• A
  • A
  • A
  • АБB
  • АБB
  • АБB
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта
Бакалавриат 2018/2019

Цифровая обработка сигналов

Направление: 11.03.02. Инфокоммуникационные технологии и системы связи
Когда читается: 3-й курс, 3, 4 модуль
Формат изучения: Full time
Язык: русский
Кредиты: 4

Программа дисциплины

Аннотация

Дисциплина «Цифровая обработка сигналов» направлена на формирование у обучающихся знаний, умений и навыков, позволяющих в будущем самостоятельно разрабатывать алгоритмы цифровой обработки сигналов в процессе их анализа и синтеза в инфокоммуникационных системах. Изучение дисциплины базируется на дисциплинах "Физика", "Теория электрических цепей, "Электроника", "Общая теория связи", "Математический анализ", "Метрология и радиоизмерения", "Основы построения инфокоммуникационных систем и сетей", "Общая теория связи", "Информатика", "Дискретная математика". Основные положения дисциплины используются в дальнейшем при выполнении проектных работ, междисциплинарной курсовой работы, при подготовке выпускной квалификационной работы, а также при изучении дисциплин "Интегральные схемы инфокоммуникационных устройств", "Компоненты инфокоммуникационных устройств", "Цифровые устройства и микропроцессоры", "Проектирование электронных компонентов и устройств инфокоммуникационной техники". Оценка за дисциплину формируется из самостоятельных работ, коллоквиума и контрольной работы.
Цель освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины

  • Целями освоения дисциплины «Цифровая обработка сигналов» являются теоретическое и практическое освоение методов и средств цифровой обработки сигналов (ЦОС), позволяющее выпускнику успешно вести исследования и разработки, направленные на создание и обеспечение функционирования радиоэлектронных устройств и систем различного назначения, основанных на их использовании, изучение принципов построения цифровых систем обработки сигналов, освоение основных методов и алгоритмов цифровой обработки сигналов, освоение системных аспектов применения цифровой обработки сигналов при их формировании и анализе в инфокоммуникационных системах, овладение методами компьютерного моделирования систем обработки сигналов.
Планируемые результаты обучения

Планируемые результаты обучения

  • Знать: Базовые термины и принципы цифровой обработки сигналов
  • Знать: Основные методы и модели цифровой обработки сигналов
  • Уметь: Применять методы формирования, передачи и обработки сигналов
  • Знать: Основные методы цифрового анализа сигналов
  • Уметь: Применять методы цифровой обработки сигналов, а также устройства цифровой обработки сигналов (фильтры), для решения прикладных задач
  • Знать: Основы синтеза сигналов различных типов
  • Уметь: Синтезировать сигналы, пользуясь изученными методами
Содержание учебной дисциплины

Содержание учебной дисциплины

  • Сигналы и их применение в информационно-телекоммуникационных системах
    Информация и её роль в современном обществе. Знания и информационные конструкции для их представления. Информационный обмен и информационная технология. Естественные формы информационного обмена. Роль компьютерных технологий в развитии современных ИТС. Коммутация каналов и коммутация пакетов. Характеристика основных этапов технологии сбора, хранения, обработки, передачи и защиты информации в ИТС. Базовая схема цифровой обработки сигналов. Истоки цифровой обработки сигналов. Связь цифровой обработки сигналов со смежными областями науки, техники и математики. Содержательная сущность, определения и примеры сигналов в науке, технике и связи. Проблема анализа свойств сигналов, модели и их применение. Проблема синтеза сигналов с заданными свойствами в ИТС. Особенности вычислительной и аппаратной реализации. Многомерные сигналы и проблемы их обработки. Связь. Мультиплексирование и сжатие. Обработка звуковых сигналов и распознавание речи. Радиолокация, гидролокация и сейсморазведка. Обработка изображений. Изображения, получаемые в космосе.
  • Математические основы цифровых методов формирования и обработки сигналов в ИТС
    Характеристика моделей, применяемых для описания свойств сигналов. Модели анализа и модели синтеза. Детерминированные и вероятностные модели. Представления сигналов в различных базисах. Базисные функции и требования к ним. Ортогональные многочлены в задачах обработки сигналов. Частотные представления. Ряды и трансформанты Фурье. Спектральный анализ в базисе Фурье. Гармонический анализ периодических сигналов. Комплексный ряд Фурье. Разложение в ряд Фурье периодической последовательности прямоугольных импульсов и вычисление спектральной плотности одиночного прямоугольного импульса. Интегральные преобразования и их роль в обработке сигналов. Понятие свертки. Математические свойства свертки. Единичная функция и импульсная характеристика. Теория дискретизации Найквиста. Интерполяционная формула Котельникова-Шеннона. Условия отсутствия наложения частот (алиасинга). Амплитудно-модулированные сигналы. Сигналы с угловой модуляцией. Радиосигналы с импульсной модуляцией. Разностные схемы генерации значений дискретных сигналов. Модели линейного предсказания. Элементы статистической теории квантования по уровню.
  • Цифровые методы анализа сигналов
    Спектральный анализ. Алгоритмы дискретного преобразования Фурье (ДПФ) и быстрого преобразования Фурье (БПФ). Синтез сигнала с помощью обратного ДПФ. Свойства преобразований Фурье. Спектр мощности. Фильтрация сигналов: основные понятия и принципы; детерминированный и вероятностный подходы. Рекурсивные и нерекурсивные фильтры. Синтез оптимальных по среднеквадратическому критерию фильтров. Вейвлет-анализ. Оценивание производных. Анализ изображений. Повышение визуального качества изображений.
  • Синтез сигналов
    Вариационный подход к синтезу сигналов с заданными свойствами. Интерполяция. Децимация. Масштабирование изображений. Способы сжатия сигналов. Восстановление сигналов и изображений.
Элементы контроля

Элементы контроля

  • неблокирующий Самостоятельная работа
  • неблокирующий Контрольная работа
  • неблокирующий Коллоквиум
    В ходе освоения дисциплины формируются следующие компетенции: УК-1, УК-3, УК-5, УК-6, УК-9, ПК-1, ПК-2, ПК-4, ПК-7, ПК-9, ПК-24.
Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация

  • Промежуточная аттестация (4 модуль)
    0.3 * Коллоквиум + 0.2 * Контрольная работа + 0.5 * Самостоятельная работа
Список литературы

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

  • - Магазинникова А.Л. — Основы цифровой обработки сигналов - Издательство "Лань" - 2016 - ISBN: 978-5-8114-2175-6 - Текст электронный // ЭБС Лань - URL: https://e.lanbook.com/book/76274
  • - Сато Ю. — Без паники! Цифровая обработка сигналов - Издательство "ДМК Пресс" - 2010 - ISBN: 978-5-94120-251-5 - Текст электронный // ЭБС Лань - URL: https://e.lanbook.com/book/61023
  • Shlomo Engelberg, Digital Signal Processing / Shlomo Engelberg, Ph.D. - Springer Verlag London Ltd, 2008 - URL: https://link.springer.com/book/10.1007%2F978-1-84800-119-0

Рекомендуемая дополнительная литература

  • - Басараб М.А., Волосюк В.К., Горячкин О.В. — Цифровая обработка сигналов и изображений в радиофизических приложениях - Издательство "Физматлит" - 2007 - ISBN: 978-5-9221-0871-3 - Текст электронный // ЭБС Лань - URL: https://e.lanbook.com/book/2215
  • - Смит С. — Цифровая обработка сигналов. Практическое руководство для инженеров и научных работников - Издательство "ДМК Пресс" - 2011 - ISBN: 978-5-94120-145-7 - Текст электронный // ЭБС Лань - URL: https://e.lanbook.com/book/60986
  • РОММ ЯКОВ ЕВСЕЕВИЧ, & АКСАЙСКАЯ ЛЮБОВЬ НИКОЛАЕВНА. (2012). Цифровая обработка сигналов на основе интерполяции по Ньютону элементов базиса. Вестник Таганрогского Института Имени А.П. Чехова, (1). Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsclk&AN=edsclk.16881179
  • Цифровая обработка сигналов: Практическое пособие Учебное пособие / Гадзиковский В.И. - М.:СОЛОН-Пр., 2014. - 766 с. ISBN 978-5-91359-117-3