Методы многоскоростной обработки сигналов. Алгоритм взвешенного перекрывающегося сложения (алгоритм WOLA)

1. «Методы и алгоритмы цифровой обработки сигналов на базе MATLAB»

Методы многоскоростной
обработки сигналов. Алгоритм
взвешенного перекрывающегося
сложения (алгоритм WOLA)
Клионский Д.М. – к.т.н., доцент кафедры
математического обеспечения и применения ЭВМ (МОЭВМ)

2. АЛГОРИТМ WOLA (1)

Алгоритм WOLA предназначен для:
1) обработки одномерных сигналов;
2) обработки векторных (многоканальных) сигналов.
Алгоритм WOLA применяется в задачах:
1) радиомониторинга;
2) гидроакустического мониторинга.
2

3. АЛГОРИТМ WOLA (2)

3
АЛГОРИТМ WOLA (2)
Входной векторный сигнал
x( n) x0 (n) ... x i (n) ... x S 1(n)
T
n 0,
, N 1, i 0,
, S 1;
x0 (0)
xS 1 (0)
x1 (0)
x (1)
x (1)
x (1)
0
1
; x
; ... ; x S 1 S 1
x0
1
...
...
...
x1 ( N 1)
x0 ( N 1)
xS 1 ( N 1)

4. АЛГОРИТМ WOLA (3)

Взвешивание векторного сигнала
x mi n h mM n xi n ,
i 0,
, S 1;
n 0,
, N 1,
N Nh
P 1
M
Взвешенный сигнал
x(n) x0 (n) x1 (n) ... xS 1 (n)
4

5. АЛГОРИТМ WOLA (4)

Сигнальные последовательности (после суммирования)
z0,m r
z1,m r
zS 1,m r
x
0, m
l
x
1, m
l
r lK
x
l
r 0,..., K 1
r lK
S 1, m
r lK
m 0,..., P 1
5

6. АЛГОРИТМ WOLA (5)

Матрица Z
z 00 (1)
z00 (0)
...
...
z0, P 1 (0) z 0, P 1 (1)
...
...
Z
zS 1,0 (0)
z S 1,0 (1)
...
...
zS 1, P 1 (0) z S 1, P 1 (1)
...
...
...
...
...
...
...
z00 ( K 1)
...
z0, P 1 ( K 1)
...
zS 1,0 ( K 1)
...
zS 1, P 1 ( K 1)
6

7. АЛГОРИТМ WOLA (6)

7
АЛГОРИТМ WOLA (6)
Применение векторного ДПФ
Y VDFT Z
Вычисление одномерного ДПФ
y DFT
z
00
(0)
z 00 (1) ...
z00 ( K 1) | ... | zS 1, P 1 (0) z S 1, P 1 (1) ...
P S K
Матрица Y
Y (r ) Y0 (r ) Y1 (r )... YS 1 (r )
T
i 0,..., S 1
zS 1, P 1 ( K 1)
yi ,0 (0) y i ,0 (1) ... yi ,0 ( K 1)
...
yi , P 1 (0) y i , P 1 (1) ... yi , P 1 ( K 1)

8. АЛГОРИТМ WOLA (7)

Умножение на поворачивающий множитель
Yi (r )
Yi (r ) k я строка WK krM , r 0,..., K 1; k 0, ..., P 1
k я строка
8

9. АЛГОРИТМ WOLA (8)

10. АЛГОРИТМ WOLA (9)

Сравнение числа операций для
алгоритма WOLA и алгоритмов-аналогов
Многоканальный полифазный банк фильтров
DPF
Nh
M Nh
M
DPF _ mult Nh S SM log M S Nh M log M
DPF _ mult S Nh K log K
Алгоритм WOLA
DWOLA S Nh K log K
10

11. АЛГОРИТМ WOLA (10)

11
АЛГОРИТМ WOLA (10)
Программно-аппаратная реализация банка фильтров
Определяющим
фактором
программно-аппаратной
вычислительной
реализации
сложности
многоканального
при
банка
фильтров является ФНЧ-прототип (КИХ-фильтр), формирующий
АЧХ желаемой формы для одного канала банка фильтров. Порядок
ФНЧ-прототипа определяется исходя из параметров, задаваемых при
разработке системы.
Для повышения эффективности программно-аппаратной реализации
можно использовать вычислители с параллельной структурой на
основе технологии CUDA.

12. «Методы и алгоритмы цифровой обработки сигналов на базе MATLAB»

English Русский Правила