Цифрове оброблення сигналів

Мета дисципліни – формування у студентів базових знань по властивостям дискретних сигналів; обчисленню дискретних циклічної та лінійної згортки; дискретному перетворенню Фур’є (ДПФ); обчисленню дискретних циклічної та лінійної згортки за допомогою ДПФ; побудові алгоритму швидкого перетворення Фур’є (ШПФ); організації поточного обчислення ШПФ; побудові швидких згортувачів (ШЗ); обчисленню похибок цифрової обробки; синтезу цифрових фільтрів (ЦФ) з кінцевою та нескінченною імпульсною характеристикою. 
Завдання дисципліни: – розгляд властивостей дискретних сигналів, методів обчислення частоти дискретизації безперервних сигналів; способів обчислення циклічних та лінійних дискретних згорток (ДЗ); ДПФ і його властивостям; алгоритмам ШПФ та поточної  організації виконання ШПФ; засобам організації швидкого виконання ДЗ, обчислення похибок при виконанні ШЗ; методів синтезу ЦФ з кінцевою та нескінченною імпульсною характеристикою.

Основні результати навчання.
*
У результаті вивчення навчальної дисципліни студент повинен:
знати теорію та методи фундаментальних та загально інженерних наук в об'ємі необхідному для розв'язання спеціалізованих задач та практичних проблем у галузі професійної діяльності (ПРН1).
вміти застосовувати базові знання основних нормативно-правових актів та довідкових матеріалів, чинних стандартів і технічних умов, інструкцій та інших нормативно-розпорядчих документів у галузі електроніки та телекомунікацій (ПРН2).
вміти застосовувати знання в галузі інформатики й сучасних інформаційних технологій, обчислювальної і мікропроцесорної техніки та програмування, програмних засобів для розв’язання спеціалізованих задач та практичних проблем у галузі професійної діяльності. (ПРН3).
вміти діагностувати стан обладнання (модулів, блоків, вузлів) телекомунікаційних систем, інфокомунікаційних, телекомунікаційних мереж, радіотехнічних систем та систем телевізійного й радіомовлення тощо (ПРН11).
мати здатність до розробки та налагоджування системного та прикладного програмного забезпечення для засобів та пристроїв телекомунікацій, інфокомунікаційних систем та мереж, радіотехнічних систем, систем телевізійного й радіомовлення, розподілених сервісних платформ тощо (ПРН17).
аналізувати, аргументувати, приймати рішення при розв’язанні спеціалізованих задач та практичних проблем телекомунікацій та радіотехніки, які характеризуються комплексністю та неповною визначеністю умов.
пояснювати результати, отримані в результаті проведення вимірювань, в термінах їх значущості та пов’язувати їх з відповідною теорією.
грамотне застосовувати термінологію галузі телекомунікацій та радіотехніки.
мати розуміння основ метрології та стандартизації у галузі телекомунікацій та радіотехніки у професійній діяльності.
мати розуміння та дотримання вітчизняних і міжнародних нормативних документів з питань розроблення, впровадження та технічної експлуатації інформаційно-телекомунікаційних мереж, телекомунікаційних і радіотехнічних систем.
*
Форми організації освітнього процесу та види навчальних занять
*
Л – лекційні заняття; ЛЗ – лабораторні заняття; СРЗ – самостійна робота здобувача вищої освіти; МКР – модульна контрольна робота; К – консультації.
*
*
Тематика та види навчальних занять
 
1 тиждень
Л 1. Дискретизація безперервних сигналів і властивості дискретних сигналів.
ЛЗ 1. Часове та частотне подання дискретних сигналів.
СРЗ. К.

2 тиждень
Л 2. ДПФ. Основні визначення і властивості ДПФ.
ЛЗ 2. Обчислення періодичної ДЗ за допомогою ДПФ
СРЗ. К

3 тиждень
Л 3. Обчислення періодичної і лінійної ДЗ за допомогою ДПФ.
ЛЗ 3. Обчислення лінійної ДЗ за допомогою ДПФ.
СРЗ. К

4 тиждень
Л 4. Секціоноване обчислення ДЗ.
ЛЗ 4. Секціоноване обчислення ДЗ.
СРЗ. К

5 тиждень
Л 5. Алгоритми ШПФ2.
ЛЗ 5. Спрямовані графи ШПФ2.
СРЗ. К.

6 тиждень
Л 6. Спрямовані графи алгоритмів ШПФ2. Обчислювальна ефективність алгоритмів ШПФ2.
ЛЗ 6. Побудова структурних схем поточних процесорів ШПФ2.
СРЗ. К

7 тиждень
Л 7. Поточна організація алгоритму ШПФ2.
ЛЗ 7. Побудова структурних схем поточних процесорів ШПФ.
СРЗ. К

8 тиждень
Л 8. Функціональні схеми поточних процесорів з застосуванням дійсних операндів.
ЛЗ 8. Побудова структурних схем ШЗ.
СРЗ. К

9 тиждень
Л 9. Вплив ефектів квантування на ефективність обробки сигналів в ШЗ. 
ЛЗ 9. Побудова структурних схем ШЗ.
СРЗ. К.

10 тиждень
Л 10.Рекурсивні та некурсивні фільтри. Властивості рекурсивних та нерекурсивних фільтрів. Синтез нерекурсивних фільтрів засобом частотної вибірки та методом часових вікон.
ЛЗ 10. Розрахунок розрядності елементів ШЗ.
СРЗ. К

11 тиждень
Л 11. Методика синтезу нерекурсивних фільтрів за допомогою програми Filter Designer пакета Signal Processing Toolbox
ЛЗ 11. Побудова структурних схем ЦФ.
МКР №1
СРЗ. К

12 тиждень
МКР
Індивідуальна робота – Розрахунково графічна робота.

Метою розрахунково-графічної роботи (РГР) є закріплення та поглиблення знань з властивостей дискретних сигналів, обчислення частоти дискретизації виходячи з спектральних властивостей сигналу та заданої похибки дискретизації, побудови швидких узгоджених фільтрів з застосуванням ШПФ та розрахунку розрядності цифрових фільтрів виходячи з заданих втрат в відношенні сигнал шум.
Індивідуальні теми, що надаються студентам, присвячені : обчислюванню частоти дискретизації безперервного сигналу, розрахунку відкликів узгодженого з наданим сигналом узгодженого фільтру, розрахунку параметрів та характеристик узгодженого швидкого згортувача та розрядності його елементів. 
Типове завдання на РГР.
Завдання, що надається здобувачу містить аналітичний вираз сигналу, похибку дискретизації та втрат у відношенні сигнал/шум за рахунок цифрової обробки. Необхідно розрахувати частоту дискретизації, відклики імпульсної характеристики цифрового узгодженого фільтру, обрати довжину секції, довжину кадра, побудувати структурну схему швидкого згортувача та визнати розрядність його елементів.
Тематичний план виконання РГР:
- видача завдання – 2-й тиждень;
- розрахунок частоти дискретизації – 3-й тиждень;
- розрахунок відкликів імпульсної характеристики та графу ДПФ – 5-й тиждень;
- визначення довжени секції та параметрів швидкого згортувача – 7-й тиждень;
- розрахунок розрядності елементів та оформлення РГР – 9-й тиждень;
- здача РГР на перевірку – 10-й тиждень.
*
Самостійна робота
*
Самостійна робота складає 46 годин. Розподіл самостійної роботи за видами навчальних робіт:
1) підготовка до лекційних занять – 10 годин;
3) підготовка до лабораторних занять – 16 годин;
4) підготовка до заліку – 10 годин;
5) виконання РГР – 10 годин.
 
Процедура оцінювання
*
Система оцінювання рівня навчальних досягнень ґрунтується на принципах ЄКТС та є накопичувальною. Для забезпечення оперативного контролю за успішністю та якістю рівня навчальних досягнень здобувачів вищої освіти дисципліна поділяється на два семестрові модулі. Здобувачі протягом семестру готуються до лекційних та лабораторних занять, виконують РГР та 1 модульні контрольні роботи.
Модульна контрольна робота №1 виконуються у формі письмової роботи з використанням контрольних запитань. Максимальна оцінка за її бездоганне виконання становить 20 балів. Кількість контрольних запитань – 4, кожна правильна відповідь оцінюється в 5 балів. 
Модуль оцінюється у максимально можливі 100 балів.
Розподіл балів:
Лабораторні завдання ЛЗ 1 – ЛЗ 12. Оцінка за виконання – 60 балів (по 5 балів за кожне завдання). 
МК1. Модульна контрольна робота – 20 балів (8 тиждень). Перескладання можливе протягом 9–11 тижнів за розкладом консультацій.
Виконання РГР –20 балів (10 тиждень).
Максимальна оцінка за повний обсяг виконаних навчальних елементів дисципліни – 100 балів.

Умови допуску до підсумкового контролю
Максимальна оцінка, яку може отримати здобувач за всі виконані види робіт – 100 балів. Залік оцінюється за системою: «зараховано», «не зараховано». Оцінка «зараховано» виставляється за умови отримання не менш, ніж 60 балів за всі види робіт. Складання/перескладання заліку відбувається за встановленим деканатом розкладом.
Складання/перескладання екзамену зорганізується за встановленим деканатом ІІБРТ розкладом.
*
Політика освітнього процесу
*
Здобувач зобов’язаний своєчасно та якісно виконувати всі отримані завдання; за необхідністю з метою з’ясування всіх не зрозумілих під час самостійної та індивідуальної роботи питань, відвідувати консультації викладача. Дотримуватись принципів академічної доброчесності. 
*
Відсутність здобувача на контрольній роботі або на екзамені відповідає оцінці «0».
 
Під час лекційних та лабораторних занять користуватися телефоном забороняється.