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对话框 FIR 细分

用FIR滤波器进行多相减薄。 FIR滤波器系数设置在输入字段中。

blockType: SubSystem

图书馆路径:

/Signal Operations/Filters/MultirateFilters/Dialog FIR Decimation

资料描述

对话框 FIR 细分 使用整数采样率降低因子执行高效多相抽取 据所述第一测量。

从概念上讲,FIR抽取器(如图所示)由平滑FIR滤波器组成,随后采样频率降低。

FIR滤波器使用直接形式FIR滤波器对输入信号的每个通道中的数据进行滤波。 随后采样频率的降低减少了滤波数据的每个通道的样本,取每个 -倒计时和丢弃 随之而来的计数,在哪里 -这是抽取系数的值,该值在 Decimation factor 参数中设置。 所得到的离散时间信号具有减小的采样频率 次相比原来的一个。

fir decimation 1 cn

FIR滤波器系数设置在输入字段中。

注意,实际的块算法实现了直接形式FIR滤波器的多相结构,其是图中所示的组合系统的有效等价物。 有关详细信息,请参阅 算法

港口

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

Float16, Float32, Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64

复数支持

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

参数

主组

# FIR 滤波器系数 — 低通FIR滤波器的系数

Details

按降序指定FIR滤波器传递函数的分子的系数:

传递函数 FIR滤波器定义如下:


为了作为有效的平滑滤波器工作,系数通常对应于归一化截止频率不超过的低通滤波器 ,在哪里 -抽取系数。

块将所有滤波器状态初始化为零。

默认值

EngeeDSP.Functions.designMultirateFIR(1,2)

程序使用名称

COEFF

可调谐

可计算

# 细分因子 — 抽取系数

Details

指定整数系数 . 块通过该因子降低输入序列的采样率。

默认值

2

程序使用名称

DF

可调谐

可计算

# 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'。

Direct form | Direct form transposed

默认值

Direct form

程序使用名称

FS

可调谐

可计算

# 输入处理 — 输入信号处理类型
Columns as channels (frame based) | Elements as channels (sample based)

Details

指定块是基于参考还是帧执行处理。 可供选择的选项:

  • '元素作为通道(基于样本)`—输入信号的每个元素被视为独立的通道(基于样本的处理)。

  • '列作为通道(基于帧)`—输入信号的每列被视为独立的通道(基于帧的处理)。

有关详细信息,请参阅 按帧和计数进行信号处理.

Columns as channels (frame based) | Elements as channels (sample based)

默认值

Columns as channels (frame based)

程序使用名称

IP

可调谐

可计算

# 采样率设置 — 块抽取输入数据的方法
Enforce single-rate processing | Allow multirate processing

Details

指定块应该精简输入数据的方法。 可供选择的选项:

  • '强制执行单速率处理`-当选择此方法时,该单元保存输入信号的采样率并抽取信号,减少输出帧的大小 有一次。 要选择此方法,*Input processing*参数必须具有值’Columns as channels(frame based)'。

如果 Rate options 参数设置为"强制执行单速率处理",则可以在触发器子系统内部使用 Dialog Fir Decimation 块。

  • "允许多速率处理"-当选择此方法时,单位抽取信号的方式,输出采样率在 比入口少一倍。

依赖关系

要使用此参数,请将 Input processing 参数设置为’列作为通道(基于帧)`。

Enforce single-rate processing | Allow multirate processing

默认值

Enforce single-rate processing

程序使用名称

ROF

可调谐

可计算

# 速率选项 — 块抽取输入数据的方法
Allow multirate processing

Details

该块使用"允许多速率处理"方法抽取数据—输出采样率 次小于输入。

依赖关系

要使用此参数,请将 Input processing 参数设置为`Elements as channels(sample based)`。

Allow multirate processing

默认值

Allow multirate processing

程序使用名称

ROS

可调谐

可计算

# 允许固定尺寸输入信号的任意帧长 — 对于固定大小的输入信号,允许任意帧大小

Details

指定固定大小的输入信号(其大小在仿真期间不改变)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。 该模块仅对固定大小的输入信号使用此参数,如果输入信号具有可变大小,则将其忽略。

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,则信号帧的大小不必是抽取因子的倍数。 如果输入信号不是抽取因子的倍数,那么输出通常是可变大小的信号。 因此,为了支持任意输入大小,块还必须支持可变大小操作,这可以通过检查*允许固定大小输入信号的任意帧长度*复选框来启用。

  • 如果取消选中* 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

要使用此参数,请将 Input processing 参数设置为"列作为通道(基于帧)",将 Rate options 参数设置为"强制执行单速率处理"。

默认值

false (关掉)

程序使用名称

AllowArbitrary

可调谐

可计算

此外

多相子过滤器

FIR抽取器的多相实现将低通FIR滤波器的脉冲响应拆分为 各种子滤波器,其中 -降低采样率或抽取的系数。 有关多相实现的详细信息,请参阅 算法

指示FIR滤波器的脉冲响应。 ,而 -输入信号。 变薄 从滤波器中去除输出信号相当于一个下采样卷积:

多相滤波有效性的关键在于,在降采样卷积中,某些输入值仅乘以选定的脉冲响应值。 例如,如果 ,则输入值为 仅与滤波器系数相结合 ,且输入值为 -仅具有滤波器系数 . 通过将滤波器系数分成两个多相子滤波器,在卷积中不执行不必要的计算。 带多相子滤波器的卷积的输出进行交织求和,得到滤波器输出。

基于帧的处理

如果 输入处理 参数设置为 列作为通道(基于帧),然后该块在时间上重复输入信号的每一列。 在这种模式下,单元可以执行单速和多速处理两者。 您可以使用 Rate options 参数指定块将如何重新计算输入数据。:

  • 如果*Rate options*参数设置为 强制执行单速率处理,则该块的输入和输出数据具有相同的采样率。 以在保持输入数据的采样率的同时精简输出数据,所述块重新计算每个输入数据列中的数据,使得输出数据帧的大小具有上界 齐尔( ),在哪里 -输入数据帧的大小,以及 -*Decimation factor*参数中指定的抽取系数。

在这种模式下,如果信号具有固定大小(帧大小在仿真过程中不会改变),并且 允许固定大小的输入信号的任意帧长度 复选框被选中,那么输入帧大小可以是任意的,不必是抽取因子的倍数。 如果未设置 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。

如果 Input processing 参数设置为 列作为通道(基于帧)利率选项 强制执行单速率处理.

的输入信号 单位支持此信号 支持任意输入帧大小 输入尺寸 输出尺寸

固定大小的信号

是的

如果选中 允许固定大小输入信号的任意帧长度复选框

尺寸上限 齐尔( )上

  • 如果*Rate options*参数设置为 允许多速率处理,那么FIR抽取器块的输入和输出数据具有相同的大小。 然而,输出数据的采样率在 低于输入数据的采样率的倍。 在这种模式下,块检查输入矩阵 如何 独立的频道。 块在时间上减薄输入信号的每一列,保持帧大小恒定,而输出帧的周期( )在 比输入帧的周期长的倍( ).

在这种模式下,单元只接收固定大小的信号,并且这些信号可以具有任意的帧大小。

如果 Input processing 参数设置为 列作为通道(基于帧),而对于 Rate options 参数,值 允许多速率处理.

的输入信号 单位支持此信号 支持任意输入帧大小 输入尺寸 输出尺寸

固定大小的信号

是的

永远如此

可变大小的信号

非也。

不适用

不适用

不适用

基于样本的处理

如果 输入处理 参数设置为 元素作为通道(基于样本),则该块考虑输入矩阵 如何 独立的通道并在时间上精简每个通道。 在输出的倒计时周期( )在 比输入倒计时周期长的时间( ),而输入和输出数据的大小保持相同。

在这种模式下,单元只接收固定大小的信号,并且这些信号可以具有任意的帧大小。

Input processing 参数设置为 元素作为通道(基于样本). Rate options 参数的值自动设置为 允许多速率处理.

的输入信号 单位支持此信号 支持任意输入帧大小 输入尺寸 输出尺寸

固定大小的信号

是的

永远如此

可变大小的信号

非也。

不适用

不适用

不适用

延迟时间

如果块以基于样本的处理模式操作,则它总是具有零延迟。 零延迟意味着块传输在给定时间接收的第一滤波输入样本。 ,作为第一输出基准。 第一个输出样本后跟滤波后的输入样本。 , 等。

算法

利用多相结构有效地实现用FIR滤波器的减薄。 有关多相结构的详细信息,请参阅 多相子过滤器

为了推导出多相结构,我们首先定义FIR滤波器的传递函数。:

哪里 —这是FIR滤波器的长度。

您可以按如下方式重新排列此等式:

哪里 —这是多相分量的数量,其值等于抽取系数,该系数在参数设置窗口中设置。

你可以把这个方程写成:

哪里 , , …​, -这些是FIR滤波器的多相组件 .

从概念上讲,FIR滤波器抽取由低通FIR滤波器和采样速率降低元件组成。

fir decimation 1 cn

更换/更换 其多相表示。

fir decimation 2

这里介绍了多维稀疏的身份。

fir decimation 3 cn

应用用于抽取的标识移动在滤波操作之前降低采样速率的操作。 此举允许您以较低的速率过滤信号。

fir decimation 4

您可以用切换开关代替输入端的延迟和抽取因子。

fir decimation 5 cn

当第一个输入样本到达时,交换机将其馈送到分支 0,并且所述抽取器计算所述第一输出值。 当新的输入计数到达时,开关逆时针移动通过分支. , 下到树枝 0 通过将一个计数输入每个分支。 当交换机到达分支 0,抽取器输出以下一组输出值。 只要数据继续到达,这个过程就会继续。 每次开关来到一个分支 0,抽取器输出 . 抽取器有效地为每个输出一个计数 他得到的计数。 因此,fir抽取器输出端的采样率为 .

连结

  1. Fliege,N.J. _Multirate数字信号处理:多速率系统,滤波器组,小波。_西萨塞克斯,英格兰:约翰*威利&儿子,1994.

  2. Orfanidis,Sophocles J._Introduction To Signal Processing。_上鞍河,NJ:普伦蒂斯-霍尔,1996.