- •Часть 1
- •Часть 1
- •Введение 5
- •4.2.1. Обзор альтернативных решений 92
- •1. Проблемы проектрования фильтров с конечной импульсной характеристикой
- •1.1. Фильтры с конечной импульсной характеристикой
- •В большинстве приложений используются нерекурсивные фильтры с точно линейной фчх. Для такого фильтра передаточная функция имеет вид:
- •1.2. Синтез передаточных функций цифровых ких-фильтров в области дискретных и целочисленных значений коэффициентов
- •1.2.1. Критерии оптимальности решения
- •1.2.2. Начальные приближения
- •1.3. Основные этапы проектирования ких-фильтров
- •1.5. Пути повышения быстродействия устройств цифровой обработки сигналов в интегральном исполнении с применением модулярной арифметики
- •2. Варианты реализации цифрового фильтра
- •2.1. Цифровой ких-фильтр с единичными коэффициентами
- •2.2. Цифровой ких-фильтр с коэффициентами вида 2n
- •3. Методика проектирования цифровых ких-фильтров
- •3.1. Основные свойства и понятия модулярной арифметики
- •3.2. Структура устройств цифровой обработки сигналов в модулярной арифметике
- •3.3. Основные вычислительные процедуры в устройствах цифровой обработки сигналов и особенности их аппаратной реализации
- •3.2.1. Принципы построения модулярных сумматоров.
- •3.4. Вариация исходных параметров взвешенной чебышевской аппроксимации в задаче синтеза ких-фильтров без умножителей
- •3.4.1. Постановка задачи
- •3.4.2. Предварительные замечания
- •3.4.3. Возможные алгоритмы
- •3.4.4. Примеры синтеза
- •3.5. Синтез цифровых ких-фильтров без умножителей с помощью генетических алгоритмов
- •3.5.1. Введение
- •3.5.2. Применение генетических алгоритмов к синтезу фильтров
- •3.5.3. Выводы и будущие исследования
- •4. Применение цпос и плис для систем защиты информации
- •4.1. Использование плис в системах защиты информации
- •4.1.1. Способы защиты информации
- •4.1.2. Средства защиты информации
- •4.1.3. Разовые расходы на проектирование и внедрение в производство
- •4.1.4. Производительность
- •4.1.5. Цена
- •4.1.6. Настраиваемость
- •4.1.7. Масштабируемость
- •4.1.8. Доступность
- •4.1.9. Защищенность от взлома
- •4.1.10. Возможность перепрограммирования
- •4.2. Постановка проблемы
- •4.2.1. Обзор альтернативных решений
- •4.3. Описание реализации
- •4.3.1. Блок управления
- •4.3.2. Блок оценки частоты помехи
- •4.3.3. Канал обработки
- •Для уменьшения неравномерности предлагается следующая структура построения фнч канала обработки. Структурная схема фнч канала обработки представленная на рис. 4.11.
- •4.3.4. Выходное ару
- •4.4. Тестирование и заключение
- •1. Модульная схема программы
- •2. Описание программы
- •3. Руководство пользователя
- •Рис п.3. Главное окно программы
- •4. Анализ результатов работы программы
- •Параметры ачх для однородного цифрового фильтра с ких
- •Часть 1
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
3.5. Синтез цифровых ких-фильтров без умножителей с помощью генетических алгоритмов
3.5.1. Введение
Во многих приложениях цифровой обработки сигналов использование фильтров с конечной импульсной характеристикой (КИХ) более предпочтительно, чем схожих с ними по характеристикам фильтров с бесконечной импульсной характеристикой (БИХ) /28/:
• cоздание КИХ-фильтров с абсолютно линейной фазой достигается условием на симметрию
(антисимметрию) коэффициентов;
• КИХ-фильтры реализованные нерекурсивно по определению устойчивы и не могут иметь
осцилляций, вызванных использованием арифметики с конечной длиной слова;
• выходной шум ошибок округления при умножении в КИХ-фильтрах обычно мал;
• чувствительность коэффициентов фильтра к отклонению от идеальных значений также мала. Однако главный минус обычных КИХ-фильтров состоит в том, что при реализации они требуют значительно большее количество арифметических операций и базовых элементов, таких как умножители, сумматоры и элементы задержки, по сравнению с БИХ-вариантом.
Необходимость в цифровой системе, которая была бы более быстрой и требовала бы меньше ресурсов, привела к появлению различных решений. Один из подходов – отказ от выполнения полных операций умножения, замена их операциями сдвиг/суммирование и решение задач получения приемлемых характеристик цифрового фильтра при заданном числе ненулевых бит в двоичном представлении коэффициентов либо при одновременной минимизации суммарного числа таких бит /29/.
Решение этой задачи тесно связано с одновременной оптимизацией как передаточной функции в области дискретных значений коэффициентов, так и структуры цифрового фильтра. Очевидным подходом к решению этой задачи является метод простого округления, согласно которому сначала решается задача в непрерывной области, а затем полученные коэффициенты округляются до требуемой длины слова либо до длины, при которой характеристики цифрового фильтра считаются еще допустимыми. Другой подход заключается в полном переборе возможных дискретных значений коэффициентов. Это единственный метод гарантирующий получение глобального оптимального решения задачи дискретного нелинейного программирования.
Первый метод очень часто приводит к неоптимальным решениям, а второй – не пригоден из-за чрезмерных затрат машинного времени, особенно для цифровых фильтров средних и высоких порядков. В связи с этим были предприняты усилия, направленные на разработку эффективных алгоритмов, приводящих к оптимальным решениям или близким к таковым за приемлемое время /30/.
В настоящее время большое число новых или модифицированных алгоритмов обработки сигналов и изображений основаны на интеллектуальных алгоритмах обработки данных. Подобные алгоритмы находят применение в задачах фильтрации сигналов, восстановления изображений, синтезе цифровых фильтров /31-33/.
В этой работе рассматривается возможность применения генетических алгоритмов (ГА) для аппроксимации амплитудных характеристик КИХ-фильтров, выполненных без умножителей. Потенциальными преимуществами ГА по сравнению с градиентными и линейно-оценочными методами оптимизации являются: алгоритм работает сразу во всей области определения целевой функции, при правильной настройке параметров алгоритм свободен от попадания в локальный минимум, алгоритму не требуется знание производной целевой функции /33/.