FIR Interpolation

Преобразование и фильтрация входных сигналов

Библиотека

Фильтрация/многомерные фильтры

dspmlti4

Описание

Блок FIR Interpolation увеличивает вход по целому числу коэффициенту повышающей дискретизации L вдоль первой размерности. Интерполятор конечной импульсной характеристики (как показано на схеме) концептуально состоит из усилителя, за которым следует конечная импульсная характеристика антивизуальный фильтр, который обычно является приближением идеальной полосовой интерполяции фильтра. Для разработки конечной импульсной характеристики против визуализации используйте designMultirateFIR функция.

Усилитель увеличивает каждый канал входа до более высокой скорости, вставляя L -1 нули между выборками. Фильтр конечной импульсной характеристики прямой формы, который следует, фильтрует каждый канал данных с повышенной дискретизацией. Полученный сигнал дискретного времени имеет частоту дискретизации, которая L умножается на исходную частоту дискретизации.

FIR interpolator contains an upsampler followed by an anti-imaging FIR filter.

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 конечной импульсной характеристики внутри триггируемых подсистем, когда вы устанавливаете параметр Rate options равным Enforce single-rate processing.

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 Интерполяции конечной импульсной характеристики. Выберите режим в поле группы Coefficient source.

Dialog parameters - введите информацию о фильтре, например, 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.FIRInterpolator Системные object™.
Auto (по умолчанию) - выбор коэффициентов фильтра конечной импульсной характеристики Nyquist, предварительно настроенных для коэффициента интерполяции, 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 фильтр против визуализации, коэффициенты обычно соответствуют lowpass с нормализованной частотой среза не больше, чем обратная величина коэффициента интерполяции. Чтобы спроектировать такой фильтр, используйте designMultirateFIR функция.

Блок внутренне инициализирует все состояния фильтра до нуля.

Когда вы выбираете Auto, блок проектирует конечную импульсную характеристику интерполятор с коэффициентом интерполяции, заданным в Interpolation 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 интерполировать вывод при сохранении входной частоты дискретизации, блок повторно собирает данные в каждом столбце входного сигнала так, чтобы размер кадра выходного сигнала (_Ko) был в L раз больше, чем размер входного сигнала (_Ko = _Ki * L).
Пример односкоростной конечной импульсной характеристики интерполяции см. в примере 1 - Односкоростная обработка.
Когда вы устанавливаете параметр Rate options равным Allow multirate processing, входы и выход блока конечной импульсной характеристики Interpolation имеют одинаковый размер. Однако скорость дискретизации выхода в L раза быстрее, чем у входа. В этом режиме блок обрабатывает _Ki -by N матричный вход как N независимые каналы. Блок интерполирует каждый столбец входного сигнала с течением времени, сохраняя размер кадра постоянным ₍Ki = Ko), при этом делая _период выходного кадра (Tfo) L раз короче, чем _период входного кадра (Tfo ₌ Tfi / L).
Смотрите Пример 2 - Многоуровневая обработка на основе фрейма для примера, который использует конечную импульсную характеристику блок Интерполяции 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 интерполирует каждый канал с течением времени. Период выходной выборки (Tso) в L раза короче, чем _период входной выборки (Tso ₌ Tsi/ L), в то время как входной и выходной размеры остаются идентичными.

Время ожидания

Когда вы запускаете свои модели в Simulink^® SingleTasking mode или установите параметр Input processing равным Columns as channels (frame based) и параметр Rate options для Enforce single-rate processingБлок интерполяции конечной импульсной характеристики всегда имеет задержку с нулевой задачей. Zero-tasking latency означает, что блок распространяет первую отфильтрованную входом выборку (полученную в момент времени t = 0) как первая выходная выборка. После этой первой выборки выхода следуют L - 1 интерполированные значения, вторая отфильтрованная входная выборка и так далее.

Единственный раз, когда блок Интерполяции конечной импульсной характеристики показывает задержку, когда вы задаете набор параметров Rate options Allow multirate processing и запустите свои модели в Simulink MultiTasking режим. Величина задержки для многозадачной операции в многозадачном режиме зависит от настройки параметра Input processing, как показано в следующей таблице.

Вход	Время ожидания
`Elements as channels (sample based)`	L выборки
`Columns as channels (frame based)`	L системы координат (_Ki выборок на кадр)

Когда блок показывает задержку, начальное условие по умолчанию является нулем. Кроме того, можно использовать параметр Output buffer initial conditions, чтобы задать матрицу начальных условий, содержащую одно значение для каждого канала или скаляра начальное условие, которое будет применено ко всем каналам. Блок масштабирует Output buffer initial conditions по Interpolation factor и выводит масштабированные начальные условия, пока не станет доступна первая фильтрованная входная выборка.

Когда блок находится в режиме обработки на основе дискретизации, блок выводит масштабированные начальные условия в начале каждого канала, сразу же следуют первая отфильтрованная входная выборка, затем L -1 интерполированные значения и так далее .

Когда блок находится в режиме обработки на основе фрейма и использует начальное условие по умолчанию нулевое, первые строки _Ki * L выхода содержат нули, где Ki является размером входного кадра. Первая отфильтрованная входом выборка (первая отфильтрованная строка входа матрицы) появляется в выходе как выборка Ki * L + 1. Затем за этим значением следуют L интерполированные значения -1, вторая отфильтрованная входная выборка и так далее.

Примечание

Для получения дополнительной информации о задержках и режимах задачи Simulink, смотрите Избыточную алгоритмическую задержку (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 Interpolation 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 входные 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 фиксированной точкой.

Примеры

Пример 1 - Односкоростная обработка

В ex_firinterpolation_ref2 блок Интерполяции конечной импульсной характеристики интерполирует одноканальный вход с форматом кадра 16. Потому что блок выполняет односкоростную обработку, и параметр Interpolation factor установлен на 4выход блока конечной импульсной характеристики Interpolation имеет формат кадра 64. Как показано на следующем рисунке, вход и выход блока интерполяции конечной импульсной характеристики имеют ту же частоту дискретизации.

Пример 2 - Многократная обработка на основе фрейма

В ex_firinterpolation_ref1 блок Интерполяции конечной импульсной характеристики интерполирует одноканальный вход с периодом системы координат 1 секунду (Sample time = 1/64 и Samples per frame = 64). Потому что блок выполняет многократную обработку на основе кадра, и параметр Interpolation factor установлен на 4, выход блока Интерполяции конечной импульсной характеристики имеет период системы координат 0.25 секунд. Как показано на следующем рисунке, вход и выход блока интерполяции конечной импульсной характеристики имеют тот же формат кадра, но скорость дискретизации вывода 1/4 умножает значение входного входа.

Пример 3

The ex_polyphaseinterp модель иллюстрирует базовые полифазные реализации блока Конечной Импульсной Характеристики. Запустите модель и просмотрите результаты на возможностях. Выход блока конечной импульсной характеристики Interpolation совпадает с выходом блока Полифазы Interpolation Filter.

Пример 4

The ex_mrf_nlp модель иллюстрирует использование блока конечной импульсной характеристики в ряде многоступенчатых многоскоростных фильтров.

Диалоговое окно

Источник коэффициентов

Блок конечной импульсной характеристики Interpolation может работать в четырех различных режимах. Выберите режим в поле группы Coefficient source.

Dialog parameters - введите информацию о фильтре, например 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.FIRInterpolator Системный объект.
Auto (по умолчанию) - выбор коэффициентов конечной импульсной характеристики фильтра Найквиста, предварительно заданный для коэффициента интерполяции, заданного в диалоговом окне блока.

Различные элементы появляются в диалоговом окне FIR Interpolation 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 конечной импульсной характеристики Interpolation диалогового окна блока появляется следующим образом, когда вы выбираете Dialog parameters в Coefficient source рамке группы.

FIR filter coefficients

Задайте коэффициенты конечной импульсной характеристики фильтра в нисходящих степенях z. По умолчанию designMultirateFIR(3,1) вычисляет коэффициенты фильтра.

Interpolation factor

Задайте целочисленный коэффициент, L, на который можно увеличить частоту дискретизации входа последовательности. Значение по умолчанию является 3.

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 интерполировать вход. Можно выбрать один из следующих опций:

Enforce single-rate processing - Когда вы выбираете эту опцию, блок поддерживает входную частоту выборки и интерполирует сигнал, увеличивая размер выходного кадра в L 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 интерполирует сигнал таким образом, чтобы выходная частота выборки была в L раза быстрее, чем входная частота выборки.

Output buffer initial conditions

В случаях ненулевой задержки блок делит этот параметр на Interpolation factor и выводит результаты в порту выхода до тех пор, пока не станет доступна первая фильтрованная входом выборка. Начальное значение условия по умолчанию 0, но можно ввести матрицу, содержащую по одному значению для каждого канала или скаляр, который будет применяться ко всем сигнальным каналам. Этот параметр появляется только, когда вы конфигурируете блок для выполнения многократной обработки.

Начальные условия выходного буфера сохраняются в типе выходных данных и масштабировании.

Дополнительные сведения о задержках в блоке конечной импульсной характеристики Interpolation см. в разделе Задержка.

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 конечной импульсной характеристики Interpolation диалогового окна блока 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 конечной импульсной характеристики Interpolation диалогового окна блока появляется следующим образом, когда вы выбираете Input port в Coefficient source рамке группы.

Interpolation factor

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 интерполировать вход. Можно выбрать один из следующих опций:

Enforce single-rate processing - Когда вы выбираете эту опцию, блок поддерживает входную частоту выборки и интерполирует сигнал, увеличивая размер выходного кадра в L 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 интерполирует сигнал таким образом, чтобы выходная частота выборки была в L раза быстрее, чем входная частота выборки.

Output buffer initial conditions

Начальные условия выходного буфера сохраняются в типе выходных данных и масштабировании.

Панель Data Types конечной импульсной характеристики Interpolation диалогового окна блока 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 конечной импульсной характеристики Interpolation диалогового окна блока 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.FIRInterpolator 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 интерполировать вход. Можно выбрать один из следующих опций:

Enforce single-rate processing - Когда вы выбираете эту опцию, блок поддерживает входную частоту выборки и интерполирует сигнал, увеличивая размер выходного кадра в L 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 интерполирует сигнал таким образом, чтобы выходная частота выборки была в L раза быстрее, чем входная частота выборки.

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 конечной импульсной характеристики Interpolation диалогового окна блока 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.

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

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 конечной импульсной характеристики Interpolation диалогового окна блока появляется следующим образом, когда вы выбираете Auto в Coefficient source рамке группы.

Interpolation factor

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 интерполировать вход. Можно выбрать один из следующих опций:

Enforce single-rate processing - Когда вы выбираете эту опцию, блок поддерживает входную частоту выборки и интерполирует сигнал, увеличивая размер выходного кадра в L 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 интерполирует сигнал таким образом, чтобы выходная частота выборки была в L раза быстрее, чем входная частота выборки.

Output buffer initial conditions

Начальные условия выходного буфера сохраняются в типе выходных данных и масштабировании.

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 конечной импульсной характеристики Interpolation диалогового окна блока 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

Алгоритмы

Интерполяционный фильтр конечной импульсной характеристики реализован эффективно с помощью структуры полифазы.

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:

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

L - количество полифазных компонентов, и его значение равняется заданному вами коэффициенту интерполяции.

Можно записать это уравнение как:

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

_E0 (z^L), _E1 (z^L),..., _EL-1 (z^L) являются полифазными компонентами конечной импульсной характеристики H (z).

Концептуально конечная импульсная характеристика интерполяционный фильтр содержит усилитель, за которым следует конечная импульсная характеристика lowpass фильтр H (z).

FIR interpolator contains an upsampler followed by an anti-imaging FIR filter.

Замените H (z) своим полифазным представлением.

Вот многорасовые благородные тождества для интерполяции.

Применение благородных тождеств для интерполяции перемещает операцию увеличения дискретизации на после операции фильтрации. Это перемещение позволяет вам фильтровать сигнал с более низкой скоростью.

Можно заменить оператор повышающей дискретизации, блок задержки и сумматор на коммутатор. Переключатель запускается на первой ветви 0 и перемещается в направлении против часовой стрелки, каждый раз получая по одной выборке от каждой ветви. Интерполятор эффективны выходы L выборки для каждого полученного входа выборки. Следовательно, скорость дискретизации на выходе конечной импульсной характеристики интерполяционного фильтра Lfs.

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 Interpolation поддерживает генерацию кода SIMD с помощью технологии Intel AVX2 в следующих условиях:

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.

HDL Coder поддерживает Coefficient source опции Dialog parameters, Filter object или Auto.

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

Когда вы выбираете Fully Serial архитектура, SerialPartition свойство установлено на блоке интерполяции конечной импульсной характеристики.

Распределенная арифметика

Распределенные арифметические свойства DALUTPartition и DARadix поддерживаются для Distributed Arithmetic (DA) архитектура с default Структура конечной импульсной характеристики. структуры.

Конвейеризация

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

Регистр трубопровода добавляется между уровнями древовидного сумматора, для задержки ceil(log2(PL))-1, где PL - длина полифазного фильтра.

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.
Вектор и кадр не поддерживаются для генерации HDL-кода.
При выборе Dialog parameters следующие опции с фиксированной точкой не поддерживаются для генерации HDL-кода:
- Coefficients: Slope and Bias scaling
CoeffMultipliers опции поддерживаются только при использовании полностью параллельной архитектуры. При выборе последовательной архитектуры CoeffMultipliers скрывается в диалоговом окне Свойств блоков».

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

См. также

Представлено до R2006a

Документация

FIR Interpolation

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

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 Interpolation

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

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™.