up
  • Russian

    course language

  • 16 weeks

    course duration

  • about 9 hours per week

    needed to educate

  • 4 credit points

    for credit at your university

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

About

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.

Format

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.

Requirements

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.

Course program

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

Education results

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

Formed competencies

В соответствии с ФГОС ВО дисциплина «Основы цифровой обработки сигналов участвует в формировании следующих компетенций:
•    Способность выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлекать для их решения соответствующий физико-математический аппарат.
•    Способность применять методы решения задач анализа и расчета характеристик радиотехнических цепей и устройств.
•    Способность выполнять математическое моделирование объектов и процессов по типовым методикам, в том числе с использованием стандартных пакетов прикладных программ.
•    Способность применять существующие методы и алгоритмы решения задач цифровой обработки сигналов.
•    Способность применять положения теории электрических цепей, радиотехнических сигналов, распространения радиоволн, цифровой обработки сигналов, информации и кодирования, электрической связи для решения профессиональных задач.
 

Education directions

Knowledge

В результате освоения курса студент должен знать основы теории дискретных и цифровых сигналов и систем, методы синтеза рекурсивных и нерекурсивных цифровых фильтров, способы учета эффектов квантования и округления в цифровых фильтрах, сущность базовых алгоритмов цифровой обработки сигналов

Skills

  • выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлекать для их решения соответствующий физико-математический аппарат;
  • применять методы решения задач анализа и расчета характеристик радиотехнических цепей и устройств;
  • выполнять математическое моделирование объектов и процессов по типовым методикам, в том числе с использованием стандартных пакетов прикладных программ;
  • применять существующие методы и алгоритмы решения задач цифровой обработки сигналов;
  • разрабатывать цифровые радиотехнические устройства на базе микропроцессоров и микропроцессорных систем и программируемых логических интегральных схем с использованием современных пакетов прикладных программ;
  • применять положения теории электрических цепей, радиотехнических сигналов, распространения радиоволн, цифровой обработки сигналов, информации и кодирования, электрической связи для решения профессиональных задач.

 

Abilities

В результате освоения курса студент должен владеть навыками спектрального представления дискретных сигналов и их анализа при преобразовании в линейных дискретных фильтрах; навыками программирования базовых алгоритмов цифровой обработки сигналов в стандартных пакетах прикладных программ

Отзывы о курсе

Коберниченко Виктор Григорьевич

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

Иванов Олег Юрьевич

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

Сосновский Андрей Васильевич


Position: старший преподаватель департамента радиоэлектроники и связи ИРИТ-РТФ

Similar courses