454-0535/01 – Zpracování signálů (ZS)

Garantující katedraKatedra telekomunikační technikyKredity4
Garant předmětuIng. Zdeňka Chmelíková, Ph.D.Garant verze předmětuIng. Zdeňka Chmelíková, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinně volitelný
Ročník2Semestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2005/2006Rok zrušení2009/2010
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studiabakalářské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
CHM15 Ing. Zdeňka Chmelíková, Ph.D.
SKA109 Ing. Jan Skapa, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 2+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 2+8

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Rozumět zpracování hlasového a hudebního signálu z pohledu jejich přenosu. Učební výstupy jsou stanoveny tak, aby studenti byli schopni identifikovat, aplikovat a řešit úlohy z oblasti zpracování signálů.

Vyučovací metody

Přednášky
Cvičení (v učebně)

Anotace

Předmět poskytuje základní informace o signálech, matematickém aparátu pro zpracování signálů v časové i spektrální oblasti. Dále se zabývá jak analogovými tak i číslicovými modulacemi.

Povinná literatura:

Šebesta, V., Smékal, Z.: Signály a soustavy, VUT Brno; Prchal, J.: Signály a soustavy, ČVUT Praha Nevřiva P. Signály a soustavy I a II, VŠB OStrava Sedláček M.: Zpracování signálů v měřicí technice, ČVUT Praha

Doporučená literatura:

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Podmínky udělení zápočtu: Studentovi je udělen zápočet, pokud vypracoval všechny projekty, absolvoval závěrečný test a získal předepasný minimální počtu bodů- 25.

E-learning

Další požadavky na studenta

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Přednášky: Základní dělení signálů (deterministické, stochastické). Signály spojité, diskrétní. Matematické modely signálů se spojitým časem. Příklady signálů a jejich spekter, časové charakteristiky. Operace se signály. Změna časového měřítka, obrácení časové osy, posunutí, konvoluce, korelace. Periodické signály. Náhrada funkce funkční řadou. Periodický signál se spojitým časem, harmonický signál. Fourierova řada, výpočet spektra periodických obdélníkových impulsů. Fourierova transformace. F.T. obecného signálu. Spektra vybraných signálů. Zpětná F.T. Zpětný obraz signálů s obdélníkovým spektrem. Souvislost mezi F.Ř. a F.T. Vzorkování analogového signálu. Vzorkovací teorém. Aliasing. Rekonstrukce analogového signálu. Kvantování signálu, kvantizační šum. Cv. Test 2: Výpočet spekter spojitých signálů - 3b. Vliv chybného vzorkování signálu - ALIASING, LEAKAGE, rekonstrukce signálu ze vzorků pomocí funkce sinc(x). Kvantizační šum. Diskrétní signál v čase. Periodické a neperiodické signály v diskrétním čase. Symetrické a asymetrické diskrétní signály. Operace s diskrétními signály. Konvoluce, korelace diskrétních deterministických signálů. (Diskrétní lineární periodická a kruhová konvoluce). Diskrétní Fourierova transformace (2 přednášky) Diskrétní Fourierova řada. Diskrétní a rychlá Fourierova transformace - vlastnosti a aplikace algoritmu FFT. Rychlá konvoluce. (2 přednášky) Přehled modulací (2 přednášky) Základní analogové a digitální modulační metody. (2 přednášky) Cv. Test 4: Operace s diskrétními signály - 3b. Realizace modulace v MATLABu, analýza spektra modulovaného signálu. Zadání 2. samostatné práce - Fourierova transformace neperiodického signálu a Fourierova řada periodického prodloužení signálu (viz SP 1), DFT navzorkovaného signálu (3 různá vzorkování) srovnání spekter, modulace signálu. Náhodné signály. Náhodné jevy, náhodné veličiny, distribuční funkce a funkce hustoty pravděpodobnosti. Střední hodnota, rozptyl. Cv. Test 5: DFT, FFT - 3b. Energie a výkon náhodných (analogových a digitálních) signál, střední hodnota, variance signálu, spektrum náhodného signálu, autokorelace a korelace náhodných signálů a jejich výpočty v MATLABu. Náhodné signály a jejich charakteristiky, stacionarita a ergodicita. Bílý šum. Periodogram, využití FFT pro výpočet. Cvičení: Základní charakteristiky signálu - signál neperiodický, periodický, harmonický, náhodný, sudý, lichý, energetický, výkonový; střední a efektivní hodnota signálu, odstup signálu od šumu (SNR); základy práce s MATLABem ; ukázky programování základních signálů. Základní využití korelace, autokorelace a konvoluce při zpracování signálu. Signál deterministický a stochastický. Test 1: Operace se signály - 3b. Podmínky konvergence Fourierovy řady - Dirichletovy podmínky. Náhrada energetického signálu součtem Fourierovy řady, amplitudové a fázové spektrum signálu. Výpočet Fourierovy transformace neperiodického signálu, amplitudové a fázové spektrum F. T. signálu; Zadání 1. samostatné práce - Fourierova transformace neperiodického signálu a Fourierova řada periodického prodloužení signálu, srovnání spekter. Test 2: Výpočet spekter spojitých signálů - 3b. Vliv chybného vzorkování signálu - ALIASING, LEAKAGE, rekonstrukce signálu ze vzorků pomocí funkce sinc(x). Kvantizační šum. Test 3: Vzorkování - 3b. Energetický a výkonový diskrétní signál. Ukázky diskrétních signálů v MATLABu. Konvoluce, vzájemná korelace a autokorelace diskrétních signálů a jejich využití při zpracování signálu. Odevzdání 1. samostatné práce. Metody výpočtu DFT a FFT, vztah FFT a konvoluce, souvislost spektra analogového a diskrétního signálu. Simulace v MATLABu. Test 4: Operace s diskrétními signály - 3b. Realizace modulace v MATLABu, analýza spektra modulovaného signálu. Zadání 2. samostatné práce; Fourierova transformace neperiodického signálu a Fourierova řada periodického prodloužení signálu (viz SP 1), DFT navzorkovaného signálu (3 různá vzorkování) srovnání spekter, modulace signálu. Test 5: DFT, FFT - 3b. Energie a výkon náhodných (analogových a digitálních) signál, střední hodnota, variance signálu, spektrum náhodného signálu, autokorelace a korelace náhodných signálů a jejich výpočty v MATLABu. Test 6: Náhodné signály - 3b Rozdíl ve spektru signálu bez šumu a zašuměného, rozdíly v korelaci a autokorelaci, MATLAB. Odevzdání 2. samostatné práce. Závěrečný test. Projekty: Zadání samostatné práce č. 1: Fourierova transformace periodického signálu, prodloužení signálu a srovnání spekter. Zadání samostatné práceč. 2: Modulace a demodulace harmonického signálu a jeho spektrum. Počítačové laboratoře: Frekvenční analýza diskrétních signálů ve vývojovém prostředí Matlab Simulace modulací signálu ve vývojovém prostředí Matlab

Podmínky absolvování předmětu

Kombinovaná forma (platnost od: 1960/1961 letní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (99) 51
        Zápočet Zápočet 44 (44) 15
                Test 1 Písemka 16  0
                Test 2 Písemka 14  0
                Test 3 Písemka 14  0
        Zkouška Zkouška 55 (55) 0
                Test z teorie a příklady Písemná zkouška 55  0
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.FormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2009/2010 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika P čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2009/2010 (B2647) Informační a komunikační technologie (1103R031) Výpočetní matematika P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2009/2010 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2009/2010 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2009/2010 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2009/2010 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika K čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2009/2010 (B2647) Informační a komunikační technologie (1103R031) Výpočetní matematika K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2009/2010 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2009/2010 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2009/2010 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R059) Mobilní technologie K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2008/2009 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika P čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2008/2009 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika K čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2008/2009 (B2647) Informační a komunikační technologie (1103R031) Výpočetní matematika P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2008/2009 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2008/2009 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2008/2009 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2008/2009 (B2647) Informační a komunikační technologie (1103R031) Výpočetní matematika K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2008/2009 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2008/2009 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2008/2009 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R059) Mobilní technologie K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2007/2008 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika P čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2007/2008 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika K čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2007/2008 (B2647) Informační a komunikační technologie (1103R031) Výpočetní matematika P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2007/2008 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2007/2008 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2007/2008 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2007/2008 (B2647) Informační a komunikační technologie (1103R031) Výpočetní matematika K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2007/2008 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2007/2008 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2007/2008 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R059) Mobilní technologie K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2006/2007 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika P čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2006/2007 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika K čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2006/2007 (B2647) Informační a komunikační technologie (1103R031) Výpočetní matematika P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2006/2007 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2006/2007 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2006/2007 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2006/2007 (B2647) Informační a komunikační technologie (1103R031) Výpočetní matematika K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2006/2007 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2006/2007 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2006/2007 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R059) Mobilní technologie K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku