Předmět Číslicové zpracování signálů (KAE / CZS)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu KAE / CZS - Číslicové zpracování signálů, Fakulta elektrotechnická, Západočeská univerzita v Plzni (ZČU).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Obsah

Obsah přednášek1. Úvod, literatura, proč CZS, historie elektrotechniky v pár bodech, definice a klasifikace signálů, výhody / nevýhody CZS.2. Základní signály používané v CZS, energie, výkon sekvence, periodicita diskrétních signálů, komplexní exponenciála + harmonicky vázané komplexní exponenciály, posloupnost dat reprezentovaná delta funkcí.3. Definice LTI systému, linearita, časová-invariance, relace vstupu a výstupu LTI systému, konvoluce, korelace (auto/vzájemná), stabilita, kauzalita LTI systému.4. Popis LTI systému v časové oblasti ? diferenční rovnice, impulsní odezva. Popis LTI systému ve frekvenční oblasti ? frekvenční charakteristika, systémová funkce, Z-transformace5. ROC (Region of Convergence) oblast konvergence Z-transformace, systémová funkce, kořeny čitatele/jmenovatele systémové funkce, nuly a póly systému a jejich vliv na frekvenční chování systému.6. Definice vzorkování, vzorkovací teorém, aliasing v časové a frekvenční oblasti, Anti - aliasing filtry (AAF), převzorkování, podvzorkování, příklad návrhu AAF filtrů, AAF filtry použité v telefonii, Sigma-Delta převodníky, reálné vzorkování, chyby ADP, jittery AD a DA převodníků, SNR, ENOB, SINAD7. ideální interpolátor, rekonstrukce číslicového signálu, DA převodníky, imupsní a frekvenční odezva DAP, sinc(x), návrh inerpolačního filtru. Kvantizace, kvantování a kódování, reprezentace dat v paměti, výpočetní chyby, zaokrouhlování, ořezávání8. Limitní cykly, další nelinearity v číslicových systémech: saturace / přetečení, statistický model kvantizéru, výpočet SNR převodníku, šum v číslicových systémech.9. Nerekurzivní diskrétní filtry (NRDF): popis, vlastnost lineární fáze, impulsní odezva NRDF filtrů - FIR, návrh NRDF filtrů + příklady, metoda okénkování, Gibbsovy oscilace.10. Rekurzivní číslicové filtry (RDF) popis, faze, impulsní odezva RDF filtrů ? IIR, návrh RDF filtrů, transformace H(p) ? H(z), bilineární a impulsně invariantní metody trransformace analogového systému, příklad návrhu.11. Implementační struktury číslicových filtrů, vhodné implementační struktury NRDF/RDF filtrů, pokročilé struktury, duální struktury, transpozice.Discrétní unitární transformace (DUT), jádro transformace, bázové vektory, DFT ? maticový a rovnicový zápis, hluboký vhled do principu a teorie DFT, princip metody rychlé konvoluce.12. Rychlá Fourierova transformace FFT, principy, DIT/DIF FFT, algoritmy In-Place, bit-reverz. IFFT.Spektrální analýza ? hodnost tranformace, frekvenční krok a rozlišení, zero-padding, prosakování ve spektru, metoda okénkování vstupních dat.13. Systémy se změnou vzorkovacího kmitočtu, převzorkování, interpolace/decimace. Aplikace: Digitální záznamník zvuku,číslicové harmonické oscilátory, Goertzelův algoritmus.Obsah laboratorních cvičení1. Základní signály používané v CZS2. Korelace, konvoluce3. Popis a analýza LTI systémů v časové oblasti4. Nuly a póly LTI systému ? analýza systému ve frekvenční oblasti5. Zpracování audiosignálu a návrh filtrů ? pomocí SW Simulink / Matlab6. Vzorkování a rekonstrukce analogového signálu ? ADC, DAC pomocí SW Matlab7. Reprezentace dat v procesorech ? pevná / pohyblivá řádová čárka, příklady8. Metoda okénkování používaná v CZS a při návrhu NRDF filtrů9. Návrh a implementace NRDF / FIR filtrů na vývoj.kitu Motorola 68HC16Z110. Návrh a implementace RDF/IIR filtrů na vývoj.kitu Motorola 68HC16Z111. Návrh a implementace NRDF/FIR filtrů na vývoj.kitu TI DSP 320C5xx12. Návrh a implementace číslicového oscilátoru na vývoj.kitu TI DSP 320C5xx

Získané způsobilosti

Po absolvování kurzy je student schopen navrhnout a sestavit řetězec číslicového zpracování signálu, umí si poradit s různými druhy vzorkovaného vstupního signálu. Student dále na základě získaných znalostí rozpozná, jakou metodu ke zpracování zvolit, jaký typ a kvalitu číslicového filtru použít na danou aplikaci a je schopen celý číslicový systém navrhnout, po částech odsimulovat v počítači a následně pak sestavit v praxi. Je schopen aplikaci pak dále upravit či přizpůsobit na míru potřebám zadavatele.

Literatura

Jan, Jiří. Číslicová filtrace, analýza a restaurace signálů. 2., upr. a rozš. vyd. V Brně : VUTIUM, 2002. ISBN 80-214-1558-4.Davídek, Vratislav; Sovka, Pavel. Číslicové zpracování signálů a implementace. Praha : Vydavatelství ČVUT, 2002. ISBN 80-01-02483-0.DSPguide.comSedláček, Miloš. Zpracování signálu v měřící technice. dotisk 1. vyd. Praha : ČVUT, 1996. ISBN 80-01-00900-9.

Požadavky

Požadavek na zápočet: Absolvovaná cvičení, odevzdané referáty za skupinu. Požadavek na zkoušku: Zkouška se skládá za dvou částí - první část písemná, druhá pak ústní pohovor

Garant

Ing. Vladimír Pavlíček, Ph.D.

Vyučující

Ing. Vladimír Pavlíček, Ph.D.Ing. Jiří Lahoda, Ph.D.Ing. Vladimír Pavlíček, Ph.D.