主要内容

冷杉插值

上采样和滤波输入信号

  • 库:
  • DSP系统工具箱/滤波/多速率滤波器

    DSP系统工具箱HDL支持/滤波万博1manbetx

  • FIR插补块

描述

冷杉插值通过整数上采样因子对输入进行块上采样l沿着第一个维度。FIR插值器(如图所示)概念上由上采样器和FIR反成像滤波器组成,FIR反成像滤波器通常是理想的带限插值滤波器的近似值。为了设计FIR反成像滤波器,使用designMultirateFIR函数。

上采样器通过插入将输入的每个通道上采样到更高的速率l样本之间有-1个0。随后的FIR滤波器对上采样数据的每个通道进行过滤。所得到的离散时间信号的采样率为l乘以原始抽样率。

FIR插值器包含一个上采样器和一个反成像FIR滤波器。

实际的块算法实现了直接形式的FIR多相结构,这是图中所示的组合系统的有效等效。详情请参见算法

可以在触发的子系统中使用FIR插值块率的选择参数强制执行单速率处理

在特定条件下,该块还支持SIMD代码生成。万博1manbetx详情请参见代码生成

港口

输入

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将数据输入指定为向量或矩阵。

当你设置输入处理列作为通道(基于帧)而且率的选择强制执行单速率处理,输入可以是一个可变大小的信号。也就是说,信号的帧大小(行数)和通道数(列数)可以在模拟过程中改变。

该端口在您设置之前是未命名的系数来源输入端口

数据类型:||int8|int16|int32|uint8|uint16|uint32|不动点
复数支持:万博1manbetx是的

指定FIR滤波器的分子系数作为向量。

传递函数Hz)的值为:

H z b 0 + b 1 z 1 + ... + b N z N

你可以生成FIR滤波器系数向量,b= (b0b1、……bN],利用其中一个DSP系统工具箱™滤波器设计功能如designMultirateFIRfirnyquistfirhalfbandfirgrfirceqrip

为了作为有效的反成像滤波器,系数通常对应于一个低通滤波器,其归一化截止频率不大于插值因子的倒数。要设计这样的过滤器,请使用designMultirateFIR函数。

系数值可调。也就是说,它们的值可以在模拟过程中改变,但它们的属性(如大小、数据类型和复杂性)不能改变。

的数据类型全国矿工工会类型的数据类型必须匹配输入。

依赖关系

全国矿工工会设置时显示输入端口系数来源作为输入端口

数据类型:||int8|int16|int32|uint8|uint16|uint32|不动点
复数支持:万博1manbetx是的

输出

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的输出冷杉插入器块,作为向量或矩阵返回。

率的选择设置为:

  • 强制执行单速率处理—当您选择此选项时,块保持输入采样率,并通过将输出帧大小增加一倍来插值信号l

  • 允许多速率处理-当您选择此选项时,块插值信号,使输出采样率为l倍于输入采样率。

当输入是可变大小的信号时,输出也是可变大小的信号。

该端口在您设置之前是未命名的系数来源输入端口

数据类型:||int8|int16|int32|uint8|uint16|uint32|不动点
复数支持:万博1manbetx是的

参数

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系数来源

指定FIR滤波器系数源为以下之一:

  • 对话框参数参数指定过滤器系数FIR滤波器系数参数。

  • 输入端口参数指定过滤器系数全国矿工工会输入端口。

  • 过滤器对象——使用dsp。FIRInterpolator系统对象™。

  • 汽车——当你选择汽车,块设计一个FIR插值器使用插值因子指定插值因子.的designMultirateFIR函数设计过滤器并返回块使用的系数。

    有关过滤器设计的更多信息,请参阅Orfanidis[2]

主要选项卡

指定FIR滤波器传递函数的分子系数Hz).

H z b 0 + b 1 z 1 + ... + b N z N

你可以生成FIR滤波器系数向量,b= (b0b1、……bN],利用DSP系统工具箱中的滤波器等功能进行设计designMultirateFIRfirnyquistfirhalfbandfirgrfirceqrip

为了作为有效的反成像滤波器,系数通常对应于一个低通滤波器,其归一化截止频率不大于插值因子的倒数。要设计这样的过滤器,请使用designMultirateFIR函数。

块内部初始化所有过滤器状态为零。

依赖关系

时,此参数才会出现系数来源对话框参数

数据类型:||int8|int16|int32|int64|uint8|uint16|uint32|uint64
复数支持:万博1manbetx是的

指定整数因子l.块通过这个因子增加输入序列的采样率。

依赖关系

时,此参数才会出现系数来源对话框参数输入端口,或汽车

数据类型:||int8|int16|int32|int64|uint8|uint16|uint32|uint64

指定希望该块实现的多速率筛选器对象的名称。必须将筛选器指定为dsp。FIRInterpolator系统对象。

您可以直接在块对话框中定义System对象。或者,您可以在MATLAB中定义对象®工作区变量,并在块对话框中指定该变量。

有关创建系统对象的信息,请参见定义基本系统对象

依赖关系

时,此参数才会出现系数来源过滤器对象

指定块应该如何处理输入。您可以将此参数设置为以下选项之一:

  • 列作为通道(基于帧)—当您选择此选项时,该块将输入的每一列视为单独的通道。

  • 作为通道的元素(基于示例)—当您选择此选项时,该块将输入的每个元素视为单独的通道。

指定块插入输入的方法。您可以选择以下选项之一:

  • 强制执行单速率处理—当您选择此选项时,块保持输入采样率,并通过将输出帧大小增加一倍来插值信号l.若要选择此选项,必须设置输入处理参数列作为通道(基于帧)

  • 允许多速率处理-当您选择此选项时,块插值信号,使输出采样率为l倍于输入采样率。

当你设置率的选择参数允许多速率处理并在Simulink中运行模型万博1manbetx®多任务处理模式下,块显示延迟。多速率多任务操作的延迟量取决于设置的方式输入处理参数。

输入处理 延迟

作为通道的元素(基于示例)

l样品

列作为通道(基于帧)

l帧(K每帧样本)

当块显示延迟时,默认初始条件为零。或者,您可以使用输出缓冲区初始条件参数指定初始条件矩阵,其中包含每个通道的一个值,或块应用于所有通道的标量初始条件。这个块把输出缓冲区初始条件插值因子并输出缩放的初始条件,直到第一个过滤后的输入样本可用为止。

输出缓冲区初始条件存储在输出数据类型和缩放中。

看到延迟中有关延迟的详细信息冷杉插值块。

依赖关系

此参数仅在通过设置将块配置为执行多速率处理时出现率的选择允许多速率处理

数据类型:||int8|int16|int32|int64|uint8|uint16|uint32|uint64
复数支持:万博1manbetx是的

按此按钮打开滤镜显示工具(fvtool),并显示在块对话框中定义的过滤器的过滤器响应。

数据类型选项卡

选择舍入模式用于定点运算。默认为地板上.滤波器系数不服从此参数,总是四舍五入最近的

请注意

舍入模式而且饱和整数溢出当以下所有条件都存在时,设置对数值结果没有影响:

  • 产品输出继承:通过内部规则继承

  • 蓄电池继承:通过内部规则继承

  • 输出Inherit:与累加器相同

通过这些数据类型设置,块可以有效地在全精度模式下工作。

当您选择此参数时,块将使其定点操作的结果饱和。清除此参数时,块将包装其定点操作的结果。有关详情饱和而且包装,请参阅溢出模式用于定点运算。

请注意

舍入模式而且饱和整数溢出当满足所有这些条件时,参数对数值结果没有影响:

  • 产品输出数据类型为继承:通过内部规则继承

  • 蓄电池数据类型为继承:通过内部规则继承

通过这些数据类型设置,块在全精度模式下工作。

指定系数数据类型。看到不动点而且乘法数据类型为插图描绘使用系数数据类型在此块。

您可以将此参数设置为以下任意一种:

  • 继承:与输入字长相同

  • fixdt (1 16 0)fixdt (16)——指定一个数据类型对象。

单击显示数据类型助手按钮双倍大于符号显示数据类型助手,帮助您设置系数参数。

看到使用数据类型助手指定数据类型(万博1manbetx模型)获取更多信息。

依赖关系

此参数仅在设置时出现系数来源对话框参数过滤器对象,或汽车

系数来源设置为过滤器对象系数参数自动设置为与输入相同的字长

指定过滤器系数的最小值。默认值为[](不明)。万博1manbetxSimulink软件使用该值执行定点数据类型的自动缩放。

依赖关系

此参数仅在设置时出现系数来源对话框参数汽车

指定过滤器系数的最大值。默认值为[](不明)。万博1manbetxSimulink软件使用该值执行定点数据类型的自动缩放。

依赖关系

此参数仅在设置时出现系数来源对话框参数汽车

指定产品输出数据类型。看到不动点而且乘法数据类型说明此块中产品输出数据类型的使用。

您可以将此参数设置为以下任意一种:

  • 继承:通过内部规则继承

    有关此规则的详细信息,请参见通过内部规则继承

  • Inherit:与input相同

  • fixdt (1 16 0)——指定一个数据类型对象。

单击显示数据类型助手按钮双倍大于符号显示数据类型助手,帮助您设置产品输出参数。

看到使用数据类型助手指定数据类型(万博1manbetx模型)获取更多信息。

依赖关系

系数来源设置为过滤器对象产品输出参数自动设置为完整的精度

指定累加器数据类型。看到不动点说明此块中累加器数据类型的使用。

您可以将此参数设置为以下任意一种:

  • 继承:通过内部规则继承

    有关此规则的详细信息,请参见通过内部规则继承

  • Inherit:与input相同

  • 继承:与产品输出相同

  • fixdt (1 16 0)——指定一个数据类型对象。

单击显示数据类型助手按钮双倍大于符号显示数据类型助手,帮助您设置蓄电池参数。

看到使用数据类型助手指定数据类型(万博1manbetx模型)获取更多信息。

依赖关系

系数来源设置为过滤器对象蓄电池参数自动设置为完整的精度

指定输出数据类型。看到不动点说明此块中输出数据类型的使用。

您可以将其设置为以下之一:

  • Inherit:与累加器相同

  • Inherit:与input相同

  • 继承:与产品输出相同

  • fixdt (1 16 0)——指定一个数据类型对象。

单击显示数据类型助手按钮双倍大于符号显示数据类型助手,帮助您设置输出参数。

看到控制信号的数据类型(万博1manbetx模型)获取更多信息。

依赖关系

系数来源设置为过滤器对象输出参数自动设置为和累加器一样

指定块应该输出的最小值。默认值为[](不明)。万博1manbetxSimulink软件使用这个值执行:

  • 模拟范围检查(见指定信号范围(万博1manbetx模型)

  • 自动缩放定点数据类型

依赖关系

此参数仅在设置时出现系数来源对话框参数输入端口,或汽车

指定块应该输出的最大值。默认值为[](不明)。万博1manbetxSimulink软件使用这个值执行:

  • 模拟范围检查(见指定信号范围(万博1manbetx模型)

  • 自动缩放定点数据类型

依赖关系

此参数仅在设置时出现系数来源对话框参数输入端口,或汽车

选择此参数可防止定点工具覆盖在块对话框中指定的数据类型。

块特征

数据类型

|不动点|整数|

直接引线

没有

多维信号

没有

适应信号

是的

讨论二阶导数过零检测

没有

更多关于

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算法

利用多相结构实现了FIR插值滤波器。

为了推导多相结构,从FIR滤波器的传递函数开始:

H z b 0 + b 1 z 1 + ... + b N z N

N+1为FIR滤波器的长度。

你可以将这个等式重新排列如下:

H z b 0 + b l z l + b 2 l z 2 l + .. + b N l + 1 z N l + 1 + z 1 b 1 + b l + 1 z l + b 2 l + 1 z 2 l + .. + b N l + 2 z N l + 1 + z l 1 b l 1 + b 2 l 1 z l + b 3. l 1 z 2 l + .. + b N z N l + 1

l是多相组分的数量,其值等于指定的插值因子。

这个方程可以写成:

H z E 0 z l + z 1 E 1 z l + ... + z l 1 E l 1 z l

E0(zlE1(zl、……El - 1(zl是FIR滤波器的多相元件H(z)。

从概念上讲,FIR插值滤波器包含一个上采样器和一个FIR低通滤波器H(z)。

FIR插值器包含一个上采样器和一个反成像FIR滤波器。

取代H(z)及其多相表示。

这里是用于插值的多速率贵族恒等式。

应用高贵恒等式进行插值将上采样操作移到滤波操作之后。这个动作使您能够以较低的速率过滤信号。

您可以用换向器开关替换上采样算子、延迟块和加法器。开关从第一个分支0开始,逆时针方向移动,每次从每个分支接收一个样本。插值器有效输出l它接收到的每一个输入样本。因此,FIR插值滤波器输出端的采样率为Lfs

参考文献

[1] Fliege,新泽西州多速率数字信号处理:多速率系统,滤波器组,小波.西苏塞克斯,英格兰:约翰·威利父子,1994年。

[2]奥法尼迪斯,索福克勒斯J。信号处理导论.上马鞍河,新泽西州:Prentice-Hall, 1996。

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