In this study, the novel digital filtering algorithms are implemented to suppress the noisy characteristics embedded in ambulatory electrocardiogram signals by an android smartphone platform. With this aim, Graphical User Interface (GUI) is designed and implemented by utilizing multithread-Java programming to realize Finite Impulse Response and Infinite Impulse Response filter. With simulating our implemented digital filters built in an android smartphone, we can find the fact that we can efficiently suppresses the noisy characteristics due to baseline wandering and 60 Hz powerline source fluctuations especially in electrocardiograms.
An efficient real-time implementation of digital filtering algorithms using a multiprocessor system in a ring network is investigated. The development time and cost for implementing a high speed signal processing system can be considerably reduced because algorithm are implemented in software using commercially available digital signal processors. This method is based on a parallel block processing approach, where a continuously supplied input data is divided into blocks, and the blocks are processed concurrently by being assigned to each processor in the system. This approach not only requires a simple interconnection network but also reduces the number of communications among the processors very much. The data dependency of the blocks to be processed concurrently brings on dependency problems between the processors in the system. A systematic scheduling method has been developed by using a processors which can be used efficiently, the methods for solving dependency problems between the processors are investigated. Implementation procedures and results for FIR, recursive (IIR), and adaptive filtering algorithms are illustrated.
Design as well as Distortion analysis of signal conditioning filters is very useful for practical applications. Distortion analysis of digital filters for wave forms detection in ECG signals is presented. Several band pass and band reject filters are designed for the analysis. Computer simulations are performed to compare the distortions of the Butterworth type filters and linear phase optimal FIR filters which are widely used for ECG signal processing.
본 논문에서는 감음신경성 난청자의 비선형적으로 변하는 가청 한계값을 보상하는 청력보정회로를 제안한다. 제안된 청력 보정 회로는 주파수 대역에서 직접 보상하기 위해 FFT와 IFFT 프로세서를 사용하고, 회로크기를 줄이기 위해 입력신호 크기 제어 방식을 사용한다. 제안된 청력보정 회로는 기존의 FIR필터 구조가 적용된 청력보정 회로보다 다중밴드 이득 보정이 가능하기 때문에 주파수 보정능력이 감음신경성 난청자에 대해 약 $15\%$이상 향상된 결과를 나타낸다. 입력신호 제어방식 적용으로 입출력 비트가 제한되지 않은 프로세서보다 하드웨어 크기는 $65\%$ 감소된다.
ROM은 디지털 시스템에서 전력 소모가 크고 속도의 병목현상을 갖는 블록이다. 점증적인 시스템의 고속화에 따라 ROM 설계시 전력소모 감소와 동작 속도 향상이 요구 된다 FFT 및 FIR 필터에 적용되는 ROM은 주소를 순차적으로 접근하는 방식의 ROM이 필요하며, 본 논문에서는 순차적으로 주소를 접근하는 ROM을 설계할 때 기존의 ROM과 같은 값을 출력 하면서 저장되는 셀을 줄일 수 있는 방법을 제안하였다 이러한 방법을 이용하면 비트라인에 연결된 저장 셀 개수가 감소되며 따라서 비트라인의 커패시턴스 값이 감소된다 비트라인의 커패시턴스 값이 감소하면서 지연시간 및 파워가 감소한다. 논문에서 예제로 사용한 Fill 계수 저장용 ROM의 경우 제안한 알고리즘을 적용하였을 때 저장 셀 '1'이 최대 86.3% 감소함을 알 수 있다.
In Magnetic Resonance Imaging(MRI), the QRS complex of ECG is used as a trigger signal for MRI scan. But, gradient and RF(radio frequency) artifacts which are caused to static and dynamic field in MRI scanner cause interference in the ECG. Also, the signal shape of theses artifacts can be similar to the QRS-complex, causing possible misinterpretation during patient monitoring and false gating of the MRI. In case of using general FIR or IIR band-pass filters for minimizing the artifacts, artifact-reduction-ratio is not excellent. So, an adaptive real-time digital filter is proposed for reduction of noise by gradient and RF(radio frequency) artifacts. The proposed filter for MRI-Gating is based on the noise-canceller with NLMS(Normalized Least Mean Square) algorithm. The reference signals of the adaptive noise canceller are a combination of the noisy three channel ECG signals. In conclusions, the proposed method showed the acceptable quality of ECG signal with sufficient SNR for gating the MRI and possibility of real time implementation.
무선 통신 시스템은 전자파 신호의 전파 특성과 주위 환경/장애물에 의해 다중 경로 페이딩을 겪게 되어 수신 신호의 급격한 전력 감쇄가 생길 수 있음은 잘 알려져 있는 사실이다. 한편으로 송신기에서 생성된 하나의 동일한 송신 신호가 여러 경로를 통해서 해당 수신기에 도달하므로 이점을 적극적으로 활용하면 데이터 수신 성능을 향상 시킬 수 있는데 이것의 한가지 방법이 레이크 신호처리 기법이다. 본 연구는 PN (pseudo noise) 수열을 사용하여 주파수대역 확산을 구현하는 무선통신 수신기에서 레이크 신호처리 기법에 대해서 연구하였다. 기존의 고정 PN 레이크 복조기는 다중 경로 페이딩 채널의 임펄스 응답 계수의 공액 복소수 값을 계수로 하는 유한 길이 디지털 필터에 의해 수신 신호론 처리한 후, PN 복조 과정을 거쳐 데이터 신호를 재생하게 된다. 본 연구에서는 기존의 PN 복조 과정을 대체하는 최적 복조기의 개념 및 적응 설계 기법을 제안하였다. 제안된 최적 레이크 복조기에 대해 이론적인 성능 분석을 수행하였으며, 컴퓨터 모의 실험을 통해 유도된 결과들의 타당성을 검증하였다. 결과로 새로운 최적 레이크 신호처리기법을 통해 기존의 고정 PN 레이크 복조기에 비해 심볼평균제곱오차가 10dB 이상의 월등한 성능 향상이 가능함을 보였다. 또한 다중 경로 신호의 결합과 PN 복조를 동시에 한 복조 심볼 구간 안에서 수행하는 통합 복조기에 비해서도 약 10 dB 정도의 성능 향상이 있었다. 그리고 최적 레이크 복조기의 심볼평균제곱오차가 이론적인 한계치인 백색잡음 채널에서 QPSK 복조기의 심볼평균제곱오차에 매우 근접함을 보였다.
고령화 시대로 변화해 가면서 재활 복지 산업, 스포츠 산업 시장이 빠르게 성장하고 있다. 특히, 근전도, 뇌전도, 안전도등 생체신호를 이용하여 휠체어 등 복지기기, 의수 및 의족을 제어할 수 있는 재활기기 및 일상의 전자기기 등을 제어할 수 생체 인터페이스 분야는 새로운 미래 신기술영역이며, 또한 사회적 약자인 장애인, 노약자, 재활환자에게 많은 도움을 줄 수 있을 뿐만 아니라 일반인에게도 다양한 응용분야에서 활용될 것이다. 상용화된 생체신호계측 장비 및 인터페이스의 경우 부피가 크고 복잡하며, 고가 제품으로 실생활에 이용하기에는 많은 제약을 갖고 있다. 본 논문에서는 휴대가 가능한 형태의 소형 근전도 신호계측 장치를 구현하였으며, 무선 전송이 가능한 형태의 인터페이스 시스템을 통하여 근전도 신호를 통한 하드웨어 장치 제어가 가능한 제어모듈 개발에 관한 연구를 수행하였다. 손목의 움직임을 통해 발생된 근전도 신호를 입력받아 불필요한 잡음을 제거하고, 신호를 증폭하는 휴대형 하드웨어 모듈을 설계 하였다. 획득된 근전도 신호를 디지털 신호로 변환과 함께 디지털 필터링을 위해 TI사의 TMS320F2808 DSP칩을 사용하여 구현하였다. 또한 획득된 근전도 신호로부터 주성분 분석 기법을 이용하여 상, 하, 좌, 우의 4 동작신호로 분류하였으며 분류된 데이터는 PC 터미널로 무선 전송하여 표시하도록 하였다. 최종적으로 4가지 동작에 대해 85%의 인식률을 얻었으며, 지금보다 높은 인식률을 얻게 된다면 근전도를 이용한 손목동작을 통하여 다양한 하드웨어 시스템을 제어하는 제어신호로 활용이 가능하리라 본다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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