Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов (2002), страница 2

Синтез рекурсивных фильтров по аналоговому прототипу Метод билинейного з-преобразования Метод инвариантной импульсной характеристики... Прямые методы синтеза Оптимальные методы Субоптимальные методы Субоптимальный синтез нерекурсивных фильтров.... Синтез с использованием окон Фильтры с косинусоидвльным сглаживанием АЧХ,.... Синтез дискретных фильтров в МАТ1.АВ Функции, использующие билинейное к-преобразование Функция 1гпр1пчаг функции прямого синтеза рекурсивных фильтров.....

Функции синтеза с использованием окон .. Функции расчета ФНЧ с косинусоидальным сглаживанием Функция расчета рекурсивного фильтра Гильберта.... Функции минимизации среднеквадратической ошибки .. Реализация метода Ремеза Функции пакета Е81ег Оев19п . Графическая среда для синтеза и анализа фильтров... 275 275 276 277 277 282 284 284 285 286 287 287 287 298 305 308 311 . 313 , 313 314 . 315 . 317 . 318 319 . 320 . 320 .

324 328 . 329 . 335 , 336 340 . 344 348 349 . 355 . 362 367 Содержание Глава 7. Эффекты квантования в цифровых системах Форматы представления чисел, . Представление отрицательных чисел Формат с фиксированной запятой . Формат с плавающей запятой . Процесс квантования Шум квантования Неравномерное квантование Эффекты квантования в цифровых фильтрах Квантование коэффициентов цифровых фильтров Масштабирование коэффициентов цифровых фильтров Переполнение разрядной сетки в процессе вычислений Округление промежуточных результатов вычислений ..

Предельные циклы Учет эффектов конечной точности вычислений в МАТ!.АВ Функции квантования Функции пакета расширения Р!!1ег Оев!9п... Квантователи Квантованные фильтры Анализ предельных циклов Расширение программы 1оа1оо! .. Квантованное БПФ Глава 8. Модуляция и демодуляция .. Амплитудная модуляция Однотональная АМ .. АМ-сигнал в общем случае Энергетические соотношения в АМ-сигнвле Демодуляция АМ Разновидности амплитудной модуляции АМ с подавленной несущей Однополосная модуляция .

Полярная модуляция . Угловая модуляция Фазовая и частотная модуляция .. Гармоническая угловая модуляция Спектр сигнала с гармонической угловой модуляцией Ширина спектра сигнала с гармонической УМ Демодуляция УМ . Квадратурная модуляция Спектр сигнала с квадратурной модуляцией Демодуляция сигнала с квадратурной модуляцией 373 374 374 375 377 380 380 382 383 383 386 388 391 393 395 396 399 400 408 417 418 421 426 427 429 432 434 436 438 438 439 444 447 447 449 451 454 456 458 459 459 Содержание 462 466 467 467 477 481 482 483 483 484 484 485 486 486 487 488 499 параметров Способы модуляции, используемые при передаче цифровой информации Частотная манипуляция Амплитудная манипуляция ..

Фазовая манипуляция Квадратурная манипуляция Широтно-импульсная модуляция Функции модуляции и деМодуляции пакета 819па! Ргосезв~пд Амплитудная модуляция . АМ с подавленной несущей Однополосная модуляция .. фазовая модуляция Частотная модуляция Квадратурная модуляция Широтно-импульсная модуляция Время-импульсная модуляция ..

функции модуляции и демодуляции пакета Сопътап1сабопз Аналоговая модуляция в пакете Согпвип1сабопз Цифровая модуляция в пакете Сопипип1са11опз............. Приложение А. Основы работы с МАТ1 АВ Установка . Работа в интерактивном режиме Справочная система . Интерфейс главного окна Массивы Другие типы данных . Многомерные массивы Строки . Структуры Массивы ячеек Программирование Программы и функции .. Редактор/отладчик М-файлов . Создание функций......, Путь поиска Логические условия Условный оператор Оператор выбора Циклы Функции с переменным числом Ввод и вывод данных 508 508 510 515 517 518 521 521 522 523 523 524 525 526 526 527 528 528 529 529 531 532 Содержание 533 534 542 542 542 545 549 553 555 556 568 568 569 569 569 Работа с отладчиком Оптимизация МАТ!.АВ-программ МАТ!АВ и русский язык Графика....

Двумерная графика Трехмерная графика, Настройка внешнего вида графиков ., Одновременный вывод нескольких графиков Дальнейшее использование графиков . Дополнительные источники информации . Приложение Б. Обзор функций МАТ!.АВ Аие!о Оа1а1ип Оататурез Оегпоз .. Еицп . Е!гпа1 РопГоп . йепега! Огарп2О . йгар!!Зг! .. Огарп!сз . !стоп . !.апо . Майно... Орз Ро!ущип Зрвбип Зрело п Зресогар!! ., Зато п Т!!перил й!1оо!з Чегс1г! уу!паол Приложение В. Компоненты МАТ!.АВ МАТ! АВ Пакеты расширения МАТ!.АВ Математика и анализ Экспорт и импорт данных 557 557 557 559 559 559 560 562 562 562 562 563 563 563 564 564 564 565 565 566 566 567 567 567 567 Содержание Литература .

583 586 Обработка сигналов и изображений . Разработка систем управления Финансовое моделирование и анализ 5!пы!!пК Наборы блоков ЗкпиапК .. Приложение Г. Программа ЗРТоо! Загрузка сигнала Просмотр графика сигнала .. Спектральный анализ сигнала Расчет фильтра .. Просмотр характеристик фильтра фильтрация сигнала Сохранение результатов работы Алфавитный указатель 570 570 571 571 573 574 575 575 577 578 579 580 582 Введение Цифровая обработка сигналов как направление развития науки и техники зародилась в 1950-х годах и поначалу представляла собой довольно экзотическую отрасль радиоэлектроники, практическая ценность которой была далеко не очевидной.

Однако за прошедшие пятьдесят лет благодаря успехам микроэлектроники системы цифровой обработки сигналов не только воплотились в реальность, но и вошли в нашу повседневную жизнь в виде С!)- и 0Ч1)-проигрывателей, модемов, сотовых телефонов и многого другого. Более того, в некоторых прикладных областях цифровая обработка сигналов стала вытеснять «традиционную» (аналоговую). В значительной мере это произошло в аудиотехнике, интенсивно идет процесс перехода телевизионного вещания на цифровую основу. Бурное развитие цифровых технологий во многом изменило как смысл самого понятия «радиотехника», так и требования, предъявляемые к подготовке специалистов в этой области, сделав необходимыми новые знания и умения. Для приобретения знаний нужна соответствующая литература, однако выбор книг, содержащих информацию о цифровой обработке сигналов, весьма невелик.

Учебники и учебные пособия по курсу «Радиотехнические цепи и сигналы» и родственным дисциплинам, такие как [1-4], содержат лишь минимальные сведения о теории дискретных сигналов и фильтров. Фундаментальные труды [7, 8] изданы давно и в настоящее время малодоступны. С момента издания книги [10] тоже прошло более десяти лет, и она охватывает только вопросы, связанные со спектральным анализом. Начавшие появляться в последнее время книги, посвященные цифровым сигнальным процессорам (например, [11]), уделяют больше внимания архитектуре процессоров и средствам разработки программ для них, нежели теоретическим вопросам и алгоритмам.

Данная книга является попыткой хотя бы частично восполнить этот пробел, рассмотрев теоретические основы базовых алгоритмов цифровой обработки сигналов, продемонстрировав их сущность, взаимосвязь и области применения. В качестве средства создания иллюстрационных примеров выбрана система МАТ!.АВ®, созданная фирмой ТЬе Ма»!богаз, !пс. и являющаяся мировым стандартом в области научных и технических расчетов. Базовая библиотека МАТ!.АВ, а также пакеты расширения 8!8па! Ргосезз1пя, Исег 1)ез!8п и Сошшцшсаг1опз 14 Введение содержат большое количество функций, позволяющих легко и быстро осуществлять разнообразные расчеты, связанные с цифровой обработкой сигналов. Для читателей, незнакомых с этой системой, в приложении А приводится краткое описание принципов работы с ией. Книга предназначена для широкого круга читателей — студентов, преподавателей, научных работников, программистов и вообще всех, кто интересуется компьютерной обработкой сигналов и иных данных.

Требуемая для понимания материала математическая подготовка соответствует примерно первому курсу технического вуза. Структура книги Книга состоит из восьми глав и четырех приложений. Первые две главы, «Осиовы анализа сигиалов» и «Аналоговые системы», являются вводными и посвящеиы ие цифровым, а аналоговым сигналам и системам. Поскольку методы анализа цифровых и аналоговых сигналов и систем тесно связаны друг с другом, хорошее понимание обсуждаемых здесь вопросов необходимо для освоения материала последующих глав.

В главе 3, «Дискретиые сигналы», рассматриваются принципы математического описания и анализа числовых последовательностей, которые и являются дискретиыми сигналами. Здесь же обсуждается разница между понятиями аналоговых, дискретных и цифровых сигналов. В главе 4, «Дискретиые системы», изложены принципы линейной обработки дискретиых сигналов (дискретиой фильтрации), рассмотрены способы описания дискретных систем и формы их реализации.

Глава 5, «Спектральиый анализ», как явствует из ее названия, посвящена вопросам спектрального анализа дискретных сигналов. Здесь рассматриваются дискретиое преобразование Фурье и быстрые алгоритмы его вычислеиия, способы реализации фильтрации в частотной области, а также иепараметрические и параметрические методы оцеииваиия спектра дискретного случайного процесса. В главе 6, «Проектироваиие дискретных фильтров», рассматриваются методы синтеза дискретных фильтров, то есть способы расчета дискретных систем, удовлетворяющих задаиным требованиям. Обсуждаются как методы, связанные с использованием аналоговых фильтров-прототипов, так и прямые методы, основанные иа использовании численных алгоритмов оптимизации. Глава 7, «Эффекты квантования в цифровых системзх», посвящена эффектам, возникающим при практической реализации алгоритмов цифровой обработки сигналов из-за конечной точности представления чисел в вычислительных устройствах.

Здесь рассматриваются такие вопросы, как шум квантования, округление коэффициентов и промежуточных результатов вычислений в цифровых фильтрах, возможности возникновения переполнения при вычислениях, а также предельные циклы. Наконец, в главе 8, «Модуляция и демодуляция», речь идет о способах преобразоваиия сигналов для их передачи по каналам связи. Рассматриваются методы Введение 15 модуляции, используемые для передачи как аналоговых сигналов (амплитудная, угловая и квадратурная модуляция), так и цифровой информации (амплитудная, частотная, фазовая и квадратурная манипуляция).