LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Електроніка. Обчислювальна техніка → Уніфіковані засоби виконання швидких алгоритмів зсунутих косинусних та синусних перетворень

Міністерство освіти і науки України


Національний університет “Львівська політехніка”



УДК 621.372:681.3




Аль-Хамарші Кадрі Джамал





УНІФІКОВАНІ ЗАСОБИ ВИКОНАННЯ ШВИДКИХ АЛГОРИТМІВ ЗСУНУТИХ КОСИНУСНИХ ТА СИНУСНИХ ПЕРЕТВОРЕНЬ


Спеціальність 05.13.13 – Обчислювальні машини, системи та мережі




АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук



Львів – 2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Національному університеті “Львівська політехніка” Міністерства освіти і науки України.


Науковий керівник: доктор технічних наук, старший науковий співробітник,

Яцимірський Михайло Миколайович,

Національний університет “Львівська політехніка”, доцент


Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Грицьків Зенон Дмитрович,

Національний університет “Львівська політехніка”,

завідувач кафедри радіотехнічних пристроїв, м.Львів;


доктор технічних наук, старший науковий співробітник

Воробель Роман Антонович,

Фізико - механічний інститут ім. Г.В. Карпенка

НАН України, старший науковий співробітник відділу

обчислювальних методів та систем перетворення

інформації, м.Львів.


Провідна установа: Державний науково-дослідний інститут інформаційної інфраструктури

Державного комітету зв’язку та інформатизації України і

Національної академії наук України, м.Львів.


Захист відбудеться “27” листопада 2000 р. о “ 16 ” год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д35.052.05 при Національному університеті “Львівська політехніка” в ауд. 226 головного корпусу за адресою 79646, м.Львів-13, вул.Степана Бандери, 12.


З дисертацією можна ознайомитись в науково-технічній бібліотеці Національного університету “Львівська політехніка” за адресою: 79646, м. Львів, вул. Професорська, 1.


Автореферат розісланий “26” жовтня 2000 р.


Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

кандидат технічних наук, доцент Ткаченко С.П.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ


Актуальність теми. На сучасному етапі розвитку засобів цифрової обробки сигналів (ЦОС) для систем різноманітного призначення широко застосовують методи, що грунтуються на ортогональних тригонометричних перетвореннях (ОТП). Зокрема, сучасні мультимедійні технології особливу роль відводять засобам кодування й фільтрації сигналів, де основним математичним апаратом є дискретне перетворення Фур’є (ДПФ), Хартлі (ДПХ), а також різні види зсунутих в часовій та частотній областях дискретних косинусних та синусних перетворень (ДКП і ДСП).

Намітилась тенденція до розширення набору ОТП і процедур ЦОС, де вони задіяні. Відомими критеріями вибору виду ОТП є забезпечення перетворення сигналу до заданої форми і одночасно наявність швидкого алгоритму обчислення перетворення, котрий дозволяє будувати ефективні засоби ЦОС. Однак, незважаючи на наявність швидких алгоритмів обчислення кожного з вищевказаних перетворень, великі капітальні затрати на розробку засобів їх виконання та постійне збільшення розмірності перетворень потребують розробки нового уніфікованого підходу до побудови алгоритмів і засобів обчислення перетворень.

Уніфікований підхід до побудови процедур і засобів ЦОС дозволяє зменшити затрати на реалізацію необхідного набору ОТП. Його застосування надає можливість створення нових систем ЦОС на основі модифікації існуючих систем. Однак, позитивний ефект від його впровадження в практику ЦОС можливий тільки при наявності нового підходу і до побудови алгоритмічного забезпечення. Потрібно скоротити сумарні затрати обладнання на реалізацію необхідного набору алгоритмів, а не для кожного з алгоритмів зокрема.

У зв’язку зі сказаним, актуальною є наукова задача, яка полягає в розробці уніфікованих, ефективних і простих в реалізації засобів виконання швидких алгоритмів косинусних і синусних перетворень всіх чотирьох видів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота тісно пов'язана з планами навчальної і наукової роботи Національного університету “Львівська політехніка” (тема ДБ “СЕРГ”, номер державної реєстрації 0198U002355 від 13.03.98), а також з тематикою міжвузівських програм на 1997-1999 роки (Міносвіти України від 3. XII. 1996 р., № 6/10-149). Зокрема, вона відноситься до проблеми №10 - розробка теорії, моделей і алгоритмів для створення інтелектуальних систем обробки інформації.

Мета і задачі дисертаційної роботи. Мета роботи полягає в розробці нових уніфікованих засобів виконання швидких алгоритмів обчислення зсунутих косинусних і синусних перетворень у вигляді ітераційних, матричних і потокових процесорів, а також програмного забезпечення сигнальних процесорів та універсальних ПЕОМ.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі задачі:

1. Виділити види зсунутих ДКП і ДСП, котрі найчастіше використовуються в задачах ЦОС, а також методи синтезу їх швидких алгоритмів, що відзначаються простотою реалізації.

2. Удосконалити методи синтезу швидких алгоритмів зсунутих ДКП і ДСП виділених видів з метою скорочення обчислювальних затрат і уніфікації засобів їх виконання.

3. Синтезувати уніфіковані швидкі алгоритми обчислення зсунутих косинусних і синусних перетворень всіх видів. Показати ефективність їх застосування при розробці уніфікованих програмованих, ітераційних, потокових і матричних процесорів виконання швидких алгоритмів ОТП.

4. Показати можливість ефективної реалізації типових процедур ЦОС (ортогональні перетворення, згортка, кореляція) на процесорах швидких зсунутих косинусних та синусних перетворень.

Методи дослідження. Проведені в дисертаційній роботі дослідження грунтуються на загальних положеннях теорії алгоритмів, методах та алгоритмах цифрової обробки сигналів, загальних положеннях теорії обчислювальних машин та систем.

Наукова новизна отриманих результатів:

1) Удосконалено метод синтезу швидких прямих алгоритмів (котрі будуються на основі властивостей матриці перетворення) зсунутих косинусних і синусних перетворень другого - четвертого видів з косинусними фазовими множниками. Синтезовано алгоритм швидкого синусного перетворення (ШСП) другого виду, що має однакову з відомим аналогічним алгоритмом швидкого косинусного перетворення (ШКП) структуру. Порівняно з відомим алгоритмом ШСП на основі ШКП він вилучає два допоміжних етапи, що спрощує розробку уніфікованих засобів їх реалізації.

2) Синтезовано прямі швидкі алгоритми зсунутих косинусних та синусних перетворень четвертого виду з часовим та частотним прорідженням, а також