International Telemetering Conference Proceedings / October 20-23, 2003 / Riviera Hotel and Convention Center, Las Vegas, Nevada / It is widely recognized that telemetry channels, particularly airborne channels, are afflicted by multipath propagation effects. It has also been shown that adaptive equalization can be highly effective in mitigating these effects. However, numerous other factors influence the behavior of adaptive equalization, and the type of modulation employed is certainly one of these factors. This is particularly true on modulations that exhibit different operating bandwidths. Computer simulations using the Constant Modulus Algorithm (CMA) have recently been reported for PCM/FM, ARTM Tier 1 SOQPSK, and Tier II SOQPSK. These encouraging results have led to a hardware implementation of a CMA equalizer. This paper presents the latest results from this work.

The United States (U.S.) Army Yuma Proving Ground (YPG) conducted a series of rotary-wing flight tests for the sole purpose of checking out Telemetry data link instrumentation. Four flights were conducted at YPG in February 2016 that built upon an earlier test flight conducted in June 2015. The most recent iteration of testing examined the benefits of frequency diversity on aircraft and the spatial diversity of receiving sites using existing hardware at YPG. Quantitative analysis from those flight results will be presented and include discussion on how results will affect future mission operations at YPG.

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International Telemetering Conference Proceedings / October 25-28, 1999 / Riviera Hotel and Convention Center, Las Vegas, Nevada / The performance of novel experimental blind equalizers suitable for a large class of applications including telemetry systems and other wireless applications is described. Experimental hardware research of these adaptive patent pending Feher Equalizers (FE) confirms computer simulated data [1]. A two-ray RF selective faded telemetry channel has been simulated. A dynamically changing channel environment with a selective fade rate in the 1Hz to 50Hz range has been constructed by laboratory hardware. The Test and Evaluation (T&E) setup had RF frequency selective dynamic notch depth variations in the Power Spectral Density (PSD) within the band of the signal of up to 15dB. As an illustrative example of the adaptive equalizer capability we used a 1Mb/s rate Feher patented FQPSK [1] Commercially Of The Shelf (COTS) product. Both hardware experimental results as well as simulation indicate substantial performance improvement with the utilization of the FE. It is demonstrated that the FE improves for a large class of frequency selective faded systems the Bit Error Rate(BER) from 10^-2 to 10^-6. Similar performance improvements are presented for the Block Error Rate (BLER).

Este trabalho tem dois propósitos principais. O primeiro compreende o estudo de um equipamento transceptor para viabilizar a transmissão digital de dados duplex a dois fins na malha telefônica comercial instalada. Um estudo inicial da linha de assinante e dos principais métodos de transmissão duplex e realizado. O método de cancelamento de eco e sugerido por conferir ao transceptor melhor desempenho. O transceptor tem a sua estrutura abordada e definida. Além do cancelador, todos os demais circuitos, julgados pelo autor como importantes, são analisados. Dentre os principais estão o codificador 2B1Q, os equalizadores adaptativos e a referencia adaptativa. O segundo propósito compreende o estudo de uma arquitetura capaz de implementar o cancelador do transceptor e sua especificação e simulação. Inicialmente, junto a proposta do equipamento, tipos de canceladores, formas de cancelamento e demais características relacionadas são abordadas. O algoritmo utilizado para a adaptação dos coeficientes e exposto, e, através de simulações, validado. Os problemas decorrentes do use de palavra finita em sistemas digitais sac. considerados. Os procedimentos da operação de cancelamento são especificados e as tarefas distribuídas. Após, finalizando este trabalho, propõe-se a parte operativa, composta por dois processadores, por um banco de registradores e por uma interface de entrada e saída. A arquitetura e descrita em linguagem HDC de descrição de hardware e apos simulada funcionalmente para validação das funções pretendidas. A parte de controle, parcialmente descrita também em HDC, tem algumas características comentadas . / This work has two main goals. The first one is the study of a transceiver equipment to allow two-wire duplex data digital transmission over the existing telephonic network. An initial study of the subscriber line and of the main duplex transmission methods is done. The echo cancellation method is suggested since higher performance transceiver may be obtained. The structure of the transceiver is considered and defined. Besides the echo canceller, all the others circuits deemed important by the author are analysed. The second goal comprehends the study of an architecture capable of implementing the transceiver echo canceller, and its specification and simulation. Initially, gearing to the equipment proposal, the type of cancellers, ways of cancelling and other related characteristics are approached. The algorithm used for the adaptation of coefficients is exposed and validated through simulations. The problems due to the use of finite word length in digital systems are considered. The cancelling operation procedures are specified and the different tasks are distributed. Finally, at the end of this work, the data path, composed of two processors, of a register bank and of an I/O interface, is proposed. The architecture is described in the HDC hardware description language, and later it is simulated for validation of the proposed functions. The control path, partially described in HDC also, has some of its characteristics addressed.

The Decision Feedback Equalizer (DFE) is a known method of channel equalization which has performance superiority over linear equalizer. The best performance of DFE is obtained, commonly, with training period which is used for initial acquisiton of channel or recovering changes in the channel. The training period requires a training sequence which reduces the bit transmission rate or is not possible to send in most of the situations. So, it is desirable to skip the training period. The Unsupervised (Blind) DFE (UDFE) is such a DFE scheme which has no training period. The UDFE has two modes of operation. In one mode, the UDFE uses Constant Modulus Algorithm (CMA) to perform channel acquisition, blindly. The other mode is the same as classical decision-directed DFE. This thesis compares the performances of the classical trained DFE method and the UDFE. The performance comparison is done in some channel environments with the problem of timing error present in the received data bearing signal. The computer aided simulations are done for two stationary channels, a time-varying channel and a frequency selective Rayleigh fading channel to test the performance of the relevant equalizers. The test results are evaluted according to mean square error (MSE), bit-error rate (BER), residual intersymbol interference (RISI) performances and equalizer output diagrams. The test results show that the UDFE has an equal or, sometimes, better performance compared to the trained DFE methods. The two modes of UDFE enable it to solve the absence of training sequence.

Este trabalho tem dois propósitos principais. O primeiro compreende o estudo de um equipamento transceptor para viabilizar a transmissão digital de dados duplex a dois fins na malha telefônica comercial instalada. Um estudo inicial da linha de assinante e dos principais métodos de transmissão duplex e realizado. O método de cancelamento de eco e sugerido por conferir ao transceptor melhor desempenho. O transceptor tem a sua estrutura abordada e definida. Além do cancelador, todos os demais circuitos, julgados pelo autor como importantes, são analisados. Dentre os principais estão o codificador 2B1Q, os equalizadores adaptativos e a referencia adaptativa. O segundo propósito compreende o estudo de uma arquitetura capaz de implementar o cancelador do transceptor e sua especificação e simulação. Inicialmente, junto a proposta do equipamento, tipos de canceladores, formas de cancelamento e demais características relacionadas são abordadas. O algoritmo utilizado para a adaptação dos coeficientes e exposto, e, através de simulações, validado. Os problemas decorrentes do use de palavra finita em sistemas digitais sac. considerados. Os procedimentos da operação de cancelamento são especificados e as tarefas distribuídas. Após, finalizando este trabalho, propõe-se a parte operativa, composta por dois processadores, por um banco de registradores e por uma interface de entrada e saída. A arquitetura e descrita em linguagem HDC de descrição de hardware e apos simulada funcionalmente para validação das funções pretendidas. A parte de controle, parcialmente descrita também em HDC, tem algumas características comentadas . / This work has two main goals. The first one is the study of a transceiver equipment to allow two-wire duplex data digital transmission over the existing telephonic network. An initial study of the subscriber line and of the main duplex transmission methods is done. The echo cancellation method is suggested since higher performance transceiver may be obtained. The structure of the transceiver is considered and defined. Besides the echo canceller, all the others circuits deemed important by the author are analysed. The second goal comprehends the study of an architecture capable of implementing the transceiver echo canceller, and its specification and simulation. Initially, gearing to the equipment proposal, the type of cancellers, ways of cancelling and other related characteristics are approached. The algorithm used for the adaptation of coefficients is exposed and validated through simulations. The problems due to the use of finite word length in digital systems are considered. The cancelling operation procedures are specified and the different tasks are distributed. Finally, at the end of this work, the data path, composed of two processors, of a register bank and of an I/O interface, is proposed. The architecture is described in the HDC hardware description language, and later it is simulated for validation of the proposed functions. The control path, partially described in HDC also, has some of its characteristics addressed.

Este trabalho tem dois propósitos principais. O primeiro compreende o estudo de um equipamento transceptor para viabilizar a transmissão digital de dados duplex a dois fins na malha telefônica comercial instalada. Um estudo inicial da linha de assinante e dos principais métodos de transmissão duplex e realizado. O método de cancelamento de eco e sugerido por conferir ao transceptor melhor desempenho. O transceptor tem a sua estrutura abordada e definida. Além do cancelador, todos os demais circuitos, julgados pelo autor como importantes, são analisados. Dentre os principais estão o codificador 2B1Q, os equalizadores adaptativos e a referencia adaptativa. O segundo propósito compreende o estudo de uma arquitetura capaz de implementar o cancelador do transceptor e sua especificação e simulação. Inicialmente, junto a proposta do equipamento, tipos de canceladores, formas de cancelamento e demais características relacionadas são abordadas. O algoritmo utilizado para a adaptação dos coeficientes e exposto, e, através de simulações, validado. Os problemas decorrentes do use de palavra finita em sistemas digitais sac. considerados. Os procedimentos da operação de cancelamento são especificados e as tarefas distribuídas. Após, finalizando este trabalho, propõe-se a parte operativa, composta por dois processadores, por um banco de registradores e por uma interface de entrada e saída. A arquitetura e descrita em linguagem HDC de descrição de hardware e apos simulada funcionalmente para validação das funções pretendidas. A parte de controle, parcialmente descrita também em HDC, tem algumas características comentadas . / This work has two main goals. The first one is the study of a transceiver equipment to allow two-wire duplex data digital transmission over the existing telephonic network. An initial study of the subscriber line and of the main duplex transmission methods is done. The echo cancellation method is suggested since higher performance transceiver may be obtained. The structure of the transceiver is considered and defined. Besides the echo canceller, all the others circuits deemed important by the author are analysed. The second goal comprehends the study of an architecture capable of implementing the transceiver echo canceller, and its specification and simulation. Initially, gearing to the equipment proposal, the type of cancellers, ways of cancelling and other related characteristics are approached. The algorithm used for the adaptation of coefficients is exposed and validated through simulations. The problems due to the use of finite word length in digital systems are considered. The cancelling operation procedures are specified and the different tasks are distributed. Finally, at the end of this work, the data path, composed of two processors, of a register bank and of an I/O interface, is proposed. The architecture is described in the HDC hardware description language, and later it is simulated for validation of the proposed functions. The control path, partially described in HDC also, has some of its characteristics addressed.

Orientador: Yuzo Iano / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-08T10:21:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Arthur_Rangel_D.pdf: 3675976 bytes, checksum: 65350df75e5a9588b1366325ac95ef62 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Esta tese trata da otimização de receptores de TV Digital baseados em OFDM, com avaliação de desempenho em redes de retransmissão em freqüência única (SFN . Single Frequency Networks) regionais. Tal ambiente facilita a distribuição de canais, porém possui características que dificultam o trabalho do receptor. São tratados, inicialmente, de projetos de filtros canceladores de elos de realimentação em estações retransmissoras, que ocorrem quando a antena de transmissão interfere na antena de recepção. Um novo filtro, baseado em técnicas que utilizam informação temporal é proposto. Novas propostas são feitas para as partes de sincronismo, estimação e equalização de canal, e codificação/decodificação. Uma técnica, vinda da teoria de reconhecimento de padrões, é aplicada para diminuição da complexidade no processo de sincronismo temporal. Um sistema de estimação de canal 2D e equalização adaptativa, usando o LMS (Least Mean Square), é comparado com técnicas clássicas da literatura, e um ganho significativo é encontrado. Como novo esquema de codificação e decodificação é proposto um esquema iterativo, baseado em códigos turbo, com número reduzido de iterações. Tal código melhora o desempenho do sistema em relação ao uso combinado dos decodificadores Viterbi e Reed Solomon. Todas as propostas são combinadas para se avaliar o desempenho do receptor diante de condições típicas de SFN e multicaminhos típicos em recepção de TV do Brasil / Abstract: This thesis deals with the optimization of Digital TV receivers based on OFDM, with performance evaluation in regional single frequency networks (SFN). Such environment facilitates the channel distribution, however its characteristics degrade the receiver operation. Initially, projects of loop canceller filters in relay stations are treated, and they are necessary when the transmission antenna causes interference on reception antenna. A new filter, based on time information is proposed. New proposals are made for the synchronism, channel estimation and equalization, and coding/decoding. One technique, coming from the pattern recognition theory, is applied for complexity reduction in the process of time synchronism. A 2D channel estimation system and adaptive equalization, using LMS (Least Mean Square), is compared to classical techniques in the literature, and a significant gain is achieved. As a new coding and decoding scheme, an iterative system based on turbo codes is used with reduced number of iterations. Such code improves the system performance when compared to the Viterbi and Reed Solomon concatenated decoders. The proposals are combined and the performance of the proposed receiver is evaluated on typical conditions of SFN and on typical multipaths for TV reception in Brazil / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

[EN] The field of audio signal processing has undergone a major development in recent years. Both the consumer and professional marketplaces continue to show growth in audio applications such as immersive audio schemes that offer optimal listening experience, intelligent noise reduction in cars or improvements in audio teleconferencing or hearing aids. The development of these applications has a common interest in increasing or improving the number of discrete audio channels, the quality of the audio or the sophistication of the algorithms. This often gives rise to problems of high computational cost, even when using common signal processing algorithms, mainly due to the application of these algorithms to multiple signals with real-time requirements. The field of High Performance Computing (HPC) based on low cost hardware elements is the bridge needed between the computing problems and the real multimedia signals and systems that lead to user's applications. In this sense, the present thesis goes a step further in the development of these systems by using the computational power of General Purpose Graphics Processing Units (GPGPUs) to exploit the inherent parallelism of signal processing for multichannel audio applications. The increase of the computational capacity of the processing devices has been historically linked to the number of transistors in a chip. However, nowadays the improvements in the computational capacity are mainly given by increasing the number of processing units and using parallel processing. The Graphics Processing Units (GPUs), which have now thousands of computing cores, are a representative example. The GPUs were traditionally used to graphic or image processing, but new releases in the GPU programming environments such as CUDA have allowed the use of GPUS for general processing applications. Hence, the use of GPUs is being extended to a wide variety of intensive-computation applications among which audio processing is included. However, the data transactions between the CPU and the GPU and viceversa have questioned the viability of the use of GPUs for audio applications in which real-time interaction between microphones and loudspeakers is required. This is the case of the adaptive filtering applications, where an efficient use of parallel computation in not straightforward. For these reasons, up to the beginning of this thesis, very few publications had dealt with the GPU implementation of real-time acoustic applications based on adaptive filtering. Therefore, this thesis aims to demonstrate that GPUs are totally valid tools to carry out audio applications based on adaptive filtering that require high computational resources. To this end, different adaptive applications in the field of audio processing are studied and performed using GPUs. This manuscript also analyzes and solves possible limitations in each GPU-based implementation both from the acoustic point of view as from the computational point of view. / [ES] El campo de procesado de señales de audio ha experimentado un desarrollo importante en los últimos años. Tanto el mercado de consumo como el profesional siguen mostrando un crecimiento en aplicaciones de audio, tales como: los sistemas de audio inmersivo que ofrecen una experiencia de sonido óptima, los sistemas inteligentes de reducción de ruido en coches o las mejoras en sistemas de teleconferencia o en audífonos. El desarrollo de estas aplicaciones tiene un propósito común de aumentar o mejorar el número de canales de audio, la propia calidad del audio o la sofisticación de los algoritmos. Estas mejoras suelen dar lugar a sistemas de alto coste computacional, incluso usando algoritmos comunes de procesado de señal. Esto se debe principalmente a que los algoritmos se suelen aplicar a sistemas multicanales con requerimientos de procesamiento en tiempo real. El campo de la Computación de Alto Rendimiento basado en elementos hardware de bajo coste es el puente necesario entre los problemas de computación y los sistemas multimedia que dan lugar a aplicaciones de usuario. En este sentido, la presente tesis va un paso más allá en el desarrollo de estos sistemas mediante el uso de la potencia de cálculo de las Unidades de Procesamiento Gráfico (GPU) en aplicaciones de propósito general. Con ello, aprovechamos la inherente capacidad de paralelización que poseen las GPU para procesar señales de audio y obtener aplicaciones de audio multicanal. El aumento de la capacidad computacional de los dispositivos de procesado ha estado vinculado históricamente al número de transistores que había en un chip. Sin embargo, hoy en día, las mejoras en la capacidad computacional se dan principalmente por el aumento del número de unidades de procesado y su uso para el procesado en paralelo. Las GPUs son un ejemplo muy representativo. Hoy en día, las GPUs poseen hasta miles de núcleos de computación. Tradicionalmente, las GPUs se han utilizado para el procesado de gráficos o imágenes. Sin embargo, la aparición de entornos sencillos de programación GPU, como por ejemplo CUDA, han permitido el uso de las GPU para aplicaciones de procesado general. De ese modo, el uso de las GPU se ha extendido a una amplia variedad de aplicaciones que requieren cálculo intensivo. Entre esta gama de aplicaciones, se incluye el procesado de señales de audio. No obstante, las transferencias de datos entre la CPU y la GPU y viceversa pusieron en duda la viabilidad de las GPUs para aplicaciones de audio en las que se requiere una interacción en tiempo real entre micrófonos y altavoces. Este es el caso de las aplicaciones basadas en filtrado adaptativo, donde el uso eficiente de la computación en paralelo no es sencillo. Por estas razones, hasta el comienzo de esta tesis, había muy pocas publicaciones que utilizaran la GPU para implementaciones en tiempo real de aplicaciones acústicas basadas en filtrado adaptativo. A pesar de todo, esta tesis pretende demostrar que las GPU son herramientas totalmente válidas para llevar a cabo aplicaciones de audio basadas en filtrado adaptativo que requieran elevados recursos computacionales. Con este fin, la presente tesis ha estudiado y desarrollado varias aplicaciones adaptativas de procesado de audio utilizando una GPU como procesador. Además, también analiza y resuelve las posibles limitaciones de cada aplicación tanto desde el punto de vista acústico como desde el punto de vista computacional. / [CAT] El camp del processament de senyals d'àudio ha experimentat un desenvolupament important als últims anys. Tant el mercat de consum com el professional segueixen mostrant un creixement en aplicacions d'àudio, com ara: els sistemes d'àudio immersiu que ofereixen una experiència de so òptima, els sistemes intel·ligents de reducció de soroll en els cotxes o les millores en sistemes de teleconferència o en audiòfons. El desenvolupament d'aquestes aplicacions té un propòsit comú d'augmentar o millorar el nombre de canals d'àudio, la pròpia qualitat de l'àudio o la sofisticació dels algorismes que s'utilitzen. Això, sovint dóna lloc a sistemes d'alt cost computacional, fins i tot quan es fan servir algorismes comuns de processat de senyal. Això es deu principalment al fet que els algorismes se solen aplicar a sistemes multicanals amb requeriments de processat en temps real. El camp de la Computació d'Alt Rendiment basat en elements hardware de baix cost és el pont necessari entre els problemes de computació i els sistemes multimèdia que donen lloc a aplicacions d'usuari. En aquest sentit, aquesta tesi va un pas més enllà en el desenvolupament d'aquests sistemes mitjançant l'ús de la potència de càlcul de les Unitats de Processament Gràfic (GPU) en aplicacions de propòsit general. Amb això, s'aprofita la inherent capacitat de paral·lelització que posseeixen les GPUs per processar senyals d'àudio i obtenir aplicacions d'àudio multicanal. L'augment de la capacitat computacional dels dispositius de processat ha estat històricament vinculada al nombre de transistors que hi havia en un xip. No obstant, avui en dia, les millores en la capacitat computacional es donen principalment per l'augment del nombre d'unitats de processat i el seu ús per al processament en paral·lel. Un exemple molt representatiu són les GPU, que avui en dia posseeixen milers de nuclis de computació. Tradicionalment, les GPUs s'han utilitzat per al processat de gràfics o imatges. No obstant, l'aparició d'entorns senzills de programació de la GPU com és CUDA, han permès l'ús de les GPUs per a aplicacions de processat general. D'aquesta manera, l'ús de les GPUs s'ha estès a una àmplia varietat d'aplicacions que requereixen càlcul intensiu. Entre aquesta gamma d'aplicacions, s'inclou el processat de senyals d'àudio. No obstant, les transferències de dades entre la CPU i la GPU i viceversa van posar en dubte la viabilitat de les GPUs per a aplicacions d'àudio en què es requereix la interacció en temps real de micròfons i altaveus. Aquest és el cas de les aplicacions basades en filtrat adaptatiu, on l'ús eficient de la computació en paral·lel no és senzilla. Per aquestes raons, fins al començament d'aquesta tesi, hi havia molt poques publicacions que utilitzessin la GPU per implementar en temps real aplicacions acústiques basades en filtrat adaptatiu. Malgrat tot, aquesta tesi pretén demostrar que les GPU són eines totalment vàlides per dur a terme aplicacions d'àudio basades en filtrat adaptatiu que requereixen alts recursos computacionals. Amb aquesta finalitat, en la present tesi s'han estudiat i desenvolupat diverses aplicacions adaptatives de processament d'àudio utilitzant una GPU com a processador. A més, aquest manuscrit també analitza i resol les possibles limitacions de cada aplicació, tant des del punt de vista acústic, com des del punt de vista computacional. / Lorente Giner, J. (2015). Adaptive signal processing for multichannel sound using high performance computing [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/58427 / TESIS