${message}

Проектирование и моделирование систем потоковой обработки сигналов.

DSP System Toolbox предоставляет алгоритмы, приложения и дисплеи для проектирования, симуляции и анализа систем обработки сигналов в MATLAB и Simulink. Вы можете моделировать системы ЦОС в реальном времени для беспроводной связи, радаров, аудио, медицинских устройств, IoT и других применений.
С помощью DSP System Toolbox вы можете проектировать и анализировать КИХ, БИХ, многоскоростные, многоступенчатые и адаптивные фильтры. Вы можете передавать сигналы от переменных, файлов данных и сетевых устройств для разработки и верификации систем. Приложения Time Scope, Spectrum Analyzer и Logic Analyzer позволяют динамически визуализировать и измерять потоковые сигналы. Для прототипирования на настольных компьютерах и развертывания на встраиваемых процессорах, включая архитектуры ARM Cortex, продукт поддерживает генерацию кода C/C++. Он также поддерживает бит-точное моделирование с фиксированной точкой и генерацию HDL-кода для фильтров, БПФ, ОБПФ и других алгоритмов.
Алгоритмы доступны в виде функций MATLAB, системных объектов и блоков Simulink.


Возможности:

  • Потоковая обработка сигналов в MATLAB: обработка потоковых сигналов в MATLAB.
  • Блоки обработки сигналов и линейной алгебры для Simulink: используйте библиотеку блоков алгоритмов обработки сигналов для фильтров, преобразований и линейной алгебры.
  • Создание односкоростных и многоскоростных КИХ, БИХ и адаптивных фильтров: используйте обширные алгоритмы проектирования и реализации фильтров для КИХ, БИХ, многоступенчатых, многоскоростных и адаптивных фильтров.
  • Дисплеи сигналов, анализаторы и измерения: выполняйте визуализацию во временной или частотной области, измерения и анализ потоковых сигналов в MATLAB и Simulink.
  • Моделирование и симуляция с фиксированной точкой: создавайте цифровые фильтры и генерируйте эффективный, синтезируемый и портируемый Verilog и VHDL код для реализации в ПЛИС или ASIC
  • Генерация кода C и C++ для настольных компьютеров и встраиваемых процессоров: генерируйте исходный код C и C++ или MEX-функцию, настроенную на производительность из ваших алгоритмов обработки сигналов и системных моделей
  • Генерация HDL-кода для ПЛИС и ASIC: разрабатывайте цифровые фильтры и генерируйте эффективный, синтезируемый, и портируемый VHDL и Verilog код для реализации в FPGA или ASIC

Ключевые особенности

  • Потоковая обработка сигналов в MATLAB
  • Блоки обработки сигналов и линейной алгебры для Simulink
  • Односкоростные, многоскоростные, КИХ, БИХ и адаптивные фильтры
  • Time Scope, Spectrum Analyzer и Logic Analyzer для визуализации и измерения потоковых сигналов
  • Моделирование и симуляция алгоритмов обработки сигналов с фиксированной точкой
  • Поддержка генерации кода C и С++
  • Поддержка генерации HDL-кода

Потоковая обработка сигналов в MATLAB

DSP System Toolbox предоставляет платформу для обработки потоковых сигналов в MATLAB. Продукт включает библиотеку алгоритмов обработки сигналов, оптимизированных для обработки потоковых сигналов, таких как односкоростные и многоскоростные фильтры, адаптивная фильтрация и БПФ. Продукт идеально подходит для проектирования, симуляции и развертывания решений обработки сигналов для таких сфер, как аудио, биомедицина, связь, управление, сейсмика, сенсоры и речь.
Методы потоковой обработки сигналов позволяют обрабатывать непрерывно текущие потоки данных, что часто может ускорить моделирование путем разделения входных данных на кадры и обработки каждого кадра по мере его получения. Например, потоковая обработка сигналов в MATLAB позволяет обрабатывать многоканальное аудио в режиме реального времени.
Потоковая обработка сигналов обеспечивается с помощью библиотеки компонентов алгоритмов ЦОС, называемых Системными объектами, для представления алгоритмов, управляемых данными, источников и приемников. Системные объекты позволяют создавать потоковые приложения путем автоматизации таких задач, как индексирование данных, буферизация и управление состоянием алгоритмов. Системные объекты MATLAB можно смешивать со стандартными функциями и операторами MATLAB.
Вы можете использовать приложения Time Scope и Spectrum Analyzer для визуализации и измерения потоковых сигналов.
Вы можете применять односкоростные, многоскоростные и адаптивные фильтры к потоковым данным, используя алгоритмы, оптимизированные для потоковых сигналов и данных.

Код MATLAB, реализующий основной цикл потоковой передачи (слева). Временная область (вверху справа) и анализатор спектра (внизу справа) визуализируют и измеряют живые сигналы по мере их генерации и обработки


Библиотека алгоритмов проектирования, реализации и тестирования систем ЦОС

DSP System Toolbox предоставляет более 350 алгоритмов, оптимизированных для проектирования, реализации и валидации потоковых систем—будь то функции MATLAB или системные объекты MATLAB. Алгоритмы поддерживают типы данных с плавающей точкой двойной и одиночной точности. Большинство алгоритмов также поддерживают целочисленные типы данных, а также типы данных с фиксированной точкой, для которых требуется Fixed-Point Designer.
В MATLAB категории алгоритмов включают:


Частичные списки алгоритмов обработки сигналов, доступные в MATLAB, отображаются в справке командной строки или обнаруживаются через автозаполнение


Многоскоростные cистемы

DSP System Toolbox в MATLAB поддерживает многоскоростную обработку для преобразования частоты дискретизации и моделирования систем, в которых необходимо взаимодействовать с различными частотами дискретизации или тактовыми частотами. Многоскоростной функционал включает в себя многоступенчатые и многоскоростные фильтры, такие как halfband КИХ и БИХ фильтры, полифазные фильтры, CIC-фильтры и фильтры Фэрроу. Он также включает в себя операции с сигналами, такие как интерполяция, децимация и произвольное преобразование частоты дискретизации.

Эффективное преобразование частоты дискретизации с произвольными факторами. Указанные примеры включают код MATLAB, демонстрирующий различные реализации структуры и анализ затрат, в том числе структуры Фэрроу, которая может являться эффективной реализацией преобразователя частоты дискретизации (слева); амплитудно-частотные характеристики показывают сравнение между полифазными и фильтрами Фэрроу (вверху справа); гибридное решение для преобразования частоты дискретизации использует каскад структур Фэрроу и полифазного КИХ (средний правый); и Spectrum Analyzer показывает сравнение потоковой визуализации частотных характеристик одноступенчатой и многоступенчатой комбинации фильтров КИХ и Фэрроу (внизу справа)

Блоки обработки сигналов и линейной алгебры для Simulink

В Simulink продукт предлагает библиотеку блоков алгоритмов обработки сигналов для фильтров, преобразований и линейной алгебры. Эти блоки обрабатывают потоковые входные сигналы как отдельные отсчёты или как наборы отсчётов, называемых кадрами. Поэлементная обработка позволяет выполнять процессы и приложения с низкой задержкой, требующие скалярной обработки. Обработка на основе кадров обеспечивает более высокую пропускную способность в ущерб задержке. Продукт поддерживает режимы обработки как на основе отсчётов, так и на основе кадров.
Программы MATLAB, использующие системные объекты, могут быть включены в модели Simulink через блок MATLAB Function или блок MATLAB System. Большинство системных объектов имеют соответствующие блоки Simulink с такими же возможностями.

Покадровая операция, которая получает кадр из 16 отсчётов между каждой подпрограммой обслуживания прерываний (ISR), показывает, что пропускная способность на основе кадра во много раз выше, чем альтернатива на основе отсчётов


Блоки обработки сигналов для проектирования, реализации и валидации систем ЦОС

Блоки Simulink для обработки сигналов поддерживают типы данных двойной и одиночной точности с плавающей точкой и целочисленные типы данных. Они также поддерживают типы данных с фиксированной точкой при использовании Fixed-Point Designer.
Блоки обработки сигналов в DSP System Toolbox включают:


Библиотека блоков DSP System Toolbox для обработки сигналов, доступных в Simulink (вверху), а также расширенные представления решателей линейных систем (внизу слева) и преобразований (внизу справа)


Моделирование многоскоростных систем

В Simulink продукт поддерживает многоскоростную обработку для преобразования частоты дискретизации и моделирования систем, в которых необходимо взаимодействовать с различными частотами дискретизации или тактовыми частотами. Многоскоростные блоки фильтров включают в себя многокаскадные и многоскоростные фильтры, такие как CIC, FIR rate conversion, FIR interpolator и decimator, а также Банк фильтров для Диадического анализа.

Модель сигма-дельта АЦП в Simulink показывает сигналы, работающие на нескольких частотах дискретизации (слева). Симуляция поведения простого цифрового понижающего преобразователя (DDC) для преобразования основной полосы в системе связи включает в себя NCO, CIC-дециматор, CIC-компенсатор, halfband-дециматор и преобразователь частоты дискретизации для окончательной регулировки (справа)

Разработка односкоростных и многоскоростных КИХ, БИХ и адаптивных фильтров

DSP System Toolbox предоставляет обширные алгоритмы проектирования и реализации фильтров для КИХ, БИХ, многоступенчатых, многоскоростных и адаптивных фильтров. Можно проектировать фильтры нижних частот, верхних частот, полосовые, режекторные и других типов. Вы можете реализовать их с помощью структур фильтров, таких как прямая форма КИХ, перекрытие-добавление КИХ, БИХ секции второго порядка (Biquad), каскадный allpass и решетчатые структуры.
Вы можете создавать фильтры с помощью приложения Filterbuilder, кода MATLAB или блоков Simulink. Кроме того, можно проанализировать эффекты квантования с фиксированной точкой для КИХ и БИХ фильтров и определить оптимальную длину слова для коэффициентов фильтра.
Можно также создать настраиваемые фильтры, в которых можно настраивать ключевые параметры фильтра, такие как пропускная способность и коэффициент усиления, во время выполнения.
Цифровые фильтры, которые вы разрабатываете с помощью DSP System Toolbox в MATLAB, также могут использоваться в моделях системного уровня в Simulink. В продукте имеется готовая к использованию библиотека блоков фильтров для проектирования, моделирования и реализации низкочастотных, высокочастотных и других фильтров непосредственно в Simulink.
В дополнение к обычным алгоритмам проектирования КИХ и БИХ фильтров, DSP System Toolbox поддерживает специализированные фильтры и методы проектирования, такие как:
  • Продвинутые equiripple КИХ фильтры, в том числе минимального порядка, с ограниченными пульсациями и минимальной фазой
  • Найквиста, halfband КИХ и полифазные БИХ фильтры, обеспечивающие реализации с линейной фазой, минимальной фазой и квазилинейной фазой, а также методы equiripple, с наклонной полосой заграждения и оконные методы
  • CIC-интерполяторы и дециматоры для реализации без умножителей в программно-определяемом радио, а также сигма-дельта преобразователи
  • Оптимизированный многоступенчатые конструкции, позволяющие оптимизировать количество каскадных ступеней для достижения наименьшей вычислительной сложности
  • Фильтры с дробной задержкой, включая реализацию с использованием структур фильтров Фэрроу, хорошо подходящих для настраиваемых приложений фильтрации
  • Фильтры БИХ Allpass с произвольной групповой задержкой, позволяющие компенсировать групповые задержки других фильтров БИХ для получения близкой к линейной фазовой характеристики в полосе пропускания
  • Решетчатые волновые цифровые БИХ-фильтры для надежной реализации
  • КИХ и БИХ фильтры с произвольной АЧХ и ФЧХ, позволяющие реализовать любую спецификацию

Приложение Filter builder для интерактивного проектирования фильтра нижних частот (слева), пользовательский интерфейс для манипуляции с реализацией и спецификации фильтра (посередине) и визуализация АЧХ ФНЧ (справа)


Примеры создания фильтров в MATLAB. По часовой стрелке от левого верхнего угла: произвольная АЧХ, сравнение различных КИХ ФНЧ, сравнение различных полосовых БИХ, кумулятивный анализ секций biquad фильтра, анализ отклика 256-факторного DDC с фиксированной точкой и многоступенчатый комплексный полосовой КИХ


Адаптивные фильтры

DSP System Toolbox предоставляет несколько методов адаптивной фильтрации в MATLAB и Simulink. Эти методы широко используются для таких задач как идентификация системы, оценка спектра, эквализация и подавление шума. Поддерживаются фильтры на основе LMS, RLS, affine projection, fast transversal, в частотной области, решетчатые и фильтры Калмана. Продукт включает алгоритмы анализа этих адаптивных фильтров, включая отслеживание коэффициентов, кривых обучения и сходимость.

Идентификация системы с помощью адаптивной RLS-фильтрации показывает, как настраивать параметры во время выполнения с помощью пользовательского интерфейса. Эта иллюстрация включает в себя код MATLAB, вызывающий алгоритм RLS (вверху слева), пользовательский интерфейс для настройки центральной частоты и коэффициента забывания RLS (вверху справа), график кривой обучения фильтра RLS (посередине справа), график желаемой и оценочной передаточной функции (внизу справа) и версию модели Simulink (внизу слева)


Многоскоростные и многоступенчатые фильтры и анализ

DSP System Toolbox обеспечивает проектирование и реализацию многоскоростных фильтров, в том числе полифазных интерполяторов, дециматоров, преобразователей частоты дискретизации, halfband КИХ и halfband БИХ, фильтров Фарроу и CIC-фильтров и компенсаторов, а также поддержку многоступенчатых методов проектирования. Продукт также предоставляет специализированные функции анализа для оценки вычислительной сложности многоскоростных и многоступенчатых фильтров.



Отклики equiripple реализации и соответствующей многоскоростной и многоступенчатой реализации в fvtool (слева), а также производительность многоскоростного и многоступенчатого фильтра на графике спектральной плотности мощности для входа и различных выходов (справа)

Преобразование частоты дискретизации потокового аудио сигнала с 44,1 кГц до 96 кГц. На этой иллюстрации показан код MATLAB (слева) и АЧХ многоскоростных фильтров, используемых на двух этапах преобразования частоты дискретизации, где фильтр 1 является КИХ преобразователем с коэффициентом интерполяции 160 и коэффициентом децимации 147, а фильтр 2 является КИХ интерполятором с коэффициентом интерполяции 2 (справа)

Сигнальные дисплеи, анализаторы и измерения






Поделиться

Задать вопрос

*
Настоящим в соответствии с Федеральным законом № 152-ФЗ «О персональных данных» от 27.07.2006, отправляя данную форму, вы подтверждаете свое согласие на обработку персональных данных . Мы, ООО ЦИТМ "Экспонента" и аффилированные к нему лица, гарантируем конфиденциальность получаемой нами информации. Обработка персональных данных осуществляется в целях эффективного исполнения заказов, договоров и пр. в соответствии с «Политикой конфиденциальности персональных данных». * - обязательные поля