Цифровая обработка сигналов. Презентация

Цифровая обработка сигналовЛитература1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.Солонина А.И.,Улахович Д.Л. и др. Основы ЦОС. Курс лекций. Изд.2-е СПб.:Питер,2005А.Б.Сергиенко. Цифровая обработка сигналов. – СПб.: Питер, 2003 г.Лайонс Р. Цифровая обработка сигналов. пер. с англ. под ред. Бритова А.А.– М.: Бином, 2006.Айфичер Э.С, Джервис Б.У. Цифровая обработка сигналов: практическийподход, 2-е издание .Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2004Оппенгейм А., Шафер Р. Цифровая обработка сигналов. 2006 год.

856 стр.Куприянов М.С., Матюшкин Б.Д. Цифровая обработка сигналов.– СПб.:Политехника,1998Гольденберг К.Н., Матюшкин Б.Ю., Поляк Н.Н., Цифровая обработкасигналов. – М.: Радио и связь, 1990Рабинер Л., Гоулд Б.. Теория и применение цифровой обработки сигналов./пер. с англ.

– Мир, 1978Блейхут Р. Быстрые алгоритмы цифровой обработки сигналов, М., Мир,1989С.Л. Марпл-мл. Цифровой спектральный анализ и его приложенияЦифровая обработка сигналов. Слайд 2Основные области применения ЦОССвязьКодирование речиВоенная техникаРаспознавание речиСпектральныйанализСинтезаторымузыкиВерификациядиктораКомпенсаторыэхоУльтразвуковоеЗасекреченнаяоборудованиесвязьГенерацияфункцийИгрушкии игрыПовышениекачествафильтрацияречиЦифроваяВидео-конференц.связьОбработкаДиагностическийРадиолокацияинструментарийАнализсейсмограммРобототехникаЦифровоевещаниеи телевидениеОбщетехническиеСинтезречиСверткаМодемыизображенийМониторингОбработкабольныхизображенийЦифроваяфильтрацияЦифровоеуправление……………………………………………..Системы“речь - текст”КорреляцияКосмическаяфотосъемкаЗрениероботовЦифровоерадиоСлуховыеНавигацияприборыСинтезмоделей доступЗасекреченныйПреобразованиеГильбертаКомпрессияданныхКомпрессияипередачаТрансмультиплексорыПротезированиеРадиомодемыВременнойанализКонтрольнаяаппаратура для ЛЭПизображенийБыстрое преобразованиеФурьеАнализизмеренийкосмическихзондовСотоваятелефонияУправлениеракетамиАнализвибрацийМедицинаОбработкаРадиотелескопыречиРаспознаваниеобразовАдаптивнаяфильтрацияИнтеллектуальныемультиплексорыРадиоразведкаФазовая синхронизацияПовышениекачестваизображенияГенерациясигналовАдаптивныекорректорыГидроакустикаТрехмерныевращенияКодирование- декодированиеИнтерполяциякартамиШифрованиеРаботаданныхс цифровымиКосмонавтикаИнструментарийПакетная коммутацияДругиеШирокополосная связьПромышленностьЦОСЦифровая обработка сигналов.

Слайд 3Элементная база ЦОСЭлементная база ЦОСЦифровые ИСМИСБИСПЛИСПрограм.СИССБИСБМКРепрогр.Дискретноаналоговые ИСУниверсальныеЦВМСпециализ.ЦВММикроЭВМСигнальныепроцессорыЦАППЭВМГрафическиепроцессорыПЗС-ППЗБольшиеЭВМСпециализ.процессорыСупер ЭВМСпециализ.ЦВМАЦПУККЦифровая обработка сигналов. Слайд 4Средства разработки системы ЦОСАссемблерMOV A,B11010100010001Языки высокого уровня(C, C++, VHDL, Abel, Verilog,HDL,….)САПРОтладочныйкомплект(Development board)Эмулятор(JTAG)Система ЦОСЦифровая обработка сигналов.

Слайд 5Пример аналогового и цифрового устройствАналоговое устройство+Цифровое устройствоФНЧЦАПАЦП10101001Цифровая обработка сигналов. Слайд 6Преимущества и недостатки ЦОСПреимущества•Повторяемость(малочувствительны к старению, кдопускам точности компонентов, кизменениям температуры)•Высокая помехоустойчивость•Большой динамическийдиапазон•Высокая точность•Универсальность методов иаппаратуры•Гибкость (ВозможностьНедостатки•Большие требования кбыстродействию (ширине полосычастот)•Сложность методов иаппаратуры•Большая мощностьпотребления энергии•Наличие погрешностейдискретизации и шумовквантованияпрограммной перестройки)•Высокая степень интеграцииЦифровая обработка сигналов. Слайд 7Раздел 1.

Теория дискретных системНепрерывные, дискретные и цифровые сигналыПредставление сигналовГрафическиy(t) В, y(n), ý(n)1000, 80111, 70110, 6Цифровой сигнал (квантование поуровню и дискретизация по времени)Непрерывный (аналоговый) сигналДискретный сигнал(дискретизация по времени)q1.0011, 30010, 20001, 1T0.10.20.50.60.70.80.9 t, сек1256789nT=1/fd – шаг дискретизации, fd- частота дискретизации, q –шаг квантования0Цифровая обработка сигналов. Слайд 8Непрерывные, дискретные и цифровые сигналы2.3.Набор чисел: 0, 0.5, 0.25, 0.125..Аналитически: x(n)=1/2n, n=0, 1, 2..4.Рекуррентно: x(n)=x(n-1)/2, x(0)=1, n=0, 1, 2..Примеры последовательностей:u0(n)1-2 -1 0 1u-1(n-nu0)-1(n)u0(n-n0)12nединичный импульс10nn0единичный импульс,задержанный на n0 отсчетов100n0единичныйединичный скачокскачокзадержанный на n0отсчетовесли задана a(n),   n  , тоa ( n)  a(m)u (n  m)m 0Цифровая обработка сигналов.

Слайд 9nЛинейные системы с постоянными параметрами (ЛПП)x(n)Ф[x(n)]y(n)Дискретная ЛППСвойства ЛППЛинейностьЕслиx1(n)иx2(n)ФФтоa1x1(n) +a2x2(n)ФИнвариантность задержкиy1(n)y2(n)a1y1(n) +a2y2(n)Еслиx(n)тоx(n-n0)n0Цифровая обработка сигналов. Слайд 10ФФy(n)y(n-n0)n0Свойства ЛППКоммутативность (перестановка):Еслиx(n)Ф1Ф2y(n)тоx(n)Ф2Ф1y(n)Цифровая обработка сигналов. Слайд 11Суперпозицияx1(n)+Синтезx2(n)x (n)Разложение+x3(n)Цифровая обработка сигналов.

Слайд 12Импульсная характеристикаh(n) – импульсная характеристика – отклик системына единичный импульс u0(n)u0(n)ДискретнаяЛППh(n)Характеристики ЛПП полностью определяются ееимпульсной характеристикойЦифровая обработка сигналов. Слайд 13Фундаментальная концепция ЦОСx(n)y(n)h(n)разложение(декомпозиция)синтезx(n)=x1(n)+x2(n)+x3(n)y(n)=y1(n)+y2(n)+y3(n)y1(n)x1(n)h(n)++x2(n)y2(n)h(n)x3(n)+y3(n)h(n)Цифровая обработка сигналов. Слайд 14+Сверткаm m y n  x n  h n  x  m   h  n  m    x  m  n   h  m ,h() – импульсная характеристика,  – оператор свертки.гдеh(n), x(m)21n-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8h(n-m), x(m)0 0 0 00 202 0202 0022002020 00 00 00 000 00nn == -176543210-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8y(n)8m h(n-m)x(m)x(m) h(n-m)…000000210201021020-154176203 22012003201200420000520000…602000-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8Цифровая обработка сигналов2 Слайд 16y(n)064028Сверткаy n  x n  h n гдеm m  x  m   h  n  m    x  m  n   h  m ,h() – импульсная характеристика,  – оператор свертки.h(n), x(m)21-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8h(n-m), x(m)0 0 0 00 101 0200 00 00 00 000 0002 003300404nn == -176543210-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8y(n) 963-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8Цифровая обработка сигналов.

Слайд 17Физическая реализуемость ЛППЕсли h(n)=0 при n<0h(n)h(n)0нереализуемая0реализуемаяУсловие устойчивости ЛППh n  n y1(n),y2(n),y3(n)0.25n1y1(n)=0.12u-1(n) - не устойчиваяn-202468101214y2(n)=0.8 u-1(n)- устойчиваяy3(n)=1/n u-1(n)-?nЦифровая обработка сигналов. Слайд 18Разностные уравненияНазначение:• временной анализ дискретных систем;• способ построения системы;• порядок, нули, собственные частоты.Разностное уравнение М-го порядка:MMi 0i 1y  n    bi x  n  i    ai y  n  i  , n  0, aM  0Пример ЛПП 2-го порядкаy  n   b0 x(n)  b1 x(n  1)  b2 x(n  2)  a1 y (n  1)  a2 y (n  2)x(n-2)x(n-1)b2b1x(n)b0y(n)+-a1-a2y(n-1)y(n-2)Цифровая обработка сигналов.

Слайд 19Частотная характеристика ЛПППусть x(n)=ejn – дискретный комплексный гармонический сигнал.Тогда при прохождении его через ЛПП с ИХ h(n)y ( n)  h( m)  ej ( n  m )m ej nx(n) h( m)  e j mm H ( e j )Частотная характеристика ЛПП:H (e j )  H (e j  2 k ) h(n)  e  j n , k  0, 1, 2,n Цифровая обработка сигналов. Слайд 20Преобразование Фурье для дискретных сигналовДля непрерывных сигналов:X н ( j )  x (t )  eн jtДля дискретных сигналов:X (e )   x(n)  e  j njdt1xн (t ) 2Xн( j )  ej t1d  x ( n) 2X (e j )  e jn d т.к.

X(ej)=X(ej+2k), k=0,1,  2…X(ej) непрерывная ипериодичная (период 2)Цифровая обработка сигналов. Слайд 21Свойства ПФ для дискретных сигналовПоследовательностьx(n) y(n)Преобразование ФурьеX(ej) Y(ej)ax(n)+by(n)a X(e )+ b Y(e )x(n-n0)ejn0  X(ej)3. Частотный сдвигej0n  x(n)X(ej(-0))4. Сверткаx(n)y(n)X(ej)Y(ej)Свойство1. Линейность2. Задержка5. Произведениеx(n)y(n)j12Цифровая обработка сигналов. Слайд 22jX (e j )  Y (e j (  ) )d.