Channel Synthesizer

Многофазный набор фильтров синтеза БПФ

Библиотека:
DSP System Toolbox / Фильтрующий / Многоскоростные фильтры

Описание

Блок Channel Synthesizer объединяет несколько узкополосных сигналов в широкополосный сигнал при помощи основанного на БПФ набора фильтров синтеза. 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 также принимает входные параметры переменного размера. Таким образом, во время симуляции можно изменить размер каждого входного канала. Количество каналов не может измениться.

Порты

Входной параметр

развернуть все

`x` — Введите узкополосные сигналы
L-by-M матрица | L-by-M-by-N массив

Введите узкополосные сигналы, которые синтезатор канала объединяет, чтобы сформировать широкополосный сигнал. Каждый узкополосный сигнал формирует столбец во входном сигнале. Количество столбцов во входе соответствует количеству диапазонов частот набора фильтров. Если вход 3D, каждая матрица 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 lowpass
вектор-строка

Коэффициенты 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].

Зависимости

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

Вывод

развернуть все

`Port_1` — Широкополосный сигнал
L×M-by-1 вектор | L×M-by-N матрица

Широкополосный сигнал синтезатор канала формирует из нескольких входа узкие поддиапазоны.

Если вход является одним из следующего:

L-by-M матрица — выход является L×M-by-1 вектор. M является количеством диапазонов частот.
L-by-M-by-N матрица — выход является L×M-by-N матрица.

Типы данных: single | double
Поддержка комплексного числа: Да

Параметры

развернуть все

Если параметр перечислен как настраиваемый, то можно изменить его значение в процессе моделирования.

`Polyphase filter specification` — Параметры создания фильтра или коэффициенты
`Number 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.

`Number of filter taps per frequency band` — Количество коэффициентов фильтра на диапазон частот
12 (значение по умолчанию) | положительное целое число

Количество коэффициентов фильтра, которые использует каждая многофазная ветвь. Количество многофазных ветвей совпадает с количеством диапазонов частот. Общее количество коэффициентов фильтра для прототипа фильтр lowpass дано продуктом количества диапазонов частот и количества касаний фильтра на диапазон частот. Количество диапазонов частот равняется количеству столбцов во входе. 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.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Polyphase filter specification на Number of taps per band and stopband attenuation.

`Stopband attenuation (dB)` — Затухание в полосе задерживания
80 (значение по умолчанию) | положительный действительный скаляр

Затухание 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.

Зависимости

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 lowpass
от (значения по умолчанию) | на

Когда вы устанавливаете этот флажок, коэффициенты фильтра lowpass вводятся через порт coeffs. Когда вы снимаете этот флажок, коэффициенты заданы на диалоговом окне блока через параметр Prototype lowpass filter coefficients.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Polyspace filter specification на Coefficients.

`Prototype lowpass filter coefficients` — Коэффициенты прототипа фильтр lowpass
`rcosdesign(0.25,6,8,'sqrt')` (значение по умолчанию) | вектор-строка

Этот параметр задает коэффициенты 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.

Настраиваемый: да

Зависимости

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 запуститься
`Interpreted 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.

Примеры модели

Synthesize and Channelize Audio in Simulink

Синтезируйте и канализируйте аудио в Simulink

Синтезируйте и канализируйте звуковые сигналы.

Характеристики блока

Типы данных	`double` \| `single`
Многомерные сигналы	`No`
Сигналы переменного размера	`Yes`

Больше о

развернуть все

Набор фильтров синтеза

Набор фильтров синтеза состоит из набора параллельных полосовых фильтров, которые объединяют несколько входных узкополосных сигналов, _y0 [m], _y1 [m], …, _yM-1 [m] в один широкополосный сигнал, v [n]. Входные узкополосные сигналы находятся в основной полосе. Каждый узкополосный сигнал интерполирован к более высокой частоте дискретизации при помощи upsampler, и затем отфильтрован фильтром lowpass. Комплексная экпонента, которая следует за фильтром lowpass, сосредотачивает сгенерированный модулированный сигнал вокруг _wk.

Моделируйте фильтр Lowpass

Чтобы реализовать набор фильтров синтеза эффективно, синтезатор использует прототип фильтр lowpass. Этот фильтр имеет импульсную характеристику h [n], нормированная двухсторонняя полоса пропускания 2π/M и частота среза π/M. M является количеством диапазонов частот, то есть, ветвей набора фильтров синтеза. Это значение соответствует длине БПФ, которую использует набор фильтров. M может быть высоким в порядке 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 моделирует первую ветвь набора фильтров. Другой M – 1 ветвь моделируется фильтрами, которые являются модулируемыми версиями прототипного фильтра. Фактором модуляции дают $e^{j w_{k} n}, w_{k} = 2 π k / M, k = 0, 1, ..., M - 1$ .

Выход каждого полосового фильтра формирует определенный фрагмент широкополосного сигнала. Выход всех ветвей добавляется, чтобы сформировать широкополосный сигнал, v [n].

Алгоритмы

развернуть все

Многофазная реализация

Набор фильтров синтеза может быть реализован эффективно с помощью многофазной структуры.

Чтобы вывести многофазную структуру, начните с передаточной функции прототипа фильтр lowpass.

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

N + 1 является длиной прототипного фильтра.

Можно перестроить это уравнение можно следующим образом:

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

M является количеством многофазных компонентов.

Можно записать это уравнение как:

$H_{0} (z) = E_{0} (z^{M}) + z^{- 1} E_{1} (z^{M}) + ... + z^{- (M - 1)} E_{M - 1} (z^{M})$

_E0 (z^M), _E1 (z^M), …, _EM-1 (z^M) 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 k th модулируемый полосовой фильтр как $H_{k} (z) = H_{0} (z e^{j w_{k}})$ . Заменяя z на ze^jw_k,

$H_{k} (z) = h_{0} + h_{1} e^{j w k} z^{- 1} + h_{2} e^{j 2 w k} z^{- 2} ... + h_{N} e^{j N w k} z^{- N}$

N + 1 является длиной k th фильтр.

В многофазной форме уравнение следующие:

$H_{k} (z) = [1 e^{j w_{k}} e^{j 2 w_{k}} ... e^{j (M - 1) w_{k}}] [\begin{matrix} E_{0} (z^{M}) \\ z^{- 1} E_{1} (z^{M}) \\ ⋮ \\ z^{- (M - 1)} E_{M - 1} (z^{M}) \end{matrix}]$

Для всех каналов M в наборе фильтров передаточной функцией MIMO, H (z), дают:

$H (z) = [\begin{matrix} \begin{array}{l} 1 & 1 & 1 & ... & 1 \end{array} \\ \begin{array}{l} 1 & e^{j w_{1}} & e^{j 2 w_{1}} & ... & e^{j (M - 1) w_{1}} \end{array} \\ ⋮ \\ \begin{array}{l} 1 & e^{j w_{M - 1}} & e^{j 2 w_{M - 1}} & ... & e^{j (M - 1) w_{M - 1}} \end{array} \end{matrix}] [\begin{matrix} E_{0} (z^{M}) \\ z^{- 1} E_{1} (z^{M}) \\ ⋮ \\ z^{- (M - 1)} E_{M - 1} (z^{M}) \end{matrix}]$

Вот многоскоростная благородная идентичность для интерполяции, принимая что D = M:

Для рисунка рассмотрите первую ветвь набора фильтров, который содержит фильтр lowpass.

Замените _H0 (z) на его многофазное представление.

После применения благородной идентичности для интерполяции можно заменить задержки, коэффициент интерполяции и сумматор с переключателем коммутатора.

Для всех каналов M в наборе фильтров передаточной функцией MIMO, H (z), дают:

$H (z) = [\begin{matrix} \begin{array}{l} 1 & 1 & 1 & ... & 1 \end{array} \\ \begin{array}{l} 1 & e^{j w_{1}} & e^{j 2 w_{1}} & ... & e^{j (M - 1) w_{1}} \end{array} \\ ⋮ \\ \begin{array}{l} 1 & e^{j w_{M - 1}} & e^{j 2 w_{M - 1}} & ... & e^{j (M - 1) w_{M - 1}} \end{array} \end{matrix}] [\begin{matrix} E_{0} (z) \\ E_{1} (z) \\ ⋮ \\ E_{M - 1} (z) \end{matrix}]$

Матрица слева является матрицей IDFT. С матрицей IDFT эффективным внедрением lowpass основанный на прототипе набор фильтров похож на следующее.

Ссылки

[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. Издание 51, номер 4, апрель 2003.

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Блоки

Channelizer | Dyadic Synthesis Filter Bank | Two-Channel Synthesis Subband Filter

Объекты

dsp.ChannelSynthesizer | dsp.Channelizer | dsp.SubbandSynthesisFilter | dsp.DyadicSynthesisFilterBank

Введенный в R2017a

Документация

Channel Synthesizer

Описание

Порты

Входной параметр

`x` — Введите узкополосные сигналы
L-by-M матрица | L-by-M-by-N массив

`coeffs` — Моделируйте коэффициенты фильтра lowpass
вектор-строка

Зависимости

Вывод

`Port_1` — Широкополосный сигнал
L×M-by-1 вектор | L×M-by-N матрица

Параметры

`Polyphase filter specification` — Параметры создания фильтра или коэффициенты
`Number of taps per band and stopband attenuation` (значение по умолчанию) | `Coefficients`

`Number of filter taps per frequency band` — Количество коэффициентов фильтра на диапазон частот
12 (значение по умолчанию) | положительное целое число

Зависимости

`Stopband attenuation (dB)` — Затухание в полосе задерживания
80 (значение по умолчанию) | положительный действительный скаляр

Зависимости

`Specify coefficients from input port` — Отметьте, чтобы задать коэффициенты фильтра lowpass
от (значения по умолчанию) | на

Зависимости

`Prototype lowpass filter coefficients` — Коэффициенты прототипа фильтр lowpass
`rcosdesign(0.25,6,8,'sqrt')` (значение по умолчанию) | вектор-строка

Зависимости

`Simulate using` — Тип симуляции, чтобы запуститься
`Interpreted execution` (значение по умолчанию) | `Code generation`

Примеры модели

Синтезируйте и канализируйте аудио в Simulink

Характеристики блока

Больше о

Набор фильтров синтеза

Моделируйте фильтр Lowpass

Алгоритмы

Многофазная реализация

Ссылки

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Блоки

Объекты

Документация DSP System Toolbox

Поддержка

Документация

Channel Synthesizer

Описание

Порты

Входной параметр

x — Введите узкополосные сигналы L-by-M матрица | L-by-M-by-N массив

coeffs — Моделируйте коэффициенты фильтра lowpass вектор-строка

Зависимости

Вывод

Port_1 — Широкополосный сигнал L×M-by-1 вектор | L×M-by-N матрица

Параметры

Polyphase filter specification — Параметры создания фильтра или коэффициенты Number of taps per band and stopband attenuation (значение по умолчанию) | Coefficients

Number of filter taps per frequency band — Количество коэффициентов фильтра на диапазон частот12 (значение по умолчанию) | положительное целое число

Зависимости

Stopband attenuation (dB) — Затухание в полосе задерживания80 (значение по умолчанию) | положительный действительный скаляр

Зависимости

Specify coefficients from input port — Отметьте, чтобы задать коэффициенты фильтра lowpass от (значения по умолчанию) | на

Зависимости

Prototype lowpass filter coefficients — Коэффициенты прототипа фильтр lowpass rcosdesign(0.25,6,8,'sqrt') (значение по умолчанию) | вектор-строка

Зависимости

Simulate using — Тип симуляции, чтобы запуститься Interpreted execution (значение по умолчанию) | Code generation

Примеры модели

Синтезируйте и канализируйте аудио в Simulink

Характеристики блока

Больше о

Набор фильтров синтеза

Моделируйте фильтр Lowpass

Алгоритмы

Многофазная реализация

Ссылки

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Блоки

Объекты

Документация DSP System Toolbox

Поддержка

`x` — Введите узкополосные сигналы
L-by-M матрица | L-by-M-by-N массив

`coeffs` — Моделируйте коэффициенты фильтра lowpass
вектор-строка

`Port_1` — Широкополосный сигнал
L×M-by-1 вектор | L×M-by-N матрица

`Polyphase filter specification` — Параметры создания фильтра или коэффициенты
`Number of taps per band and stopband attenuation` (значение по умолчанию) | `Coefficients`

`Number of filter taps per frequency band` — Количество коэффициентов фильтра на диапазон частот
12 (значение по умолчанию) | положительное целое число

`Stopband attenuation (dB)` — Затухание в полосе задерживания
80 (значение по умолчанию) | положительный действительный скаляр

`Specify coefficients from input port` — Отметьте, чтобы задать коэффициенты фильтра lowpass
от (значения по умолчанию) | на

`Prototype lowpass filter coefficients` — Коэффициенты прототипа фильтр lowpass
`rcosdesign(0.25,6,8,'sqrt')` (значение по умолчанию) | вектор-строка

`Simulate using` — Тип симуляции, чтобы запуститься
`Interpreted execution` (значение по умолчанию) | `Code generation`

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