|
|
KEI/CZP
Digital Signal Processing
Guarantors: doc. Ing. Martin Poupa, Ph.D.
|
|
|
|
Course annotation
KEI/CZP
-IS/STAG
| The aim of the course is to acquaint students with the principles of digital signal processing. The student will learn to understand the principle of continuous signal discretization, sampling, quantization and coding, will understand the characteristics of the digital signal and its difference from the continuous signal. Furthermore, the student is acquainted with the digital systems that process these discretized signals, the properties of the linear, time-invariant system are defined, and the student is familiar with the term digital filter. The student will further understand the principles of digital filter design, is familiar with design methods and differences of NRDF and RDF filters and will understand the principles of implementing such filters in signal processors. Further, in the subject CZS student is acquainted with the principles and algorithms of discrete Fourier transform and its implementation into HW and analysis and decomposition of the signal to harmonic components - spectral analysis. At the end of the course some basic applications of digital signal processing and methods and principles of changing the sampling frequency are discussed. At the seminars, the student will acquire methods of digital signal processing first in simulation, then in the second part of the semester will implement and test these methods on development kits and by measuring. |
|
|
|
|
| 1. |
(15.2.) Úvod, literatura, proč CZS, historie ? 17.-20.století, signály definice + rozdělení, výhody vs.nevýhody CZS, základní signály používané v CZS |
| 2. |
(22.2.) Pokračování základní signály používané v CZS, energie a výkon sekvence, periodicita diskrétních signálů, komplexní exponeciála + harmonicky vázané komplexní exponenciály, základní operace s posloupnostmi, způsob vyjádření sekvence využitím delta funkce |
| 3. |
(1.3.) Základní vlastnosti (námi probíraných) číslicových systémů: def.systému, linearita, časová invariance, relace vstup-výstup LTI systému - konvoluce, odbočka: korelace (auto k.,vzájemná k.), stabilita, kauzalita LTI. Prostředky popisu LTI soustav: popis v časové a ve frekvenční oblasti, přechod mezi nimi ? DTFT. Popis LTI sys v čas.oblasti ? dif.rce + impulsní odezva. |
| 4. |
(8.3.) Pokračování popisu LTI sys diferenční rovnicí a impulsní odezvou, dále popis LTI sys ve frekvenční oblasti - frekvenční charakteristika systému, Z-transformace, systémová funkce |
| 5. |
(15.3.) Opakování frekvenční charakteristiky sys., Z-transformace jednotlivých základních signálů, ROC, odvození sys funkce + důsledky, kořeny čitatele/jmenovatele, funkce roots(), poly(), freqz(), příklady ?závěry pro ROC ? ROC a stabilita, ROC a kauzalita |
| 6. |
(22.3.) Vzorkování, odvození vzorkování, vzorkovací teorém, aliasing ve frekvenční a časové oblasti, zamezení aliasingu, AAF filtry, převzorkování, příklad na výpočet AAF filtru, AAF filtr telefonního kanálu, princip ?-? převodníku, skutečné vzorkování, chyby ADP ? apperture a sampling jitters, SNR, ENOB, SINAD |
| 7. |
(29.3.) Ideální rekonstruktor (interpolátor) ? sinc(x), ZOH, skutečné DAP, rekonstrukční filtry, filtry používané jako AAF a Rek.f. ? rozdělení použití(informace je nesená ve frekvenční / časové oblasti), provedení těchto analogových filtrů. Dále kvantování, způsob reprezentace dat v paměti, chyby při výpočtu, vliv zaokrouhlování a ořezávání ? rozložení chyby |
| 8. |
(5.4.) Dokončení kap.kvantování: př.na vliv zaokr./ořez.na vznik limitních cyklů, def.limitních cyklů, nelinearity typu přetečení, kvantizace amplitudy, statistický model kvantizéru ? výpočty SNR + příklad na sčítání šumů. Dále popis a návrh NRDF (FIR) filtrů ? teorie, vysvětlení fáze ? 4 typy h(n) pro možnost lin.fáze, skup.a fázové zpoždění, pak vsuvka ? okénkování + okna. |
| 9. |
(12.4.) Probrána ještě podrobněji metoda okénkování + některá vybraná okna, dále metody (3) návrhu FIR filtrů ? M.frekv.vzorkování, M.Four.řad, M.Remezova výměnného algoritmu. Dále Popis a návrh RDF (IIR) filtrů ? vlastnosti, rozdělení + podrobně aproximace BW, včetně příklady návrhu analog.BW filtru. |
| 10. |
(19.4.) Pokračování v popisu metod návrhu RDF (IIR) filtrů, tj. Cheb.I, II, Eliptické filtry, rozdíly jednotlivých metod, transformace H(s) ?> H(z): m.náhrady derivace diferencí, m.impulsní invariance, m. bilineární transformace, + př. návrhu číslicové dolní propusti z analogového R-C článku, transformace ve spektru: lp2hp(), lp2bp(), ? |
| 11. |
(26.4.) Struktury filtrů ? promítnuty fólie, namnožené papíry, dále Diskrétní unitární transformace, bázové vektory, jádro transformace, př. různých jader a jejich využití, ? až DFT, vysvětlení maticového a rovnicového zápisu, vlastnosti DFT ? podrobně probrána vlastnost konvoluce (kruhová) ? př. Fast convolution. |
| 12. |
(3.5.) Rychlá Fourierova transformace ? FFT, principy, redukce počtu operací, DIT FFT, DIF FFT, pojmy: in-place algoritmy, bit-reverse. IFFT, dále spektrální analýza - frekvenční krok, T0, zero-padding, frekv.rozlišení, prosakování ve spektru + váhování vstupních dat (okénkování). |
| 13. |
(10.5.) Zopakování spektrální analýzy + probrány 3 základní příklady, dále Systémy se změnou vzorkovacího kmitočtu - resampling (tj.interpolace a decimace) + chování v čas.a frekv.oblasti + př.na digitální záznamník zvuku. Poslední aplikací Číslicové harmonické oscilátory ? popis, h(n), H(z), struktury, parametry při výpočtu pomocí int/float, restartování |
Last updated:
14.02.2022
|
|
|
|
|
Podklady k přednáškám
Does not contain documents.
|
| |
| |
|
|
