Основы цифровой обработки сигналов

Курс посвящен базовым вопросам теории дискретных и цифровых сигналов и систем. В нем рассматриваются математические модели и методы анализа сигналов и систем дискретного времени; методы расчета дискретных фильтров с заданными свойствами; процедуры изменения частоты дискретизации сигнала; эффекты, связанные с конечной точностью представления чисел в цифровых системах.

Помимо лекций, курс содержит лабораторные работы, связанные с моделированием некоторых аспектов цифровой обработки сигналов.

Полностью дистанционный.

Материалы содержат видеолекции, текстовые материалы, 4 лабораторные работы, еженедельные и экзаменационные тесты.

Преподаватель выполняет консультирование слушателей на форуме.

уровень образования: высшее профессиональное образование.

математическая подготовка в объеме курса высшей математики технического вуза.

владение каким-либо языком программирования (рекомендуется использование бесплатного пакета GNU Octave).

Тема 1 - Дискретные сигналы

• Основные характеристики дискретных сигналов
• Преобразование Фурье в дискретном времени
• Z-преобразование
• Дискретизация и восстановление аналоговых сигналов

Тема 2 – Дискретные системы

• Принцип линейной стационарной фильтрации, характеристики линейных дискретных стационарных систем
• Способы описания линейных дискретных стационарных систем
• Формы реализации дискретных систем
• Дискретные системы первого и второго порядка

Тема 3 – Дискретное преобразование Фурье (ДПФ)

• Определение и свойства ДПФ
• Растекание спектра
• Алгоритм быстрого преобразования Фурье
• Связь ДПФ и дискретной фильтрации

Тема 4 - Расчет дискретных фильтров

• Постановка задачи и классификация методов расчета дискретных фильтров
• Методы расчета, использующие аналоговый прототип
• Прямые методы расчета

Тема 5 - Изменение частоты дискретизации сигнала

• Понижение частоты дискретизации (прореживание)
• Повышение частоты дискретизации (интерполяция)
• Передискретизация сигнала с рациональным коэффициентом
• Многокаскадная реализация интерполяции и прореживания

Тема 6 - Эффекты квантования и округления

• Представление чисел в цифровых системах
• Квантование сигнала
• Погрешности квантования и округления в цифровых фильтрах

Полученные в курсе базовые знания позволят в дальнейшем освоить и грамотно использовать более сложные методы обработки сигналов, применяемые для решения прикладных задач в разнообразных областях.

01.04.02 Прикладная математика и информатика
03.03.02 Физика
03.03.03 Радиофизика
03.04.03 Радиофизика
09.04.01 Информатика и вычислительная техника
09.04.02 Информационные системы и технологии
09.04.03 Прикладная информатика
10.04.01 Информационная безопасность
10.05.02 Информационная безопасность телекоммуникационных систем
11.03.01 Радиотехника
11.03.02 Инфокоммуникационные технологии и системы связи
11.05.01 Радиоэлектронные системы и комплексы
15.03.04 Автоматизация технологических процессов и производств
11.00.00 Электроника, радиотехника и системы связи