Введение к работе
Актуальность проблемы . . В настоящее время наблюдается тенденция к внедрению вычислительной техники практически во все сферы человеческой деятельности. Во всех отраслях науки и промышленного производства используются те или иные специальные или универсальные вычислительные средства.. Большое распространение получили интеллектуальные системы типа Multimedia, обмен информацией с которыми может осуществляться многими способами (звук,изображение и.т.я). Все это повышает актуальность создания новых методов цифровой обработки сигналов (ЦОС) вообще и быстрых алгорит- -мов ортогональных преобразований и вычисления сверток в особенности .
На современном этапе для ЦОС характерно появление новых видов преобразований и больного числа новых быстрых алгоритмов для них , совершенствование технологии позволяет создавать миниатюрные высокоскоростные устройства , позволяющие реализовать в реальном времени сложнейшие алгоритмы . Однако , несмотря на значительные достижения в данной области , имеются возможности повышения вычислительной эффективности методов ЦОС как за счет создания новых видов преобразований и усовершенствования алгоритмов вычисления известных преобразований , гак и за счет новых структурных решений для специальных вычислительных средств . В частности , малоисследованными являются теоретико-числовые (ГЧП) преобразования для больших значений первообразного корня а также комплексные ТЧП . Актуальной является проблема создания высокоскоростных вычислительных средств , структура которых максимально адаптирована к реализуемым алгоритмам , а такте автоматизации процесса синтеза программ для этих средств .
Целью работы является,, исследование и разработка алгоритмов быстрых ортогональных и теоретико-числовых преобразований , структур процессоров для их реализации , а также автоматизированных средств для их моделирования .
Задачи исследования :
Исследование поевдогнездовых алгоритмов ТЧП Ферма.
Исследование ТЧП Мерсенна в простом поле GF(2P-1) и в расширенном поле GF((2P-1)) и их быстрых алгоритмов.
Исследование быстрых агоритмов векгорно-рзаностного кодирования речевых сигналов .
Метсгы исследования :
В диссертационной работе использовались как теоретические , так и экспериментальные методы исследований . К теоретическим методам относятся : теория дискретных ортогональных преобразований и быстрых вычислительных алгоритмов , матричная алгебра , теория чисел , теория теоретико-числовых преобразований , теория цифровой обработки речевых сигналов .
Достоверность предложенных в работе положений подтверждена экспериментальными исследованиями , выполненными на экспериментальном комплексе , имеющем в своем составе персональный компьютер и видео- и аудиосредства .
Научная новизна работы состоит в следующем :
-. Предложен новый класс ТЧП Мерсенна над простым полем , длина которых факторизована степенями числа 2 .
Созданы новые быстрые алгоритмы теоретике» - числовых преобразований в полях Галуа по модулю чисел Ферма и Мерсенна . Созданы программные средства для их моделирования на ЭВМ .
Созданы новые псевдогкездовые быстрые алгоритмы для двумерных ТЧП и программные средства их моделирования на ЭВМ.
Предложены быстрые алгоритмы векторно-разностного кодирования речевых сигналов . Создана на их основе программная система компрессии-декомпрессии речевых сигналов , работающая в реальной времени на стандартном персональном компьютере , быстродействием свыше 10 МГц.
Предложены структуры процессоров быстрых ортогональных преобразований с конвейерной архитектурой , однотактным циклом выполнения микрокоманд и бесцикловой структурой шікропрограмм а также автоматизированные средства для их моделирования и отладки алгоритмов.
Практическая ценность работы заключается в следующем :
Новые быстрые алгоритмы ТЧП по модулю чисел Ферма и Мерсенна позволяют повысить как скорость ,так и точность вычисления сверток и корреляций цифровых сигналов в поле вещественных или комплексных чисел . Программы моделирования ТЧП по модулю больших чисел делают еоэыожным значительно расширить их применение .
Разработанные архитектуры процессоров быстрых ортогональных преобразований а также средства их моделирования и автоматизированной отладки ынкрзлрогряш позволяет проектировать их для промышленного производства . Сравнительная простота их устройства .
высокое быстродействие и низкая себестоимость делают их применение весьма перспективний для радио- и гидролокации а также для обработки речи и изображений .
- Быстрые алгоритмы векторно - разностного кодирования речевых сигналов позволяют создавать программные системы компрессии - декомпрессии речи в реальном времени средствами персонального компьютера быстродействием свыше 10 МГц , а также осуществлять речевой обмен по низкоскоростным каналам связи .
Внедрение результатов :
1)Экспериментальный моделирующий комплекс для исследования алгоритмов и структур процессора быстрых ортогональных преобразований для для реализации БПФ в задачах допплеровскои фильтрации радиолокационных сигналов в системе управления воздушным движением (выполнен для ВНИИРА и для АООТ "Радар ММС") .
2)Экспериментальный моделирующий комплекс для исследования алгоритмов сжатия в реальном времени речевых сигналов для их передачи по низкоскоростным каналам связи (по ваказу ОКБ "Мніу.іьО
3)Экспериментальный моделирующий комплекс для исследования алгоритмов сжатия речевых сигналов для организации речевой почты в вычислительных сетях . Выполнен для.НИИЭГУ и для военной инженерно-космической академии им . Можайского .
4)Програімго-аппаратная обучающая система с аудиосредствамя (по заказу Ленэнергонадэор АО "Ленэнерго").
Публикации :
По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ , получено в том числе 3 авторских свидетельства .
Апробация результатов :Материалы докладывались и обсуждались на международном симпозиуме INF0-89 (Минск ,lS8Sr), на международной конференции "Системы цифровой обработки и анализа изображений" СЦОИ-91 (Рига ,1991г), на XIII всесоюзном симпозиуме "Логическое управление с использованием ЭВМ" (Москва , 1990г), на международном симпозиуме "Интеллектуальные системы" ИНТЕЛС-96 (С.-Петербург,19Э5г).
Структура и об'єм работы:
Диссертация состоит из введения , пяти глав .заключения и списка цитируемой литературы , включающего 60 наименований , основная часть работы изложена на 99 страница.1: машинописного текста. Работа содержит 14 рисунков и 5 таблиц .
