998 resultados para Filtros FIR


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Esta dissertação trata da elaboração de uma ferrramenta para a geração de filtros FIR otimizados paralelos com coeficientes constantes. A ferramenta desenvolvida é capaz de gerar uma descrição VHDL de um filtro FIR paralelo com coeficientes constantes a partir das especificações do filtro. São exploradas técnicas de otimização de coeficientes e de otimização arquitetural. As técnicas empregadas são baseadas no uso de representações ternárias e redução do número de digitos não-zero dos coeficientes, uso de fatores de escala e eliminação de sub-expressões comuns. No texto, uma breve introdução sobre os filtros digitais é apresentada seguida por uma série de trabalhos encontrados na literatura relacionados às técnicas mencionadas e que são apresentados como base para o desenvolvimento da ferramenta implementada nesta dissertação. O funcionamento da ferramenta é detalhado tanto nos seus aspectos de algoritmo quanto em nível de implementação. São apresentados resultados de síntese em alguns de filtros hipotéticos projetados utilizando a ferramenta desenvolvida. Uma análise detalhada dos resultados obtidos é realizada. Os apêndices deste trabalho apresentam o código fonte da ferramenta de síntese de filtros desenvolvida.

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Esta dissertação tem como objetivo aplicar um algoritmo genético (GA) ao projeto de filtros FIR com coeficientes quantizados representados em somas de potências de dois com sinal (SPT). Os filtros FIR apresentam configurações que permitem a obtenção de fase linear, atributo desejado em diversas aplicações que necessitam de atraso de grupo constante. A representação SPT, de fácil implementação em circuitos, foi discutida e uma comparação das representações SPT mínimas e canônicas foi feita, baseada no potencial de redução de operações e na variedade de valores representáveis. O GA é aplicado na otimização dos coeficientes SPTs do filtro, para que este cumpra as suas especificações de projeto. Foram feitas análises sobre o efeito que diversos parâmetros do GA como a intensidade de seleção, tamanho das populações, cruzamento, mutação, entre outros, têm no processo de otimização. Foi proposto um novo cruzamento que produz a recombinação dos coeficientes e que obteve bons resultados. Aplicou-se o algoritmo obtido na produção de filtros dos tipos passa-baixas, passa-altas, passa-faixas e rejeita-faixas.

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Este trabalho tem como foco a aplicação de técnicas de otimização de potência no alto nível de abstração para circuitos CMOS, e em particular no nível arquitetural e de transferência de registrados (Register Transfer Leve - RTL). Diferentes arquiteturas para projetos especificos de algorítmos de filtros FIR e transformada rápida de Fourier (FFT) são implementadas e comparadas. O objetivo é estabelecer uma metodologia de projeto para baixa potência neste nível de abstração. As técnicas de redução de potência abordadas tem por obetivo a redução da atividade de chaveamento através das técnicas de exploração arquitetural e codificação de dados. Um dos métodos de baixa potência que tem sido largamente utilizado é a codificação de dados para a redução da atividade de chaveamento em barramentos. Em nosso trabalho, é investigado o processo de codificação dos sinais para a obtenção de módulos aritméticos eficientes em termos de potência que operam diretamente com esses códigos. O objetivo não consiste somente na redução da atividade de chavemanto nos barramentos de dados mas também a minimização da complexidade da lógica combinacional dos módulos. Nos algorítmos de filtros FIR e FFT, a representação dos números em complemento de 2 é a forma mais utilizada para codificação de operandos com sinal. Neste trabalho, apresenta-se uma nova arquitetura para operações com sinal que mantém a mesma regularidade um multiplicador array convencional. Essa arquitetura pode operar com números na base 2m, o que permite a redução do número de linhas de produtos parciais, tendo-se desta forma, ganhos significativos em desempenho e redução de potência. A estratégia proposta apresenta resultados significativamente melhores em relação ao estado da arte. A flexibilidade da arquitetura proposta permite a construção de multiplicadores com diferentes valores de m. Dada a natureza dos algoritmos de filtro FIR e FFT, que envolvem o produto de dados por apropriados coeficientes, procura-se explorar o ordenamento ótimo destes coeficientes nos sentido de minimizar o consumo de potência das arquiteturas implementadas.

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The subject of this thesis is the real-time implementation of algebraic derivative estimators as observers in nonlinear control of magnetic levitation systems. These estimators are based on operational calculus and implemented as FIR filters, resulting on a feasible real-time implementation. The algebraic method provide a fast, non-asymptotic state estimation. For the magnetic levitation systems, the algebraic estimators may replace the standard asymptotic observers assuring very good performance and robustness. To validate the estimators as observers in closed-loop control, several nonlinear controllers are proposed and implemented in a experimental magnetic levitation prototype. The results show an excellent performance of the proposed control laws together with the algebraic estimators.

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New algorithms for the continuous wavelet transform are developed that are easy to apply, each consisting of a single-pass finite impulse response (FIR) filter, and several times faster than the fastest existing algorithms. The single-pass filter, named WT-FIR-1, is made possible by applying constraint equations to least-squares estimation of filter coefficients, which removes the need for separate low-pass and high-pass filters. Non-dyadic two-scale relations are developed and it is shown that filters based on them can work more efficiently than dyadic ones. Example applications to the Mexican hat wavelet are presented.

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The neural network finds its application in many image denoising applications because of its inherent characteristics such as nonlinear mapping and self-adaptiveness. The design of filters largely depends on the a-priori knowledge about the type of noise. Due to this, standard filters are application and image specific. Widely used filtering algorithms reduce noisy artifacts by smoothing. However, this operation normally results in smoothing of the edges as well. On the other hand, sharpening filters enhance the high frequency details making the image non-smooth. An integrated general approach to design a finite impulse response filter based on principal component neural network (PCNN) is proposed in this study for image filtering, optimized in the sense of visual inspection and error metric. This algorithm exploits the inter-pixel correlation by iteratively updating the filter coefficients using PCNN. This algorithm performs optimal smoothing of the noisy image by preserving high and low frequency features. Evaluation results show that the proposed filter is robust under various noise distributions. Further, the number of unknown parameters is very few and most of these parameters are adaptively obtained from the processed image.

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Image filtering techniques have potential applications in biomedical image processing such as image restoration and image enhancement. The potential of traditional filters largely depends on the apriori knowledge about the type of noise corrupting the image. This makes the standard filters to be application specific. For example, the well-known median filter and its variants can remove the salt-and-pepper (or impulse) noise at low noise levels. Each of these methods has its own advantages and disadvantages. In this paper, we have introduced a new finite impulse response (FIR) filter for image restoration where, the filter undergoes a learning procedure. The filter coefficients are adaptively updated based on correlated Hebbian learning. This algorithm exploits the inter pixel correlation in the form of Hebbian learning and hence performs optimal smoothening of the noisy images. The application of the proposed filter on images corrupted with Gaussian noise, results in restorations which are better in quality compared to those restored by average and Wiener filters. The restored image is found to be visually appealing and artifact-free

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A new linear algebraic approach for identification of a nonminimum phase FIR system of known order using only higher order (>2) cumulants of the output process is proposed. It is first shown that a matrix formed from a set of cumulants of arbitrary order can be expressed as a product of structured matrices. The subspaces of this matrix are then used to obtain the parameters of the FIR system using a set of linear equations. Theoretical analysis and numerical simulation studies are presented to characterize the performance of the proposed methods.

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One of the main disturbances in EEG signals is EMG artefacts generated by muscle movements. In the paper, the use of a linear phase FIR digital low-pass filter with finite wordlength precision coefficients is proposed, designed using the compensation procedure, to minimise EMG artefacts in contaminated EEG signals. To make the filtering more effective, different structures are used, i.e. cascading, twicing and sharpening (apart from simple low-pass filtering) of the designed FIR filter Modifications are proposed to twicing and sharpening structures to regain the linear phase characteristics that are lost in conventional twicing and sharpening operations. The efficacy of all these transformed filters in minimising EMG artefacts is studied, using SNR improvements as a performance measure for simulated signals. Time plots of the signals are also compared. Studies show that the modified sharpening structure is superior in performance to all other proposed methods. These algorithms have also been applied to real or recorded EMG-contaminated EEG signal. Comparison of time plots, and also the output SNR, show that the proposed modified sharpened structure works better in minimising EMG artefacts compared with other methods considered.

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We provide a filterbank precoding framework (FBP) for frequency selective channels using the minimum mean squared error (MMSE) criterion. The design obviates the need for introducing a guard interval between successive blocks, and hence can achieve the maximum possible bandwidth efficiency. This is especially useful in cases where the channel is of a high order. We treat both the presence and the absence of channel knowledge at the transmitter. In the former case, we obtain the jointly optimal precoder-equalizer pair of the specified order. In the latter case, we use a zero padding precoder, and obtain the MMSE equalizer. No restriction on the dimension or nature of the channel matrix is imposed. Simulation results indicate that the filterbank approach outperforms block based methods like OFDM and eigenmode precoding.

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The removal of noise and outliers from measurement signals is a major problem in jet engine health monitoring. Topical measurement signals found in most jet engines include low rotor speed, high rotor speed. fuel flow and exhaust gas temperature. Deviations in these measurements from a baseline 'good' engine are often called measurement deltas and the health signals used for fault detection, isolation, trending and data mining. Linear filters such as the FIR moving average filter and IIR exponential average filter are used in the industry to remove noise and outliers from the jet engine measurement deltas. However, the use of linear filters can lead to loss of critical features in the signal that can contain information about maintenance and repair events that could be used by fault isolation algorithms to determine engine condition or by data mining algorithms to learn valuable patterns in the data, Non-linear filters such as the median and weighted median hybrid filters offer the opportunity to remove noise and gross outliers from signals while preserving features. In this study. a comparison of traditional linear filters popular in the jet engine industry is made with the median filter and the subfilter weighted FIR median hybrid (SWFMH) filter. Results using simulated data with implanted faults shows that the SWFMH filter results in a noise reduction of over 60 per cent compared to only 20 per cent for FIR filters and 30 per cent for IIR filters. Preprocessing jet engine health signals using the SWFMH filter would greatly improve the accuracy of diagnostic systems. (C) 2002 Published by Elsevier Science Ltd.

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Conventional hardware implementation techniques for FIR filters require the computation of filter coefficients in software and have them stored in memory. This approach is static in the sense that any further fine tuning of the filter requires computation of new coefficients in software. In this paper, we propose an alternate technique for implementing FIR filters in hardware. We store a considerably large number of impulse response coefficients of the ideal filter (having box type frequency response) in memory. We then do the windowing process, on these coefficients, in hardware using integer sequences as window functions. The integer sequences are also generated in hardware. This approach offers the flexibility in fine tuning the filter, like varying the transition bandwidth around a particular cutoff frequency.