Un filtro FIR estocástico de alta precisión con algoritmo de escalamiento adaptativo y método de variables antitéticas
Autores: Zhang, Ying; Zhu, Yubin; Han, Kaining; Wang, Junchao; Hu, Jianhao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Un filtro FIR estocástico de alta precisión con algoritmo de escalamiento adaptativo y método de variables antitéticas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Filtro digital
Filtro de respuesta finita al impulso (FIR)
Computación estocástica
Implementación de hardware
Algoritmo de escalamiento adaptativo (ASA)
Método de variables antitéticas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
El filtro digital es un componente fundamental importante en los sistemas de procesamiento de señales digitales (DSP). Entre los filtros digitales, el filtro de respuesta al impulso finito (FIR) es uno de los esquemas más comúnmente utilizados. Como técnica de implementación de hardware de baja complejidad, la computación estocástica se ha aplicado para superar el problema del alto costo de hardware de los filtros FIR de alto orden. Sin embargo, el esquema del filtro FIR estocástico (SFIR) sufre de una larga latencia de procesamiento y degradación de precisión. En este documento, se analiza teóricamente el ruido de representación de la secuencia de bits, y se propone un algoritmo de escala adaptativa (ASA) para mejorar la precisión de SFIR con la misma longitud de secuencia de bits. Además, se propone un nuevo método de variables antitéticas para mejorar aún más la precisión. Según los resultados de la simulación en un filtro FIR de 64 taps, los métodos ASA y AV obtienen 17 dB y 6 dB en la relación señal-ruido (SNR), respectivamente. También se presentan los resultados de la implementación de hardware en este documento, que ilustra que el filtro ASA-AV-SFIR propuesto aumenta la eficiencia de hardware 4.6 veces con respecto a los esquemas SFIR existentes.
Descripción
El filtro digital es un componente fundamental importante en los sistemas de procesamiento de señales digitales (DSP). Entre los filtros digitales, el filtro de respuesta al impulso finito (FIR) es uno de los esquemas más comúnmente utilizados. Como técnica de implementación de hardware de baja complejidad, la computación estocástica se ha aplicado para superar el problema del alto costo de hardware de los filtros FIR de alto orden. Sin embargo, el esquema del filtro FIR estocástico (SFIR) sufre de una larga latencia de procesamiento y degradación de precisión. En este documento, se analiza teóricamente el ruido de representación de la secuencia de bits, y se propone un algoritmo de escala adaptativa (ASA) para mejorar la precisión de SFIR con la misma longitud de secuencia de bits. Además, se propone un nuevo método de variables antitéticas para mejorar aún más la precisión. Según los resultados de la simulación en un filtro FIR de 64 taps, los métodos ASA y AV obtienen 17 dB y 6 dB en la relación señal-ruido (SNR), respectivamente. También se presentan los resultados de la implementación de hardware en este documento, que ilustra que el filtro ASA-AV-SFIR propuesto aumenta la eficiencia de hardware 4.6 veces con respecto a los esquemas SFIR existentes.