Digitální knihovna UPCE přechází na novou verzi. Omluvte prosím případné komplikace. / The UPCE Digital Library is migrating to a new version. We apologize for any inconvenience.

Publikace:
An Energy Efficient and Resource Optimal VLSI Architecture for ECG Feature Extraction for Wearable Healthcare Applications

Konferenční objektopen accesspeer-reviewedpostprint (accepted version)
dc.contributor.authorJanveja, Meenali
dc.contributor.authorParmar, Rushik
dc.contributor.authorTrivedi, Gaurav
dc.contributor.authorPidanič, Jan
dc.contributor.authorNěmec, Zdeněk
dc.date.accessioned2023-07-12T13:18:52Z
dc.date.available2023-07-12T13:18:52Z
dc.date.issued2022
dc.description.abstractThe paper presents a low complexity algorithm for extracting features of an electrocardiogram (QRS complex, P wave and T wave). A low power and resource optimal architecture is designed to implement this algorithm efficiently. The algorithm's parameters are chosen appropriately to avoid any floating-point compute-intensive arithmetic operation enabling us to implement it using comparators, shifters and adders only, which leads to efficient hardware resource utilization. The proposed architecture employs techniques such as clock gating to optimize power consumption. The modules delineating different peaks and boundaries of the ECG signal can be turned off when they are not operational or as per the medical requirements. The algorithm and architecture proposed in this paper are validated using MIT-BIH and QT database from Physionet. The proposed algorithm is implemented using the Virtex - 7 FPGA platform with average resource utilization of 0.42%, which is the least compared to other methods. The implementation is synthesized using 180 nm CMOS technology. The proposed design utilizes 7.38 mu W and 7.38 pJ of power and energy respectively, at an operating frequency of 1 MHz at 1.98 V. The energy consumption of the proposed architecture is reduced by factor of 1.28 compared to other known methods due to minimal utilization of Flip-Flops and LUTs. Therefore, our architecture can be efficiently deployed in low power and resource-constrained wearable healthcare applications.eng
dc.description.abstract-translatedČlánek představuje algoritmus s nízkou složitostí pro extrakci vlastností elektrokardiogramu (QRS komplex, vlna P a vlna T). Pro efektivní implementaci tohoto algoritmu je navržena architektura s nízkou spotřebou energie a optimálními zdroji. Parametry algoritmu jsou vhodně zvoleny tak, aby se vyhnuly jakýmkoli aritmetickým operacím náročným na výpočty v plovoucí řádové čárce, což nám umožňuje implementovat jej pouze pomocí komparátorů, posunovačů a sčítačů, což vede k efektivnímu využití hardwarových prostředků. Navržená architektura využívá techniky, jako je taktování, k optimalizaci spotřeby energie. Moduly vymezující různé špičky a hranice EKG signálu lze vypnout, pokud nejsou v činnosti nebo podle lékařských požadavků. Algoritmus a architektura navržené v tomto článku jsou ověřeny pomocí databáze MIT-BIH a QT z Physionet. Navržený algoritmus je implementován na platformě Virtex - 7 FPGA s průměrným využitím prostředků 0,42 %, což je nejméně ve srovnání s jinými metodami. Implementace je syntetizována pomocí 180 nm technologie CMOS. Navržený návrh využívá 7,38 mu W, respektive 7,38 pJ výkonu a energie při pracovní frekvenci 1 MHz a napětí 1,98 V. Spotřeba energie navržené architektury je ve srovnání s ostatními známými metodami snížena o faktor 1,28 díky minimálnímu využití Flip-Flops a LUT. Proto lze naši architekturu efektivně nasadit v aplikacích nositelné zdravotní péče s nízkou spotřebou energie a omezenými zdroji.cze
dc.event32nd International Conference on Radioelectronics (RADIOELECTRONICS) (21.04.2022 - 22.04.2022, Kosice)eng
dc.formatp. 61-66eng
dc.identifier.doi10.1109/RADIOELEKTRONIKA54537.2022.9764910
dc.identifier.isbn978-1-72818-686-3
dc.identifier.obd39888115
dc.identifier.scopus2-s2.0-85130170303
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/10195/81283
dc.identifier.wos000856002200014
dc.language.isoeng
dc.peerreviewedyeseng
dc.project.IDLTAIN19100/Vývoj bezkontaktní technologie pro inteligentní ochranu zájmových prostorcze
dc.publicationstatuspostprint (accepted version)eng
dc.publisherIEEEeng
dc.relation.ispartof2022 32ND INTERNATIONAL CONFERENCE RADIOELEKTRONIKA (RADIOELEKTRONIKA)eng
dc.relation.publisherversionhttps://ieeexplore.ieee.org/document/9764910/
dc.rightsopen access (green)eng
dc.subjectECG signaleng
dc.subjectQRSeng
dc.subjectP waveeng
dc.subjectT waveeng
dc.subjectwearable deviceseng
dc.subjectEKG signálcze
dc.subjectQRScze
dc.subjectvlna Pcze
dc.subjectvlna Tcze
dc.subjectnositelná zařízenícze
dc.titleAn Energy Efficient and Resource Optimal VLSI Architecture for ECG Feature Extraction for Wearable Healthcare Applicationseng
dc.title.alternativeEnergeticky efektivní a zdrojově optimální VLSI architektura pro extrakci EKG funkcí pro nositelné zdravotnické aplikacecze
dc.typeConferenceObjecteng
dspace.entity.typePublication

Soubory

Původní svazek

Nyní se zobrazuje 1 - 1 z 1
Načítá se...
Náhled
Název:
An_Energy_Efficient_and_Resource_Optimal_VLSI_Architecture_for_ECG_Feature_Extraction_for_Wearable_Healthcare_Applications.pdf
Velikost:
2.69 MB
Formát:
Adobe Portable Document Format
Popis: