наверх

Основы цифровой обработки сигналов

18 сентября 2017 - 15 февраля 2018 г.
Завершён
  • 16 недель

    длительность курса

  • около 9 часов в неделю

    понадобится для освоения

  • 4 зачётных единицы

    для зачета в своем вузе

Предметом изучения в курсе являются математические модели сигналов и процессов, происходящих при их преобразовании в цифровых устройствах, а также алгоритмы этих преобразований.

О курсе

Цель изучения курса – получение базовой теоретической подготовки, необходимой для изучения принципов функционирования и методов проектирования цифровых устройств, используемых в инфотелекоммуникационных системах и системах управления. Глубокое понимание основ цифровой обработки сигналов необходимо также для тех, чья работа связана с обработкой сигналов в различных прикладных областях.

Основными задачами дисциплины является обучение слушателей теоретическим основам цифровой обработки сигналов: методам описания дискретных и цифровых сигналов и систем, способам реализации и методам расчета цифровых фильтров, а также принципам построения и применения алгоритмов быстрого преобразования Фурье для спектрального анализа и обработки сигналов.

Изучение фундаментальных основ цифровой обработки сигналов необходимо также для грамотного математического моделирования процессов формирования и обработки сигналов в широко распространенных профессиональных программных комплексах, таких как MATLAB с пакетами расширений, LabVIEW и других.

Полученные в курсе знания, умения и навыки позволят приступить к освоению таких дисциплин как:

  1. Цифровые устройства и микропроцессоры.
  2. Аппаратные средства телекоммуникационных систем.
  3. Измерения в телекоммуникационных системах.
  4. Информационно-измерительные системы.
  5. Инфокоммуниационные системы и сети.
  6. Прием и обработка радиосигналов.
  7. Цифровая обработка изображений.
  8. Основы беспроводной радиосвязи.
  9. Техническая защита информации.

Формат

Еженедельные занятия включают просмотр тематических видеолекций, изучение текстовых материалов, решение типовых задач, выполнение расчетных учебных заданий с автоматизированной проверкой, а также промежуточное контрольное тестирование и итоговые контрольные задания. В рамках курса предусмотрено выполнение виртуальных лабораторных работ с методическими рекомендациями по их выполнению и видеозаписью вводного занятия – мастер-класса.

1.    Сергиенко А. Б. Цифровая обработка сигналов: учеб. пособие. – 3-е изд. / А. Б. Сергиенко. – СПб.Изд-во: БХВ-Петербург, 2011. – 768 с. (Учебник для вузов).

2.    Солонина А.И., Улахович Д.А., Арбузов С.М., Соловьева Е.Б. Основы цифровой обработки сигналов: Курс лекций. Изд. 2-е испр. и перераб.– СПб.: БХВ-Петербург, 2013. 768 с.

3.    Лайонс Р. Цифровая обработка сигналов: Второе издание. Пер. с англ. – М.: ООО «Бином-Пресс», 2006. -656 с.

4.    Гадзиковский В. И. Цифровая обработка сигналов/ В. И. Гадзиковский. – М.: Солон-Пресс, 2013. – 766 с.

5.    Коберниченко В.Г. Расчет и проектирование цифровых фильтров: учебно-методическое пособие/В.Г. Коберниченко. – Екатеринбург: Изд-во Урал. Ун-та, 2013. – 64 с.

6.    Васильев В.П. Основы теории и расчета цифровых фильтров: учеб. Пособие для высш. Учеб. Заведений / В.П. Васильев, Э.Л. Муро, С.М. Смольский; под ред. С.М. Смольсого. – М.: издательский центр «Академия», 2007. – 272 с.

7.    Оппенгейм Р., Шафер Р. Цифровая обработка сигналов: Пер. с англ.  М.: Техносфера, 2009. – 416 с.

Требования

Для успешного освоения курса слушатели должны обладать математической подготовкой курса высшей математики для технических направлений и специальностей (алгебра комплексных чисел, векторная алгебра, основы дифференциального и интегрального исчисления, теория функций комплексной переменной, дифференциальные уравнения). Кроме этого необходимы знания основных методов анализа электрических цепей и представления об основных видах сигналов и их преобразованиях.

Программа курса

РАЗДЕЛ 1. Модели и преобразования дискретных и цифровых сигналов

Тема 1.1. Введение. Аналоговые, дискретные и цифровые сигналы и системы

Тема 1.2. Математическое описание дискретных сигналов. Теорема Уиттекера – Котельникова – Шеннона

Тема 1.3. Дискретное преобразование Фурье. Корреляция и свертка дискретных последовательностей

Тема 1.4. Алгоритмы быстрого преобразования Фурье

Тема 1.5. Алгоритм БПФ с произвольным основанием

Тема 1.6. Основы теории Z – преобразования. Взаимосвязь между непрерывными и дискретными преобразованиями

 

РАЗДЕЛ 2. Дискретные и цифровые фильтры

Тема 2.1. Линейные дискретные и цифровые фильтры и их характеристики

Тема 2.2. Формы реализации линейных дискретных фильтров

Тема 2.3. Реализация линейных цифровых фильтров в частотной области с помощью алгоритмов БПФ. Цифровой спектральный анализ

Тема 2.4. Проектирование фильтров с КИХ

Тема 2.5. Синтез рекурсивных цифровых фильтров по аналоговому прототипу

Тема 2.6. Метод билинейного Z-преобразования

 

РАЗДЕЛ 3. Эффекты квантования и округления в цифровых фильтрах

Тема 3.1. Эффекты квантования сигнала

Тема 3.2. Эффекты округления результатов арифметических операций. Квантование коэффициентов в цифровых фильтрах

 

РАЗДЕЛ 4. Применение цифровых методов и устройств

Тема 4.1. Изменение частоты дискретизации в линейных цифровых фильтрах

Тема 4.2. Цифровые модуляторы и демодуляторы

Результаты обучения

В результате освоения курса слушатель будет способен:

  • Понимать понятийный аппарат теории цифровой обработки сигналов
  • Характеризовать преобразование спектров аналоговых сигналов при дискретизации
  • Демонстрировать навыки спектрального представления дискретных сигналов и их анализа при преобразовании в линейных дискретных фильтрах
  • Определять и анализировать системные функции линейных цифровых фильтров
  • Применять методы синтеза рекурсивных и нерекурсивных цифровых фильтров
  • Применять алгоритмы БПФ для спектрального анализа сигналов и реализации цифровых фильтров
  • Применять способы учета эффектов квантования и округления в цифровых фильтрах
  • Характеризовать сущность базовых алгоритмов цифровой обработки сигналов
  • Программировать базовые алгоритмы цифровой обработки сигналов

Коберниченко Виктор Григорьевич

Кандидат технических наук
Должность: профессор департамента радиоэлектроники и связи, ИРИТ-РТФ

Иванов Олег Юрьевич

Кандидат технических наук
Должность: доцент департамента радиоэлектроники и связи, заместитель директора ИРИТ-РТФ

Сосновский Андрей Васильевич


Должность: старший преподаватель департамента радиоэлектроники и связи ИРИТ-РТФ

Похожие курсы