Architectures VLSI des algorithmes de filtrage adaptatif : application à l'annulation d'écho acoustique

Vlsi architecture for adaptive filtering algorithms. Application to acoustic echo cancellation

• Auteur / Autrice : Amer El Helwani
• Direction : Guy Mazaré
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microélectronique
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Mots clés

Mots clés libres

Sciences appliquees

Physique

Electronique

Domaines classiques de la physique

Filtrage adaptatif

Circuit vlsi

Acoustique

Virgule fixe

Transformation hartley

Conception circuit

Circuit integre

4360

Pac

Architecture circuit

Cd

Annulation echo

Cd

Adaptive filtering

Vlsi circuit

Acoustics

Fixed point

Hartley transformation

Circuit design

Integrated circuit

Circuit architecture

Cd

Echo concellation

Cd

Résumé

Les laboratoires des telecommunications etudient depuis de nombreuses annees les problemes lies au phenomene de l'echo acoustique, en recherchant des solutions generalement adaptatives afin d'en annuler les effets. De multiples algorithmes ont ete developpes pour tenir compte des proprietes specifiques du signal d'excitation du systeme a identifier, qui est la parole. En effet, la parole ne possede pas des proprietes statistiques ideales: non-stationnarite, energie moyenne variable, correlation temporelle, etc. Cette these a pour objet l'etude de l'implantation temps reel des algorithmes de filtrage adaptatif du type lms (least mean square). La mise en uvre de ce type d'algorithmes se trouve confrontee a des problemes specifiques lies aux caracteristiques de tels algorithmes fonctionnant en temps reel: charge de calcul importante, grande precision des calculs, memorisation des donnees nombreuses. D'une part, a cause de la longueur de la reponse impulsionnelle du signal d'echo, d'autre part a cause de la complexite des algorithmes mis en uvre, l'utilisation de processeurs de signaux d'usage general se heurte a des difficultes d'execution en temps reel. Des architectures materielles specifiques (asic) sont proposees comme une alternative adaptee a ces exigences, et ceci pour trois options: implantation des algorithmes dans le domaine temporel (nlms, felms, nb-felms) ; implantation des algorithmes dans le domaine frequentiel (flms, mdf, gmdf) ; implantation des algorithmes dans le domaine hybride (tempo-frequentiel). Une etude approfondie de la complexite de ces differentes architectures, en fonction des parametres significatifs de plusieurs algorithmes, est realisee afin de definir un guide de choix pour satisfaire au mieux toutes les contraintes, venant des algorithmes, de l'application et de l'environnement. Enfin, l'algorithme adaptatif, ayant ses performances validees en virgule flottante, ne va pas les conserver necessairement lorsqu'il est implante sur une machine fonctionnant en virgule fixe et possedant des mots de longueur finie. Pour cela on etudie la methodologie de dimensionnement de l'architecture vlsi dediee afin de conserver les performances de l'algorithme. L'algorithme gmdf est pris comme exemple d'etude