DSP System Toolbox

適応フィルター、マルチレート フィルター、専門分野別フィルターの設計手法

DSP System Toolbox では、デジタル フィルターの設計と実装のために多くの手法が提供されています。ローパス、ハイパス、バンドパス、バンドストップなどの応答タイプのフィルターを設計し、直接型 FIR、オーバーラップ加算 FIR、2 次型の直接型 II、カスケード オールパス、ラティスなどのフィルター構造を使用して実行することができます。

MATLAB 関数、アプリまたは Simulink ブロックを使用してフィルターを設計できます。

DSP System Toolbox では、次の多くの設計手法がサポートされています。

  • 最小次数設計、制約付きリップル設計、最小位相設計といった、高度な等リップル FIR フィルター
  • 線形位相、最小位相、準線形位相 (IIR) の各設計に加え、等リップル、傾きをもつ遮断帯域、およびウィンドウの各手法を提供するナイキストとハーフバンドの FIR フィルターと IIR フィルター
  • 計算上の複雑さを最小限に抑えるためにカスケードされた段階の数を最適にできる、最適化された多段階設計
  • 調整可能なフィルタリング アプリケーションに適した Farrow フィルター構造の実装などの、非整数遅延フィルター
  • 近似線形位相パスバンド応答を取得するための他の IIR フィルターのグループ遅延を補正する、任意群遅延をもつオールパス IIR フィルター
  • ロバストな固定小数点の実装のためのラティス波形デジタル IIR フィルター
  • あらゆるフィルター仕様の設計を可能にする任意の振幅と位相の FIR フィルターと IIR フィルター
Specialized filter designs in MATLAB showing LMS adaptive filter applied to a noisy music signal, arbitrary magnitude filter design, direct-form FIR filter responses for fixed-point data types, and octave filter design.
ノイズの多い音楽の信号に適用した LMS 適応フィルター (左上)、任意振幅のフィルター設計 (右上)、固定小数点データ タイプに対する直接型 FIR フィルターの応答 (左下)、およびオクターブ フィルター設計 (右下) を示す、MATLAB における専門分野別フィルターの設計。

適応フィルター

DSP System Toolbox では、適応フィルターの設計のために、LMS ベース、RLS ベース、アフィン投影、高速トランスバーサル、周波数領域、およびラティスベースの各手法が提供されています。また、係数や、学習曲線、収束の追跡など、これらのフィルターを解析するためのアルゴリズムも用意されています。

マルチレート フィルター

DSP System Toolbox では、ポリフェーズ インターポレーター、デシメーター、サンプルレート変換器、CIC フィルターと補償器などの、マルチレート フィルターの設計と実装のための関数が提供されているほか、多段階設計手法もサポートされています。また、マルチレート フィルターの計算の複雑さを推定するための専門分野別解析関数も提供されています。

Interactive design of a lowpass filter in the Filterbuilder tool and visualization of magnitude response.
Filterbuilder ツールにおけるローパス フィルターの対話式の設計 (左) と、振幅応答の可視化 (右)。

DSP アプリケーションのための専門分野別フィルター

DSP System Toolbox では、次の専門分野別デジタル フィルターを設計および実装できます。

  • オーディオ、音声処理、および音響関係のアプリケーションのためのオーディオ重み付けフィルター、オクターブ フィルター、およびパラメトリック イコライザー フィルター
  • 通信システムのためのパルス整形、ピークまたはノッチ、およびマルチレート フィルター
  • 航空ナビゲーション システムのための Kalman フィルター

Simulink システム モデルでのフィルターの使用

DSP System Toolbox で設計したデジタル フィルターは、Simulink のシステムレベルのモデルで使用することも可能です。MATLAB 関数と System object を使用することで、MATLAB のフィルター設計からビットトゥルーな Simulink モデルを生成できます。また、DSP System Toolbox のフィルター設計ブロック ライブラリを使用して、Simulink から直接フィルターを設計、シミュレーションおよび実装できます。

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