Číslicové zpracování signálů

B241 - Zimní 24/25

BD5B31CZS

Číslicové zpracování signálů - BD5B31CZS

Kredity	4
Semestry	zimní
Zakončení	zápočet a zkouška
Jazyk výuky	čeština
Rozsah výuky	14KP+6KC

Anotace

Předmět seznamuje se základními metodami analýzy a zpracování číslicových determinovaných 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.

Cíle studia

Studenti získají teoretické základy a porozumění základních postupů používaných při zpracování signálů. Ve cvičeních získají schopnost používat MATLAB pro řešení úloh číslicového zpracování signálů. Své nabyté znalosti si ověří při řešení semestrálních prací.

Osnovy přednášek

1. Pravděpodobnostní a empirické statistiky prvního a druhého řádu pro náhodné signály
2. Metody odhady parametrů číslicových signálů v časové oblasti
3. Použití DFT pro spektrální analýzu, váhování, konvoluce ve spektru
4. Spektrální analýza reálných signálů (princip neurčitosti, spektrogram, PSD)
5. Základy číslicových filtrů, jejich popis, vlastnosti a příklady
6. Principy návrhu číslicových filtrů, ověření návrhu a simulace
7. Důsledky kvantování v číslicových systémech, možnosti analýzy a simulace
8. Filtrace ve frekvenční oblasti, cyklická konvoluce, metoda přičtení a úschovy přesahu
9. Převzorkování signálů, decimace a interpolace
10. Náhodné pásmové signály a komplexní obálka, realizace diskrétní Hilbertovy transformace
11. Lineární predikce a její aplikace
12. Vlnková transformace a banky filtrů,
13. DFT jako banka filtrů, metody frekvenční lupy, Goertzelův algoritmus
14. Rezerva

Osnovy cvičení

Náhodné a deterministické signály. Modelování signálů v MATLABu
Aplikace korelační analýzy.
Číslicové signály ve frekvenční oblasti, DFT.
Odhady spektrálních charakteristik signálů.
Vlastnosti diskrétních systémů.
Číslicové filtry FIR a IIR
Kvantizační jevy v diskrétních systémech
Číslicová filtrace ve frekvenční oblasti.
Metoda sčítání přesahů pro zpracování dlouhých signálů.
Zpracování signálu ve více frekvenčních pásmech.
Základy parametrického modelování

Literatura

Lze použít jeden ze dvou titulů:
Jiří Jan: Číslicová filtrace, analýza a restaurace signálů, Akademické nakladatelství, VUTIUM, 2002 ISBN: 8021429119
Alan V. Oppenheim, Ronald W. Schafer: Discrete-Time Signal Processing, Prentice Hall Signal Processing, 2009, ISBN-13: 978-0131988422
Oba tituly jsou stále v nabídce prodejců, např. Amazon
K dispozici budou další materiály na stránkách předmětu včetně odkazů na další informace

Požadavky

Základní znalosti z teorie systémů a signálů spojitých v čase i diskrétních.