Рабочая программа дисциплина Цифровая обработка сигналов Направление

Вид материала

Рабочая программа

Содержание 1.1. Цель преподавания дисциплины 1.2. Основными задачами изучения дисциплины 1.3. Знания и практические навыки 1.4. Перечень дисциплин

Подобный материал:

• Рабочая программа учебной дисциплины «Цифровая обработка сигналов» Направление подготовки, 118.61kb.
• Комплекс (умк) дисциплины «Цифровая и аналоговая обработка сигналов» для специальности, 290.97kb.
• Цифровая обработка сигналов, 25.15kb.
• Цифровая обработка сигналов, 219.17kb.
• Учебная программа Дисциплины 02 «Оптимальная обработка сигналов» по направлению 011800, 182.9kb.
• II. Цифровая обработка сигналов: микропроцессоры, платы, средства разработки, программное, 322.3kb.
• «Цифровая обработка сигналов», 18.11kb.
• 14-я Международная Конференция цифровая обработка сигналов, 77.75kb.
• 14-я Международная Конференция цифровая обработка сигналов, 77.38kb.
• 14-я Международная Конференция цифровая обработка сигналов, 77.45kb.

ФГОУ ВПО "ЧУВАШСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. И.Н. Ульянова"

Технический институт

Факультет дизайна и компьютерных технологий

Кафедра компьютерных технологий


СОГЛАСОВАНО УТВЕРЖДАЮ

Декан ФДКТ Проректор по учебной работе

проф. _________________ В.П. Желтов ________________ А.Ю. Александров

"_____"______________________2010 г. "____"______________________2010 г.


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА


Дисциплина Цифровая обработка сигналов


Направление 654600 – Информатика и вычислительная техника

Специальность 230102 – Автоматизированные системы обработки информации и управления

Форма обучения: заочная (6 лет)


БЮДЖЕТ ВРЕМЕНИ (час.)

Семестр	Всего, час	Аудиторные занятия, час				Самост. работа, включая курсовое проектир.	Итоговый контроль
		Всего аудит.	лк	лб	пр		экз	зач	кур. проект (работа)
5	170	24	14	10	-	146	+	-	кр

Рабочая программа составлена в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования направления подготовки дипломированного специалиста 230100 – Информатика и вычислительная техника, специальности 230102 – Автоматизированные системы обработки информации и управления, утвержденным 27 марта 2000 г. (Регистрационный номер 224 тех/дс).


Составитель: доцент кафедры КТ А.Л. Михайлов


Рабочая программа обсуждена, одобрена и рекомендована к использованию на заседании кафедры компьютерных технологий «_____» ____________ 2010 г., протокол №______


Зав. кафедрой компьютерных технологий

к.т.н., профессор В.П. Желтов


Рассмотрена и одобрена методическим советом ФДКТ


Председатель методсовета,

доцент А.Л. Михайлов


Чебоксары – 2010 г.

1. Цель и задачи дисциплины и место в учебном процессе
   

Дисциплина «Цифровая обработка сигналов» обеспечивает приобретение знаний и умений в соответствии с государственным образовательным стандартом, содействует фундаментализации образования, развития логического мышления и приобретения навыков применения математических дисциплин к прикладным задачам защиты информации.


1.1. Цель преподавания дисциплины - изучение будущими инженерами основ обработки информации в автоматизированных систем обработки информации и управления, ремонту и техническому обслуживанию этой аппаратуры.

Тенденции и перспективы развития дисциплины “Цифровая обработка сигналов” определяются центральной проблемой информационных систем – обработки информации.


1.2. Основными задачами изучения дисциплины являются следующие:


В результате изучения дисциплины слушатели должны иметь представление о:

• о направлениях развития теории и практики обработки сигналов с помощью аппаратных и программных средств,
  
• об использовании основных алгоритмов для различных целей при обработке сигналов.
  

В результате изучения дисциплины студенты должны иметь навыки:

• использования основных алгоритмов обработки сигналов ;
  
• использования цифровых сигнальных процессоров совместно с дополнительным оборудованием для обработки сигналов;
  
• использования программируемых логических интегральных схем в плане их использования для построения устройств цифровой обработки сигналов;
  

иметь опыт:

• разработки программного обеспечения и его отладки для различных аппаратных средств и целей обработки сигналов;
  
• разработки устройств цифровой обработки сигналов на ПЛИС.
  

1.3. Знания и практические навыки, приобретаемые студентами

при изучении дисциплины «Цифровая обработка сигналов», используются студентами при работе над дипломными проектами.


1.4. Перечень дисциплин с указанием разделов (тем), усвоение

которых студентам необходимо для изучения данной дисциплины


Для изучения данной дисциплины требуются знания, сообщаемые студентам в курсах высшей математики и физики, основ теории электрических цепей и электронных приборов.

Особое значение приобретают теоретические знания и практические навыки по решению обыкновенного дифференциального уравнения с поточными параметрами, интегрированию (особенно применением теоремы вычетов), методам вычислительной математики.

Особо важное значение приобретают темы курса “Электроника и схемотехника”.

2. Содержание дисциплины
   

№	Раздел дисциплины	Лекции (час)	Самост. работа (час)
1	Общие сведения о сигналах и помехах, их математические модели; непрерывные и дискретные каналы связи, их математические модели; преобразование сигналов в каналах связи; методы формирования сигналов; основы теории модуляции и детектирования.	2	12
2	Основы теории аналоговых сигналов.	2	20
3	Основы теории аналоговых цепей.	1	20
4	Корреляционная теория сигналов.	1	20
5	Прохождение детерминированных сигналов через линейные цепи.	1	20
6	Дискретные сигналы.	1	10
7	Теорема Котельникова	1	12
8	Структура тракта цифровой обработки сигналов.	1	8
9	Цифровые фильтры. Алгоритмы и структурные схемы цифровых фильтров. Импульсная характеристика фильтра. Рекурсивные и нерекурсивные фильтры.	1	8
10	Z-преобразованние. Прямое z-преобра-зование. Свойства z-преобразования. Обратное z-преобразование. КИХ- и БИХ- фильтры	1	4
11	Дискретное преобразование Фурье. Алгоритмы дискретного преобразования Фурье. Быстрое преобразование Фурье, основные понятие и алгоритмы БПФ.	1	4
12	Проектирование цифровых фильтров.	1	8
	Итого	14	102

3. Лабораторные работы
   

1. Аналоговые сигналы – 4 час.
   
2. Случайные сигналы – 4 час.
   
3. Линейные цепи – 4 час.
   
4. Прохождение аналоговых сигналов через линейные цепи – 4 час.
   
5. Дискретизированные сигналы и теорема Котельникова – 4 час.
   
6. Фильтры низких и высоких частот - 4 час.
   
7. Полосовые и режекторные фильтры – 4 час.
   
8. Синтез фильтров – 4 час.
   

4. Курсовая работа


Целью курсовой работы является закрепление полученных теоретических знаний и совершенствование навыков самостоятельной работы. Она состоит из задания, охватывающих основные темы ЦОС:

1. расчет и построение спектральных характеристик детерминированных сигналов;
   
2. дискретизация заданных сигналов;
   
3. анализ прохождения детерминированных сигналов через линейные цепи с постоянными параметрами, используя точные и приближенные методы расчета;
   
4. вычисление дискретного преобразования Фурье;
   
5. анализ идеализированных фильтров, сопоставление им аппроксимирующих моделей фильтров и анализ прохождения сигналов через них;
   
6. синтез фильтров.
   

5. Перечень наглядных пособий, методических указаний по

проведению конкретных видов учебных занятий, а также

методических материалов к используемым в учебном

процессе техническим средствам.

1. Методические указания по курсу “Цифровая обработка сигналов”.
   
2. Компьютерный класс, математический пакет MatLab.
   
3. Программа, методические указания.
   
4. Комплект плакатов к лабораторным работам по курсу “Цифровая обработка сигналов” (разрабатывается).
   

6. Экзаменационные вопросы

1. Основные элементы тракта обработки сигналов
   
2. Классификация сигналов.
   
3. Общие сведения о сигналах и помехах
   
4. Математические модели сигналов и помех
   
5. Непрерывные и дискретные каналы связи, их математические модели
   
6. Преобразование сигнала в цепях передачи и обработки сигналов
   
7. Представление произвольного сигнала в виде суммы элементарных колебаний. Обобщенный ряд Фурье.
   
8. Гармонический анализ периодических сигналов. Свойства рядов Фурье. Примеры.
   
9. Гармонический анализ непериодических сигналов. Спектральная плотность. АЧХ и ФЧХ спектра.
   
10. Примеры непериодических сигналов и их спектры.
    
11. Основные свойства преобразования Фурье.
    
12. Сигнал в виде -функции, его свойства.
    
13. Мощность и энергия сигнала. Равенство Парсеваля
    
14. Соотношение между длительностью сигнала и шириной его спектра.
    
15. Спектры некоторых неинтегрируемых функций: гармонический сигнал, единичная функция включения (функция Хевисайда).
    
16. Представление сигналов на плоскости комплексной частоты.
    
17. Преобразования Лапласа, его свойства и использование при анализе сигналов.
    
18. Корреляционный анализ детерминированных сигналов. Функции корреляции сигнала. Свойства.
    
19. Взаимная функция корреляции сигналов. Свойства.
    
20. Соотношение между корреляционной функцией и спектральной характеристикой сигналов.
    
21. Огибающая, фаза и частота узкополосного сигнала.
    
22. Преобразование Гильберта и его использование при анализе сигналов.
    
23. Аналитический сигнал и его основные свойства.
    
24. Случайные сигналы. Виды случайных сигналов.
    
25. Параметры случайных сигналов
    
26. Стационарные случайные сигналы
    
27. Эргодические случайные сигналы
    
28. Типы случайных сигналов и их характеристики
    
29. Широкополосный и узкополосный случайный сигнал Спектральная плотность мощности случайного сигнала
    
30. Белый шум
    
31. Теорема Винера-Хинчина
    
32. Спектральная плотность мощности и корреляционная функция случайного сигнала на выходе линейной цепи.
    
33. Характерные шумы в цепях обработки сигналов
    
34. Определение и свойства линейных цепей. Передаточная функция, АЧХ и ФЧХ линейных цепей.
    
35. Импульсная характеристика линейных цепей и связь ее с передаточной функцией.
    
36. Каскадное соединение цепей.
    
37. Внутренняя и внешняя обратная связь в цепях.
    
38. Передаточная функция цепи с обратной связью.
    
39. Применение отрицательной обратной связи для улучшения характеристик цепей.
    
40. Устойчивость цепей. Необходимое и достаточное условие устойчивости цепей.
    
41. Алгебраический критерий устойчивости
    
42. Частотные критерии устойчивости
    
43. Прохождение детерминированных сигналов через линейные цепи. Спектральный метод.
    
44. Метод интеграла наложения (временной метод) определения выходного сигнала для линейной цепи.
    
45. Дифференцирование сигналов с помощью линейных цепей. Интегрирование сигналов с помощью линейных цепей.
    
46. Дискретные и цифровые сигналы
    
47. Дискретная и цифровая обработка сигналов
    
48. Структурная схема цифровой обработки сигналов. Частота Найквиста
    
49. Аналитический вид и спектральная плотность дискретизированного сигнала.
    
50. Влияние формы дискретизирующих импульсов
    
51. Прямое и обратное преобразование аналоговых и цифровых сигналов
    
52. Теорема Котельникова.
    
53. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова.
    
54. Теорема отсчетов в частотной области.
    
55. Сущность линейной дискретной обработки сигналов
    
56. Способы описания дискретных систем. Импульсная характеристика
    
57. Способы описания дискретных систем. Передаточная функция и частотные характеристики
    
58. Устойчивость дискретных систем
    
59. Преобразование случайного сигнала в дискретной системе
    
60. Z-преобразование цифровых цепей и сигналов.
    
61. Свойства z-преобразования.
    
62. Обратное z-преобразование
    
63. Дискретное преобразование Фурье.
    
64. Быстрое преобразование Фурье
    
65. Цифровые фильтры.
    
66. Транверсальный фильтр, его импульсная характеристика и передаточная функция.
    
67. Рекурсивный фильтр, его импульсная характеристика и передаточная функция
    
68. Формы реализации дискретных фильтров
    
69. Обработка цифровых сигналов во временной области
    
70. Обработка цифровых сигналов в частотной области
    
71. Аналого-цифровой преобразователь и его основные параметры. Шумы квантования
    
72. Цифро-аналоговый преобразователь и его основные характеристики
    
73. Цифровой процессор обработки сигналов и его основные параметры
    
74. Синтезирующий фильтр и выбор его параметров
    
75. Проектирование дискретных фильтров
    
76. Синтез цифровых фильтров по аналоговому прототипу
    
77. Синтез цифровых фильтров. Метод билинейного z-преобразования
    
78. Синтез цифровых фильтров. Метод инвариантной импульсной характеристики
    

8. Учебно-методические литература по дисциплине


А. Основная литература

1. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. СПб.: Питер, 2003.-604 с.
   
2. Гольденберг Л.М. и др. Цифровая обработка сигналов: Учебное пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1990.
   
3. Калабеков Б.А. Микропроцессоры и их применение в системах передачи и обработки сигналов: Учеб. пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1988.
   
4. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. М., Радио и связь, 1986. - 512 с. (имеется в библиотеке 2 + 3_77г)
   
5. Радиотехнические цепи и сигналы. Под редакцией А.А. Самойло, М., Радио и связь, 1982. - 527 с. (2_кх + 7_аб + 1_чз +30_аб)
   
6. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. М., Высшая школа, 2000. - 480 с. ( 80_аб + 5_чз)
   
7. Жуков В.П., Карташев В.Г., Николаев А.М. Задачник по курсу “Радиотехнические цепи и сигналы”, М., Высшая школа, 1986. - 159 с. (2_чз)
   
8. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. Руководство и решение задач. М., Высшая школа, 1987. - 207 с. (12_чз)
   
9. Радиотехнические цепи и сигналы. Примеры и задачи. П/р И.С. Гоноровского. - 1989 г. (1_кх + 1_чз)
   

Б. Дополнительная литература

1. Куликовский л.ф., Мотов в.в. Теоертические основы информационных процессов. М.: Высш. Шк., 1987.- 248 с.
   
2. Бриллинджер Д. Временные ряды. Обработка данных и теория: Пер. с англ. - М.: Мир, 1980.
   
3. Калабеков Б.А. Микропроцессоры и их применение в системах передачи и обработки сигналов: Учеб. пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1988.
   
4. Цифровой процессор обработки сигналов с устройствами ввода-вывода./ Под ред. А.А.Ланге. - Л.: ВАС, 1985.
   
5. Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов: Пер. с англ. - М.: Мир, 1978.
   
6. Опенгейм А.В., Шафер Р.В. Цифровая обработка сигналов: Пер. с англ. - М.: Связь, 1979.
   
7. Стешенко В. Б. ПЛИС фирмы ALTERA: проектирование устройств обработки сигналов. - М.: ДОДЭКА. 2000 - 128 с.