dc.creator | Godinho, Arthur Cardozo | |
dc.date.accessioned | 2024-12-12T15:56:51Z | |
dc.date.available | 2024-12-12T15:56:51Z | |
dc.date.issued | 2024-03-26 | |
dc.identifier.citation | GODINHO, Arthur Cardozo. An Ultra Low-Energy VLSI Approximate Discrete Haar Wavelet Transform for ECG Data Compression. Advisor: Rafael Iankowski Soares. 2024. 88 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) – Centro de Desenvolvimento Tecnológico, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2024. | pt_BR |
dc.identifier.uri | http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/14672 | |
dc.description.abstract | This work proposes a highly efficient compression scheme utilizing a VLSI-based
Discrete Haar Wavelet Transform (DHWT) architecture. This scheme aims to facilitate
improved transmission and storage, particularly in resource-constrained environments
for electrocardiogram (ECG) signal processing. The work presents pruned, approximated,
and truncated DHWT architectures (denoted as PDHWT, AxDHWT, and TDHWT,
respectively) up to level 5, targeting ultra-high energy efficiency in ECG data
compression. Among the developed solutions, the most energy-efficient and areaoptimized
approach employs all three compression techniques simultaneously (pruning,
approximation, and truncation). In this combined approach, the PDHWT technique
achieves significant energy savings by eliminating redundant components. The
AxDHWT approach enhances performance by removing the most computationally expensive
elements. Finally, TDHWT reduces the number of input bits, leading to a
lower-complexity architecture. This combined solution achieves a compression ratio of
0.03125 ( 132 ) and a percent root difference (PRD) less than 2.08. The VLSI architecture
implementation leverages 65 nm CMOS technology with maximum frequency of
1.1 GHz. A key differentiator of this work is the remarkably low energy consumption
of 0.6μW, which surpasses all existing ECG signal compression solutions reported in
recent literature. | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Sem bolsa | pt_BR |
dc.language | eng | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal de Pelotas | pt_BR |
dc.rights | OpenAccess | pt_BR |
dc.subject | Compressão de dados | pt_BR |
dc.subject | Transformadas | pt_BR |
dc.subject | Hardware | pt_BR |
dc.subject | Eletrocardiografia | pt_BR |
dc.subject | Eficiência energética | pt_BR |
dc.subject | Data compression | pt_BR |
dc.subject | Transform | pt_BR |
dc.subject | Electrocardiography | pt_BR |
dc.subject | Energy efficiency | pt_BR |
dc.title | An Ultra Low-Energy VLSI Approximate Discrete Haar Wavelet Transform for ECG Data Compression | pt_BR |
dc.type | masterThesis | pt_BR |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/4971771960181678 | pt_BR |
dc.contributor.advisorID | https://orcid.org/0000-0001-9493-7272 | pt_BR |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/7939385198461157 | pt_BR |
dc.contributor.advisor-co1 | Costa, Eduardo Antonio César da | |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/9974823066634212 | pt_BR |
dc.description.resumo | Este trabalho propõe um esquema de compressão VLSI altamente eficiente baseado
em DHWT (transformada wavelet Haar discreta) para permitir uma melhor
transmissão e armazenamento, especialmente em ambientes com recursos limitados,
em especial para a realização do processamento de sinais de (eletrocardiograma).
Este trabalho apresenta arquiteturas de hardware podadas, aproximadas e truncadas
(PDHWT, AxDHWT e TDHWT) até o nível 5 de compressão. Dentre as diversas
soluções desenvolvidas, a solução mais eficiente em termos de consumo energético
e área ocupada foi aquela que utiliza todas as técnicas de compressão simultaneamente
(poda, aproximação e truncagem). Com relação a esta solução, é possível
afirmar que a abordagem PDHWT gera maior redução no consumo de energia ao
remover os componentes desnecessários. A abordagem AxDHWT garante maior desempenho
ao remover os componentes mais custosos. E por fim, a solução TDHWT
reduz o número de bits da entrada, reduzindo assim a complexidade geral da arquitetura.
Considerando a solução mais eficiente, foi obtido uma taxa de compressão
de 0,03125 (1/32) e um PRD (percent root difference) < 1,54. A implementação da
arquitetura VLSI foi baseada na tecnologia CMOS de 65 nm, com valores de frequência
fixos. O trabalho desenvolvido apresentou como grande diferencial o consumo
energético extremamente baixo sendo este de apenas 0,84 μW, sendo este o menor
consumo entre todas as soluções comparadas, advindas da literatura recente para
compressão de sinais de ECG. | pt_BR |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Computação | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFPel | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.rights.license | CC BY-NC-SA | pt_BR |
dc.contributor.advisor1 | Soares, Rafael Iankowski | |
dc.subject.cnpq1 | CIENCIA DA COMPUTACAO | pt_BR |