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. Signal processing using digital signal processors

Generate PDF for this page

Signal processing using digital signal processors - course description

Aim of the course

• zapoznanie studentów z podstawami przetwarzania sygnałów,
• zapoznanie studentów z filtracją cyfrową sygnałów,
• zapoznanie studentów z procesorami sygnałowymi,
• ukształtowanie umiejętności w zakresie projektowania i realizacji cyfrowych układów przetwarzania sygnałów.

Prerequisites

Save changes

Metody numeryczne, Podstawy informatyki i techniki cyfrowej, Technika mikroprocesorowa, Teoria obwodów 

Scope

Porównanie cyfrowych i analogowych technik przetwarzania sygnałów. Pojęcia sygnałów ich klasyfikacja. Sygnały: ciągłe, dyskretne, stacjonarne itd. Podstawowe parametry sygnałów. Analogowe układy przetwarzania sygnałów. Układy jedno i wielowymiarowe. Czwórniki i dwójniki (powtórzenie). Układy pasywne i aktywne. Filtry czasu ciągłego. Podstawowe parametry. Zarys metod projektowania filtrów(na ćwiczeniach laboratoryjnych). Dyskretyzacja sygnałów w dziedzinie czasu i amplitudy. Kwantyzacja sygnałów. Równomierne i nierównomierne próbkowanie sygnałów. Metody przetwarzania sygnału analogowego na sygnał cyfrowy (A/D). Podstawowe układy przetworników analogowo-cyfrowych. Przetwarzanie sygnału cyfrowego na postać analogową (D/A). Podstawowe układy przetworników cyfrowo-analogowych. Przykłady cyfrowego przetwarzania sygnałów (mowy, dźwięku, obrazu, danych pomiarowych itp.).

Liniowe układy stacjonarne (LTI). Dyskretne przekształcenie Fouriera (DFT). Przeciek widma. Okna czasowe. Interpretacja wyników DFT. Szybkie przekształcenie Fouriera (FFT). Przekształcenie Z. Właściwości przekształcenia Z.
Wieloszybkościowe układy przetwarzania sygnałów, interpolacja i decymacja sygnałów. Realizacja układów wieloszybkościowych. Wieloszybkościowe układy kształtowania szumów kwantowania. Zastosowanie modulatorów delta-sigma (DSM) w procesie przetwarzania A/D i D/A. Cyfrowe modulacje: PWM, PDM, DSM, PCM, różnicowa PCM.
Filtracja cyfrowa sygnałów: filtry liniowe i nieliniowe, filtry wieloszybkościowe, filtry wielowymiarowe, banki filtrów, falowe filtry mostkowe. Podstawowe właściwości filtrów cyfrowych. Filtry o skończonej odpowiedzi impulsowej (FIR). Filtry o nieskończonej odpowiedzi impulsowej (IIR). Metody projektowania filtrów cyfrowych. Realizacja filtrów cyfrowych za pomocą procesorów sygnałowych i metody ich projektowania. Wpływ dokładności obliczeń układu cyfrowego na charakterystyki filtrów. Filtry z przełączanymi kondensatorami (SC).
Przetwarzanie cyfrowych sygnałów losowych. Systemy adaptacyjne. Kodowanie podpasmowe sygnałów. Projektowanie banków filtrów. Transformata Wavelet. Metody kompresji sygnałów: stratne i bezstratne. Algorytmy kompresji sygnałów wizyjnych i dźwiękowych.
Scalone układy elektroniczne VLSI do realizacji cyfrowego przetwarzania sygnałów: mikroprocesory i mikrokontrolery, procesory sygnałowe, układy o programowalnej strukturze (FPGA). Implementacja podstawowych struktur układów cyfrowego przetwarzania sygnałów za pomocą cyfrowych procesorów sygnałowych.
Zastosowanie metod cyfrowego przetwarzania sygnałów: w telekomunikacji, w układach audio i video.
Zastosowanie cyfrowych procesorów sygnałowych w układach sterowania i pomiaru. Zastosowanie metod cyfrowego przetwarzania sygnałów w elektroenergetyce i do sterowania układami energoelektronicznymi.
Zastosowanie programu Matlab do symulacji właściwości układów cyfrowego przetwarzania sygnałów. Projektowanie filtrów analogowych i cyfrowych za pomocą programu Matlab.

Teaching methods

wykład: wykład konwencjonalny,
laboratorium: ćwiczenia laboratoryjne.

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.
Laboratorium - warunkiem zaliczenia jest uzyskanie pozytywnych ocen ze wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych, przewidzianych do realizacji w ramach programu laboratorium.
Składowe oceny końcowej: wykład: 60% + laboratorium: 40%.

Recommended reading

1. Zieliński T. P., Cyfrowe przetwarzania sygnałów, Od teorii do cyfrowego przetwarzania sygnałów.: WKŁ, Warszawa, 2005.
2. T. P. Zieliński P. Korohoda, R. Rumian (red.), Cyfrowe przetwarzanie sygnałów w telekomunikacji, Wydawnictwo Naukowe PWN, 2014.
3. Szabatin J.: Przetwarzanie sygnałów., Warszawa, 2003.
4. Sozański K., Digital Signal Processing in Power Electronics Control Circuits, second edition, Springer, London, 2017.
5. Layons R. G., Wprowadzenie do cyfrowego przetwarzania sygnałów, Wydanie 2, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności Warszawa 2010.
6. Dąbrowski A. (red.), Przetwarzanie sygnałów przy użyciu procesorów sygnałowych, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań, 1997.
7. Oppenheim A. V., Schafer R. W., Cyfrowe przetwarzanie sygnałów, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa, 1979.

Further reading

1. Vaidyanathan P. P., Multirate Systems and Filter Banks, Prentice Hall Inc., Engelwood Cliffs, New Jersey 1992.
2. Proakis J. G., Manolakis D. M., Digital Signal processing, Principles, Algorithms, and Applications, Third Edition, Prentice Hall Inc., Engelwood Cliffs, New Jersey 1996.
3. Izydorczyk J., Konopacki J., Filtry analogowe i cyfrowe, Wydawnictwo Pracowni Komputerowej, Gliwice, 2003.
4. Alan V. Oppenheim A. and Ronald W. Schafer R., Discrete-Time Signal Processing (2nd Edition), Prentice-Hall, Signal Processing Series, 1999.

5. M. Domański, Obraz cyfrowy, Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, Warszawa, 2010.

6. P. S. R. Diniz, Adaptive Filtering Algorithms and Practical Implementation, Springer, 2020.

Notes

Modified by dr hab. inż. Krzysztof Sozański, prof. UZ (last modification: 26-03-2023 21:22)