Análise e síntese de um processador digital wavelet

Abstract

É feita a análise dimensional da média coerente de eletrocardiogramas de alta resolução com o objetivo de definir parâmetros para a descrição detalhada dos deslocamentos e velocidades angulares durante a polarização cardíaca. No contexto de localização de componentes espectrais em alta freqüência, no plano tempo-freqüência, escalogramas de 64 linhas para as escalas e 300 colunas para o intervalo de amostragem da ativação ventricular ilustram com detalhes as perturbações na frente de onda da polarização cardíaca. No âmbito da Instrumentação Eletrônica, é especificado um eletrocardiógrafo para análise espectral, sem filtragem no sinal amplificado. No circuito digital deste aparelho é especificado um controlador de Acesso Direto à Memória, um controlador de comutador analógico e um controlador de conversor A/D, todos em FPGA. Aperfeiçoando Sistemas Digitais existentes para a análise wavelet de sinais em bases ortogonais, após estudo de arquiteturas existentes para a Transformada Wavelet Discreta, é proposta uma nova arquitetura. A nova arquitetura tem processamento assíncrono e calcula ambas as transformadas, direta e inversa, com pequenas modificações. Esta arquitetura apresenta características indispensáveis para análise e síntese em tempo real, fornecendo alta eficiência e boa precisão empregando-se elementos processadores em ponto fixo. Após estudo em Cálculo Numérico e Sistemas Digitais, é escrito o algoritmo que calcula e ao mesmo tempo sintetiza os coeficientes wavelet. É proposto o primeiro processador digital especialmente desenhado para análise e síntese wavelet em tempo real em um circuito integrado, o Analisador Wavelet.

Dimensional analysis is performed on SAECGs electrocardiograms, defining parameters to describe angular paths and angular velocities on details, during cardiac polarization. To localize high frequency spectral components on the time-frequency plane, scalograms with 64 lines for scales and 300 columns for the sampling period on ventricular activation show on details the perturbations on cardiac polarization waveforms. In the ambit of Electronic Instrumentation, a spectral analysis electrocardiograph is specified, without filtering on the amplified signal. On the digital circuit, one FPGA DMA controller and one analog switch and A/D converter controller are specified. Improving digital systems for wavelet analysis on orthogonal bases, after acknowledge on present architectures for the Discrete Wavelet Transform, a new architecture is proposed. The new architecture has asynchronous processing and calculates both direct and inverse DWT with slight modifications. This architecture presents indispensable characteristics for real time analysis and synthesis, allowing to achieve high efficiency and good precision with fixed point processing elements. After detailed study in numerical calculus and digital systems, it is proposed an algorithm to calculate and synthesize wavelet coefficients at the same time. The first digital processor specially designed to perform wavelet analysis and synthesis in real time, in one integrated circuit, the Wavelet Analyzer, is proposed.