Преобразуйте частоты дискретизации и частоту кадров в Simulink Используя блоки перебуферизации системы координат

Структурируйте блоки перебуферизации

Существует два общих типа операций, которые влияют на систему координат и частоты дискретизации сигнала: Структурируйте перебуферизацию и прямое преобразование уровня. Структурируйте перебуферизацию, которая используется, чтобы изменить формат кадра сигнала для того, чтобы улучшить пропускную способность симуляции, обычно также изменения или частота дискретизации или частота кадров сигнала. Прямые преобразования уровня, такие как повышающая дискретизация и субдискретизация могут быть реализованы путем изменения или частоты кадров или формата кадра сигнала. Для получения дополнительной информации о прямом методе преобразования уровня смотрите, Преобразуют Частоты дискретизации и Частоту кадров в Simulink Используя Блоки Преобразования Уровня.

Эта тема содержит две модели, которые показывают, как изменить частоту дискретизации сигнала с помощью блоков перебуферизации системы координат. Следующее является списком блоков перебуферизации системы координат в DSP System Toolbox™.

Иногда вы можете должны быть повторно буферизовать сигнал к новому формату кадра в какой-то момент в модели. Например, ваше оборудование сбора данных может внутренне буферизовать произведенный сигнал к формату кадра, который не оптимален для алгоритма обработки сигналов в модели. В этом случае можно повторно буферизовать сигнал к формату кадра, более подходящему для намеченных операций, не вводя изменения в данных или частоте дискретизации.

Блоки для перебуферизации системы координат с сохранением сигнала

Буферизующие операции обеспечивают другой механизм для изменений уровня в моделях обработки сигналов. Цель многих операций буферизации состоит в том, чтобы настроить формат кадра M сигнала, не изменяя частоту дискретизации _Ts сигнала. Эта операция обычно приводит к изменению в частоте кадров _Tf сигнала согласно следующему уравнению:

$T_{f} = M T_{s}$

Однако это уравнение верно, только если никакие выборки не добавлены к или удалены из исходного сигнала. Поэтому это уравнение не применяется к буферизации операций, которые генерируют перекрывающиеся системы координат, это только частично освобождает буфер системы координат, или которые изменяют последовательность данных путем добавления или удаления выборок.

Существует два блока в библиотеке Buffers, которой можно пользоваться, чтобы изменить формат кадра сигнала, не изменяя сам сигнал:

Buffer — Перераспределяет выборки сигнала к большему или меньшему формату кадра
Unbuffer — Освобождает буфер сигнал с форматом кадра M и период системы координат _Tf к сигналу с форматом кадра 1 и структурируйте период _Ts

Блок Buffer сохраняет данные сигнала и период расчета только, когда его параметр Buffer overlap устанавливается на 0. Выходной период системы координат _Tfo дан следующим уравнением:

$T_{f o} = \frac{M_{o} T_{f i}}{M_{i}}$

где _Tfi является периодом входного кадра, _Mi является размером входного кадра, и _Mo является выходным форматом кадра, заданным параметром Output buffer size (per channel).

Блок Unbuffer освобождает буфер сигнал системы координат и всегда сохраняет данные сигнала и период расчета.

$T_{s o} = T_{f i} / M_{i}$

где _Tfi и _Mi являются периодом и размером, соответственно, сигнала системы координат.

И Buffer и блоки Unbuffer сохраняют период расчета последовательности в преобразовании (_Tso = _Tsi).

Блоки для перебуферизации системы координат с изменением сигнала

Некоторые формы буферизации изменяют данные сигнала или период расчета в дополнение к корректировке формата кадра. Этот тип буферизации желателен, когда это необходимо, чтобы создать раздвижные окна путем наложения последовательных систем координат сигнала, или, когда это необходимо, выбрать подмножество выборок от каждого входного кадра для обработки.

Следующие блоки изменяют сигнал путем корректировки его формата кадра. В этом списке _Tsi является входным периодом расчета последовательности, и _Tfi и _Tfo являются периодами системы координат ввода и вывода, соответственно:

Блок Buffer - The Buffer добавляет дублирующиеся выборки в последовательность, когда параметр Buffer overlap L устанавливается на ненулевое значение. Выходной период системы координат связан с входным периодом расчета следующим уравнением:
$T_{f o} = (M_{o} - L) T_{s i}$
где _Mo является выходным форматом кадра, заданным параметром Output buffer size (per channel). В результате новый выходной период расчета
$T_{s o} = \frac{(M_{o} - L) T_{s i}}{M_{o}}$
Блок Delay Line - The Delay Line добавляет дублирующиеся выборки в последовательность, когда параметр Delay line size _Mo больше 1. Выход и периоды входного кадра являются тем же самым и равняются входному периоду расчета, _Tfo = _Tfi = _Tsi. Новый выходной период расчета:
$T_{s o} = \frac{T_{s i}}{M_{o}}$
Блок Variable Selector - The Variable Selector может удалить, добавить и перестроить выборки во входном кадре, когда Select установлен в Rows. Выход и периоды входного кадра являются тем же самым, _Tfo = _Tfi, и новый выходной период расчета:
$T_{s o} = \frac{M_{i} T_{s i}}{M_{o}}$
где _Mo является длиной блока выход, определенный вектором Elements.

Во всех этих случаях период расчета выходной последовательности не равен периоду расчета входной последовательности.

Буферные сигналы путем сохранения периода расчета

Этот пример использует:

Открытая модель

В этом примере блок Buffer повторно буферизует сигнал к большему формату кадра. Блок Unbuffer освобождает буфер входной кадр в последовательность скалярных значений.

Сигнал с периодом расчета 0,125 секунд повторно буферизуется от формата кадра 8 к формату кадра 16. Этот процесс перебуферизации удваивает период системы координат с 1 до 2 секунд, но не изменяет период расчета сигнала $T_{so} = T_{si} = {0.125}$ . Сигнал затем освобожден буфер в последовательность демонстрационных выходных параметров с помощью блока Unbuffer. Период системы координат затем превращается в 0,125 секунды, который равен значению периода расчета сигнала.

Этот процесс не добавляет или удаляет выборки из исходного сигнала.

Откройте модель 'ex_buffer_tut1'.

Блок Signal From Workspace имеет набор параметров Шага расчета к 0,125, и Выборки на параметр системы координат установлены в 8. Каждая система координат в сгенерированном сигнале содержит 8 выборок и имеет период расчета 0,125 секунд.

Блок Buffer имеет размер Буфера вывода (на канал) набор параметров к 16, и Буферный параметр перекрытия устанавливается на 0. Блок Buffer повторно буферизует сигнал от формата кадра 8 к формату кадра 16.

Во вкладке Debug выберите Information Overlays> Signal Dimensions. Когда вы запускаете модель, размерности сигналов появляются рядом с линиями, соединяющими блоки. Размерности сигнала в модели подтверждают следующее:

Буферный блок изменяет формат кадра сигнала от 8 до 16.
Освободите буфер блок освобождает буфер сигнал в последовательность скалярных выходных параметров.

Чтобы просмотреть эффект на периоде системы координат сигнала, включите расцветку, аннотации и легенду синхронизации путем выбора Information Overlays> Colors, Text, Timing Legend. В Легенде Синхронизации можно просмотреть значение периода системы координат для каждого сигнала в модели, цвет, сопоставленный с периодом системы координат и соответствующей аннотацией.

Как вы видите, период входного кадра сигнала (обозначенный D2 в модели), даны $T_{fi} = M_{i} \times T_{si}$ или ${8} \times {0.125}$ и равняетесь 1 секунде. Блок Buffer удваивает период системы координат с 1 до 2 секунд. Блок Unbuffer, который следует, освобождает буфер сигнал в последовательность скалярных выходных параметров. Период системы координат освободившей буфер последовательности равняется 0,125 секундам, который совпадает с периодом расчета сигнала.

Буферные сигналы путем изменения периода расчета

Этот пример использует:

Открытая модель

В этом примере блок Buffer повторно буферизует сигнал к большему формату кадра при наложении 4 выборок на систему координат.

Некоторые формы буферизации изменяют данные сигнала или период расчета в дополнение к корректировке формата кадра. В следующем примере сигнал с периодом расчета 0,125 секунд повторно буферизуется от формата кадра 8 к формату кадра 16 с буферным перекрытием 4 выборок.

Откройте модель 'ex_buffer_tut2'.

Блок Buffer имеет размер Буфера вывода (на канал) набор параметров к 16, и Буферный параметр перекрытия устанавливается на 4. Блок Buffer повторно буферизует сигнал от формата кадра 8 к формату кадра 16. После начального выхода первые четыре выборки каждой выходной системы координат составлены из последних четырех выборок от предыдущей выходной системы координат.

Буферный блок изменяет формат кадра сигнала от 8 до 16.
Освободите буфер блок освобождает буфер сигнал в последовательность скалярных выходных параметров.

Составляя перекрытие, выходной период системы координат $T_{fo}$ блока Buffer дан следующим уравнением:

$T_{fo} = (M_{o} - L) \times T_{si}$

где $M_{o}$ выходной формат кадра и равняется 16, $L$ является перекрытием и равняется 4, и $T_{si}$ является входным периодом расчета и равняется 0,125 секундам. Заменяя этими значениями, выходной период системы координат блока Buffer $T_{fo}$ становится $(16 - 4) \times 0.125$ или $1.5$ секунды. Соответствующий период расчета сигнала $T_{so} = T_{fo}/M_{o}$ равняется $1.5/16$ или $0.0938$ секунды. Когда вы освобождаете буфер сигнал в последовательность демонстрационных выходных параметров, период системы координат сигнала (показанный как D2 в модели) совпадает со значением периода расчета 0,0938 секунд. Таким образом и данные и период расчета сигнала были изменены операцией буферизации.

Документация