Sıntesis de alto nivel de algoritmo CoSaMP para reconstrucci´on de se˜nales a partir de muestras

101 Pages·2017·1.98 MB·Spanish

S´ıntesis de alto nivel de
algoritmo CoSaMP para
reconstruccio´n de sen˜ales a
partir de muestras incompletas
por
Cristhian Alfonso Figueroa Figueroa
Tesis sometida como requisito parcial para
obtener el grado de
´
Maestro en Ciencias en el Area de Electro´nica
en el
´
Instituto Nacional de Astrof´ısica, Optica y
Electro´nica
Tonantzintla, Puebla
Supervisada por:
Dr. Juan Manuel Ram´ırez Corte´s, INAOE
c INAOE 2017
(cid:13)
El autor otorga al INAOE el permiso de
reproducir y distribuir copias en su totalidad o en
parte de esta tesis

S´ıntesis de alto nivel de algoritmo CoSaMP para
reconstruccio´n de sen˜ales a partir de muestras
incompletas
Tesis de Maestr´ıa
Por:
Ing. Cristhian Alfonso Figueroa Figueroa
Asesor:
Dr. Juan Manuel Ram´ırez Cort´es
´
Instituto Nacional de Astrof´ısica Optica y Electro´nica
Coordinacio´n de Electro´nica
Tonantzintla, Puebla. Noviembre 2017

Agradecimientos
´
Al Instituto Nacional de Astrof´ısica Optica y Electr´onica, por darme la
oportunidad de prepararme mejor acad´emicamente.
Al Dr. Juan Manuel Ram´ırez Cort´es por el tiempo que dedico´ para guiar-
me durante mi estad´ıa en el instituto y con este trabajo de tesis.
A mis profesores del INAOE, por sus ensen˜anzas durante estos dos an˜os.
A mis sinodales: Dr. Jos´e Rangel, Dr. Jorge Mart´ınez Carballido y Dr. Is-
rael Cruz Vega, por sus correcciones.
A mi madre y hermana por su apoyo incondicional.
A mis amigos y compan˜eros del INAOE: Carlos, Cesar, Miguel, Jorge, Betty,
Balam, Sergio, Dania y los que faltan por su ayuda y consejos.
A CONACyT por la beca otorgada.
[i]
ii Agradecimientos
Coordinacio´n de Electro´nica Instituto Nacional de Astrof´ısica, O´ptica y Electro´nica
Resumen
El sensado comprimido es una t´ecnica desarrollada en an˜os recientes cuyo ob-
jetivo es la adquisicio´n de una sen˜al con representaci´on dispersa o comprimible en
determinado espacio vectorial, con una cantidad de muestras por debajo del l´ımi-
te establecido por el Teorema de Nyquist. En esta tesis se presenta el desarrollo
del algoritmo de reconstrucci´on de sen˜ales CoSaMP a trav´es de s´ıntesis de alto
nivel, haciendo uso de la herramienta Vivado HLS de la empresa Xilinx para una
posterior implementacio´n en un FPGA. Se analiza robustez del algoritmo bajo
experimentos de reconstrucci´on de sen˜ales sint´eticas limpias, sen˜ales con ruido y
finalmente sen˜ales reales con aplicacio´n al sensado de sen˜ales EEG. Se presentan
resultados comparativos relacionados con la fiabilidad de las sen˜ales reconstruidas,
el uso de recursos de hardware y la latencia con un FPGA Virtex-7 de la empresa
Xilinx.
[iii]
iv Resumen
Coordinacio´n de Electro´nica Instituto Nacional de Astrof´ısica, O´ptica y Electro´nica
Abstract
Compressed sensing is a novel technique recently developed whose objective
is the recovery of a signal with sparse representation or compressed on a vector
space with much less samples stablished by the sampling theorem. On this thesis,
the development of the CoSaMP algorithm for signal reconstruction is presented,
and making use of the tool Vivado HLS from Xilinx, different arquitectures are
proposedforafutureimplementationonaFPGA.Therobustnessofthealgorithm
is tested under reconstruction experiments using synthetic clean signals, noisy
signalsandrealsignalswithaplicationonthesensingofEEGsignals.Comparative
resultsonreliability,hardwareutilizationandlatencyarepresentedusingaVirtex-
7 FPGA from Xilinx.
[v]
vi Abstract
Coordinacio´n de Electro´nica Instituto Nacional de Astrof´ısica, O´ptica y Electro´nica