Abstract: Dans ce travail, une nouvelle architecture de formateur de faisceau à distorsion de variance minimale moins réponse (MVDR) dans laquelle le vecteur de poids adaptatif est calculé sur la base de la rotation de Givens en colonne modifiée (CGR) est présentée. Par rapport au formateur de faisceaux MVDR conventionnel, la décomposition par rotation en quadrature (QRD) -MVDR convient aux réalisations matérielles. Pour améliorer les exigences de performance en temps réel du Beamformer MVDR, une architecture QRD à base de CGR à canalisation parallèle est utilisée dans l'étape de calcul de poids adaptatif du Beamformer MVDR. Un algorithme de formation de faisceaux MVDR efficace sur le plan du calcul, qui nécessite de calculer uniquement la matrice R dans QRD, plutôt que l'inverse de la matrice, est utilisé pour développer l'architecture. L'architecture développée génère le vecteur de poids adaptatif en 3,9 ns, et donc un faisceau peut être formé en 0,25ms. L'architecture conçue est mise en œuvre à l'aide du codage Verilog Register Transfer Level (RTL), et la vérification de l'équivalence fonctionnelle a été effectuée avec la Verasonics Vantage-64 Ultrasound Research Platform (URP). L'architecture est également portée sur une émulation basée sur Xilinx Kintex-7 FPGA configurée et validée en temps réel, ciblant les applications d'imagerie échographique médicale. L'architecture développée est comparée aux implémentations d'architecture existantes. Il conclut que l'architecture est supérieure en termes de temps de calcul et peut être adaptée pour des applications de formation de faisceaux adaptatifs ultra-rapides.
En este trabajo, se presenta una novedosa arquitectura de conformador de haz sin distorsión de varianza mínima (MVDR) en la que el vector de peso adaptativo se calcula en función de la rotación de Givens (CGR) modificada en función de la columna. En comparación con el formador de haz MVDR convencional, la descomposición de rotación en cuadratura (QRD)-MVDR es adecuada para las realizaciones de hardware. Para mejorar los requisitos de rendimiento en tiempo real del MVDR Beamformer, se emplea una arquitectura QRD basada en CGR revestida de tuberías paralelas en la etapa de cálculo de peso adaptativo del MVDR Beamformer. Para desarrollar la arquitectura se utiliza un algoritmo de formación de haces MVDR computacionalmente eficiente, que requiere calcular solo la matriz R en QRD, en lugar de la matriz inversa. La arquitectura desarrollada genera el vector de peso adaptativo en 3,9 ns y, por lo tanto, se puede formar un haz en un tiempo de 0,25ms. La arquitectura diseñada se implementa utilizando la codificación Verilog Register Transfer Level (RTL), y la comprobación de equivalencia funcional se llevó a cabo con la Verasonics Vantage-64 Ultrasound Research Platform (URP). La arquitectura también se adapta a la configuración de emulación basada en FPGA Xilinx Kintex-7 y se valida en tiempo real, dirigida a aplicaciones de imágenes de ultrasonido médico. La arquitectura desarrollada se compara con las implementaciones de arquitectura existentes. Concluye que la arquitectura es superior en términos de tiempo computacional y se puede adaptar para aplicaciones de formación de haces adaptativa ultrarrápida.
In this work, a novel Minimum Variance Distortion less Response (MVDR) beamformer architecture in which the adaptive weight vector is computed based on modified Column wise Givens Rotation (CGR) is presented. As compared to the conventional MVDR beamformer, Quadrature Rotation Decomposition (QRD)-MVDR is suitable for hardware realizations. To improve the real-time performance requirements of the MVDR Beamformer, a parallel pipe-lined CGR based QRD architecture is employed in the adaptive weight computation stage of the MVDR Beamformer. A computationally efficient MVDR beamforming algorithm, which requires to compute only the R matrix in QRD, rather than matrix inverse is used to develop the architecture. The developed architecture generates the adaptive weight vector in 3.9ns, and hence a beam can be formed in 0.25msec time. The designed architecture is implemented using Verilog Register Transfer Level (RTL) coding, and the functional equivalence checking was carried with the Verasonics Vantage-64 Ultrasound Research Platform (URP). The architecture is also ported on Xilinx Kintex-7 FPGA based Emulation set up and validated in real-time, targeting medical ultrasound imaging applications. The developed architecture is compared with the existing architecture implementations. It concludes that the architecture is superior in terms of computational time and can be adapted for ultrafast adaptive beamforming applications.
في هذا العمل، يتم تقديم بنية جديدة لتشكيل شعاع تشوه الحد الأدنى من التباين أقل استجابة (MVDR) حيث يتم حساب متجه الوزن التكيفي بناءً على دوران Givens (CGR) المعدل حسب العمود. بالمقارنة مع جهاز تشكيل شعاع MVDR التقليدي، فإن تحلل الدوران التربيعي (QRD) - MVDR مناسب لتحقيق الأجهزة. لتحسين متطلبات الأداء في الوقت الفعلي لـ MVDR Beamformer، يتم استخدام بنية QRD مبطنة بالأنابيب المتوازية في مرحلة حساب الوزن التكيفي لـ MVDR Beamformer. يتم استخدام خوارزمية تشكيل شعاع MVDR فعالة حسابيًا، والتي تتطلب حساب مصفوفة R فقط في QRD، بدلاً من عكس المصفوفة لتطوير البنية. تولد البنية المتقدمة متجه الوزن التكيفي في 3.9 ثانية، وبالتالي يمكن تشكيل شعاع في 0.25مللي ثانية. يتم تنفيذ البنية المصممة باستخدام ترميز مستوى نقل سجل Verilog (RTL)، وتم إجراء فحص التكافؤ الوظيفي باستخدام منصة أبحاث Verasonics Vantage -64 بالموجات فوق الصوتية (URP). يتم نقل البنية أيضًا إلى المحاكاة القائمة على Xilinx Kintex -7 FPGA التي تم إعدادها والتحقق من صحتها في الوقت الفعلي، والتي تستهدف تطبيقات التصوير بالموجات فوق الصوتية الطبية. تتم مقارنة الهندسة المعمارية المطورة مع تطبيقات الهندسة المعمارية الحالية. ويخلص إلى أن البنية متفوقة من حيث الوقت الحسابي ويمكن تكييفها لتطبيقات تشكيل الحزم التكيفية فائقة السرعة.
Processing Request
No Comments.