Moodle FEL ČVUT
Signály a soustavy
B241 - Zimní 2024/2025
Signály a soustavy - A2B99SAS
| Kredity | 5 |
| Semestry | letní |
| Zakončení | zápočet a zkouška |
| Jazyk výuky | čeština |
| Rozsah výuky | 2+2c |
Anotace
Předmět je zaměřen na vysvětlení základních pojmů používaných pro popis a analýzu signálů a systémů ve spojitém i diskrétním čase. \\Výsledek studentské ankety předmětu je zde: http://www.fel.cvut.cz/anketa/aktualni/courses/AD2B99SAS \\Výsledek studentské ankety předmětu je zde: http://www.fel.cvut.cz/anketa/aktualni/courses/A2B99SAS
Cíle studia
Students learn fundamentals of signal processing for communication, measurement, acoustics, multimedia technology and other fields. Both continuous and discrete time analysis is presented.
Osnovy přednášek
1 Typy signálů, popis a význam (deterministické, náhodné -- základní informace).
2 Charakteristiky signálů (střední hodnota, energie, výkon, vzájemná energie, korelace).
3 Spektrální reprezentace spojitých signálů.
4 Vztahy mezi transformacemi a jejich důsledky.
5 Spektrální hustota a vztah ke korelační funkci. Parsevalova věta. Aplikace v analogových modulacích.
6 Spektrální reprezentace diskrétních signálů.
7 Ideální vzorkování a interpolace, překrývání spekter.
8 DFT a FFT, použití pro výpočet Fourierovy transformace a Fourierovy řady.
9 Klasifikace soustav a jejich vlastnosti, popis soustav v časové oblasti, konvoluce.
10 Systémový popis spojitých a diskrétních systémů, přenosová funkce a frekvenční charakteristika.
11 Průchod signálu nelineárními soustavami, intermodulace.
12 Pásmové signály a jejich popis, komplexní obálka, vzorkování pásmového signálu.
13 Úvod do modulací, AWGN, SNR.
14 Vybrané aplikace.
2 Charakteristiky signálů (střední hodnota, energie, výkon, vzájemná energie, korelace).
3 Spektrální reprezentace spojitých signálů.
4 Vztahy mezi transformacemi a jejich důsledky.
5 Spektrální hustota a vztah ke korelační funkci. Parsevalova věta. Aplikace v analogových modulacích.
6 Spektrální reprezentace diskrétních signálů.
7 Ideální vzorkování a interpolace, překrývání spekter.
8 DFT a FFT, použití pro výpočet Fourierovy transformace a Fourierovy řady.
9 Klasifikace soustav a jejich vlastnosti, popis soustav v časové oblasti, konvoluce.
10 Systémový popis spojitých a diskrétních systémů, přenosová funkce a frekvenční charakteristika.
11 Průchod signálu nelineárními soustavami, intermodulace.
12 Pásmové signály a jejich popis, komplexní obálka, vzorkování pásmového signálu.
13 Úvod do modulací, AWGN, SNR.
14 Vybrané aplikace.
Osnovy cvičení
1 Úvod: organizace cvičení. Opakování matematických základů. Charakteristiky signálu v časové oblasti: energie.
2 Charakteristiky signálu v časové oblasti: energie a výkon signálu (spojitý i diskrétní čas).
3 Charakteristiky signálu v časové oblasti: autokorelační a vzájemná korelační funkce.
4 Komplexní Fourierova řada (FS): spektrum spojitého periodického signálu.
5 TEST I. Výkonové spektrum, vztah k autokorelační funkci.
6 Fourierova transformace (FT): vztah: signál - spektrum - autokorelační funkce - spektrální energetická/výkonová hustota.
7 DtFT a DtFS: vztah: signál - spektrum - autokorelační funkce - energetické/výkonové spektrum.
8 TEST II. Vzorkování signálu.
9 Lineární stacionární soustavy (LTI) ve spojitém čase: impulsová odezva, přenosová funkce, systémová funkce, výpočet odezvy na buzení.
10 Lineární stacionární soustavy (LTI) v diskrétním čase: impulsová odezva, přenosová funkce, systémová funkce, výpočet odezvy na buzení.
11 MATLAB: generování signálu, zobrazení signálu, výpočet energie a výkonu, výpočet autokorelační funkce.
12 MATLAB: výpočet koeficientů Fourierovy řady (FS a DtFS) pomocí DFT. Výpočet výkonu ve spektrální oblasti.
13 MATLAB: výpočet spektra (FT a DtFT) pomocí DFT. Výpočet energie ve spektrální oblasti.
14 MATLAB: LTI soustava: přenosová funkce, rozložení pólu a nul systémové funkce. Výpočet odezvy na buzení. Charakteristiky signálu na vstupu a výstupu soustavy. ZÁPOČET
2 Charakteristiky signálu v časové oblasti: energie a výkon signálu (spojitý i diskrétní čas).
3 Charakteristiky signálu v časové oblasti: autokorelační a vzájemná korelační funkce.
4 Komplexní Fourierova řada (FS): spektrum spojitého periodického signálu.
5 TEST I. Výkonové spektrum, vztah k autokorelační funkci.
6 Fourierova transformace (FT): vztah: signál - spektrum - autokorelační funkce - spektrální energetická/výkonová hustota.
7 DtFT a DtFS: vztah: signál - spektrum - autokorelační funkce - energetické/výkonové spektrum.
8 TEST II. Vzorkování signálu.
9 Lineární stacionární soustavy (LTI) ve spojitém čase: impulsová odezva, přenosová funkce, systémová funkce, výpočet odezvy na buzení.
10 Lineární stacionární soustavy (LTI) v diskrétním čase: impulsová odezva, přenosová funkce, systémová funkce, výpočet odezvy na buzení.
11 MATLAB: generování signálu, zobrazení signálu, výpočet energie a výkonu, výpočet autokorelační funkce.
12 MATLAB: výpočet koeficientů Fourierovy řady (FS a DtFS) pomocí DFT. Výpočet výkonu ve spektrální oblasti.
13 MATLAB: výpočet spektra (FT a DtFT) pomocí DFT. Výpočet energie ve spektrální oblasti.
14 MATLAB: LTI soustava: přenosová funkce, rozložení pólu a nul systémové funkce. Výpočet odezvy na buzení. Charakteristiky signálu na vstupu a výstupu soustavy. ZÁPOČET
Literatura
A. V. Oppenheim, A. S. Wilsky with S.H. Nawab: Signals and Systems. Prentice-Hall, Second Edition, 1997.
J. R. Buck, M. M. Daniel, A. C. Winter: Computer Explorations in Signals and Systems Using MATLAB. Prentice-Hall, 1997.
Taylor, F.J.: Principles of signals and systems. McGraw-Hill, 1994.
Narasimhan, S.V., Veena, S: Signal Processing, principles and implementation. Alpha Science International, Harrow, 2005.
Proakis, J.G.: Digital Communications. McGraw-Hill, 2001.
J. R. Buck, M. M. Daniel, A. C. Winter: Computer Explorations in Signals and Systems Using MATLAB. Prentice-Hall, 1997.
Taylor, F.J.: Principles of signals and systems. McGraw-Hill, 1994.
Narasimhan, S.V., Veena, S: Signal Processing, principles and implementation. Alpha Science International, Harrow, 2005.
Proakis, J.G.: Digital Communications. McGraw-Hill, 2001.
Požadavky
http://radio/courses/A2B99SAS/index.php
http://moodle.kme.feld.cvut.cz/
http://moodle.kme.feld.cvut.cz/