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マルチレート フィルターと多段フィルター

間引き、内挿、レート変換、フィルター バンク

マルチレート フィルターは、レート変換後の信号にエイリアシングやイメージングを発生させずにデジタル信号のサンプル レートを変更するデジタル フィルターです。これらのフィルターは、サンプル レートを下げる間引き、サンプル レートを上げる内挿、およびこの 2 つを組み合わせて行うレート コンバーターに分類されます。これらのレート変換操作および時間領域と周波数領域に対するその効果の詳細については、Overview of Multirate Filtersを参照してください。DSP System Toolbox™ には、間引き、内挿およびレート コンバーターを実装する MATLAB® System object および Simulink® ブロックが用意されています。チャネライザー、チャネル シンセサイザー、2 チャネルのハーフバンド フィルター バンク、マルチレベル フィルター バンクなどの高度なフィルター技術では、このようなフィルターを基本構成要素として利用しています。

単一ではなく、2 段以上の大きなレート変換係数をもつマルチレート フィルターを効率的に実装することができます。長さのある設計で (多数の係数が含まれる)、コストが高い (入力サンプルあたりに必要な乗算と加算が多い) 場合、多段アプローチは単一ステージ アプローチよりも効率的な実装になります。詳細は、Overview of Multistage Filtersを参照してください。

DSP System Toolbox の関数 designMultistageDecimator および designMultistageInterpolator は、段数および各段のレート変換係数の決定を含め、フィルターの最適構成を自動的に決定します。最適な構成を使用すると、計算作業が最小限に抑えられます。また、関数 cost を使用して、そのような実装のコストを見積もることができます。例については、Multistage Rate Conversionを参照してください。

オブジェクト

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dsp.FarrowRateConverterPolynomial sample rate converter with arbitrary conversion factor
dsp.FIRDecimatorPerform polyphase FIR decimation
dsp.FIRHalfbandDecimatorHalfband decimator
dsp.FIRHalfbandInterpolatorHalfband interpolator
dsp.FIRInterpolatorPerform polyphase FIR interpolation
dsp.FIRRateConverterPerform polyphase FIR sample rate conversion
dsp.IIRHalfbandDecimatorDecimate by factor of two using polyphase IIR
dsp.IIRHalfbandInterpolatorInterpolate by a factor of two using polyphase IIR
dsp.ParallelFilterCreate parallel sum filter structure (R2023b 以降)
dsp.ComplexBandpassDecimatorExtract a frequency subband using a one-sided (complex) bandpass decimator
dsp.DigitalDownConverterデジタル信号を中間周波数 (IF) 帯域からベースバンドに変換して間引きする
dsp.DigitalUpConverterInterpolate digital signal and translate it from baseband to IF band
dsp.FilterCascadeCreate cascade of filter System objects
dsp.SampleRateConverterMultistage sample rate converter
dsp.CICCompensationDecimatorCompensate for CIC decimation filter using FIR decimator
dsp.CICCompensationInterpolatorCompensate for CIC interpolation filter using FIR interpolator
dsp.CICDecimatorカスケード接続積分器櫛形 (CIC) フィルターを使用して信号を間引く
dsp.CICInterpolatorInterpolate signal using cascaded integrator-comb filter
dsp.ChannelizerPolyphase FFT analysis filter bank
dsp.ChannelSynthesizerPolyphase FFT synthesis filter bank
dsp.DyadicAnalysisFilterBankDyadic analysis filter bank
dsp.DyadicSynthesisFilterBankReconstruct signals from subbands
dsp.SubbandAnalysisFilterDecompose signal into high-frequency and low-frequency subbands
dsp.SubbandSynthesisFilterReconstruct signal from high-frequency and low-frequency subbands

関数

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coeffsフィルター System object 係数を構造に返します。
costEstimate cost of implementing filter System object
freqz離散時間フィルター System object の周波数応答
fvtoolDSP フィルターの周波数応答の可視化
infoInformation about filter System object
measureMeasure frequency response characteristics of filter System object
outputDelayDetermine output delay of single-rate or multirate filter (R2022a 以降)
polyphaseマルチレート フィルターのポリフェーズ分解
cascadeフィルター System object のカスケード
parallelCreate parallel sum filter structure
designMultirateFIRDesign and implement antialiasing and anti-imaging lowpass FIR filter
designMultistageDecimatorMultistage decimator design
designMultistageInterpolatorMultistage interpolator design
fdesign.decimatorDecimator filter specification object
fdesign.interpolatorInterpolator filter specification
fdesign.rsrcRational-factor sample-rate converter specification

ブロック

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Farrow Rate ConverterPolynomial sample-rate converter with arbitrary conversion factor
FIR DecimationPerform polyphase FIR decimation
FIR Halfband DecimatorDecimate signal using polyphase FIR halfband filter
FIR Halfband InterpolatorInterpolate signal using polyphase FIR half band filter
FIR InterpolationPerform polyphase FIR interpolation
FIR Rate ConversionPerform polyphase FIR sample rate conversion
IIR Halfband DecimatorDecimate signal using polyphase IIR halfband filter
IIR Halfband InterpolatorInterpolate signal using polyphase IIR halfband filter
Variable FIR DecimationPolyphase FIR decimation with tunable decimation factor (R2023a 以降)
Variable FIR InterpolationPolyphase FIR interpolation with tunable interpolation factor (R2023a 以降)
Complex Bandpass DecimatorExtract a frequency subband using a one-sided (complex) bandpass decimator
Digital Down-ConverterTranslate digital signal from intermediate frequency (IF) band to baseband and decimate it
Digital Up-ConverterInterpolate and translate digital signal from baseband to intermediate frequency (IF) band
Sample-Rate ConverterMultistage sample-rate conversion
CIC Compensation DecimatorCompensate for CIC filter using FIR decimator
CIC Compensation InterpolatorCompensate for CIC filter using FIR interpolator
CIC DecimationDecimate signal using cascaded integrator-comb filter
CIC InterpolationInterpolate signal using cascaded integrator-comb filter
ChannelizerPolyphase FFT analysis filter bank
Channel SynthesizerPolyphase FFT synthesis filter bank
Dyadic Analysis Filter BankDecompose signals into subbands with smaller bandwidths and slower sample rates or compute discrete wavelet transform (DWT)
Dyadic Synthesis Filter BankReconstruct signals from subbands with smaller bandwidths and slower sample rates or compute inverse discrete wavelet transform (IDWT)
Two-Channel Analysis Subband FilterDecompose signal into high-frequency and low-frequency subbands
Two-Channel Synthesis Subband FilterReconstruct signal from high-frequency and low-frequency subbands

トピック

マルチレート モデルのサンプル レートとフレーム レート

マルチレート フィルター

  • Overview of Multirate Filters
    Define multirate filters and understand decimation and interpolation. Understand aliasing and imaging and ways to avoid them.
  • Design of Decimators/Interpolators
    This example shows how to design filters for decimation and interpolation. Typically lowpass filters are used for decimation and for interpolation. When decimating, lowpass filters are used to reduce the bandwidth of a signal prior to reducing the sampling rate. This is done to minimize aliasing due to the reduction in the sampling rate. When interpolating, lowpass filters are used to remove spectral images from the low-rate signal. For general notes on lowpass filter design see the example on ローパス FIR フィルターの設計.
  • Multirate Filtering in MATLAB and Simulink
    Perform multirate filtering using rate conversion objects and blocks.
  • FIR ナイキスト (L 次帯域) フィルター設計
    この例では、ローパス FIR ナイキスト フィルターの設計法を示します。

多段フィルター

フィルター バンク

データフロー

遅延とレイテンシ