1. SylabUZ
2. Faculty of Computer Science, Electrical Engineering and Automatics
3. winter term 2023/2024
4. Electrical Engineering - First-cycle studies leading to Engineer's degree
5. Digital signal processing

Generate PDF for this page

Digital signal processing - course description

Aim of the course

• zapoznanie studentów z podstawowymi pojęciami z zakresu cyfrowego przetwarzania sygnałów
• zapoznanie studentów z podstawami analizy widmowej i filtracji cyfrowej sygnałów dyskretnych
• ukształtowanie podstawowych umiejętności przeprowadzenia analizy widmowej sygnałów i interpretacji uzyskanych wyników
• ukształtowanie podstawowych umiejętności w zakresie implementacji analizy widmowej i filtracji cyfrowej za pomocą programu komputerowego
• opanowanie przez studentów podstawowych umiejętności projektowania filtrów cyfrowych z wykorzystaniem narzędzi programistycznych

Prerequisites

Save changes

Scope

Podstawy teorii sygnałów. Klasyfikacja sygnałów, modele matematyczne wybranych sygnałów, szereg Fouriera i przekształcenie Fouriera. Widmo sygnału. Wpływ skończonego czasu obserwacji sygnału na jego widmo.
Konwersja analogowo-cyfrowa i cyfrowo-analogowa. Próbkowanie, kwantowanie i kodowanie. Błąd kwantowania. Widmo sygnału dyskretnego. Aliasing. Twierdzenie o próbkowaniu. Odtwarzanie sygnału ciągłego z próbek. Tor przetwarzania analogowo-cyfrowego i cyfrowo-analogowego.
Dyskretne przekształcenie Fouriera (DPF). Wyznaczanie widma amplitudowego i fazowego na podstawie wyników DPF. Przeciek widma i metody ograniczania jego skutków. Funkcje okien nieparametrycznych i parametrycznych. Poprawa rozdzielczości widma przez uzupełnianie zerami. Przykłady analizy widmowej sygnałów dyskretnych i ich interpretacja. Algorytm FFT. Omówienie motylkowego schematu obliczeń stosowanego w algorytmie FFT o podstawie 2. Zysk obliczeniowy.
Matematyczny opis układów dyskretnych LTI. Definicja układu dyskretnego, liniowego, stacjonarnego i przyczynowego, splot dyskretny. Przekształcenie Z. Opisu układów dyskretnych za pomocą równania różnicowego i transmitancji. Związek transmitancji z odpowiedzią impulsową oraz równaniem różnicowym.
Podstawy filtracji cyfrowej. Układy o skończonej i nieskończonej odpowiedzi impulsowej (SOI i NOI). Przetwarzanie sygnałów przez filtry. Podstawowe struktury filtrów.
Charakterystyki częstotliwościowe. Związek transmitancji z dziedziną częstotliwości. Wyznaczanie i interpretacja charakterystyk częstotliwościowych filtrów SOI i NOI przy znajomości ich współczynników. Znaczenie liniowości charakterystyki fazowej filtru. 
Projektowanie filtrów NOI metodą transformacji biliniowej. Projektowanie filtrów SOI metodą okien czasowych.
Podstawy dyskretnej symulacji układów analogowych.

Teaching methods

Wykład: wykład konwencjonalny/tradycyjny z elementami dyskusji
Laboratorium: ćwiczenia laboratoryjne, praca w grupach z elementami dyskusji.

Learning outcomes and methods of theirs verification

Outcome description	Outcome symbols	Methods of verification	The class form

Assignment conditions

Wykład: warunkiem zaliczenia jest uzyskanie pozytywnej oceny z egzaminu przeprowadzonego w formie zaproponowanej przez prowadzącego zajęcia.
Laboratorium: warunkiem zaliczenia jest uzyskanie pozytywnych ocen ze wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych przewidzianych do realizacji w ramach programu laboratorium oraz sprawdzianów przeprowadzanych przez prowadzącego zajęcia.

Składowe oceny końcowej:  wykład: 55% + laboratorium: 45%

Recommended reading

1. Lyons R.G.: Wprowadzenie do cyfrowego przetwarzania sygnałów, WKŁ, Warszawa, 1999.
2. Oppenheim A.V., Schafer W.: Cyfrowe przetwarzanie sygnałów, WKŁ, Warszawa, 1979.
3. Owen M.: Przetwarzanie sygnałów w praktyce, WKŁ, Warszawa, 2009.
4. Wojciechowski J.M.: Sygnały i systemy, WKŁ, Warszawa, 2008.
5. Zieliński T.P.: Cyfrowe przetwarzanie sygnałów. Od teorii do zastosowań, WKŁ, Warszawa, 2005.

Further reading

1. Smith S.W.: The Scientist and Engineer’s Guide to Digital Signal Processing, California Technical Publishing, Sand Diego, California 1999. Dostępna pod adresem http://www.dspguide.com/pdfbook.htm
2. Szabatin J.: Podstawy teorii sygnałów, WKŁ, Warszawa, 2002.
3. Oppenheim A.V., Scharfer R.W., Buck J.R.: Discrete-Time Signal Processing, Prentice Hall, 1999.
4. Oppenheim A.V., Willsky A.S., Nawab S.H.: Signal & Systems, Prentice Hall, 1997.
5. Orfanidis S.J.: Introduction to Signal Processing, Prentice Hall, 2009. Dostępna pod adresem http://www.ece.rutgers.edu/~orfanidi/intro2sp/orfanidis-i2sp.pdf

Notes

Modified by dr hab. inż. Paweł Szcześniak, prof. UZ (last modification: 13-03-2023 21:54)