对话框 FIR 细分
使用 FIR 滤波器进行多相稀化。FIR 滤波器系数在输入栏中设置。
类型: SubSystem
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图书馆中的路径: |
说明
对话框 FIR 去细化*块在第一次测量时使用整数下采样因子 执行高效的多相细化。
从概念上讲，FIR 去微器（如原理图所示）由一个平滑 FIR 滤波器和一个下采样器组成。
FIR 滤波器用直接形式的 FIR 滤波器过滤输入信号每个通道的数据。接下来的降采样是通过取 -th 样本并丢弃其后的 样本来减少每个通道滤波数据的采样，其中 是在*降采样系数*参数中设置的降采样系数的值。这样得到的离散时间信号与原始信号相比，采样频率降低了 。
FIR 滤波器系数在输入栏中设置。
请注意，实际的块算法实现了直接形式 FIR 滤波器的多相结构，实际上等同于图中所示的组合系统。详见算法。
端口
输入
#
IN_1
—
输入数据
标量 | 向量 | 矩阵
Details
以标量、向量或矩阵形式指定的数据块的输入数据。
| 数据类型 |
|
| 复数支持 |
是 |
输出
#
OUT_1
—
稀释后的输出数据
标量 | 向量 | 矩阵
Details
细化后的输出数据，以标量、向量或矩阵形式返回。
块行为取决于 Rate options 参数的值：
-
强制单速率处理"--选中此值时，块会保持输入采样率并对信号进行稀疏处理，将输出帧大小减少 倍。
-
允许多速率处理"--选择此值时，程序块会对信号进行稀释，使输出采样率比输入采样率小 倍。输出帧大小与输入帧大小相同。
| 数据类型 |
Float16、Float32、Float64、Int8、Int16、Int32、Int64、UInt8、UInt16、UInt32、UInt64。 |
| 复数支持 |
是 |
参数
Main
# FIR 滤波器系数 — 低通 FIR 滤波器的系数
Details
按降序指定 FIR 滤波器传递函数分子的系数：
FIR 滤波器的传递函数 定义如下：
为了作为有效的平滑滤波器使用，系数通常对应于一个低通滤波器，其归一化截止频率值不超过 ，其中 是抽取系数。
该模块将所有滤波器状态初始化为零。
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可调谐 |
无 |
| 可计算 |
是 |
# 细分因子 — 删减率
Details
指定一个整数系数 。程序块根据该系数降低输入序列的采样率。
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可调谐 |
无 |
| 可计算 |
是 |
#
过滤器结构 —
FIR 滤波器结构
Direct form | Direct form transposed
Details
指定 FIR 滤波器的结构：直接形式 "或 "直接形式转置"。
| 值 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可调谐 |
无 |
| 可计算 |
是 |
#
输入处理 —
输入信号处理类型
Columns as channels (frame based) | Elements as channels (sample based)
Details
指定设备是执行基于采样的处理还是基于帧的处理。可供选择的选项：
-
元素作为通道（基于采样）"- 每个输入信号元素都被视为一个独立通道（基于采样的处理）。
-
列作为通道（基于帧）"- 输入信号的每一列都作为一个独立通道处理（基于帧的处理）。
| 值 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可调谐 |
无 |
| 可计算 |
是 |
#
速率选项 —
块对输入数据进行稀释的方法
Enforce single-rate processing | Allow multirate processing
Details
指定区块稀释输入数据的方法。可供选择的选项有
-
强制单速率处理"--选择此方法时，数据块将保留输入信号的采样率并对信号进行稀释，从而将输出帧的大小减少 。要选择此方法，*输入处理*参数必须设置为 "列作为通道（基于帧）"。
如果*速率选项*参数设置为 "强制单速率处理"，则可在触发子系统内使用*对话框 FIR 细分*块。
-
允许多速率处理"--选择此方法时，程序块会对信号进行稀释，使输出采样率比输入采样率低 倍。
依赖关系
要使用此选项，请将*输入处理*参数设置为 "列作为通道（基于帧）"。
| 值 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可调谐 |
无 |
| 可计算 |
是 |
#
速率选项 —
块对输入数据进行稀释的方法
Allow multirate processing
Details
程序块使用 "允许多采样率处理 "方法对数据进行稀释 - 输出采样率比输入采样率低 倍。
依赖关系
要使用该参数，请将*输入处理*参数设置为 "元素作为通道（基于采样）"。
| 值 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可调谐 |
无 |
| 可计算 |
是 |
# 允许固定尺寸输入信号的任意帧长 — 允许为固定大小的输入信号设置任意的帧大小
Details
指定固定大小的输入信号（其大小在仿真过程中不会改变）是否可以具有任意帧大小，即帧大小不必是抽取因子的倍数。程序块仅对固定大小的输入信号使用该参数，如果输入信号大小可变，则忽略该参数。
对于固定大小的输入信号
-
如果选中 允许固定大小输入信号的任意帧长度 复选框，信号的帧大小不一定是抽取因子的倍数。如果输入信号不是抽取因子的倍数，输出通常是可变大小的信号。因此，要支持任意输入尺寸，程序块还必须支持可变尺寸操作，这可以通过选择 允许固定尺寸输入信号的任意帧长 复选框来启用。
-
如果未选中 允许固定大小输入信号的任意帧长度 复选框，则输入帧大小必须是抽取因子的倍数。
依赖关系
要使用此选项，请将*输入处理*设为 "列作为通道（基于帧）"，并将*速率选项*设为 "强制单速率处理"。
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可调谐 |
无 |
| 可计算 |
是 |
更多信息
多相子过滤器
FIR 去微器的多相实现将低通 FIR 滤波器的脉冲响应分解为 不同的子滤波器，其中 是下采样或去微因子。有关多相实现的更多详情，请参阅算法。
让 表示长度为 的 FIR 滤波器的脉冲响应， 表示输入信号。将滤波器的输出信号稀释 ，就相当于降采样卷积：
多相滤波效率的关键在于，在降采样卷积过程中，某些输入值只与选定的脉冲响应值相乘。例如，如果 ，那么 的输入值只与 的滤波器系数相乘，而 的输入值只与 的滤波器系数相乘。通过将滤波器系数分成两个多相子滤波器，卷积过程中就不会进行不必要的计算。多相子滤波器卷积的输出交错相加，得到滤波器输出。
基于帧的处理
当*输入处理*设置为 "列作为通道（基于帧）"时，设备将对输入信号的每一列进行基于时间的重采样。在此模式下，程序块可执行单速率或多速率处理。您可以使用*速率选项*参数来指定块将如何重新计算输入数据：
-
如果*速率选项*参数设置为 "强制单速率处理"，则块的输入和输出数据具有相同的采样速率。为了在保持输入数据采样率的同时稀释输出数据，程序块将重新计算输入数据每一列中的数据，使输出数据帧大小的上限为`ceil`( )，其中 是输入数据帧大小， 是*抽取系数*参数中指定的抽取系数。
在此模式下，如果信号大小固定（帧大小在仿真过程中不会改变），且*允许固定大小输入信号的任意帧长度*复选框被选中，则输入帧大小可以是任意的，不必是抽取因子的倍数。如果未选中 允许固定大小输入信号的任意帧长度 复选框，则输入帧大小必须是抽取因子的倍数。
本表显示了当*输入处理*设置为 "列作为通道（基于帧）"和*速率选项*设置为 "强制单速率处理 "时对任意输入帧大小的支持。
| 输入信号 | 设备支持该信号 | 支持任意输入帧尺寸 | 输入尺寸 | 输出尺寸 |
|---|---|---|---|---|
固定尺寸信号 |
是 |
如果*允许固定尺寸输入信号的任意帧长度*复选框被选中 |
在 |
ceil"（ ）尺寸的上限由 |
-
当*速率选项*设置为 "允许多通道处理 "时，FIR 除法器块的输入和输出数据大小相同。但是，输出数据采样率比输入数据采样率低 倍。在这种模式下，程序块将输入矩阵 至 视为 独立通道。该块在保持帧大小不变的情况下，及时对输入信号的每一列进行细化，输出帧 ( ) 的周期是输入帧 ( ) 周期的 倍。
在这种模式下，分块只接受固定大小的信号，这些信号的帧大小可以是任意的。
本表显示了当*输入处理*设置为 "列作为通道（基于帧）"且*速率选项*设置为 "允许多速率处理 "时对任意输入帧大小的支持。
| 输入信号 | 设备支持此信号 | 支持任意输入帧大小 | 输入大小 | 输出大小 |
|---|---|---|---|---|
固定尺寸信号 |
是 |
始终 |
开 |
开 |
信号大小可变 |
无 |
不适用 |
不适用 |
不适用 |
参考处理
如果将*输入处理*设置为 "元素作为通道（基于采样）"，程序块会将输入矩阵 至 视为 独立通道，并对每个通道进行时间采样。输出采样周期 ( ) 是输入采样周期 ( ) 的 倍，而输入和输出数据大小保持一致。
在这种模式下，设备只接受固定大小的信号，这些信号可以是任意帧大小。
本表显示了当*输入处理*参数设置为 "元素作为通道（基于采样）"时对任意输入帧大小的支持。速率选项*参数自动设置为 "允许多速率处理"。
| 输入信号 | 设备支持此信号 | 支持任意输入帧大小 | 输入大小 | 输出大小 |
|---|---|---|---|---|
固定尺寸信号 |
是 |
始终 |
开 |
开 |
信号大小可变 |
无 |
不适用 |
不适用 |
不适用 |
延迟时间
如果程序块在基于采样的处理模式下运行，其延迟时间始终为零。零延迟是指该模块将在 时间收到的第一个滤波输入采样作为第一个输出采样进行传输。第一个输出采样之后是经过滤波的输入采样 , 等。
算法
FIR 滤波稀化可通过多相结构有效实现。有关多相结构的更多详情，请参阅多相子滤波器。
为了推导多相结构，我们首先要定义 FIR 滤波器的传递函数：
其中 是 FIR 滤波器的长度。
我们可以将这个等式重新排列如下
其中 是多相分量的数量，其值等于在参数设置窗口中设置的抽取系数。
我们可以将这一等式写成
其中 , , …, 是 FIR 滤波器 的多相分量。
从概念上讲，FIR 滤波器减薄由一个低通 FIR 滤波器和一个降采样元件组成。
让我们用它的多相表示法取代 。
这里给出了多元稀疏的特性。
应用稀疏化特性可将下采样操作移至滤波操作之前。这样可以降低信号的滤波速度。
您可以用切换开关取代输入端的延迟和抽取因子。
当第一个输入采样到达时，开关将其送入 "0 "分支，然后抽取器计算第一个输出值。当收到更多输入样本时，开关会逆时针移动，经过 、 和 `0`分支，向每个分支馈入一个样本。当开关到达 "0 "分支时，消隐器产生下一组输出值。只要数据继续流动，这一过程就会继续。每次开关接近 "0 "分支时，消隐器都会输出 。每接收到 个采样，消隐器就会有效地输出一个采样。因此，FIR 抽取器输出端的采样率为 。