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
説明
dsp.DigitalDownConverter オブジェクトは、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します。
入力信号のデジタル ダウンコンバージョンの方法は次のとおりです。
dsp.DigitalDownConverterオブジェクトを作成し、そのプロパティを設定します。関数と同様に、引数を指定してオブジェクトを呼び出します。
System object の機能の詳細については、System object とはを参照してください。
このオブジェクトは、特定の条件下で C/C++ コード生成と SIMD コード生成をサポートします。詳細については、コード生成を参照してください。
作成
説明
dwnConv = dsp.DigitalDownConverterdwnConv を返します。
dwnConv = dsp.DigitalDownConverter(Name=Value)DecimationFactor を 50 に設定します。
プロパティ
使用法
説明
入力引数
出力引数
オブジェクト関数
オブジェクト関数を使用するには、System object を最初の入力引数として指定します。たとえば、obj という名前の System object のシステム リソースを解放するには、次の構文を使用します。
release(obj)
例
1 KHz の正弦波信号を係数 20 でアップ サンプリングして 50 KHz までアップ コンバートするデジタル アップ コンバーター オブジェクトを作成します。その信号を 0 Hz までダウン コンバートして係数 20 でダウン サンプリングするデジタル ダウン コンバーター オブジェクトを作成します。
1 KHz の正弦波信号をサンプル レート 6 Hz で取得する正弦波ジェネレーターを作成します。
Fs = 6e3; % Sample rate sine = dsp.SineWave(Frequency=1000,... SampleRate=Fs,... SamplesPerFrame=1024); x = sine(); % generate signal
DigitalUpConverter オブジェクトを作成します。最小次数フィルター設計を使用し、通過帯域リップルを 0.2 dB、阻止帯域の減衰量を 55 dB に設定します。信号の両側波帯域は 2 KHz に設定します。
upConv = dsp.DigitalUpConverter(... InterpolationFactor=20,... SampleRate=Fs,... Bandwidth=2e3,... StopbandAttenuation=55,... PassbandRipple=0.2,... CenterFrequency=50e3);
DigitalDownConverter オブジェクトを作成します。最小次数フィルター設計を使用し、通過帯域リップルを 0.2 dB、阻止帯域の減衰量を 55 dB に設定します。
dwnConv = dsp.DigitalDownConverter(... DecimationFactor=20,... SampleRate=Fs*20,... Bandwidth=3e3,... StopbandAttenuation=55,... PassbandRipple=0.2,... CenterFrequency=50e3);
アップ コンバート前、アップ コンバート後、ダウン コンバート後の信号スペクトルを可視化するスペクトル推定器を作成します。
window = hamming(floor(length(x)/10)); figure; pwelch(x,window,[],[],Fs,"centered") title("Spectrum of baseband signal x")
信号をアップ コンバートしてスペクトルを可視化します。
xUp = upConv(x); % up convert window = hamming(floor(length(xUp)/10)); figure; pwelch(xUp,window,[],[],20*Fs,"centered"); title("Spectrum of up converted signal xUp")
信号をダウン コンバートしてスペクトルを可視化します。
xDown = dwnConv(xUp); % down convert window = hamming(floor(length(xDown)/10)); figure; pwelch(xDown,window,[],[],Fs,"centered") title("Spectrum of down converted signal xDown")
間引きフィルターの応答を可視化します。
visualize(dwnConv)
dsp.DigitalDownConverter System object™ の各フィルター段の間引き係数を取得します。
既定の設定を使用して dsp.DigitalDownConverter System object を作成します。関数 getDecimationFactors を使用して、オブジェクトの各段の間引き係数を取得します。
dwnConv = dsp.DigitalDownConverter
dwnConv =
dsp.DigitalDownConverter with properties:
DecimationFactor: 100
MinimumOrderDesign: true
Bandwidth: 200000
StopbandFrequencySource: 'Auto'
PassbandRipple: 0.1000
StopbandAttenuation: 60
Oscillator: 'Sine wave'
CenterFrequency: 14000000
NormalizedFrequency: false
SampleRate: 30000000
Show all properties
M = getDecimationFactors(dwnConv) %#okM = 1×3
25 2 2
オブジェクトの DecimationFactor プロパティは 100 に設定されています。出力 M は既定では 1 行 3 列のベクトルです。ここで、ベクトル内の各要素は間引き係数全体の係数です。
DecimationFactor を 1 行 2 列のベクトルに設定した場合、オブジェクトは第 3 フィルター段をバイパスし、第 1 と第 2 のフィルター段の間引き係数をベクトルの 1 番目と 2 番目の要素の値にそれぞれ設定します。
dwnConv.DecimationFactor = [10 10]
dwnConv =
dsp.DigitalDownConverter with properties:
DecimationFactor: [10 10]
MinimumOrderDesign: true
Bandwidth: 200000
StopbandFrequencySource: 'Auto'
PassbandRipple: 0.1000
StopbandAttenuation: 60
Oscillator: 'Sine wave'
CenterFrequency: 14000000
NormalizedFrequency: false
SampleRate: 30000000
Show all properties
M = getDecimationFactors(dwnConv)
M = 1×2
10 10
関数 getDecimationFactors の出力は、1 行 2 列のベクトルになっています。
詳細
次のブロック線図は、符号付き固定小数点入力の DDC 演算を表しています。
WLは入力の語長で、FLは入力の小数部の長さです。各フィルターの入力は、フィルター入力データ型にキャストされます。
dsp.DigitalDownConverterオブジェクトでは、FiltersInputDataTypeプロパティとCustomFiltersInputDataTypeプロパティを使用してフィルター入力データ型を指定できます。Digital Down-Converter ブロックでは、[Stage input] パラメーターを使用してフィルター入力データ型を指定できます。発振器の出力は、入力の語長に 1 を加えた語長にキャストされます。小数部の長さは入力の語長から 1 を引いた値と等しくなります。
CIC 間引きの出力におけるスケーリングは、大まかなゲイン調整と細かなゲイン調整から成ります。CIC 間引きの出力では、関数
reinterpretcast(Fixed-Point Designer) を使用して大まかなゲインが達成されます。細かなゲインは完全精度の乗算を使用して達成されます。
次の図は、大まかなゲイン演算と細かなゲイン演算を示しています。
正規化ゲインを G (0<G≦1) とすると次のようになります。
WLcicは CIC 間引きの出力の語長で、FLcicは CIC 間引きの出力の小数部の長さ。F1 = abs(nextpow2(G))となり、ビット シフトを使用して達成された G の部分を示す (大まかなゲイン)。F2= フィルター入力データ型で指定された小数部の長さ。fg = fi((2^F1)*G, true, 16)となり、残りのゲインはビット シフトで達成できないことを示す (細かなゲイン)。
アルゴリズム
デジタル ダウン コンバーターは、指定された中心周波数をもつ複素指数で入力信号を乗算することにより、入力信号をダウンコンバートします。アルゴリズムは、3 つの間引きフィルターのカスケードを使用して、周波数ダウンコンバートされた信号をダウンサンプリングします。この場合、フィルター カスケードは CIC 間引き、CIC 補正、第 3 の FIR 間引き段で構成されます。次のブロック線図は、デジタル ダウン コンバーターのアーキテクチャを示しています。
スケーリング セクションは CIC のゲインと発振器の出力を正規化します。目的とするリップルの仕様を実現するための補正係数が含まれる場合もあります。入力端子で発振器信号を指定する場合、正規化係数には発振器の力率は含まれません。間引き係数の設定に応じて、ブロックは第 3 フィルター段をバイパスします。入力データ型が倍精度または単精度である場合、アルゴリズムは応答が N 個のボックスカー フィルターのカスケードに対応する N セクションの CIC 間引きフィルターを FIR フィルターとして実装します。アルゴリズムは、浮動小数点データでシミュレーションを実行できるように、CIC フィルターを FIR フィルターでエミュレートします。入力データ型が固定小数点の場合、アルゴリズムは実際の櫛形セクションと積分器セクションで構成される真の CIC フィルターを実装します。
次のブロック線図は、単精度または倍精度の浮動小数点入力の DDC 演算を表しています。
固定小数点演算の詳細については、固定小数点を参照してください。
