ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ (VLSI) ΓΙΑ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΦΙΛΤΡΩΝ

Abstract

ΑΝΑΠΤΥΣΣΟΝΤΑΙ ΝΕΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΚΑΙ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΕΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΦΙΛΤΡΩΝ ΕΠΙΤΥΓΧΑΝΟΝΤΑΣ ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΩΣ ΠΡΟΣ ΤΟΝ ΠΑΡΑΓΟΜΕΝΟ ΘΟΡΥΒΟ, ΤΗΝ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΚΑΙ ΤΟ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΟΥΜΕΝΟ ΥΛΙΚΟ. ΑΡΧΙΚΑ, ΠΑΡΟΥΣΙΑΖΕΤΑΙ ΜΙΑ ΝΕΑ ΤΕΧΝΙΚΗ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗΣ ΧΡΟΝΙΚΑ ΜΕΤΑΒΑΛΛΟΜΕΝΩΝ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΦΙΛΤΡΩΝ ΑΚΟΥΣΤΙΚΩΝ ΣΥΧΝΟΤΗΤΩΝ ΜΕ ΑΠΕΥΘΕΙΑΣ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΣΤΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΩΝ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΤΟΥΣ. ΒΑΣΙΖΕΤΑΙΣΤΗΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΕΝΔΙΑΜΕΣΩΝ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ ΚΑΙ ΕΛΑΧΙΣΤΟΠΟΙΕΙ ΤΟ ΘΟΡΥΒΟ ΠΟΥ ΕΜΦΑΝΙΖΕΤΑΙ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΑΛΛΑΓΗ ΤΩΝ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΩΝ. ΩΣ ΒΑΣΙΚΗ ΜΟΝΑΔΑ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΕΙΤΑΙ ΕΝΑ ΔΕΥΤΕΡΗΣ ΤΑΞΗΣ IIR ΦΙΛΤΡΟ, ΠΟΥ ΠΑΡΕΧΕΙ ΤΗ ΔΥΝΑΤΟΤΗΤΑ ΧΡΗΣΗΣ ΤΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ ΤΗΣ ΠΑΡΕΜΒΟΛΗΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΑΝΤΙ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΩΝ ΕΠΙΤΥΓΧΑΝΟΝΤΑΣ ΜΕΓΑΛΗ ΜΕΙΩΣΗ ΤΟΥ ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΟΥ ΜΕΓΕΘΟΥΣ ΜΝΗΜΗΣ. ΕΠΙΛΕΓΕΤΑΙ ΚΑΤΑΛΛΗΛΗ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΓΙΑ ΤΗΝ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΒΑΣΙΚΗΣ ΜΟΝΑΔΑΣ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΖΕΤΑΙ VLSI ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΗΣ ΠΟΥ ΜΠΟΡΕΙ ΝΑ ΛΕΙΤΟΥΡΓΗΣΕΙ ΩΣ ΙΣΟΣΤΑΘΜΙΣΤΗΣ. ΚΑΤΟΠΙΝ ΕΞΕΤΑΖΟΝΤΑΙ ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΕΣ ΔΟΜΕΣ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗΣ ΤΗΣΠΑΡΑΠΑΝΩ ΒΑΣΙΚΗΣ ΜΟΝΑΔΑΣ. ΠΡΟΤΕΙΝΕΤΑΙ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΥΨΗΛΗΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΦΙΛΤΡΩΝ ΚΑΘΟΛΙΚΗΣ ΔΙΕΛΕΥΣΗΣ ΠΟΥ ΓΕΝΙΚΕΥΕΤΑΙ ΓΙΑ ΤΗΝ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ Λ ΦΙΛΤΡΩΝ ΚΑΝΟΝΙΚΟΠΟΙΗΜΕΝΗΣ ΔΟΜΗΣ ΔΙΚΤΥΩΜΑΤΟΣ M ΤΑΞΗΣ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΩΝΤΑΣ M ΑΛΥΣΙΔΩΤΟΥΣ N-ΒΑΘΜΙΔΩΝ GIVEN'S ROTATORS. ΤΕΛΟΣ, ΑΝΑΠΤΥΣΣΕΤΑΙ ΜΙΑ ΝΕΑ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΓΙΑ ΤΗΝΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΠΑΡΑΛΛΗΛΟΥ ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΥ ΕΛΑΧΙΣΤΩΝ ΤΕΤΡΑΓΩΝΩΝ ΓΙΑ ΠΡΟΣΑΡΜΟΖΟΜΕΝΑ FIR ΦΙΛΤΡΑ. ΠΡΟΤΕΙΝΕΤΑΙ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΓΡΑΜΜΙΚΗΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΩΝ ΠΟΥ ΕΚΤΕΛΕΙΤΟΝ ΑΛΓΟΡΙΘΜΟ ΣΕ ΧΡΟΝΟ ΠΕΡΙΠΟΥ ΙΣΟ ΜΕ ΤΟ ΒΕΛΤΙΣΤΟ ΧΡΟΝΟ ΤΗΣ ΠΛΗΡΩΣ ΠΑΡΑΛΛΗΛΗΣ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗΣ ΤΟΥ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΩΝΤΑΣ ΟΜΩΣ ΥΠΟΤΡΙΠΛΑΣΙΟΥ ΜΕΓΕΘΟΥΣ ΥΛΙΚΟ.

NEW TECHNIQUES AND ARCHITECTURES FOR THE REALIZATION OF DIGITAL FILTERS ARE PROPOSED, WHICH OPTIMIZE FACTORS SUCH AS THE DERIVED NOISE, THE THROUGHPUT OF THEPROCESS AND THE HARDWARE UTILISATION. AT FIRST, A NEW TECHNIQUE FOR THE REALIZATION OF TIME VARYING DIGITAL FILTERS FOR AUDIO APPLICATIONS WITH DIRECT EFFECT ON THE CHARACTERISTICS OF THEIR TRANSFER FUNCTIONS, IS INTRODUCED. THIS IS BASED ON THE USE OF INTERMEDIATE STATES AND MINIMIZES THE NOISE WHICH ARISES DURING COEFFICIENTS CHANGES. A SECOND ORDER IIR FILTER IS USED AS THE BASIC FILTER UNIT WHICH PROVIDES THE POSSIBILITY FOR PARAMETER INTERPOLATION INSTEAD OF COEFFICIENT INTERPOLATION REDUCING THE MEMORY SPACE REQUIREMENTS. THE PROPER STRUCTURE FOR THE IMPLEMENTATION OF THE BASIC FILTER UNIT IS SELECTED AND A VLSI PROCESSOR IS DESIGNED WHICH CAN OPERATE AS AN EQUALIZER. FOLLOWING, ALTERNATIVE STRUCTURES FOR THE IMPLEMENTATION OF THE ABOVE MENTIONED BASIC FILTER UNITARE PROPOSED. A NEW HIGH THROUGHPUT ARCHITECTURE FOR ALL PASS FILTERS, IS PROPOSED. THIS ARCHITECTURE IS EXPANDED FOR THE IMPLEMENTATION OF Λ NORMALIZED LATTICE FILTERS WITH M ORDER USING M PIPELINED N-STAGES GIVEN'S ROTATORS. FINALLY, A NEW ARCHITECTURE FOR THE IMPLEMENTATION OF A PARALLEL ALGORITHM FOR LEAST SQUARE FIR ADAPTIVE FILTERING IS DEVELOPED. THE PROPOSED ARCHITECTURE IS A LINEAR ARRAY WHICH EXECUTES THE ALGORITHM IN TIME ALMOST EQUAL TO THE OPTIMUM TIME OF A FULLY PARALLEL IMPLEMENTATION USING ONLY THE ONE THIRD OF THE CORRESPONDING HARDWARE.