Bài giảng Xử lý số tín hiệu DPS (Digital Signal Processing): Chương 1 - ThS. Đặng Ngọc Hạnh

Bài giảng Xử lý số tín hiệu DPS (Digital Signal Processing): Chương 1 cung cấp cho người học những kiến thức: Xử lý số tín hiệu, khái niệm, lấy mẫu, phổ của tín hiệu lấy mẫu, khôi phục tín hiệu lấy mẫu, định lý lấy mẫu, các bộ tiền lọc chống chồng phổ,... Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Xử lý số tín hiệu DPS (Digital Signal Processing): Chương 1 - ThS. Đặng Ngọc Hạnh XỬ LÝ SỐ TÍN HIỆU DSP (DIGITAL SIGNAL PROCESSING) ThS. Đặng Ngọc Hạnh hanhdn@hcmut.edu.vn Giới thiệu môn học
Thời lượng: 45 tiết (15 tuần)
Đánh giá:
Thi Giữa học kỳ 20%
Bài tập lớn + kiểm tra trong lớp 0% - 20%
Thi Cuối kỳ 80% - 60% 2/19/2010 2 Tài liệu tham khảo
Giáo trình chính: Xử lý số tín hiệu & Wavelets – Lê Tiến Thường
Tham khảo:
J.Proakis, D.Manolakis, “Introduction to Digital Signal Processing”
S J.Orfanidis,”Introduction to Signal Processing”
Digital Signal Processing using Matlab V.4 2/19/2010 3 Nội dung
Chương 1: Lấy mẫu và khôi phục tín hiệu
Chương 2: Lượng tử
Chương 3: Các hệ thống thời gian rời rạc
Chương 4: Biến đổi Z
Chương 5: Biến đổi Fourier
Chương 6: Bộ lọc FIR & Tích chập
Chương 7: Hàm truyền
Chương 8: Thiết kế bộ lọc số 2/19/2010 4 Chương 0 GIỚI THIỆU VỀ DSP 2. Xử lý số tín hiệu
Xử lý (Processing):
Trích thông tin (Extract information)
Cải thiện chất lượng tín hiệu (“improve” signals)
Dự báo (“predict” signals)
Nén (“compress signals)
Xử lý số tín hiệu = Xử lý tín hiệu bằng các phương pháp số. 3. Tín hiệu tương tự Analog (analogue) signal
Liên tục theo thời gian, biểu diễn cho 1 đại lượng nào đó thay đổi theo thời gian.
Biên độ có thể thay đổi 1 cách liên tục.
Mọi sự thay đổi nhỏ trong tín hiệu đều có ý nghĩa
Ví dụ: 4. Tín hiệu số Digital signal
Tín hiệu thời gian rời rạc (Discrete-time signal)
Tín hiệu số:
Tín hiệu thời gian rời rạc
Được lượng tử hóa (biên độ chỉ có thể chiếm các giá trị xác định)
Ví dụ: 5. Ứng dụng của DSP Chương 1: LẤY MẪU & KHÔI PHỤC TÍN HIỆU CHƯƠNG 1: LẤY MẪU & KHÔI PHỤC TÍN HIỆU 17-Mar-10 Quá trình xử lý số các tín hiệu tương tự:
Số hóa các tín hiệu tương tự: lấy mẫu & lượng tử hóa các mẫu này (Analog  Digital)
Dùng bộ xử lý số tín hiệu (DSP) để xử lý các mẫu thu được
Các mẫu sau khi xử lý sẽ được khôi phục lại dạng tương tự bằng bộ khôi phục tín hiệu tương tự (Digital  12 Analog) CHƯƠNG 1: LẤY MẪU & KHÔI PHỤC TÍN HIỆU
Các hệ thống DSP thực tế:
PC & Sound card: CHƯƠNG 1: LẤY MẪU & KHÔI PHỤC TÍN HIỆU
Chip DSP chuyên dụng: Kit DSP TMS320C6713 CHƯƠNG 1: LẤY MẪU & KHÔI PHỤC TÍN HIỆU 17-Mar-10 Một số cơ bản liên quan đến tín hiệu tương tự:
Tín hiệu tương tự x(t), biến đổi Fourier của x(t) chính là phổ tần số của tín hiệu này: +∞ X (Ω) = ∫ x(t )e − jΩt dt Ω = 2π f −∞
Biến đổi Laplace: +∞ X (s) = ∫ −∞ x(t )e − st dt s = jΩ 15 CHƯƠNG 1: LẤY MẪU & KHÔI PHỤC TÍN HIỆU
Tổng quát X(Ω) là số phức X (Ω ) = X (Ω ) e j .arg( X (Ω ))
X (Ω): biên độ & arg(X(Ω)) là pha của X(Ω)
Đồ thị của X (Ω) theo Ω: phổ biên độ
Đồ thị của arg(X(Ω)): phổ pha 16 CHƯƠNG 1: LẤY MẪU & KHÔI PHỤC TÍN HIỆU 17-Mar-10
Đáp ứng hệ thống tuyến tính: x(t) Hệ thống tuyến tính y(t) Input h(t) Output
Trong miền thời gian: Tín hiệu ngõ ra y(t) là tích chập của h(t) và x(t) +∞ y (t ) = h(t ) * x(t ) = ∫ h(t − τ ) x(τ )dτ −∞ 17 CHƯƠNG 1: LẤY MẪU & KHÔI PHỤC TÍN HIỆU 17-Mar-10
Đáp ứng hệ thống tuyến tính: X(Ω) Hệ thống tuyến tính Y(Ω) Input H(Ω) Output
Trong miền tần số
H(Ω) là biến đổi Fourier của h(t), gọi là đáp ứng tần số của hệ thống +∞ H (Ω ) = ∫ h(t )e − jΩt dt −∞
Y(Ω) là tích của H(Ω) và X(Ω): Y(Ω) = H(Ω)X(Ω) 18 CHƯƠNG 1: LẤY MẪU & KHÔI PHỤC TÍN HIỆU 17-Mar-10
Xét Ωt tín hiệu vào dạng sin: x(t)=ejΩ Tín hiệu vào Hệ thống Tín hiệu ra x(t ) = e jΩt tuyến tính h(t) y(t ) = H (Ω)e jΩt Sau bộ lọc tuyến tính, thành phần tín hiệu tần số Ω sẽ bị suy hao (hoặc khuếch đại) một lượng H(Ω). jΩt jΩt jΩt + j arg( H ( Ω )) x( t ) = e ⇒ y(t ) = H (Ω )e = H (Ω) e 19 CHƯƠNG 1: LẤY MẪU & KHÔI PHỤC TÍN HIỆU 17-Mar-10
Chồng chập tín hiệu: x (t ) = A1e jΩ1t + A2 e jΩ 2t y (t ) = A1 H (Ω1 )e jΩ1t + A2 H (Ω 2 )e jΩ 2t Phổ tín hiệu vào X(Ω) gồm 2 vạch phổ tại tần số Ω1,Ω2: X (Ω) = 2π A1δ (Ω − Ω1 ) + 2π A2δ (Ω − Ω 2 ) Phổ tín hiệu ra Y(Ω) thu được là: 20 Y (Ω) = H (Ω). X ( ...