Číslicové zpracování signálů

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra teorie obvodů

Anotace:

Předmět seznamuje se základními metodami analýzy a zpracování číslicových deterministických i náhodných signálů včetně numerických odhadů statistik druhého řádu, jako střední kvadratická hodnota, korelace a spektrální výkonová hustota. Pozornost je věnována návrhu a aplikacím číslicových filtrů, filtraci ve frekvenční oblasti, převzorkování signálů a metodám využívajících diskrétní Fourierovu transformaci včetně krátkodobé spektrální analýzy. Absolvent předmětu získá přehled o problematice, naučí se pracovat s pojmy a provádět analýzu signálů v časové a frekvenční oblasti.

Požadavky:

Osnova přednášek:

1. Deterministické a náhodné signály (charakteristiky, stacionarita, ergodicita)

2. Parametry signálů v časové oblasti a jejich odhad (střední hodnota, střední kv. hodnota, korelace)

3. DFT (základní vlastnosti, frekvenční rozlišení, prosakování, váhování)

4. Spektrální analýza deterministických a náhodných signálů (PSD, spektrogram, princip neurčitosti)

5. Základní popis a vlastnosti číslicových systémů (Z-transformace, číslicové filtry 1. a 2. řádu)

6. Číslicové filtry vyšších řádů, speciální filtry (hřebenový, klouzavý průměr, notch), realizační struktury

7. Metody návrhu IIR filtrů (diskretizace systémů, vztah roviny p a z)

8. Metody návrhu FIR filtrů

9. Filtrace ve frekvenční oblasti: lineární a cyklická konvoluce, metody přičtení a úschovy přesahu

10. Filtrace ve frekvenční oblasti II: metoda OLA s obecným oknem, přímá modifikace spektra

11. Decimace a interpolace, převzorkování signálu, zpracování ve více frekvenčních pásmech

12. Aplikace změny vzorkovacího kmitočtu (frekvenční lupa, polyfázový rozklad). Rekurentní filtrace.

13. Hilbertova transformace, obálka signálu (komplexní). Kvantování v číslicových systémech.

14. Rezerva

Osnova cvičení:

1. Náhodné a deterministické signály, modelování signálů v MATLABu

2. Aplikace korelační analýzy

3. Číslicové signály ve frekvenční oblasti, DFT

4. Odhady spektrálních charakteristik signálů

5. Vlastnosti diskrétních systémů 1. řádu

6. Vlastnosti diskrétních systémů vyšších řádů

7. Číslicové filtry IIR

8. Číslicové filtry FIR

9. Návrh FIR a IIR filtrů z tolerančního pole

10. Číslicová filtrace ve frekvenční oblasti (OLS, OLA)

11. Metoda sčítání přesahů s obecným oknem

12. Zpracování signálu ve více frekvenčních pásmech

13. Hilbertova transformace, výpočet komplexní obálky

14. Rezerva

Cíle studia:

Studijní materiály:

[1] Uhlíř, J., Sovka, P.: Číslicové zpracování signálů. Ediční středisko ČVUT, Praha, 2002. Monografie ČVUT FEL.

[2] Sovka, P., Pollák, P.: Vybrané metody číslicového zpracování signálů. Ediční středisko ČVUT, Praha, 2003. Skriptum ČVUT FEL.

[3] Oppenheim, A. V., Schaffer, R. W. : Discrete-Time Signal Processing. Prentice-Hall, 3rd edition, 2009

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: