Многофазный аналитический набор фильтров БПФ
DSP System Toolbox / Фильтрующий / Многоскоростные фильтры
Блок Channelizer разделяет широкополосный входной сигнал на несколько узких поддиапазонов с помощью основанного на БПФ аналитического набора фильтров. Набор фильтров использует прототип фильтр lowpass и реализован с помощью многофазной структуры. Можно задать коэффициенты фильтра непосредственно или через расчетные параметры. Когда вы задаете расчетные параметры, фильтр создан с использованием designMultirateFIR
функция.
Этот блок принимает входные параметры переменного размера. Таким образом, во время симуляции можно изменить размер каждого входного канала. Количество каналов не может измениться.
x
— Широкополосный сигналВведите широкополосный сигнал, который channelizer разделяет в несколько узких полос. Количество строк во входном сигнале должно быть кратным количеству диапазонов частот набора фильтров. Каждый столбец входа соответствует отдельному каналу.
Этот порт без имени, пока вы не устанавливаете Polyphase filter specification на Coefficients
и выберите параметр Specify coefficients from input port.
Типы данных: single
| double
Поддержка комплексного числа: Да
coeffs
— Моделируйте коэффициенты фильтра lowpassКоэффициенты прототипа фильтр lowpass. Должен быть по крайней мере один коэффициент на диапазон частот. Если длина фильтра lowpass меньше количества диапазонов частот, нулевые клавиатуры блока коэффициенты.
Если вы задаете комплексные коэффициенты, блочные конструкции прототипный фильтр, который сосредоточен на ненулевой частоте, также известной как полосовой фильтр. Модулируемые версии прототипного полосового фильтра появляются относительно прототипа, фильтруют и перенесены вокруг частотного диапазона [−Fs F s].
Этот порт появляется, когда вы устанавливаете Polyphase filter specification на Coefficients
и выберите параметр Specify coefficients from input port.
Типы данных: single
| double
Поддержка комплексного числа: Да
Port_1
— Несколько узкополосных сигналовНесколько узких поддиапазонов входного широкополосного сигнала. Каждый узкополосный сигнал формирует столбец в выходе.
Если вход является одним из следующего:
L-by-1 вектор-столбец — выход является L/M-by-M матрица. M является количеством диапазонов частот.
L-by-N матрица — выход является L/M-by-M-by-N матрица.
Типы данных: single
| double
Поддержка комплексного числа: Да
Если параметр перечислен как настраиваемый, то можно изменить его значение в процессе моделирования.
Number of frequency bands
— Количество диапазонов частот
(значение по умолчанию) | положительное целое число, больше, чем 1Количество диапазонов частот M, в который блок разделяет входной широкополосный сигнал. Этот параметр указывает на длину БПФ и фактор децимации, используемый алгоритмом.
Polyphase filter specification
— Параметры создания фильтра или коэффициентыNumber of taps per band and stopband attenuation
(значение по умолчанию) | Coefficients
Number of taps per band and stopband attenuation
— Задайте параметры создания фильтра через параметры Stopband attenuation (dB) и Number of filter taps per frequency band. Когда вы задаете расчетные параметры, фильтр создан с использованием designMultirateFIR
функция.
Coefficients
— Задайте коэффициенты фильтра непосредственно с помощью параметра Prototype lowpass filter coefficients или введите их через порт coeffs.
DecimationFactor
— Фактор децимации
(значение по умолчанию) | положительное целое числоФактор децимации D, заданный как положительное целое число, меньше чем или равное количеству диапазонов частот M.
Если фактор децимации, D равняется количеству диапазонов частот M, то M/D отношение равняется 1, и channelizer, известен как максимально подкошенный channelizer.
Если M/D отношение больше 1
, выходная частота дискретизации отличается от интервала канала, и channelizer известен как немаксимально подкошенный channelizer. Если отношение является целым числом, channelizer известен как сверхдискретизированный целым числом channelizer. Если отношение не является целым числом скажем 4/3, channelizer известен как рационально сверхдискретизированный channelizer. Для получения дополнительной информации см. Алгоритм.
Типы данных: single
| double
| int8
| int16
| int32
| int64
| uint8
| uint16
| uint32
| uint64
Number of filter taps per frequency band
— Количество коэффициентов фильтра на диапазон частот
(значение по умолчанию) | положительное целое числоКоличество коэффициентов фильтра, которые использует каждая многофазная ветвь. Количество многофазных ветвей совпадает с количеством диапазонов частот. Общее количество коэффициентов фильтра для прототипа фильтр lowpass дано Number of frequency bands × Number of filter taps per frequency band. Для данного затухания в полосе задерживания, увеличивая число касаний на полосу сужает ширину перехода фильтра. В результате существует больше применимой полосы пропускания для каждого диапазона частот, за счет увеличенного расчета.
Чтобы включить этот параметр, установите Polyphase filter specification на Number of taps per band and stopband attenuation
.
Stopband attenuation (dB)
— Затухание в полосе задерживания
(значение по умолчанию) | положительный действительный скалярЗатухание в полосе задерживания фильтра lowpass, в дБ. Это значение управляет максимальным объемом искажения от одного диапазона частот до следующего. Когда затухание в полосе задерживания увеличивается, уменьшения неравномерности в полосе пропускания.
Чтобы включить этот параметр, установите Polyphase filter specification на Number of taps per band and stopband attenuation
.
Specify coefficients from input port
— Отметьте, чтобы задать коэффициенты фильтра lowpassКогда вы выбираете этот параметр, коэффициенты фильтра lowpass вводятся через порт coeffs. Когда вы очищаете этот параметр, коэффициенты заданы на диалоговом окне блока через параметр Prototype lowpass filter coefficients.
Чтобы включить этот параметр, установите Polyphase filter specification на Coefficients
.
Prototype lowpass filter coefficients
— Коэффициенты прототипа фильтр lowpassrcosdesign(0.25,6,8,'sqrt')
(значение по умолчанию) | вектор-строкаКоэффициенты прототипа фильтр lowpass. Значением по умолчанию является содействующий вектор что rcosdesign(0.25,6,8,'sqrt')
возвращается. Должен быть по крайней мере один коэффициент на диапазон частот. Если длина фильтра lowpass меньше количества диапазонов частот, нулевые клавиатуры блока коэффициенты.
Если вы задаете комплексные коэффициенты, блочные конструкции прототипный фильтр, который сосредоточен на ненулевой частоте, также известной как полосовой фильтр. Модулируемые версии прототипного полосового фильтра появляются относительно прототипа, фильтруют и перенесены вокруг частотного диапазона [−Fs F s].
Настраиваемый: да
Чтобы включить этот параметр, установите Polyphase filter specification на Coefficients
и очистите параметр Specify coefficients from input port.
Поддержка комплексного числа: Да
Simulate using
— Тип симуляции, чтобы запуститьсяInterpreted execution
(значение по умолчанию) | Code generation
Interpreted execution
Симулируйте модель с помощью MATLAB® интерпретатор. Эта опция сокращает время запуска и имеет более быструю скорость симуляции по сравнению с Code generation
.
Code generation
Симулируйте модель с помощью сгенерированного кода C. В первый раз вы запускаете симуляцию, Simulink® генерирует код С для блока. Код С снова используется для последующих симуляций, пока модель не изменяется. Эта опция требует дополнительного времени запуска, но обеспечивает более быстрые последующие симуляции.
Типы данных |
|
Многомерные сигналы |
|
Сигналы переменного размера |
|
Типовой аналитический набор фильтров состоит из серии параллельных полосовых фильтров, которые разделяют входной широкополосный сигнал, x [n], в серию узких поддиапазонов. Каждый полосовой фильтр сохраняет различный фрагмент входного сигнала. После того, как полоса пропускания уменьшается одним из полосовых фильтров, сигнал прорежен к более низкой частоте дискретизации, соразмерной с новой полосой пропускания.
Чтобы реализовать аналитический набор фильтров эффективно, channelizer использует прототип фильтр lowpass.
Прототип фильтр lowpass имеет импульсную характеристику h [n], нормированная двухсторонняя полоса пропускания 2π/M и частота среза π/M. M является количеством диапазонов частот, то есть, ветвей аналитического набора фильтров. Это значение соответствует длине БПФ, которую использует набор фильтров. M может быть высоким порядка 2048 или больше. Затухание в полосе задерживания определяет минимальный уровень интерференции (искажение) от одного диапазона частот до другого. Неравномерность в полосе пропускания должна быть малой так, чтобы входной сигнал не был искажен в полосе пропускания.
Прототип фильтр lowpass соответствует H0 (z) в наборе фильтров. Первая ветвь набора фильтров содержит H0 (z), сопровождаемый decimator. Другой M – 1 ветвь содержит фильтры, которые являются модулируемыми версиями прототипного фильтра. Фактор модуляции дан следующим уравнением:
Передаточной функцией модулируемого k th полосовой фильтр дают:
Этот рисунок показывает частотную характеристику фильтров M.
Получить характеристики частотной характеристики фильтра Hk (z), куда k = 1, …, M −1, однородно переключают частотную характеристику прототипного фильтра, H0 (z), множителями 2π/M. Каждый фильтр поддиапазона, Hk (z), {k = 1, …, M – 1}, выведен из прототипного фильтра.
Следующее является эквивалентным представлением схемы частотной характеристики с ω в пределах от [−π π].
Частотные составляющие во входном сигнале, x [n], переводятся в частоте в основную полосу путем умножения x [n] с комплексными экпонентами, , где , и . Получившиеся сигналы продукта передаются через фильтры lowpass, H0 (z). Выход фильтра lowpass является относительно узким в полосе пропускания. Downsample сигнал, соразмерный с новой полосой пропускания. Выберите фактор децимации, D ≤ M, где M является количеством ветвей аналитического набора фильтров. Когда D <M, channelizer известен, как сверхдискретизировано или немаксимально подкошен channelizer.
Рисунок показывает аналитический набор фильтров, который использует прототип фильтр lowpass.
y1 [m], y2 [m], …, yM−1 [m] является узкими сигналами поддиапазона, переведенными в основную полосу.
Аналитический набор фильтров может быть реализован эффективно с помощью многофазной структуры. Для получения дополнительной информации об аналитическом наборе фильтров смотрите Аналитический Набор фильтров.
Чтобы вывести многофазную структуру, начните с передаточной функции прототипа фильтр lowpass:
N + 1 является длиной прототипного фильтра.
Можно перестроить это уравнение можно следующим образом:
M является количеством многофазных компонентов.
Можно записать это уравнение как:
E0 (zM), E1 (zM), …, EM−1 (zM) многофазные компоненты прототипа фильтр lowpass H0 (z).
Другие фильтры в наборе фильтров, Hk (z), где k = 1, …, M −1, являются модулируемыми версиями этого прототипного фильтра.
Можно записать передаточную функцию kth модулируемый полосовой фильтр как .
Заменяя z на ze-jwk,
N + 1 является длиной kth фильтр.
В многофазной форме уравнение следующие:
Для всех каналов M в наборе фильтров передаточная функция H (z) дают:
Когда D = M, channelizer известен как максимально подкошенный channelizer или критически производится channelizer.
Вот многоскоростная благородная идентичность для децимации, принимая тот D = M.
Например, рассмотрите первую ветвь набора фильтров, который содержит фильтр lowpass.
Замените H0 (z) на его многофазное представление.
После применения благородной идентичности для децимации можно заменить задержки и фактор децимации с переключателем коммутатора. Переключатель запускается на первой ветви 0 и перемещается в направление против часовой стрелки как показано в следующей схеме. Аккумулятор при выходе получает обработанные входные выборки от каждой ветви многофазной структуры и накапливает эти обработанные выборки, пока переключатель не переходит к ветви 0. Когда переключатель переходит к ветви 0, аккумулятор выводит накопленное значение.
Для всех каналов M в наборе фильтров передаточная функция H (z) дают:
Матрица слева является матрицей дискретного преобразования Фурье (ДПФ). С матрицей ДПФ эффективным внедрением lowpass выглядит так основанный на прототипе набор фильтров.
Когда первая входная выборка поставляется, переключатель кормит этим входом ветвь 0, и channelizer вычисляет первый набор выходных значений. Когда более входные выборки входят, перемещения переключателя в направлении против часовой стрелки посредством ветвей M −1, M −2, полностью, чтобы перейти 0, поставляя одну выборку за один раз каждой ветви. Когда переключатель приходит к ветви 0, channelizer выходным параметрам следующий набор выходных значений. Этот процесс продолжается, когда данные удерживают прибытие. Каждый раз переключатель приходит к первой ветви 0, channelizer выходным параметрам y0 [m], y1 [m], …, yM-1 [m]. Каждая ветвь в channelizer эффективно выводит одну выборку для каждого M выборки, которые это получает. Следовательно, частотой дискретизации при выходе channelizer является fs/M.
Когда D <M, channelizer известен как немаксимально подкошенный channelizer или сверхдискретизирован channelizer. В этой настройке выходная частота дискретизации отличается от интервала канала. Немаксимально подкошенное предложение channelizers увеличило свободу проекта, но за счет увеличения вычислительной стоимости.
Если отношение, M/D равняется целому числу, которое больше 1 и меньше чем или равно M −1, channelizer, известно, как сверхдискретизировано целым числом channelizer. Если отношение, M/D не является целым числом, то channelizer известен, как рационально сверхдискретизировано channelizer.
В этой настройке, когда первая входная выборка поставляется, переключатель питает этот вход, чтобы перейти 0, и channelizer вычисляет первый набор выходных значений. Когда более входные выборки входят, перемещения переключателя в направлении против часовой стрелки посредством ветвей D −1, D −2, полностью, чтобы перейти 0, поставляя одну выборку за один раз каждой ветви. Когда переключатель приходит к ветви 0, channelizer выходным параметрам следующий набор выходных значений. Этот процесс продолжается, когда данные удерживают прибытие. Каждый раз переключатель приходит к первой ветви 0, channelizer выходным параметрам y0 [m], y1 [m], …, yM-1 [m].
Когда больше данных удерживает прибытие, и переключатель кормит этими выборками первые адреса D, формальное содержимое этих адресов смещено к следующему набору адресов D, и этот процесс сдвига данных продолжается каждый раз, когда существует новый набор выборок входа D.
Для каждого входа D выборки, которые питаются многофазную структуру, channelizer выборки выходных параметров M, y0 [m], y1 [m], …, yM-1 [m]. Этот процесс увеличивает выходную частоту дискретизации с fs/M в случае максимально подкошенного channelizer к fs/D в случае немаксимально подкошенного channelizer.
Для получения дополнительной информации см. [2].
После каждого D - последовательность данных точки поставляется разделенному M этапный многофазный фильтр, выходные параметры этапов M вычисляются и обусловливаются для доставки к M - БПФ точки. Перемена данных через фильтр вводит зависимый частотой сдвиг фазы. Чтобы откорректировать для этой фазы переключают и искажают все полосы к DC, буфер циклического сдвига вставляется после многофазных фильтров и перед M - БПФ точки.
С переключателем коммутатора, сопровождаемым M этапный многофазный фильтр, буфер циклического сдвига, и матрица ДПФ, эффективное внедрение lowpass выглядит так основанный на прототипе набор фильтров.
[1] Харрис, Фредерик Дж, многоскоростная обработка сигналов для систем связи, PTR Prentice Hall, 2004.
[2] Харрис, F.J., Крис Дик и Майкл Райс. "Цифровые приемники и передатчики Используя многофазные наборы фильтров для радиосвязей". IEEE® Транзакции на Микроволновой Теории и Методах. 51, № 4 (2003).
1. Если смысл перевода понятен, то лучше оставьте как есть и не придирайтесь к словам, синонимам и тому подобному. О вкусах не спорим.
2. Не дополняйте перевод комментариями “от себя”. В исправлении не должно появляться дополнительных смыслов и комментариев, отсутствующих в оригинале. Такие правки не получится интегрировать в алгоритме автоматического перевода.
3. Сохраняйте структуру оригинального текста - например, не разбивайте одно предложение на два.
4. Не имеет смысла однотипное исправление перевода какого-то термина во всех предложениях. Исправляйте только в одном месте. Когда Вашу правку одобрят, это исправление будет алгоритмически распространено и на другие части документации.
5. По иным вопросам, например если надо исправить заблокированное для перевода слово, обратитесь к редакторам через форму технической поддержки.