Detail předmětu
Signals and Systems
FEKT-CSISAk. rok: 2012/2013
Signály a systémy se spojitým časem, signály a systémy s diskrétním časem, reprezentace v časové a kmitočtové oblasti, vzájemné souvislosti. Náhodné signály. Sdělovací signály a soustavy. Analogové a číslicové modulace ve sdělovací technice. Problematika je objasňována na příkladech konkrétních signálů a systémů ze současné technické praxe. V laboratoři probíhají měření a simulace signálů na spektrálních analyzátorech a osobních počítačích .
Jazyk výuky
angličtina
Počet kreditů
6
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
Studenti získají základní vědomosti o signálech a systémech se spojitým časem, signálech a systémech s diskrétním časem a o jejich reprezentací v kmitočtové oblasti, o náhodných signálech, analogových a zejména číslicových sdělovacích soustavách.
Prerekvizity
Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia.
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.
Způsob a kritéria hodnocení
Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.
Osnovy výuky
1. Přehled a rozdělení signálů, základní operace se signály v časové oblasti, harmonický signál.
2. Periodické signály v technické praxi, obdélníkové impulsy.
3. Fourierova transformace, základní vlastnosti, spektrální funkce vybraných signálů.
4. Lineární neparametrické systémy, ideální přenosový článek.
5. Signály v náhodných procesech, stacionarita a ergodicita.
6. Korelace a konvoluce, vlastnosti, praktické aplikace, vzájemný vztah.
7. Převody mezi analogovými a digitálními signály, vzorkování a rekonstrukce signálu ze vzorků.
8. Operace s diskrétními signály, diskrétní Fourierova řada.
9. Diskrétní Fourierova transformace, použití DFT, princip a význam FFT.
10. Náhodné signály s diskrétním časem.
11. Systémy s diskrétním časem, prvky diskrétních systémů, charakteristiky.
12. Signály a soustavy pro přenos dat v základním a v přeloženém pásmu.
13. Zpracování signálů v multimédiích, lékařství a bezpečnostní oblasti.
2. Periodické signály v technické praxi, obdélníkové impulsy.
3. Fourierova transformace, základní vlastnosti, spektrální funkce vybraných signálů.
4. Lineární neparametrické systémy, ideální přenosový článek.
5. Signály v náhodných procesech, stacionarita a ergodicita.
6. Korelace a konvoluce, vlastnosti, praktické aplikace, vzájemný vztah.
7. Převody mezi analogovými a digitálními signály, vzorkování a rekonstrukce signálu ze vzorků.
8. Operace s diskrétními signály, diskrétní Fourierova řada.
9. Diskrétní Fourierova transformace, použití DFT, princip a význam FFT.
10. Náhodné signály s diskrétním časem.
11. Systémy s diskrétním časem, prvky diskrétních systémů, charakteristiky.
12. Signály a soustavy pro přenos dat v základním a v přeloženém pásmu.
13. Zpracování signálů v multimédiích, lékařství a bezpečnostní oblasti.
Učební cíle
Cílem předmětu je seznámit studenty se signály a systémy se spojitým časem, signály a systémy s diskrétním časem, jejich reprezentací v kmitočtové oblasti. Dát studentům základní informace o náhodných signálech, analogových a zejména číslicových sdělovacích soustavách.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.
Zařazení předmětu ve studijních plánech
Typ (způsob) výuky
Přednáška
39 hod., nepovinná
Vyučující / Lektor
Osnova
Řečové, datové a obrazové signály. Signál jako funkce času a kmitočtu. Základní operace se signály. Harmonický signál.
Periodické signály v technické praxi. Výpočet spektra periodických obdélníkových impulsů. Poučky o spektrech.
Fyzikální náhled na Fourierovu transformaci. Základní vlastnosti. Spektrální funkce vybraných signálů.
Kmitočtové charakteristiky lineárního neparametrického systému. Ideální přenosový článek. Kmitočtový filtr. Přenosová funkce v Laplaceově transformaci.
Signály jako náhodné procesy. Hustota rozdělení, střední hodnota, rozptyl. Stacionarita a ergodicita. Korelace.
Ideální vzorkování, rekonstrukce signálu ze vzorků. Signály s diskrétním časem. Normovaný čas, normovaný kmitočet.
Operace s diskrétními signály. Diskrétní Fourierova řada. Informace obsažená v prvcích obrazu.
Diskrétní Fourierova transformace. Vlastnosti, příklady. FT diskrétního signálu. Použití DFT. Princip FFT.
Náhodné signály s diskrétním časem.Příklady, počítačové modelování a jeho aplikace. Spektrální hustota výkonu.
Systémy s diskrétním časem. Prvky diskrétních systémů LTI. Charakteristiky, přenos. Příklady.
Sdělovací soustava a její charakteristiky. Signály pro přenos dat v základním pásmu.
Modulace AM, FM a PM. Vlastnosti modulačních systémů, jejich použití v praxi, porovnání.
Signály a soustavy pro přenos dat v přeloženém pásmu. BPSK, QPSK. Signály mnohokanálových soustav.
Periodické signály v technické praxi. Výpočet spektra periodických obdélníkových impulsů. Poučky o spektrech.
Fyzikální náhled na Fourierovu transformaci. Základní vlastnosti. Spektrální funkce vybraných signálů.
Kmitočtové charakteristiky lineárního neparametrického systému. Ideální přenosový článek. Kmitočtový filtr. Přenosová funkce v Laplaceově transformaci.
Signály jako náhodné procesy. Hustota rozdělení, střední hodnota, rozptyl. Stacionarita a ergodicita. Korelace.
Ideální vzorkování, rekonstrukce signálu ze vzorků. Signály s diskrétním časem. Normovaný čas, normovaný kmitočet.
Operace s diskrétními signály. Diskrétní Fourierova řada. Informace obsažená v prvcích obrazu.
Diskrétní Fourierova transformace. Vlastnosti, příklady. FT diskrétního signálu. Použití DFT. Princip FFT.
Náhodné signály s diskrétním časem.Příklady, počítačové modelování a jeho aplikace. Spektrální hustota výkonu.
Systémy s diskrétním časem. Prvky diskrétních systémů LTI. Charakteristiky, přenos. Příklady.
Sdělovací soustava a její charakteristiky. Signály pro přenos dat v základním pásmu.
Modulace AM, FM a PM. Vlastnosti modulačních systémů, jejich použití v praxi, porovnání.
Signály a soustavy pro přenos dat v přeloženém pásmu. BPSK, QPSK. Signály mnohokanálových soustav.
Cvičení na počítači
13 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Osnova
Základní parametry signálu.
Fourierova řada v komplexním tvaru.
Fourierova transformace a její vlastnosti.
Náhodné procesy se spojitým časem. Vzorkování a kvantování.
Diskrétní Fourierova transformace.
Modulace.
Fourierova řada v komplexním tvaru.
Fourierova transformace a její vlastnosti.
Náhodné procesy se spojitým časem. Vzorkování a kvantování.
Diskrétní Fourierova transformace.
Modulace.
Laboratorní cvičení
13 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Osnova
Seznámení s laboratoří. Bezpečnost práce, obsluha přístrojů.
Spektra periodických signálů.
Amplitudová a kmitočtová modulace (časové průběhy a spektra). Náhodné procesy (analýza).
Vzorkování.
Číslicové zpracování signálu (zpracování signálu z mikrofonu).
Kmitočtové charakteristiky systémů s diskrétním
časem.
Spektra periodických signálů.
Amplitudová a kmitočtová modulace (časové průběhy a spektra). Náhodné procesy (analýza).
Vzorkování.
Číslicové zpracování signálu (zpracování signálu z mikrofonu).
Kmitočtové charakteristiky systémů s diskrétním
časem.