عنوان پایان‌نامه
طراحی موتورسختافزاری بهینه برای اجرای موثر کدکهای
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-الکترونیک
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 35939
- تاریخ دفاع
- ۰۸ آبان ۱۳۸۶
- دانشجو
- ندا کاظمیان امیری
- استاد راهنما
- غلامعلی حسین زاده دهکردی
- چکیده
- با توجه به گسترش ارسال سیگنال‌های تلفنی برای انتقال پیام صوتی بر روی شبکه ثابت اینترنت و انواع متحرک و بی‌سیم آن، لزوم پیاده‌سازی مناسب الگوریتم‌های کد کردن سیگنال صحبت مشاهده می‌شود. پیاده‌سازی مناسب، دارای قابلیت انعطاف و برآورنده ویژگی‌های مورد نیاز سیستم‌های متحرک و قابل حمل است؛ یعنی حداقل مساحت و توان مصرفی را دارد. قابلیت انعطاف یک راه‌حل تماما نرم‌افزاری را به ذهن می‌آورد و حداقل مساحت و توان با راه‌حل بهینه سخت‌افزاری جستجو می‌شود. در این پایان‌نامه، مدل‌سازی سیستمی برای پیاده‌سازی سخت‌افزاری کدک فشرده‌سازی صحبت ITU-T G.729 به طور کامل در محیط سیمولینک انجام شده است و بخش‌های مختلف کد کننده و کد گشا مورد بررسی قرار گرفته‌اند. این مدل را می‌توان به عنوان مدل طلایی مرجع برای پیاده‌سازی سخت‌افزاری کدک به کار برد. با محدود کردن دقت محاسبات و طول کلمه داده و ضرایب در مدل ممیز شناور سیستم، مدل با دقت بیتی برای پیاده‌سازی سه بلوک پیش‌پردازش، بلوک تخمین پریود گام حلقه باز و هم‌چنین بلوک جستجو در کتاب کد ثابت استخراج شده است. بهینه‌سازی طول بیت برای کاهش مساحت و توان مصرفی انجام شده است. این نوع مدل‌سازی و استخراج مدل بیتی تاکنون برای کدکهای صحبت گزارش نشده است. در مرحله بعد، با استفاده از پردازش‌گر Nios II شرکت Altera، این کدک ابتدا به صورت نرم‌افزاری پیاده‌سازی شده است. سپس برای استفاده از قابلیت‌های هر دو نوع پیاده‌سازی سخت‌افزاری و نرم‌افزاری، با ایجاد سخت‌افزار الحاقی مناسب و افزودن آن به این پردازش‌گر، یک هم‌طراحی سخت‌افزار-نرم‌افزاری ممکن برای این کدک ارائه شده و نتایج حاصل از پیاده سازی آن بیان گردیده است. در هم‌طراحی، زمان اجرای الگوریتم نسبت به حالت پیاده‌سازی نرم‌افزاری بهبود یافته است. نتایج حاصل از انتخاب گزینه‌های متفاوت پیاده‌سازی نیز در این گزارش ارائه می‌شوند.
- Abstract
- Suitable implementation of speech coding algorithms is necessary with regard to the increasing demand of using IP phones to send voice messages over fixed and mobile networks. A suitable implementation should be flexible and complies with the requirements of portable devices, i.e. has minimum chip area and power consumption. Flexibility inspires software implementation; minimum chip area and power consumption inspire an optimum hardware implementation. In this thesis report, full system modeling for hardware implementation of ITU-T G.729 speech codec in Simulink is performed and different parts of its coder and decoder are investigated. This model can be used as a golden reference model for the hardware implementation of the codec. Then, by limiting the accuracy of computations and data and coefficients word lengths in the floating point model of the system, the bit-true model of pre-processing block, open-loop pitch estimation block, and fixed codebook search block has been extracted. Bit-width optimizations have been performed in order to reduce the chip area and power consumption. This kind of modeling and also extraction of bit-true model have not already been reported in the literature for speech codecs. In the next stage, using Nios II processor of Altera Corporation, the codec is software implemented. Then, by developing a suitable coprocessor and adding it to the main processor, a codesign is proposed for the codec in order to utilize the advantages of the both kinds of software and hardware implementations. The amount of hardware resources used in the implementation is reported. In the codesign, the number of necessary clock pulses to execute the algorithm is decreased compared with those of the software implementation. The results of different implementations are described in this report.
