Sawen_Blog

%% base data gen
fs_base=48e3;               % 入力DUCのサンプリングレート
upsample_L=128;
fs_duc=fs_base*upsample_L;  % 出力DUCのサンプリングレート
Fc=5e6;                     % キャリア周波数
Fpass=20e3;                 % AMベースバンド幅
Fstop=30e3;                 % 停止帯
Ap=0.1;                     % 通過帯リップル
Ast=60;                     % 停止帯減衰
T = 1;                      % 持続時間
t = 0:1/fs_base:T-1/fs_base;% 時間ベクトル
outputframe=1;
N1_cycle = 128;
N2_cycle = 64;
N3_cycle = 32;
N4_cycle = 16;

%% First Lowpass Fir Interpolator

lowpassParams.FsIn=fs_base;
lowpassParams.InterpolationFactor = 2;
lowpassParams.FsOut=lowpassParams.FsIn*lowpassParams.InterpolationFactor;

lowpassSpec = fdesign.interpolator(lowpassParams.InterpolationFactor, ...
    'lowpass','Fp,Fst,Ap,Ast',Fpass,Fstop,Ap,Ast,lowpassParams.FsOut);
lowpassFilt = design(lowpassSpec,'SystemObject',true)

%%
% *Second Halfband Interpolator*
% 
% ハーフバンドフィルタは、2倍の効率的な補間を提供します。ハーフバンドフィルタは、係数の約半分がゼロであるため、ハードウェアにとって効率的です。これにより、これらの乗算器はハードウェア実装から除外されます。

 hbParams.FsIn = lowpassParams.FsOut;
 hbParams.InterpolationFactor = 2;
 hbParams.FsOut = lowpassParams.FsOut*hbParams.InterpolationFactor;
 hbParams.TransitionWidth = hbParams.FsIn - 2*Fstop; % 通過帯、補間後の周波数スペクトルは入力信号のサンプリングレートに基づいて周期的に拡張されます
                                                     % 2倍のFstopを引くことで、補間後に保持される信号帯域幅が混叠を引き起こさないようにし、十分な減衰を確保します
 hbParams.StopbandAttenuation = Ast;
 
 hbSpec = fdesign.interpolator(hbParams.InterpolationFactor,'halfband', ...
          'TW,Ast', ...
          hbParams.TransitionWidth, ...
          hbParams.StopbandAttenuation, ...
          hbParams.FsOut);

hbFilt = design(hbSpec,'SystemObject',true)

% *CIC Compensation Interpolator*
% 
% 最後のCICフィルタの振幅応答は、通過帯域内で顕著な_ドロップ_を持っているため、この例ではFIRベースのドロップ補償フィルタを使用して通過帯域応答を平坦にします。ドロップ補償器はCIC補間器と同じ特性を持っています。このフィルタは2倍の補間を実装しますので、フィルタの帯域制限特性も指定する必要があります。
% また、この補償フィルタと後のCIC補間器に使用されるCIC補間器の特性も指定します。
% 
% |design|関数を使用して、指定された特性を持つフィルタシステムオブジェクトを返します。

compParams.FsIn = hbParams.FsOut;
compParams.InterpolationFactor = 2;                                 % CIC補償補間因子
compParams.FsOut = compParams.FsIn*compParams.InterpolationFactor;  % 新しいサンプリングレート
compParams.Fpass = 1/2*compParams.FsIn + Fpass;                     % CIC補償通過帯域周波数
compParams.Fstop = 1/2*compParams.FsIn + 1/4*compParams.FsIn;       % CIC補償停止帯域周波数
compParams.Ap = Ap;                                                 % 全体フィルタと同じ通過帯域リップル
compParams.Ast = Ast;                                               % 全体フィルタと同じ停止帯域減衰
N = 31;                                                             % 入力間の16サイクルを利用する32タップフィルタ

cicParams.InterpolationFactor = 16;  % CIC補間因子
cicParams.DifferentialDelay = 1;    % CIC補間器の差分遅延   
cicParams.NumSections = 4;          % CIC補間器の積分器とコンビセクションの数

compSpec = fdesign.interpolator(compParams.InterpolationFactor,'ciccomp', ...
           cicParams.DifferentialDelay, ...
           cicParams.NumSections, ...
           cicParams.InterpolationFactor, ...
           'N,Fp,Ap,Ast', ...
           N,compParams.Fpass,compParams.Ap,compParams.Ast, ...
           compParams.FsOut);
compFilt = design(compSpec,'SystemObject',true)

%%
% *CIC Interpolator*
% 
% 最後のフィルタ段はCIC補間器として実装されます。このタイプのフィルタは大きなダウンサンプリングファクタを効率的に実装する能力があります。CICフィルタの応答は移動平均フィルタのカスケードに似ていますが、CICフィルタは乗算や除算を使用しません。その結果、CICフィルタは大きなDCゲインを持っています。
cicParams.InterpolationFactor = 16;  % CIC補間因子
cicParams.DifferentialDelay = 1;    % CIC補間器の差分遅延   
cicParams.NumSections = 4;          % CIC補間器の積分器とコンビセクションの数

cicParams.FsIn = compParams.FsOut;
cicParams.FsOut = cicParams.FsIn*cicParams.InterpolationFactor;

cicFilt = dsp.CICInterpolator(cicParams.InterpolationFactor, ...
          cicParams.DifferentialDelay,cicParams.NumSections)