Diseño y optimización para ultra-bajo consumo de arquitecturas y aplicaciones de procesado de señal para las redes de sensores inalámbricas

摘要

En este proyecto se ha desarrollado en hardware el algoritmo FISTA de resolución inversa de problemas lineales en tratamiento de la señal, en su versión constant stepsize. Este diseño reconstruye, a partir de una señal comprimida (con un ratio de compresión de un 50%) mediante el método Compressive Sensing, la señal original de una dimensión. En nuestro caso, la señal será un electrocardiograma (ECG).udLa motivación del proyecto es conseguir reducir el consumo de dispositivos portátiles, llamados Shimmer, que muestrean continuamente ECG, comprimiendo las señales mediante el método Compressive Sensing, que es un algoritmo muy simple y muy eficiente en energía consumida, para después reconstruir estas señales en un dispositivo mucho mas potente, ya que el Shimmer no tiene la potencia necesaria para hacerlo de un modo eficiente en tiempo y energía. De esta forma, el Shimmer puede estar muestreando durante días de forma ininterrumpida, y las señales comprimidas pueden ser reconstruidas de una forma rápida y eficiente utilizando este hardware específico. Las aplicaciones de este proyecto son muy variadas, desde control medico en casa, sin la supervisión continua de un medico en el hospital, al entrenamiento de atletas.ud[ABSTRACT]udIn this project, we developed a hardware version of FISTA algorithm, used to solve linear inverse problems, in its constant stepsize variant. This design reconstructs, from a compressed signal (with a 50% compression ratio) using Compressive Sensing, the original one-dimension signal. In this particular case, this signal is an electrocardiogram (ECG).udThe aim of this project is to reduce the power consumption of portable devices, named Shimmer nodes, which continuously sample ECG signals from a human body, using Compressive Sensing, which is a very simple and energy efficient algorithm, so that the compressed signal can be uncompressed in a much more powerful device, as the Shimmer lacks throughput to do this quickly and efficiently. This way, the battery on the portable device can last for days, and the compressed signals can be reconstructed very quickly by using this specific hardware. The possible applications of this system vary from medical control at home, without having medical surveillance at hospital, to athletes training.