dsp.HDLComplexToMagnitudeAngle

为生成HDL代码而优化的复信号幅度和相位角

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描述

的dsp.HDLComplexToMagnitudeAngle系统对象™计算一个复杂信号的幅度和相角。它提供硬件友好的控制信号。System对象使用流水线坐标旋转数字计算机(CORDIC)算法来实现hdl优化实现。

要计算复杂信号的幅值和相位角，请执行以下操作：

创建dsp.HDLComplexToMagnitudeAngle对象并设置其属性。
使用参数调用对象，就像调用函数一样。

要了解更多关于System对象如何工作的信息，请参见什么是系统对象?

创建

语法

HCMA = dsp。HDLComplexToMagnitudeAngle

HCMA = dsp.HDLComplexToMagnitudeAngle(名称、值)

描述

HCMA= dsp。HDLComplexToMagnitudeAngle返回一个dsp.HDLComplexToMagnitudeAngle系统对象，HCMA，它计算复输入信号的幅度和相角。

例子

HCMA= dsp。HDLComplexToMagnitudeAngle (名称,值）设置的属性HCMA使用一个或多个名称-值对。将每个属性名用单引号括起来。

例子:cma = dsp.HDLComplexToMagnitudeAngle(“AngleFormat”、“弧度”)

属性

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除非另有说明，属性是nontunable，这意味着您不能在调用对象之后更改它们的值。对象在调用时锁定，而释放函数将解锁它们。

如果一个属性是可调，您可以随时更改它的值。

有关更改特性值的详细信息，请参见在MATLAB中使用系统对象进行系统设计．

`输出值`- - - - - -返回值的类型
`的大小和角度`(默认)|`“级”`|`“角”`

要返回的输出值类型，指定为的大小和角度，“级”或“角”。您可以选择让对象返回输入信号的幅值或输入信号的相位角，或同时返回两者。

`角格式`- - - - - -相位角输出值格式
`“归一化”`(默认)|`“弧度”`

物体相位角输出值格式，具体为:

“归一化”-定点格式，在[- 1,1]范围内对角度进行归一化。
“弧度”—定点值范围[π，−π]。

`ScaleOutput`- - - - - -通过CORDIC增益因子的倒数来进行缩放输出
`符合事实的`(默认)|`假`

按CORDIC增益因子的倒数缩放输出，指定为符合事实的或假．

请注意

如果您的设计稍后在数据路径中包含增益因子，则可以设置ScaleOutput到假，并在后面的增益中包括CORDIC增益因子。有关此增益因子的计算，请参阅算法．对象通过将输入值映射到角度范围[0，π/4]来替换第一次CORDIC迭代。因此，初始旋转不贡献增益项。

`自然资源`- - - - - -来源`NumIterations`
`“自动”`(默认)|`“属性”`

的来源NumIterationsCORDIC算法的属性，指定为：

“自动”—设置迭代次数小于输入单词的长度。如果输入是双或仅有一个的，迭代次数为16次。
“属性”——使用NumIterations财产。

CORDIC算法请参见算法．

`NumIterations`- - - - - -CORDIC迭代次数
小于或等于输入字长一的整数

对象执行的CORDIC迭代次数，指定为整数。迭代次数必须小于或等于输入字长度的1。

CORDIC算法请参见算法．

依赖关系

若要启用此属性，请设置自然资源到“属性”．

用法

语法

(杂志、角、validOut) = HCMA (X, validIn)

[杂志,validOut] = HCMA (X, validIn)

[角度，有效值]=HCMA（X，有效值）

描述

例子

［玛格，角，validOut) = HCMA (X，validIn）转换复数值的标量或向量X变成它们的分量大小和相角。validIn和validOut分别表示输入信号和输出信号的有效性的逻辑标量。

［玛格，validOut) = HCMA (X，validIn）只返回的分量大小X．

要使用此语法，请设置输出值到“级”．

例子:HCMA = dsp.HDLComplextoMagnitudeAngle(“OutputValue”、“级”);

［角，validOut) = HCMA (X，validIn）只返回的分量相角X．

要使用此语法，请设置输出值到“角”．

例子:HCMA = dsp.HDLComplextoMagnitudeAngle(“OutputValue”、“角”);

输入参数

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`X`- - - - - -输入信号
复标量或向量

输入信号，指定为标量、表示时间样本的列向量或表示通道的行向量。使用向量输入增加数据吞吐量，同时使用更多的硬件资源。对象并行地为向量的每个元素实现转换逻辑。输入向量最多可以包含64个元素。

双和仅有一个的模拟支持数据类型，但不支持HD金宝appL代码生成。

`validIn`- - - - - -输入信号的有效性
标量

当validIn是符合事实的，块从达坦输入参数。的validIn参数应用于向量输入参数中的所有样本。

数据类型:逻辑

输出参数

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`玛格`-输入信号的幅度分量
标量|向量

由复输入信号计算的大小，返回为标量、表示时间样本的列向量或表示通道的行向量。属性的维度和数据类型匹配达坦论点。

依赖关系

要启用此参数，请设置输出值财产“大小和角度”或“级”．

`角`-输入信号的相角分量
标量|向量

从复数输入信号计算的角度，以标量、表示时间样本的列向量或表示通道的行向量的形式返回。此参数的维度和数据类型与达坦论点。该值的格式取决于角格式财产。

依赖关系

要启用此参数，请设置输出值财产“大小和角度”或“角”．

`validOut`-输出组件的有效性
标量

对象集validOut到符合事实的在巨大或角输出参数。的validOut参数应用于向量输出参数中的所有样本。

数据类型:逻辑

对象的功能

要使用对象函数，请指定System对象作为第一个输入参数。例如，释放名为system的对象的系统资源obj，使用下面的语法:

发行版(obj)

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所有系统对象都是通用的

`一步`	跑系统对象算法
`释放`	释放资源并允许更改系统对象属性值和输入特征
`重置`	使内部状态复位系统对象

例子

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计算复信号的幅值和相位角

这个示例使用:

打开脚本

使用dsp。HDLComplextoMagnitudeAngle目的来计算复信号的幅值和相角。该对象使用CORDIC算法来实现高效的硬件实现。

选择单词长度并创建随机的复杂输入信号。然后，将输入信号转换为定点。

a=-4；b=4；inputWL=16；输入fl=12；numSamples=10；reData=（（b-a）。*兰特（numSamples，1）+a；imData=（（b-a）。*rand（numSamples，1）+a；数据输入=（fi（reData+imData*1i，1，inputWL，inputFL））；图形绘图（数据输入）标题(“随机复杂输入数据”)xlabel(“真实”的)伊拉贝尔(“虚”）

编写一个创建和调用系统对象的函数™. 您可以从该函数生成HDL。

注:该对象语法仅在R2016b或更高版本中运行。如果您正在使用较早的版本，请将对象的每个调用替换为等价的一步语法。例如,替换myObject（x）与步骤(myObject x)．

作用(杂志、角、validOut) = Complex2MagAngle(阴、validIn)%复杂角度%将一个复杂数据样本转换为幅度和角度数据。% yIn是一个定点复数。% validIn是一个逻辑标量值。你可以从这个函数生成HDL代码。持续的cma；如果Isempty (cma) cma = dsp。HDLComplexToMagnitudeAngle (“角度格式”，“弧度”）;结束(杂志、角、validOut) = cma(阴,validIn);结束

CORDIC迭代的次数决定了对象为每个输入样本计算答案所需的延迟。延迟NumIterations + 4．在这个例子中,自然资源设置为默认值，“自动”，因此对象使用inputWL-1迭代。延迟是inputWL + 3．

延迟=输入WL+3；mag=零（1，numSamples+延迟）；ang=零（1，numSamples+延迟）；validOut=假（1，numSamples+延迟）；

调用函数以转换每个样本。应用所有输入样本后，继续使用无效输入调用函数以刷新剩余的输出样本。

为ii = 1:1:numSamples [mag(ii)，ang(ii)，validOut] = Complex2MagAngle(dataIn(ii)，true);结束为ii=（numSamples+1）：1：（numSamples+latency）[mag（ii），ang（ii），validOut（ii）]=Complex2MagAngle（fi（0+0*1i，1，inputWL，inputFL），false）；结束%删除无效的输出值mag = mag(validOut == 1);var validOut == 1; / / validOut == 1杂志图极地(ang,“--r”）%红色是由hdl优化的System对象输出的标题(从dsp的输出。HDLComplexToMagnitudeAngle”)magD=abs（数据输入）；angD=角度（数据输入）；图形极坐标（angD，magD，“——b”）%蓝色是由abs和角度函数输出的标题(‘abs和角度功能的输出’）

算法

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CORDIC算法

CORDIC算法是一种执行三角函数的硬件友好方法。它是一种迭代算法，通过向理想点收敛来逼近解。对象使用CORDIC矢量模式，以迭代方式将输入旋转到实轴上。

旋转复数的吉文斯方法x+iy由一个角θ如下。旋转的方向，d，逆时针方向和−1表示顺时针方向。

$\begin{array}{l} x_{r} ＝ x 余弦 θ - d y 罪 θ \\ y_{r} ＝ y 余弦 θ + d x 罪 θ \end{array}$

对于硬件实现，提出cosθ晒黑θ术语。

$\begin{array}{l} x_{r} ＝余弦 θ （ x - d y 棕褐色 θ ） \\ y_{r} ＝余弦 θ （ y + d x 棕褐色 θ ） \end{array}$

将矢量旋转到实轴上，选择一系列的旋转θ_n因此 $棕褐色 θ_{n} ＝ 2^{- n}$ ．删除因为θ项，因此每次迭代旋转只使用移位和添加操作。

$\begin{array}{l} R x_{n} ＝ x_{n - 1} - d_{n} y_{n - 1} 2^{- n} \\ R y_{n} ＝ y_{n - 1} + d_{n} x_{n - 1} 2^{- n} \end{array}$

合并缺失的cosθ将每次迭代的项转换为常数，并将其与单个乘法器一起应用于最终旋转的结果。输出幅值为x.输出角度，z，为旋转角度之和。

$\begin{array}{l} x_{r} ＝（余弦 θ_{0} 余弦 θ_{1} ... 余弦 θ_{n} ） R x_{N} \\ z ＝ \sum_{0}^{N} d_{n} θ_{n} \end{array}$

修改CORDIC算法

标准CORDIC旋转的收敛区域为≈±99.7°。为了绕过这个限制，在进行任何旋转之前，对象使用以下算法将输入映射到[0，π/4]范围。

如果abs(x) > abs(y) input_mapped = [abs(x)， abs(y)];Else input_mapped = [abs(y)， abs(x)];结束

在每次迭代时，对象将矢量旋转到实轴。当旋转为逆时针时y是负数，当y是正的。

象限映射通过减少CORDIC管道阶段的数量来节省硬件资源并减少延迟。CORDIC增益因子，千牛，因此不包括n=0或cos(π/4)项。

$K_{n} ＝ c o 年代 θ_{1} ... 余弦 θ_{n} ＝余弦（ 26.565 ） \cdot 余弦（ 14.036 ） \cdot 余弦（ 7.125 ） \cdot 余弦（ 3.576 ）$

在CORDIC迭代完成后，对象将角度修正回原始位置。首先，它调整角度到π/4的正确边。

如果abs（x）>abs（y）角度未映射=CORDIC_out；否则角度未映射=（pi/2）-CORDIC_out；结束

然后将角度翻转到原始象限。

If (x < 0) If (y < 0) output_angle = - PI + angle_unmapped;Else output_angle = PI - angle_unmapped;Else if (y<0) output_angle = -angle_unmapped;

体系结构

该对象生成一个流水线HDL体系结构，以最大限度地提高吞吐量。每个CORDIC迭代在一个流水线阶段完成。如果启用，则使用规范有符号数字（CSD）逻辑实现增益乘法器。

如果使用矢量输入，则此对象将为矢量的每个元素并行复制此体系结构。

输入单词长度	字长
fixdt(0,西城,FL)	fixdt(0,王+ 2,FL)
fixdt(1、WL FL)	fixdt(1,王+ 1,FL)

输入单词长度	输出角度字长
fixdt([],西城,FL)	弧度	fixdt(1、王+ 3、西城)
fixdt([],西城,FL)	归一化	fixdt(1、王+ 3、西城+ 2)

CORDIC逻辑在每个流水线阶段执行一次迭代。对于每个流水线阶段，移位和角度旋转是常量。

当您设置输出值到“级”，该对象不生成角积累和象限校正逻辑的HDL代码。

归一化角格式

这种格式将单位圆周围的定点弧度角值标准化。这是比[0,2π]弧度范围更有效的位的使用。归一化角度格式也可以在0/2π上进行环绕，而无需额外的检测和校正逻辑。

例如，用3位表示角度会得到以下标准化值。

使用中描述的映射修改CORDIC算法，对象标准化[0，π/4]上的角度，并在计算结束时将其映射到正确的八分之一。

延迟

延迟NumIterations从输入到输出+ 4个周期。对对象的每个调用都是一个时钟周期。

当您设置自然资源到“自动”，迭代次数比输入字长少1次，延迟时间比输入字长多3次。如果输入的数据类型为双或仅有一个的，迭代次数为16次，延迟时间为20次。

性能

对默认配置的性能进行了测量，并禁用了输出可伸缩性fixdt(12) 1, 16日输入。当生成的HDL代码合成为Xilinx时^®Virtex^®-6 (XC6VLX240T-1FFG1156) FPGA，本设计实现了260mhz时钟频率。它使用以下资源。

资源	使用的号码
附近地区	882
FFS	792
Xilinx LogiCORE^®DSP48	0
块RAM（16K）	0

合成HDL代码的性能取决于您的目标和合成选项。当您使用向量输入时，资源的使用是关于VectorSize乘以标量资源使用情况。

扩展功能

C / c++代码生成
使用Matlab®编码器生成C和C++代码™.

该系统对象支持C/ c++代码生成以加金宝app速MATLAB^®模拟和DPI组件生成。

HDL代码生成
使用HDL编码器为FPGA和ASIC设计生成Verilog和VHDL代码™.

双和仅有一个的模拟支持数据类型，但不支持HD金宝appL代码生成。

要从预定义的System对象生成HDL代码，请参见从Viterbi解码器系统对象生成HDL代码(高密度脂蛋白编码器)．

另请参阅

块

复杂到幅度角HDL优化

功能

cordicangle(定点设计师)|cordiccart2pol(定点设计师)|cordicabs(定点设计师)|角

R2014b中引入

DSP系统工具箱文档

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得到审判现在

dsp.HDLComplexToMagnitudeAngle

描述

创建

语法

描述

属性

输出值- - - - - -返回值的类型的大小和角度(默认)|“级”|“角”

角格式- - - - - -相位角输出值格式“归一化”(默认)|“弧度”

ScaleOutput- - - - - -通过CORDIC增益因子的倒数来进行缩放输出符合事实的(默认)|假

自然资源- - - - - -来源NumIterations“自动”(默认)|“属性”

NumIterations- - - - - -CORDIC迭代次数小于或等于输入字长一的整数

依赖关系

用法

语法

描述

输入参数

X- - - - - -输入信号复标量或向量

validIn- - - - - -输入信号的有效性标量

输出参数

玛格-输入信号的幅度分量标量|向量

依赖关系

角-输入信号的相角分量标量|向量

依赖关系

validOut-输出组件的有效性标量

对象的功能

所有系统对象都是通用的

例子

计算复信号的幅值和相位角

算法

CORDIC算法

修改CORDIC算法

体系结构

归一化角格式

延迟

性能

扩展功能

C / c++代码生成使用Matlab®编码器生成C和C++代码™.

HDL代码生成使用HDL编码器为FPGA和ASIC设计生成Verilog和VHDL代码™.

另请参阅

块

功能

DSP系统工具箱文档

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`输出值`- - - - - -返回值的类型
`的大小和角度`(默认)|`“级”`|`“角”`

`角格式`- - - - - -相位角输出值格式
`“归一化”`(默认)|`“弧度”`

`ScaleOutput`- - - - - -通过CORDIC增益因子的倒数来进行缩放输出
`符合事实的`(默认)|`假`

`自然资源`- - - - - -来源`NumIterations`
`“自动”`(默认)|`“属性”`

`NumIterations`- - - - - -CORDIC迭代次数
小于或等于输入字长一的整数

`X`- - - - - -输入信号
复标量或向量

`validIn`- - - - - -输入信号的有效性
标量

`玛格`-输入信号的幅度分量
标量|向量

`角`-输入信号的相角分量
标量|向量

`validOut`-输出组件的有效性
标量

C / c++代码生成
使用Matlab®编码器生成C和C++代码™.

HDL代码生成
使用HDL编码器为FPGA和ASIC设计生成Verilog和VHDL代码™.