Document 229047

2
1 Цели изучения дисциплины
Цель курса - обучение студентов методам и теоретическим основам и
важнейшим алгоритмам цифровой обработки сигналов. Кроме того студентов
необходимо ознакомить с основными концепциями, моделями и принципам
цифровой обработки сигналов исходя из современных тенденции их развития и
стандартами в области телекоммуникаций.
Задачи изучения дисциплины.
Задачи курса - в результате изучения дисциплины студент должен:
– знать основы теории дискретных сигналов и систем, методы
спектрального анализа и фильтрации дискретных сигналов, алгоритмы синтеза
дискретных фильтров, влияния эффектов квантования и конечной точности
вычислений на работу цифровых устройств, а также методы модуляции,
применяемые для передачи цифровой информации.
- знать теоретические основы цифровой обработки сигналов: способы
описания дискретных и цифровых сигналов и систем во временной, Ζ-, и
частотных областях, включая дискретное и быстрое преобразование Фурье, а
также системы в пространстве состояний; основные методы и особенности
синтеза цифровых линейных и адаптивных фильтров; понятие о
многоскоростных системах ЦОС.
– уметь анализировать структуру построения и характеристики
(показатели) устройств и систем цифровой обработки информации; применять
методы анализа и синтеза, технические решения, используемые в
телекоммуникационных системах передачи, приема и обработки информации.
Пререквизиты: Теория электрических цепей,Технология цифровой
связи, Теория электросвязи
Постреквизиты:Научно-исследовательская работа магистрантов, для
магистерской диссертации.
2 Система оценки уровня знаний студентов
В процессе обучения для всех курсов и по всем дисциплинам Казахского
национального технического университета имени К.И.Сатпаева применяется
рейтинговый контроль знаний студентов. Сведения об оценке знаний
осуществляются по балльно-рейтинговой системе в виде шкалы, где
указываются все виды контроля. Рейтинг каждой дисциплины, которая
включена в рабочий учебный план специальности, оценивается по 100 % шкале
независимо от итогового контроля. Для каждой дисциплины устанавливаются
следующие виды контроля: текущий контроль, рубежный контроль, итоговый
контроль. Видами текущего контроля являются контрольные работы, рефераты,
семестровые задания, выполнение практических работ. К итоговому контролю
относится экзамен.
3
Таблица 1
Распределение рейтинговых процентов по видам контроля
Вид итогового контроля
Экзамен
Виды контроля
Итоговый контроль
Рубежный контроль
Текущий контроль
%
100
100
100
Сроки сдачи результатов текущего контроля определяются календарным
графиком учебного процесса по дисциплине. Количество текущих контролей
определяется содержанием дисциплины и ее объемом, которое указывается в
учебно-методическом комплексе дисциплины.
Таблица 2
Календарный график сдачи всех видов контроля по дисциплине
обработка сигналов телекоммуникаций»
«Цифровая
Неде
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15
ли
Нед.
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
кол.
контр
Виды
П1 С1 П2 С2 П3 С3 П4 РК1 П5 С4 П6 С5 П7 П8 РК2
контрол
я
Виды контроля: П - Практическое занятие, С - самостоятельная работа, РК – рубежный
контроль.
Таблица 3
Оценка знаний студентов
Оценка
Отлично
Хорошо
Удовлетворительно
Неудовлетворительно
Букв.эквив.
А
АВ+
В
ВС+
С
СD+
D
F
в%
95-100
90-94
85-89
80-84
75-79
70-74
65-69
60-64
55-59
50-54
0-49
4
в баллах
4
3,67
3,33
3,0
2,67
2,33
2,0
1,67
1,33
1,0
0
3 Содержание дисциплины
3.1 Тематический план курса
Таблица 4
Но
ме
р
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Наименование темы
Количество академических часов
Лекции
Практи
СРОП СРО
ческие
Введение в ЦОС. Типовые дискретные
сигналы.
Математическое
описание
аналоговых сигналов и линейных систем в робласти и в частотной области
Математическое описание дискретных
сигналов и линейных систем в z-области и в
частотной области
Аналоговые системы. Классификация
систем. Характеристики линейных систем
Преобразование случайного процесса в
линейной системе. Способы описания
линейных систем
Дискретные сигналы
Аналоговые,
дискретные и цифровые сигналы. Спектр
дискретного сигнала
Теорема Котельникова. Z-преобразование
Дискретные
системы.
Сущность
линейной дискретной обработки
Способы описания дискретных систем.
Преобразование случайного сигнала в
дискретной системе
Рекурсивные
и
нерекурсивные
дискретные фильтры
Формы реализации дискретных фильтров
Спектральный анализ.
Дискретное
преобразование
Фурье.
Свойства
дискретного
преобразования
Фурье.
Восста-новление непрерывного сигнала с
помощью ДПФ
Алгоритм быстрого преобразования Фурье.
Взаимосвязь ДПФ и фильтрации
Эффекты квантования в цифровых
системах. Форматы представления
чисел. Процесс квантования. Эффекты
квантования в цифровых фильтрах
Модуляция
и
демодуляция.
Квадратурная модуляция
Способы модуляции, используемые при
передаче цифровой информации
Всего
5
1
2
1
1
2
1
1
2
1
1
2
1
1
2
1
1
2
1
1
2
1
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
1
1
2
2
15
15
30
30
3.2 Название и содержание лекционных занятий
1Лекция.Введение
в
ЦОС.
Типовые
дискретные
сигналы.
Математическое описание аналоговых сигналов и линейных систем в р-области и
в частотной области.
Математическое описание дискретных сигналов и
линейных систем в z-области и в частотной области (1 час).
2 Лекция. Математическое описание дискретных сигналов и линейных
систем в z-области и в частотной области (1 час).
3 Лекция. Аналоговые системы. Классификация систем. Характеристики
линейных систем (1 час).
4 Лекция.Преобразование случайного процесса в линейной системе.
Способы описания линейных систем (1 час).
5 Лекция. Дискретные сигналы Аналоговые, дискретные и цифровые
сигналы. Спектр дискретного сигнала (1 час).
6 Лекция.Теорема Котельникова. Z-преобразование (1 час).
7 Лекция. Дискретные системы.
Сущность линейной дискретной
обработки (1 час).
8 Лекция.Способы описания дискретных систем. Преобразова-ние
случайного сигнала в дискретной системе (1 час).
9 Лекция.Рекурсивные и нерекурсивные дискретные фильтры (1 час).
10 Лекция. Формы реализации дискретных фильтров (1 час).
11 Лекция. Спектральный анализ. Дискретное преобразование Фурье.
Свойства дискретного преобразования Фурье. Восстановление непрерывного
сигнала с помощью ДПФ (1 час).
12 Лекция. Алгоритм быстрого преобразования Фурье. Взаимосвязь ДПФ
и фильтрации (1 час).
13 Лекция. Эффекты квантования в цифровых системах. Форматы
представления чисел.
Процесс квантования. Эффекты квантования в
цифровых фильтрах (1 час).
14 Лекция. Модуляция и демодуляция. Квадратурная модуляция. (1
час).
15 Лекция. Способы модуляции, используемые при передаче цифровой
информации (1 час).
3.3 Название, содержание и количество часов практических занятий
(15 часов)
1. Формы представления сигнала. Аналого-цифровое преобразование (2
часа).
2. Цифро-аналоговое преобразование.Интегральные преобразования
сигнала (2 часа).
3. Цифровая фильтрация, КИХ фильтры. Цифровая фильтрация, БИХ
фильтры (2 часа).
6
4. Многомерные цифровые сигналы. Дискретное косинусное
преобразование (2 часа).
5. Вейвлет-преобразование двухмерного сигнала. Геометрические
преобразования изображения (2 часа).
6.
Амплитудные
преобразования
изображения.
Спектральные
преобразования изображения (2 часа).
7. Сплайн-интерполяция, ее свойства. Интерполирование изображения
сплайнами (2 часа).
8. Информационная избыточность изображения. Корреляционные связи в
изображении (1 час).
3.4 Название темы и количество часов СРО
№
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Задания
Математический аппарат описания сигналов и линейных систем
Преобразование Лапласа
Преобразование Фурье
Математическое описание дискретных сигналов и линейных
систем в z-области и в частотной области
Дискретное преобразование Лапласа
Аналоговые системы
Характеристики линейных систем
Преобразование случайного процесса в линейной системе
Способы описания линейных систем
Связь z-преобразования с преобразованиями Лапласа и Фурье
Рекурсивные и нерекурсивные дискретные фильтры
Восстановление непрерывного сигнала с помощью ДПФ
Алгоритм быстрого преобразования Фурье
Форматы представления чисел
Способы модуляции, используемые при передаче цифровой
информации
Коли
чество
часов
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
3.5 Название темы и количество часов СРОП
№
1
2
Задания
Математическое описание аналоговых сигналов и линейных
систем в р-области и в частотной области
Математическое описание дискретных сигналов и линейных
7
Коли
чество
часов
2
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
систем в z-области и в частотной области
Способы описания линейных систем
Спектр дискретного сигнала
Z-преобразование
Способы описания дискретных систем
Преобразование случайного сигнала в дискретной системе
Рекурсивные и нерекурсивные дискретные фильтры
Формы реализации дискретных фильтров
Свойства дискретного преобразования Фурье
Восстановление непрерывного сигнала с помощью ДПФ
Алгоритм быстрого преобразования Фурье
Эффекты квантования в цифровых фильтрах
Квадратурная модуляция
Способы модуляции, используемые при передаче цифровой
информации
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Таблица 7
Таблица проведения занятий
№
I
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
День
II
Время
III
Наименование темы
IV
Лекции
Введение в ЦОС. Типовые дискретные сигналы. Математическое
описание аналоговых сигналов и линейных систем в р-области и в
частотной области
Математическое описание дискретных сигналов и линейных систем в
z-области и в частотной области
Аналоговые системы. Классификация систем.
Характеристики
линейных систем
Преобразование случайного процесса в линейной системе. Способы
описания линейных систем
Дискретные сигналы
Аналоговые, дискретные и цифровые
сигналы. Спектр дискретного сигнала
Теорема Котельникова. Z-преобразование
Дискретные системы. Сущность линейной дискретной обработки
Способы описания дискретных систем. Преобразование случайного
сигнала в дискретной системе
Рекурсивные и нерекурсивные дискретные фильтры
Формы реализации дискретных фильтров
Спектральный анализ. Дискретное преобразование Фурье. Свойства
дискретного преобразования Фурье. Восста-новление непрерывного
сигнала с помощью ДПФ
Алгоритм быстрого преобразования Фурье. Взаимосвязь ДПФ и
фильтрации
Эффекты квантования в цифровых системах. Форматы
представления чисел.
Процесс квантования. Эффекты
квантования в цифровых фильтрах
Модуляция и демодуляция. Квадратурная модуляция
8
15
1
2
3
4
5
6
7
8
Способы модуляции, используемые при передаче цифровой
информации
Практические занятия
Формы представления сигнала. Аналого-цифровое преобразование
Цифро-аналоговое преобразование.Интегральные преобразования
сигнала
Цифровая фильтрация, КИХ фильтры. Цифровая фильтрация, БИХ
фильтры
Многомерные цифровые сигналы. Дискретное косинусное
преобразование
Вейвлет-преобразование двухмерного сигнала. Геометрические
преобразования изображения
Амплитудные
преобразования
изображения.
Спектральные
преобразования изображения
Сплайн-интерполяция, ее свойства. Интерполирование изображения
сплайнами
Информационная избыточность изображения. Корреляционные связи
в изображении
4 Учебно-методические материалы по дисциплине
Основная литература
1. А. Б. Сергиенко Цифровая обработка сигналов: Учебник для вузов.
СПб.: Питер, 2002. -608с.
2. Основы цифровой обработки сигналов: Курс лекции / Авторы: А.И.
Солонина, Д.А. Улахович, С.М. Арбузов, Е.Б. Соловьева, И.И. Гук. –СПб.:
БХВ-Петербург, - 608 с.
Дополнительная литература
3. Белецкий А.Ф. Теория линейных электрических цепей: Учеб. Для
вузов. – М.: Радио и связь. 1972 г.
4. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы: Учеб.для вузов. –
М.: Радио и связь. 1994 г.
5. Гольденберг Н.М. и др. Цифровая обработка сигналов: Учеб.для вузов.
– М.: Радио и связь. 1990 г.
6. Цикин И.А. Дискретно-аналоговая обработка сигналов: Учеб. Для
вузов. – М.: Радио и связь. 1982 г.
9
СОДЕРЖАНИЕ
1 Цели изучения дисциплины
2 Система оценки уровня знаний студентов
3 Содержание дисциплин
3.1 Тематический план курса
3.2 Название и содержание лекционных занятий
3.3 Название, содержание и количество часов практических занятий
3.4 Название темы и количество часов СРС
3.5 Название темы и количество часов СРСП
Таблица проведения занятий
4 Учебно-методические материалы по дисциплине
10
3
3
5
5
6
6
7
7
7
9