Realizacja splotów w formatach mieszanych z wykorzystaniem operacji przesunięcia

• Autorzy: Pogribny W. , Marciniak B.

Warianty tytułu

EN

Convolutions realization in mixed formats using shift operation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wysoka rozdzielczość i szybkość filtracji mogą być osiągnięte dzięki zastosowaniu w operacjach splotów formatów mieszanych DM-PCM, w których sygnał wejściowy jest przedstawiony w formacie modulacji delta (DM) a współczynniki wagowe charakterystyki impulsowej w formacie PCM. Wiadomo, że wykorzystanie modulacji DPCM czy adaptacyjnej ADPCM, jako popularnych rodzajów DM, w filtracji cyfrowej pozwala na uzyskanie znacznie lepszej rozdzielczości w porównaniu z innymi rodzajami DM, ale wymaga wykonania operacji na liczbach wielobitowych. Aby uniknąć tej niedogodności w pracy zaproponowano aby kroki modulacji DPCM syntezować z kroków zmodyfikowanych DPCM (MDPCM), w których przyjęto, że kolejne kroki kwantyzacji są proporcjonalne do potęg liczby 2. Takie rozwiązanie pozwala na całkowite zastąpienie operacji mnożenia operacją przesunięcia bitów odpowiednich słów kodowych, co prowadzi do zwiększenia szybkości filtracji i pozwala na obliczenie poszczególnych składników splotu w czasie jednego taktu pracy procesora. Metoda ta może być efektywnie zrealizowana za pomocą układów programowalnych (np. FPGA - ang. Field Programmable Gate Array), pozwalających na uproszczenie struktury projektowanego filtru, zwiększenie jego niezawodności, obniżenie kosztów wytwarzania oraz gabarytów. Celem pracy jest zwiększenie rozdzielczości i jednocześnie szybkości filtracji w oparciu o sploty w formatach mieszanych np. syntetyczna DPCM wraz z PCM (SDPCM-PCM) i zaproponowanie odpowiednich struktur procesorów specjalizowanych. Otrzymane wyniki badań symulacyjnych wskazują na celowość wykorzystania takich algorytmów w procesorach specjalizowanych do filtracji cyfrowej.

EN

High resolution and speed of filtration can be obtained by the use age of mixed DM-PCM formats in convolutions when input signal is represented in delta modulation (DM) format and weight factors of impulse response are represented in PCM format. It is known, that use of differential modulation DPCM or adaptive ADPCM in digital filtration allows to obtain higher resolution in comparison with other kinds of DM, but requires to perform operations on multibit numbers. In order to avoid the inconvenience, in this work we propose to synthesize the DPCM quantization steps on base steps of modified DPCM (MDPCM), the steps of which are proportional to the powers of 2. This solution allows to change multiplication operations into shift operations on bits of appropriate code words. It allows to increase filtration speed as well as to compute the respective components of convolution during one tact of processor. In this article we have shown 3 ways of SDPCM step synthesis. In the 1st option, the synthesis was carried out on the basis of steps of 2 MDPCM coders. However, with the lengthening of code words the SNR value increased as well. It is turned out that for the lengths of code words above 5 bits, the missing values of coder SDPCM steps strongly affect the result (Table 1). In order to avoid such situations, in the 2nd option, for synthesis of the SDPCM coder's steps 3 MDPCM coders were used, giving better SNR values (around 10 dB) at the same time. The 3rd option, which is a modification of option 2, allows to shorten the code words in the respective MDPCM coders. Purpose of this work is to improve the resolution and at the same time the fast-acting of filtration based on the convolution in mixed formats e.g. synthetic DPCM together with PCM (SDPCM-PCM) as well as working-out the suitable specialized processor structures. Obtained simulation results indicate efficiency of these algorithms destined for specialized processors to digital filtration.

Słowa kluczowe

PL

filtracja cyfrowa; modulacja delta

EN

digital filtration; delta modulation

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN SA
• Czasopismo: Kwartalnik Elektroniki i Telekomunikacji
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 51, z. 4
• Strony: 555--570
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., wykr.

Twórcy

autor

Pogribny W.

• Instytut Telekomunikacji, Akademia Techniczno-Rolnicza AL Prof. S. Kaliskiego 7, 85-796 Bydgoszcz

autor

Marciniak B.

• Instytut Telekomunikacji, Akademia Techniczno-Rolnicza AL Prof. S. Kaliskiego 7, 85-796 Bydgoszcz

Bibliografia

• 1. W Pogribny: Recurrent algorithms filtration of 1-D and 2-D signals in combined formats. Oliver E. Drummond, Proceedings of SPIE, 1999,Vol. 3809. Washington, pp. 555-562.
• 2. В. А. Погрибной: Дельта — модуляция в цифровой обработке сигналов. Радио и Связь, Москва 1990, 217 с.
• 3. W. Pogribny, В. Marciniak: Filtracja cyfrowa sygnałów losowych w formatach kombinowanych. Krajowe Sympozjum Telekomunikacji KST’02, 2002, tom B, Bydgoszcz, s. 17-23.
• 4. А. V. Oppenheim, R. W. Schafer, J. R. Buck: Discrete- time signal processing. Prentice-Hall 2nd ed, Inc Englewood Cliffs, New Jersey 2003, p. 890.
• 5. N. S. Jayant, P. Noll: Digital coding of waveforms. Prentice-Hall, Inc Englewood Cliffs, New Jersey 1984, p. 688.
• 6. I. I. Spilker: Digital Communication by satellite. Prentice-Hall, New Jersey 1977, p. 592.
• 7. W. Pogribny, В . Marciniak: Convolutions in mixed formats oriented on multiprocessors systems. 4th EURASIP, 2003, Zagrzeb, Vol 1, pp. 265-270.
• 8. A. Peled, B. Liu: A new approach to the realization of nonrecursive digital filters. IEEE Trans, on Computing, 1973, Vol 21, No 6, pp. 477-484.
• 9. W. Pogribny: Filtering algorithms with delta modulation oriented on the homogeneous computing eiwironments. Łódź 1998, MIXDES’98, pp. 299-301.
• 10. R. Steele: Delta Modulation Systems. London, Pentech Press, 1975, p. 368.