когда вы устанавливаете параметр Rate options равным Enforce single-rate processing.

Этот блок поддерживает вход переменного размера. Это означает, что во время симуляции блока может измениться формат кадра (количество строк). Размерности выхода всегда равны размерностям входного сигнала.

При определенных условиях этот блок также поддерживает генерацию кода SIMD. Для получения дополнительной информации смотрите Генерация кода.

Определение коэффициентов фильтра

Чтобы задать коэффициенты фильтра, выберите режим, в котором должен работать блок FIR Decimation. Выберите режим в поле группы Coefficient source.

Dialog parameters - введите информацию о фильтре, например, структуру и коэффициенты, в диалоговом окне блока.
Input port - Задайте коэффициенты фильтра как вход в блок. Значения коэффициентов настраиваются (могут меняться во время симуляции), в то время как их свойства должны оставаться постоянными.
Filter object - Задайте фильтр используя dsp.FIRDecimator Системные object™.
Auto (по умолчанию) - выбор коэффициентов фильтра конечной импульсной характеристики Nyquist, предварительно заданный для коэффициента десятикратного уменьшения, заданного в диалоговом окне блока.

Когда вы выбираете Dialog parameters, вы используете параметр FIR filter coefficients, чтобы задать коэффициенты числителя передаточной функции конечной импульсной характеристики H (z).

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

Можно сгенерировать вектор коэффициента конечной импульсной характеристики, b = [_b0, _b1,..., _bN], используя одну из функций проекта DSP System Toolbox™ фильтра, таких какdesignMultirateFIR, firnyquist, firhalfband, firgr, или firceqrip.

Чтобы действовать как эффективный сглаживающий фильтр, коэффициенты обычно соответствуют lowpass фильтру с нормализованной частотой среза не более 1/ M, где M является десятикратным уменьшением фактором. Чтобы спроектировать такой фильтр, используйте designMultirateFIR функция.

Блок внутренне инициализирует все состояния фильтра до нуля.

Когда вы выбираете Auto, блок проектирует конечную импульсную характеристику дециматор с коэффициентом десятикратного уменьшения, заданным в Decimation factor. designMultirateFIR функция проектирует фильтр и возвращает коэффициенты, используемые блоком.

Для получения дополнительной информации о конструкции создания фильтра Orfanidis [2].

Обработка на основе фрейма

Когда вы устанавливаете параметр Input processing равным Columns as channels (frame based)блок переизбирает каждый столбец входа с течением времени. В этом режиме блок может выполнить или односкоростную, или многосветную обработку. Можно использовать параметр Rate options, чтобы задать, как блок повторяет вход:

Когда вы устанавливаете параметр Rate options равным Enforce single-rate processingвход и выход блока имеют одинаковую частоту дискретизации. Чтобы децимировать выход при сохранении скорости входа выборки, блок повторно собирает данные в каждом столбце входа так, чтобы формат кадра выхода (_Ko) был в 1/ M раза больше, чем у входа (_Ko = _Ki/ M ).
В этом режиме размер входного кадра, _Ki, должен быть кратным Decimation factor, M.
Для примера децимации конечной импульсной характеристики с одной скоростью смотрите пример 1 - Односкоростная обработка.
Когда вы устанавливаете параметр Rate options равным Allow multirate processing, вход и выход блока FIR Decimation совпадают с размером, но скорость дискретизации вывода в M раза медленнее, чем у входа. В этом режиме блок обрабатывает _Ki -by N матричный вход как N независимые каналы. Блок опустошает каждый столбец входа со временем, сохраняя формат кадра постоянным ₍Ki ₌ Ko) и заставляя выход создать период _{(<reservedrangesplaceholder4>)} M времена дольше_{, чем} период _{входного кадра} (Tfo = M * Tfi).
Смотрите пример 2 - Многорейтовая обработка на основе фрейма для примера, который использует блок FIR Decimation в этом режиме.

Выборка на основе обработки

Когда вы устанавливаете параметр Input processing равным Elements as channels (sample based)блок обрабатывает P -by Q матрицы вход как P * Q независимые каналы и децимирует каждый канал с течением времени. Период выходной выборки (Tso) в M раза больше, чем _период входной выборки (Tso = _M*Tsi), и входной и выходной размеры идентичны.

Время ожидания

Когда вы используете блок FIR Decimation в режиме обработки на основе сэмплирования, блок всегда имеет задержку нулевой задачи. Zero-tasking latency означает, что блок распространяет первую отфильтрованную входную выборку (полученную в момент времени t = 0) в качестве первой выходной выборки. Затем этот первый выход образец фильтруют входы образцов M + 1, 2 M + 1 и так далее.

Когда вы используете блок FIR Decimation в режиме обработки на основе кадров с форматом кадра, большим единицы, блок может проявлять задержку в одном кадре. Случаи задержки одного кадра могут возникнуть, когда размер входного кадра больше единицы, и вы устанавливаете параметры Input processing и Rate options блока FIR Decimation следующим образом:

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

В случаях задержки в один кадр можно задать значение первых _Ki выходных строк, установив параметр Output buffer initial conditions. Значение по умолчанию параметра Output buffer initial conditions 0. Однако можно ввести матрицу, содержащую по одному значению для каждого канала входа или скалярное значение, которое будет применено ко всем каналам. Первая отфильтрованная входная выборка (первая отфильтрованная строка входной матрицы) появляется в выходе как выборка _Ki + 1. Затем этот образец фильтруют входы образцов M + 1, 2 M + 1 и так далее.

Примечание

Для получения дополнительной информации о задержках и Simulink^® режимы задачи, см. Избыточная алгоритмическая задержка (задержка задачи) 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 с фиксированной точкой.

Можно задать коэффициент, выход продукта, аккумулятор и типы выходных данных в диалоговом окне блока, как обсуждается в разделе Диалоговое окно. Эта схема показывает, что данные хранятся во входном буфере с совпадающим типом данных и масштабированием, что и вход. Блок хранит отфильтрованные данные и любые начальные условия в буфере выхода с помощью типа данных выходов и масштабирования, которые вы задаете в диалоговом окне блока.

Когда, по меньшей мере, один из входов в умножитель является вещественным, выход умножителя находится в типе выходных данных продукта. Когда оба входа в умножитель являются комплексными, результат умножения находится в типе данных аккумулятора. Для получения дополнительной информации о комплексном умножении, выполненном этим блоком, смотрите Типы данных умножения.

Примечание

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

Примеры

Пример 1 - Односкоростная обработка

В модели ex_firdecimation_ref2 блок FIR Decimation децимирует одноканальный вход с форматом кадра 64. Потому что блок выполняет односкоростную обработку, и параметр Decimation factor установлен на 4, выход блока конечной импульсной характеристики Десятикратного уменьшения имеет формат кадра 16. Как показано на следующем рисунке, вход и выход блока FIR Decimation имеют ту же скорость дискретизации.

Пример 2 - Многократная обработка на основе фрейма

В модели ex_firdecimation_ref1 блок FIR Decimation децимирует одноканальный вход с периодом системы координат в одну секунду. Потому что блок выполняет многократную обработку на основе кадра, и параметр Decimation factor установлен на 4, период системы координат выхода 4 секунд. Как показано на следующем рисунке, вход и выход блока FIR Decimation имеют тот же формат кадра, но скорость дискретизации выходного сигнала в четыре раза больше, чем у входного сигнала.

Пример 3

The ex_polyphasedec модель иллюстрирует базовые полифазные реализации блока FIR Decimation. Запустите модель и просмотрите результаты на возможностях. Вывод блока FIR Decimation совпадает с выходом блока Polyphase Decimation Filter.

Пример 4

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

Диалоговое окно

Источник коэффициентов

Блок FIR Decimation может работать в четырех различных режимах. Выберите режим в поле группы Coefficient source.

Dialog parameters - введите информацию о фильтре, например, структуру и коэффициенты, в маску блока.
Input port - Задайте коэффициенты фильтра с Num входным портом. Входной порт Num появляется при выборе опции Input port. Значения коэффициентов, полученные посредством Num, настраиваются (могут меняться во время симуляции), в то время как их свойства должны оставаться постоянными.
Filter object - Задайте фильтр используя dsp.FIRDecimator Системный объект.
Auto (по умолчанию) - выбор коэффициентов конечной импульсной характеристики фильтра Найквиста, предварительно заданный для коэффициента десятикратного уменьшения, заданного в диалоговом окне блока.

Различные элементы появляются на конечную импульсную характеристику Десятикратного уменьшения диалогового окна блока в зависимости от того, выбираете ли вы Dialog parameters, Input port, Filter object или Auto в Coefficient source рамке группы.

Задайте характеристики фильтра в диалоговом окне

Панель Main диалогового окна «KIR Decimation block» появляется следующим образом, когда вы выбираете Dialog parameters в Coefficient source рамке группы.

FIR filter coefficients

Задайте коэффициенты lowpass конечной импульсной характеристики в нисходящих степенях z. По умолчанию designMultirateFIR(1,2) вычисляет коэффициенты фильтра.

Decimation factor

Задайте целочисленный коэффициент M, на который можно уменьшить частоту дискретизации входа последовательности. Значение по умолчанию является 2.

Filter Structure

Выбор реализации Direct form (по умолчанию) или Direct form transposed фильтр.

Input processing

Укажите, как блок должен обрабатывать вход. Можно задать для этого параметра одну из следующих опций:

Columns as channels (frame based) (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 децимировать вход. Можно выбрать один из следующих опций:

Enforce single-rate processing (по умолчанию) - Когда вы выбираете эту опцию, блок поддерживает входную частоту выборки и децимирует сигнал, уменьшая размер выходного кадра в M раз. Чтобы выбрать эту опцию, вы должны задать параметр Input processing равным Columns as channels (frame based).
Allow multirate processing - Когда вы выбираете эту опцию, блок децимирует сигнал таким образом, чтобы выходная частота выборки была в M раза медленнее, чем входная частота выборки.

Output buffer initial conditions

В случае задержки в одном кадре этот параметр задает выход блока до тех пор, пока не станет доступна первая фильтрованная входная выборка. Значение по умолчанию этого параметра 0, но можно ввести матрицу, содержащую по одному значению для каждого канала или скалярное значение, которое будет применено ко всем сигнальным каналам. Этот параметр появляется только, когда вы конфигурируете блок для выполнения многократной обработки.

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

View filter response

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.

Панель Data Types диалогового окна «KIR Decimation block» появляется следующим образом, когда вы выбираете Dialog parameters в Coefficient source рамке группы.

Rounding mode

Выберите режим округления для операций с фиксированной точкой. Значение по умолчанию является Floor. Коэффициенты фильтра не подчиняются этому параметру; они всегда округляются до Nearest.

Примечание

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

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

С этими настройками типа данных блок эффективно работает в режиме полной точности.

Saturate on integer overflow

Когда вы выбираете этот параметр, блок насыщает результат своей операции с фиксированной точкой. Когда вы очищаете этот параметр, блок переносит результат своей операции с фиксированной точкой. Для получения дополнительной информации о saturate и wrap, см. Режим переполнения для операций с фиксированной точкой.

Примечание

Параметры Rounding mode и Saturate on integer overflow не влияют на числовые результаты, когда все эти условия выполняются:

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

С этими настройками типа данных блок работает в режиме полной точности.

Coefficients

Задайте тип данных коэффициентов. Смотрите Типы данных с фиксированной точкой и Типы данных умножения для рисунков, описывающих использование типа данных коэффициентов в этом блоке. Вы можете установить его на:

Правило, которое наследует тип данных, например Inherit: Same word length as input
Выражение, которое вычисляет допустимый тип данных, например fixdt(1,16,0)

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

Дополнительные сведения см. в разделе «Установка типов данных с использованием помощника по типам данных» (Simulink).

Coefficients Minimum

Задайте минимальное значение коэффициентов фильтра. Значение по умолчанию [] (не определено). Программное обеспечение Simulink использует это значение для выполнения:

Автоматическое масштабирование типов данных с фиксированной точкой

Coefficients Maximum

Задайте максимальное значение коэффициентов фильтра. Значение по умолчанию [] (не определено). Программное обеспечение Simulink использует это значение для выполнения:

Автоматическое масштабирование типов данных с фиксированной точкой

Product output

Укажите тип выходных данных продукта. Смотрите Типы данных с фиксированной точкой и Типы данных умножения для рисунков, описывающих использование типа выходных данных продукта в этом блоке. Вы можете установить его на:

Правило, которое наследует тип данных, например Inherit: Inherit via internal rule. Дополнительные сведения об этом правиле см. в разделе Наследование через внутреннее правило.
Выражение, которое вычисляет допустимый тип данных, например fixdt(1,16,0)

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

Accumulator

Задайте тип данных аккумулятора. См. типы данных с фиксированной точкой для рисунков, описывающих использование типа данных аккумулятора в этом блоке. Можно задать этот параметр как:

Правило, которое наследует тип данных, например Inherit: Inherit via internal rule. Дополнительные сведения об этом правиле см. в разделе Наследование через внутреннее правило.
Выражение, которое вычисляет допустимый тип данных, например fixdt(1,16,0)

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

Output

Задайте тип выходных данных. См. типы данных с фиксированной точкой для рисунков, описывающих использование типа выходных данных в этом блоке. Вы можете установить его на:

Правило, которое наследует тип данных, например Inherit: Same as accumulator
Выражение, которое вычисляет допустимый тип данных, например fixdt(1,16,0)

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

Смотрите Типы Данных Управляющего Сигнала (Simulink) для получения дополнительной информации.

Output Minimum

Задайте минимальное значение, которое должен выдать блок. Значение по умолчанию [] (не определено). Программное обеспечение Simulink использует это значение для выполнения:

Проверка области значений симуляции (см. «Задание диапазонов сигнала» (Simulink))
Автоматическое масштабирование типов данных с фиксированной точкой

Output Maximum

Задайте максимальное значение, которое должен выдать блок. Значение по умолчанию [] (не определено). Программное обеспечение Simulink использует это значение для выполнения:

Проверка области значений симуляции (см. «Задание диапазонов сигнала» (Simulink))
Автоматическое масштабирование типов данных с фиксированной точкой

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

Выберите этот параметр, чтобы инструменты с фиксированной точкой не переопределяли типы данных, заданные в маске блока.

Обеспечьте коэффициенты фильтра через Input port

Панель Main диалогового окна «KIR Decimation block» появляется следующим образом, когда вы выбираете Input port в Coefficient source рамке группы.

Decimation factor

Filter Structure

Выбор реализации Direct form (по умолчанию) или Direct form transposed фильтр.

Input processing

Укажите, как блок должен обрабатывать вход. Можно задать для этого параметра одну из следующих опций:

Columns as channels (frame based) (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 децимировать вход. Можно выбрать один из следующих опций:

Enforce single-rate processing (по умолчанию) - Когда вы выбираете эту опцию, блок поддерживает входную частоту выборки и децимирует сигнал, уменьшая размер выходного кадра в M раз. Чтобы выбрать эту опцию, вы должны задать параметр Input processing равным Columns as channels (frame based).
Allow multirate processing - Когда вы выбираете эту опцию, блок децимирует сигнал таким образом, чтобы выходная частота выборки была в M раза медленнее, чем входная частота выборки.

Output buffer initial conditions

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

Панель Data Types диалогового окна «KIR Decimation block» появляется следующим образом, когда вы выбираете Input port в Coefficient source рамке группы.

Rounding mode

Примечание

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

С этими настройками типа данных блок эффективно работает в режиме полной точности.

Saturate on integer overflow

Когда вы устанавливаете этот флажок, блок насыщает результат своей операции с фиксированной точкой. Когда вы снимаете этот флажок, блок переносит результат своей операции с фиксированной точкой. По умолчанию этот флажок снимается. Для получения дополнительной информации о saturate и wrap, см. Режим переполнения для операций с фиксированной точкой. Коэффициенты фильтра не подчиняются этому параметру; они всегда насыщены.

Product output

Правило, которое наследует тип данных, например Inherit: Inherit via internal rule. Дополнительные сведения об этом правиле см. в разделе Наследование через внутреннее правило.
Выражение, которое вычисляет допустимый тип данных, например fixdt(1,16,0)

Accumulator

Правило, которое наследует тип данных, например Inherit: Inherit via internal rule. Дополнительные сведения об этом правиле см. в разделе Наследование через внутреннее правило.
Выражение, которое вычисляет допустимый тип данных, например fixdt(1,16,0)

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

Output

Правило, которое наследует тип данных, например Inherit: Same as accumulator
Выражение, которое вычисляет допустимый тип данных, например fixdt(1,16,0)

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

Смотрите Типы Данных Управляющего Сигнала (Simulink) для получения дополнительной информации.

Output Minimum

Проверка области значений симуляции (см. «Задание диапазонов сигнала» (Simulink))
Автоматическое масштабирование типов данных с фиксированной точкой

Output Maximum

Проверка области значений симуляции (см. «Задание диапазонов сигнала» (Simulink))
Автоматическое масштабирование типов данных с фиксированной точкой

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

Задайте Многоскоростной фильтр объект

Панель Main диалогового окна «KIR Decimation block» появляется следующим образом, когда вы выбираете Filter object в Coefficient source рамке группы.

Filter object

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

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

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

Input processing

Укажите, как блок должен обрабатывать вход. Можно задать для этого параметра одну из следующих опций:

Columns as channels (frame based) (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 децимировать вход. Можно выбрать один из следующих опций:

Enforce single-rate processing (по умолчанию) - Когда вы выбираете эту опцию, блок поддерживает входную частоту выборки и децимирует сигнал, уменьшая размер выходного кадра в M раз. Чтобы выбрать эту опцию, вы должны задать параметр Input processing равным Columns as channels (frame based).
Allow multirate processing - Когда вы выбираете эту опцию, блок децимирует сигнал таким образом, чтобы выходная частота выборки была в M раза медленнее, чем входная частота выборки.

Output buffer initial conditions

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

View filter response

Эта кнопка открывает Инструмент визуализации фильтра (fvtool) из продукта Signal Processing Toolbox и отображает фильтровальную характеристику системного объекта, заданную в параметре Filter object. 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.

Панель Data Types диалогового окна «KIR Decimation block» появляется следующим образом, когда вы выбираете Filter object в Coefficient source рамке группы.

Параметры с фиксированной точкой объекта фильтра, заданные на панели Main, отображаются на панели Data Types. Вы не можете изменить эти настройки непосредственно на маске блока. Чтобы изменить настройки фиксированной точки, отредактируйте объект фильтра непосредственно.

Дополнительные сведения о системных объектах см. в разделе «Что такое системные объекты?».

Автоматический выбор коэффициентов фильтра

Когда вы выбираете Auto в Coefficient source групповом поле, блок выбирает коэффициенты фильтра автоматически. Для получения дополнительной информации об алгоритме создания фильтра, используемом блоком, см. «Задание коэффициентов фильтра».

Панель Main диалогового окна «KIR Decimation block» появляется следующим образом, когда вы выбираете Auto в Coefficient source рамке группы.

Decimation factor

Filter Structure

Выбор реализации Direct form (по умолчанию) или Direct form transposed фильтр.

Input processing

Укажите, как блок должен обрабатывать вход. Можно задать для этого параметра одну из следующих опций:

Columns as channels (frame based) (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 децимировать вход. Можно выбрать один из следующих опций:

Enforce single-rate processing (по умолчанию) - Когда вы выбираете эту опцию, блок поддерживает входную частоту выборки и децимирует сигнал, уменьшая размер выходного кадра в M раз. Чтобы выбрать эту опцию, вы должны задать параметр Input processing равным Columns as channels (frame based).
Allow multirate processing - Когда вы выбираете эту опцию, блок децимирует сигнал таким образом, чтобы выходная частота выборки была в M раза медленнее, чем входная частота выборки.

Output buffer initial conditions

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

View filter response

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

Панель Data Types диалогового окна «KIR Decimation block» появляется следующим образом, когда вы выбираете Auto в Coefficient source рамке группы.

Rounding mode

Примечание

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

С этими настройками типа данных блок эффективно работает в режиме полной точности.

Saturate on integer overflow

Coefficients

Правило, которое наследует тип данных, например Inherit: Same word length as input
Выражение, которое вычисляет допустимый тип данных, например fixdt(1,16,0)

Coefficients Minimum

Автоматическое масштабирование типов данных с фиксированной точкой

Coefficients Maximum

Автоматическое масштабирование типов данных с фиксированной точкой

Product output

Правило, которое наследует тип данных, например Inherit: Inherit via internal rule. Дополнительные сведения об этом правиле см. в разделе Наследование через внутреннее правило.
Выражение, которое вычисляет допустимый тип данных, например fixdt(1,16,0)

Accumulator

Правило, которое наследует тип данных, например Inherit: Inherit via internal rule. Дополнительные сведения об этом правиле см. в разделе Наследование через внутреннее правило.
Выражение, которое вычисляет допустимый тип данных, например fixdt(1,16,0)

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

Output

Правило, которое наследует тип данных, например Inherit: Same as accumulator
Выражение, которое вычисляет допустимый тип данных, например fixdt(1,16,0)

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

Смотрите Типы Данных Управляющего Сигнала (Simulink) для получения дополнительной информации.

Output Minimum

Проверка области значений симуляции (см. «Задание диапазонов сигнала» (Simulink))
Автоматическое масштабирование типов данных с фиксированной точкой

Output Maximum

Проверка области значений симуляции (см. «Задание диапазонов сигнала» (Simulink))
Автоматическое масштабирование типов данных с фиксированной точкой

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

Ссылки

[1] Флиге, Н. Дж. Multirate Digital Signal Processing: Multirate Systems, Filter Banks, вейвлеты. Западный Сассекс, Англия: John Wiley & Sons, 1994.

[2] Orfanidis, Sophocles J. Введение в обработку сигналов. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 1996.

Поддерживаемые типы данных

Порт	Поддерживаемые типы данных
Вход	Плавающая точка двойной точности Плавающая точка с одной точностью Фиксированная точка 8-, 16- и 32-битные целые числа со знаком 8-, 16- и 32-битные беззнаковые целые числа
Выход	Плавающая точка двойной точности Плавающая точка с одной точностью Фиксированная точка 8-, 16- и 32-битные целые числа со знаком 8-, 16- и 32-битные беззнаковые целые числа

Подробнее о

расширить все

Полифазные субфильтры

Реализация полифазы дециматора конечной импульсной характеристики разделяет lowpass конечной импульсной характеристики фильтрация импульсной характеристики на M различных подфильтров, где M - коэффициент понижающей дискретизации или десятикратного уменьшения. Для получения дополнительной информации о реализации полифаза, см. Алгоритмы.

Позвольте h(n) обозначить импульсную характеристику фильтра конечной импульсной характеристики длины <reservedrangesplaceholder2> +1 и x(n) входной сигнал. Децимирование выходного сигнала фильтра в множитель M эквивалентно пониженной дискретизации:

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

Ключом к эффективности полифазы фильтрации является то, что конкретные значения входа умножаются только на значения выбора импульсной характеристики в свертке с понижающей дискретизацией. Например, M=2, входные значения x(0),x(2),x(4), ... объединяются только с коэффициентами фильтра h(0),h(2),h(4),..., и входные значения x(1),x(3),x(5), ... объединяются только с коэффициентами фильтра h(1),h(3),h(5),.... Путем разделения коэффициентов фильтра на два полифазных подфильтра, никакие ненужные расчеты в свертке не выполняются. Выходы сверток с полифазными подфильтрами перемежаются и суммируются, получая выход фильтра.

Следующий код MATLAB демонстрирует, как создать две полифазы 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 являются подфильтрами, содержащими две фазы фильтра в Num. Для общего коэффициента понижающей дискретизации M существует M фазы и, следовательно, M подфильтры.

Алгоритмы

Децимирующий фильтр конечной импульсной характеристики реализован эффективно с использованием структуры полифазы. Для получения дополнительной информации о полифазных фильтрах смотрите Polyphase Subfilters.

Чтобы вывести полифазную структуру, начните с передаточной функции конечной импульсной характеристики:

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

N + 1 - длина конечной импульсной характеристики фильтра.

Можно переставить это уравнение 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 - количество полифазных компонентов, и его значение равняется заданному вами коэффициенту десятикратного уменьшения.

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 (z^M), _E1 (z^M),..., _EM-1 (z^M) являются полифазными компонентами конечной импульсной характеристики H (z).

Концептуально конечная импульсная характеристика децимирующий фильтр содержит lowpass конечной импульсной характеристики фильтр, за которым следует понижающий усилитель.

Замените H (z) своим полифазным представлением.

Вот многорасовые благородные тождества для десятикратного уменьшения.

Применение благородных тождеств для десятикратного уменьшения перемещает операцию понижающей дискретизации на перед операцией фильтрации. Это перемещение позволяет вам фильтровать сигнал с более низкой скоростью.

Можно заменить задержки и коэффициент десятикратного уменьшения на входе коммутатором. Переключатель запускается на первой ветви 0 и перемещается в направлении против часовой стрелки, как показано на этой схеме. Аккумулятор на выходе принимает обработанные входные выборки от каждой ветви полифазной структуры и накапливает эти обработанные выборки до тех пор, пока переключатель не перейдет к ветви 0. Когда переключатель переходит к ветви 0, аккумулятор выводит накопленное значение.

Когда доставляется первая входная выборка, переключатель подает этот вход в ветвь 0, и дециматор вычисляет первое выходное значение. Поскольку более выборки входа входят, выключатель приближается против часовой стрелки направление через <reservedrangesplaceholder5> −1 ветвей, <reservedrangesplaceholder4> −2, и полностью ветвиться 0, поставляя одну выборку за один раз каждой ветви. Когда переключатель приходит к ветви 0, дециматор выходов следующий набор выхода значений. Этот процесс продолжается, когда данные продолжают поступать. Каждый раз, когда переключатель приходит к ветви 0, дециматор выводит y[m]. Дециматор эффективно выводит одну выборку для каждого полученного им M выборки. Следовательно, скорость дискретизации на выходе конечной импульсной характеристики децимирующего фильтра равна fs/ M.

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.

Блок FIR Decimation поддерживает генерацию кода SIMD с помощью технологии Intel AVX2 в следующих условиях:

Filter structure установлено на Direct form.
Input processing установлено на Columns as channels (frame based).
Rate options установлено на Enforce single-rate processing.
Входной сигнал имеет действительное значение с вещественными коэффициентами фильтра.
Входной сигнал является комплексным с действительными или комплексными коэффициентами фильтра.
Входной сигнал имеет тип данных single или double.

Технология SIMD значительно повышает эффективность сгенерированного кода.

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.

Для конечная импульсная характеристика фильтра с аппаратно удобными управляющими сигналами и симуляцией задержки HDL в Simulink или для комплексных данных со сложными коэффициентами используйте блок FIR Decimation HDL Optimized вместо этого блока.

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

Поддержка входов на основе фреймов

HDL Coder поддерживает использование векторных входов для FIR Decimation блоков, где каждый элемент вектора представляет выборку во времени. Можно использовать вектор входа до 512 выборок. Реализация на основе фрейма поддерживает типы входных и выходных данных с фиксированной точкой и использует полностью точные внутренние типы данных. Этот выход является вектором-столбцом уменьшенного размера, соответствующим вашему фактору десятикратного уменьшения. Можно использовать вещественные входные сигналы с вещественными коэффициентами, комплексные входные сигналы с действительными коэффициентами или действительные входные сигналы с комплексными коэффициентами.

Подключите сигнал вектора-столбца к порту FIR Decimation блока входа.
Задайте Input processing следующим Columns as channels (frame based).
Установите Rate options значение Enforce single-rate processing.
Щелкните правой кнопкой мыши блок и откройте HDL Code > HDL Block Properties. Установите Architecture равным Frame Based. Блок реализует параллельную архитектуру HDL. См. «Архитектура на основе фреймов» (HDL Coder).

Оптимизация блоков

Чтобы уменьшить площадь или увеличить скорость, блок FIR Decimator поддерживает оптимизацию уровня блоков.

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

Последовательные архитектуры

Чтобы использовать оптимизацию уровня блоков для сокращения аппаратных ресурсов, установите Architecture равным Fully Serial или Partly Serial. См. раздел Архитектуры HDL-фильтров (HDL Coder).

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

Распределенная арифметика

Чтобы минимизировать множители путем замены их LUT и сдвига регистрами, используйте реализацию фильтра с распределённой арифметикой (DA). См. раздел Распределенная арифметика для HDL-фильтров (HDL Coder).

Когда вы выбираете Distributed Arithmetic (DA) Архитектура и используйте DALUTPartition и DARadix распределенные арифметические свойства, установите Filter structure в Direct form. The Direct form transposed структура не поддерживается распределенной арифметикой.

Конвейеризация

Чтобы улучшить тактовую частоту, используйте AddPipelineRegisters, чтобы использовать конвейерное дерево сумматора, а не линейное сумматор по умолчанию. Эта опция поддерживается для Direct form архитектура. Можно также задать количество этапов трубопровода до и после умножителей. См. раздел Архитектуры HDL-фильтров (HDL Coder).

Свойства HDL-фильтра

AddPipelineRegisters	Вставьте регистр трубопровода между этапами расчета в фильтр. См. также AddPipelineRegisters (HDL Coder).
CoeffMultipliers	Задайте использование оптимизации canonical signed digit (CSD), чтобы уменьшить площадь фильтра путем замены множителей коэффициентов логикой shift-and-add. Когда вы выбираете полностью параллельную реализацию фильтра, можно задать CoeffMultipliers равным `csd` или `factored-csd`. Значение по умолчанию является `multipliers`, который сохраняет множители в HDL. См. также CoeffMultipliers (HDL Coder).
DALUTPartition	Задайте распределенные арифметические разбиения LUT с частичным произведением как вектор размеров каждого разбиения. Сумма всех векторных элементов должна быть равна длине фильтра. Максимальный размер раздела - 12 отводов. Установите DALUTPartition скалярное значение, равное длине фильтра, чтобы сгенерировать код DA без разделов LUT. См. также DALUTPartition (HDL Coder).
DARadix	Задайте, сколько распределенных сумм бита вычисляется параллельно. A radix DA из 8 (`2^3`) генерирует реализацию DA, которая вычисляет три суммы за раз. Значение по умолчанию `2^1`, который генерирует полностью последовательную реализацию DA. См. также DARadix (HDL Coder).
MultiplierInputPipeline	Укажите количество ступеней трубопровода для добавления на входах множителя фильтра. См. также MultiplierInputPipeline (HDL Coder).
MultiplierOutputPipeline	Укажите количество ступеней трубопровода для добавления на выходах множителя фильтра. См. также MultiplierOutputPipeline (HDL Coder).
SerialPartition	Задайте разделы для частично последовательных или каскадно-последовательных реализаций фильтра как вектор длин каждого раздела. Для полностью последовательной реализации установите этот параметр в длину фильтра. См. также раздел SerialPartition (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

Вы должны установить Initial conditions в нуль. Генерация HDL-кода не поддерживается для ненулевых начальных состояний.
При выборе Dialog parameters следующие опции с фиксированной точкой не поддерживаются для генерации HDL-кода:
- Slope and Bias scaling
CoeffMultipliers опции поддерживаются только при использовании полностью параллельной архитектуры. При выборе последовательной архитектуры CoeffMultipliers скрывается в диалоговом окне Свойств блоков».
Программируемые коэффициенты не поддерживаются.
Основанные на кадрах входные фильтры не поддерживаются для:
- Сбрасываемые и активированные подсистемы
- Комплексные входные сигналы с комплексными коэффициентами. Можно использовать либо комплексные входные сигналы и вещественные коэффициенты, либо комплексные коэффициенты и действительные входные сигналы.
- Оптимизация совместного использования и потоковой передачи

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

См. также

Представлено до R2006a

Документация

FIR Decimation

Библиотека

Описание

Определение коэффициентов фильтра

Обработка на основе фрейма

Выборка на основе обработки

Время ожидания

Типы данных с фиксированной точкой

Примеры

Пример 1 - Односкоростная обработка

Пример 2 - Многократная обработка на основе фрейма

Пример 3

Пример 4

Диалоговое окно

Источник коэффициентов

Ссылки

Поддерживаемые типы данных

Подробнее о

Полифазные субфильтры

Алгоритмы

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

Документация DSP System Toolbox

Поддержка

Документация

FIR Decimation

Библиотека

Описание

Определение коэффициентов фильтра

Обработка на основе фрейма

Выборка на основе обработки

Время ожидания

Типы данных с фиксированной точкой

Примеры

Пример 1 - Односкоростная обработка

Пример 2 - Многократная обработка на основе фрейма

Пример 3

Пример 4

Диалоговое окно

Источник коэффициентов

Ссылки

Поддерживаемые типы данных

Подробнее о

Полифазные субфильтры

Алгоритмы

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

Документация DSP System Toolbox

Поддержка

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™.