High level power efficient synthesis of FIR based digital systems
Sonlu Dürtü Yanıtlı süzgeç temelli sayısal sistemlerin yüksek seviyede güç verimliliğine göre sentezi
- Tez No: 179076
- Danışmanlar: PROF. DR. GÜNHAN DÜNDAR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2008
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Sayısal süzgeçler işaret işleme uygulamalarında en sık kullanılan devrelerdendir. Sayısal süzgeçlerin bir çeşidi olan sonlu dürtü yanıtlı (SDY) süzgeçler kararlılık, doğrusal faz ve kuantalamaya karşı düşük hassasiyetli olmaları sebebiyle tercih edilmektedirler. Fakat, arzulanan bu özelliklerin yanında hesaplama külfeti artmaktadır. Dolayısıyla fazla güç harcamaktadırlar. Bu ise, az güç sarfiyatı gerektiren günümüz uygulamalarının ihtiyaçlariyla çelişmektedir.Bu çalışmada, SDY süzgeçlerin az güç harcayacak şekilde tasarımını sağlayan bir metodoloji önerilmektedir. Önerilen metodoloji bir yazılım araci şeklinde gerçeklenmiştir. Araca, kullanıcı tarafından sadece süzgeç karakteristikleri girilmektedir. Araç, süzgecin paralel veya ardışıl gerçeklenecek olmasına göre güç sarfiyatı optimize edilmiş devreyi veya süzgeç katsayılarını çıktı olarak vermektedir. Paralel gerçeklemede harcanan güç süzgeç katsayılarının ikili düzen gösteriminde içerdiği `bir' sayısıyla ilintilidir. Öte yandan, ardışıl gerçekleme programlanabilir işlemciler üzerinde olmaktadır. Burada katsayılar ardışıl olarak işlemcinin çarpıcı toplayıcı ünitesine girilmektedir. Güç sarfiyatı birbiri ardısıra girilen katsayılar arasındaki anahtarlama sıklığına bağlı olarak artmaktadır. Bu çalışmanın ana katkısı, az güç harcayan ve az donanım gerektiren SDY süzgeç tasarımına uygun yeni bir süzgeç tasarım algoritmasıdır. Bu algoritmayla, daha az güç sarfederekten istenen süzgeç frekans karakteristiğini sağlayan süzgeç katsayıları bulunmaktadır. Önerilen algoritmanın, en kötü şart koşma süresi üstel olarak artmaktadir. Fakat, gayet kısa bir zaman içinde iyi sonuçlar bulabiliyor olması bir bilgisayar destekli tasarım aleti olarak kullanılmasına olanak sağlamaktadır. Algoritmanın şimdiye kadar önerilmiş yöntemlere olan üstünlüğü değişik açılardan (tasarım zamanı, güç sarfiyatı, donanım karmaşıklığı) çeşitli örnek süzgeçler tasarlanarak doğrulanmıştır.
Özet (Çeviri)
Digital filters are the most frequently used elements in signal processing applications. Among digital filters, FIR filters are preferred due to their stability, easily achievable linear-phase property, and low quantization wordlength sensitivity. All these desirable properties come with a drawback: increased computational workload. This, in turn, leads to excessive amount of power dissipation which is a bottleneck for today?s low power demanding applications.In this work, a low-power design methodology for the design of FIR filters is proposed. The methodology is implemented in a software tool where the user gives only the characteristics of the FIR filter. The tool generates the power optimized circuit/coefficient set depending on the type of realization of the filter: parallel/sequential. For the parallel realization using constant coefficients, power is related to the number of nonzero digits in the binary notation of the filter coefficients. On the other hand, the sequential realization of FIR filters is done on programmable processors where coefficients are successively applied to the inputs of a multiply accumulate unit. Hence, switching activity between successively applied coefficients is important for low power design. In this context, a novel algorithm for the design of low-power and hardware efficient linear-phase FIR filters is proposed which is the main contribution of this work. The algorithm finds filter coefficients with reduced complexity (number of ones in coefficients, switching activity between coefficients) given the filter frequency response characteristics. Although the worst case run time of the algorithm is exponential, its capability to find appreciably good solutions in a reasonable amount of time makes it a desirable CAD tool for designing low-power and hardware efficient FIR filters. The superiority of the algorithm on existing methods in terms of design time, hardware complexity, and power performance is shown with several design examples for both parallel and sequential realizations of FIR filters.
Benzer Tezler
- Development of a high-level synthesis tool specialized on FIR-based multirate systems
SOY tabanlı çoklu hızlı sistemlerde uzman yüksek seviye sentezleyici geliştirilmesi
ARDA YURDAKUL
Doktora
İngilizce
1999
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNHAN DÜNDAR
- Organik tabanlı güneş hücrelerinde kullanılabilecek ftalosiyaninlerin hesapsal olarak araştırılması, tasarımı ve sentezi
Design, computational screening and synthesis of novel phthalocyanines as organic based solar cell materials
MERAL ARI
- Yapay zeka optimizasyon algoritmaları ile anten dizi sentezi
Antenna array synthesis with artificial intelligence optimization algorithms
ZAFER YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKayseri ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ DURMUŞ
- Şebekeye bağlı üç fazlı sic tabanlı hibrit anpc evirici yapısının kontrolü ve tasarımı
Control and design of the grid connected three-phase sic based hybrid npc inverter
İSLAM DELİBAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT YILMAZ
DR. ÖĞR. ÜYESİ DENİZ YILDIRIM
DOÇ. DR. ATİYE HÜLYA OBDAN
- Design and evaluation of core-shell nanoparticles as new generation photothermal therapy agents
Yeni nesil fototermal terapi ajanları olarak çekirdek-kabuk nanopartiküllerin tasarımı ve geliştirilmesi
SEDA AYGÜL AKYÜZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Mühendislik BilimleriYeditepe ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ZELİHA CANSU CANBEK ÖZDİL