2004
Poznańskie Warsztaty Telekomunikacyjne Poznań 9 - 10 grudnia 2004 Janusz Sawicki
Politechnika Poznańska
Instytut Elektroniki i Telekomunikacji jsawicki@et.put.poznan.pl
PODSTAWY CYFROWEGO PRZETWARZANIA SYGNAŁÓW - KURS INTERNETOWY
1. TEMATYKA
Ćwiczenia symulacyjne ilustrujące podstawowe pojęcia, algorytmy i układy w zakresie cyfrowego przetwarzania sygnałów, obejmowały:
1. Proces próbkowania typowych sygnałów, efekty zmian częstotliwości próbkowania, możliwości odtwarzania sygnałów
2. Analizę widmową sygnałów zdeterminowanych (ilustracja zależności między postacią czasową sygnałów i ich widmem)
3. Analizę widmową sygnałów losowych (ilustracja zależności między postacią czasową sygnałów i ich widmem, estymacja widma)
4. Estymację rozkładów gęstości prawdopodobieństwa i funkcji korelacji sygnałów (analiza uchybów losowych, określenie parametrów estymacji)
5. Działanie podstawowych typów filtrów cyfrowych typu FIR i IIR (przepływ informacji w czasie działania filtrów, zastosowanie grafów dla ilustracji pracy filtru)
6. Działanie i zastosowanie układów wieloszybkościowych (przebiegi sygnałów w dziedzinie czasu i charakterystyki częstotliwościowe)
7. Adaptację układów cyfrowego przetwarzania sygnału na przykładzie filtrów cyfrowych (wpływ parametrów adaptacji, ilustracja w przestrzeni parametrów)
8. Nieliniowe metody przetwarzania (na przykładzie algorytmów eliminacji zakłóceń impulsowych) 9. Zasadę działania przetworników analogowo-
cyfrowych różnych typów, analiza błędów, działanie przetworników z uszkodzeniami
10. Zasadę działania przetworników cyfrowo- analogowych różnych typów, analiza błędów, działanie przetworników z uszkodzeniami
11. Typowy schemat blokowy cyfrowego przetwarzanie sygnałów (filtracja wstępna, przetworniki, procesor, filtracja sygnału wyjściowego).
2. GRUPA DOCELOWA
Kurs przeznaczony jest dla studentów kierunków:
telekomunikacja, elektronika oraz automatyka i robotyka na poziomie średniozaawansowanym.
Materiały mogą być stosowane zarówno na studiach dziennych jak i zaocznych.
Kurs przeznaczony jest również dla inżynierów i techników, którzy pragną samodzielnie podnieść kwalifikacje zawodowe. Materiały dydaktyczne mogą być stosowane w systemie kształcenia ustawicznego.
2. WYMAGANIA WSTĘPNE
Zakłada się znajomość podstaw cyfrowego przetwarzania sygnałów, zasad estymacji parametrów procesów losowych, podstaw analizy widmowej oraz umiejętności programowania w MATLABIE i SIMULINKU.
Kurs może być uruchomiony na komputerach z zainstalowanym pakietem MATLABA, rozszerzonym o biblioteki SIMULINK, „Signal Processing” i
„Communications”.
3. STOSOWANE TECHNIKI TWORZENIA TREŚCI
Zaimplementowano szereg modeli symulacyjnych ilustrujących wymienione zagadnienia. Zakłada się dostęp ćwiczących do odpowiednich plików, wybór parametrów zgodnie z możliwościami MATLABA, możliwość uruchomienia symulacji i odczytu wyników w formie tekstowej lub graficznej.
4. ASPEKT DYDAKTYCZNY
Celem kursu jest zapoznanie z podstawowymi pojęciami, algorytmami i strukturami cyfrowego przetwarzania sygnałów, a w szczególności z:
• algorytmami analizy widmowej i korelacyjnej,
• rekonstrukcją sygnałów na podstawie pobranych próbek,
• metodami filtracji liniowej i nieliniowej,
• działaniem przetworników analogowo- cyfrowych i cyfrowo-analogowych.
W materiałach opracowanego kursu położono szczególny nacisk na udostępnienie programów ilustrujących podstawowe operacje nad próbkami sygnałów oraz prezentację wyników w postaci graficznej. W wielu przypadkach opracowane struktury zastępują zestawy przyrządów pomiarowych dla analizy widmowej, korelacyjnej itp.
www.pwt.et.put.poznan.pl
PWT 2004, Poznań 9 - 10 grudnia 2004 1
5. INTERAKTYWNOŚĆ I SYMULACJE
W ramach poszczególnych ćwiczeń użytkownik może dowolnie zmieniać parametry poszczególnych bloków oraz procedur, obserwować procesy estymacji parametrów, próbkowania i rekonstrukcji sygnału itp.
Opracowane modele symulacyjne umożliwiają z reguły analizę sygnału zarówno w obszarze czasu jak i częstotliwości. Umożliwiają ponadto korzystanie z opisu ćwiczenia po wciśnięciu przycisku "DOC".
Przykładowy schemat złożony z bloków Matlab- Simulink, dotyczący próbkowania i aproksymacji przebiegu sygnału, przedstawiono na rys.1.
5. OCENA PRZEZ GRUPĘ STUDENCKĄ Programy odpowiadające poszczególnym ćwiczeniom wykorzystane były w ramach ćwiczeń laboratoryjnych związanych z przedmiotem "Wstęp do cyfrowego przetwarzania sygnałów", dla dwóch kolejnych roczników studentów, dziennych i zaocznych. Okazały się przydatne dla ilustracji podstawowych pojęć w ramach tego przedmiotu oraz praktycznego zaznajomienia studentów z filozofią programowania w języku Matlab i Matlab-Simulink.
Rys.1 Model symulacyjny ilustrujący proces próbkowania i rekonstrukcji sygnału www.pwt.et.put.poznan.pl
PWT 2004, Poznań 9 - 10 grudnia 2004 2
