XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ - ĐH Thăng Long

Tín hiệu là định lượng vật lý của một đại lượng biến đổi theo thời gian hoặc theo không gian, dưới dạng tín hiệu tương tự (Analog) hoặc dạng số (Digital), được tạo ra từ các nguồn khác nhau. Tín hiệu là biểu diễn vật lý của thông tin
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ - ĐH Thăng Long XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ Tài liệu tham khảo chính: 1.Nguyễn Quốc Trung: Xử lý tín hiệu số NXB Giáo dục 2001 (2 tập) 2.Tống Văn On: Lý thuyết và bài tập Xử lý tín hiệu số 3.Dương Tử Cường: Xử lý tín hiệu số 4.Tài liệu Digital Signal Proccessing truy cập trên mạng 02/09/13 DSP NTrD 1 I. Tổng quan về tín hiệu và hệ thống xử lý tín hiệu II. Hệ thống TGRR được mô tả bằng PTSP III. Biến đổi Z và ứng dụng IV. Biến đổi Fourier và ứng dụng V. Các bộ lọc số 02/09/13 DSP NTrD 2 1. Signal classification  Tín hiệu là định lượng vật lý của một đại lượng biến đổi theo thời gian hoặc theo không gian, dưới dạng tín hiệu tương tự (Analog) hoặc dạng số (Digital), được tạo ra từ các nguồn khác nhau. Tín hiệu là biểu diễn vật lý của thông tin  Trong phạm vi xử lý tín hiệu, các chuỗi dữ liệu nhị phân không được coi là tín hiệu, mà ta chỉ quan  tâm đến các định lượng vật lý của các tín hiệu tương  tự biểu diễn các tín hiệu.  02/09/13 DSP NTrD 3  Đối với tín hiệu tương tự, xử lý tín hiệu có thể là các thao tác  khuyếch đại, lọc trong lĩnh vực âm tần, điều biến  (Modulation) hay giải điều biến (Demulation) các tín hiệu  trong truyền thông …  Đối với tín hiệu số, xử lý tín hiệu bao gồm các công việc như  lọc tín hiệu, nén và giải nén tín hiệu số, mã hóa, giải  mã,v.v…  Tín hiệu rời rạc: Còn gọi là tín hiệu thời gian rời rạc, là một  chuỗi giá trị được “lấy mẫu” tại từng thời điểm của tín hiệu  liên tục. 02/09/13 DSP NTrD 4  Nếu tín hiệu thời gian rời rạc (TGRR) là một chuỗi  tương ứng với khoảng thời gian lấy mẫu đồng đều,  ta có thêm khái niệm thời gian lấy mẫu (Chu kỳ), dĩ  nhiên, chu kỳ lấy mẫu không phải là một đại lượng  đi cùng trong chuỗi tín hiệu. Chu kỳ lấy mẫu là một  đại lượng đặc trưng khác.   Tín hiệu số là tín hiệu TGRR chỉ gồm tập các giá  trị. Đây là các giá trị được định lượng từ các tín hiệu  TGRR. 02/09/13 DSP NTrD 5  Bộ biến đổi A/D (analog­to­digital converter)  (ADC, A/D or A to D) là một mạch điện tử biến đổi  các tín hiệu liên tục thành các giá trị số rời rạc. Bộ  biến đổi D/A (digital­to­analog converter) sẽ biến  đổi các giá trị này thành tín hiệu liên tục.  Thông thường, ADC biến đổi các tín hiệu điện áp  hoặc dòng điện thành tín hiệu số. Các dữ liệu số ở  lối ra có thể dùng các mã khác nhau. 02/09/13 DSP NTrD 6 The Dirac delta function as the limit (in the sense of distributions) of the sequence of Gaussians 02/09/13 DSP NTrD 7  Phân loại tín hiệu: y = x(t) 1. Tín hiệu liên tục: biến độc lập liên tục, tín hiệu là  liên tục 2. Tín hiệu tương tự: Nếu hàm của tín hiệu liên tục là  liên tục, tín hiệu là t/h tương tự 3. Tín hiệu lượng tử hóa: Hàm của tín hiệu liên tục là  rời rạc: T/h là t/h lượng tử hóa 02/09/13 DSP NTrD 8 4. Tín hiệu rời rạc: T/h được biểu diễn là hàm của các  biến rời rạc, t/h là t/h rời rạc Dựa vào biên độ của T/h rời rạc, phân ra thành 2  loại t/h rời rạc:  T/h lấy mẫu: Hàm của t/h liên tục là rời rạc, t/h là t/h lấy mẫu (không lượng tử hóa)  Nếu hàm của t/h rời rạc là rời rạc và được lượng tử hóa bằng số (số hóa) thì t/h là t/h số 02/09/13 DSP NTrD 9  Biểu diễn t/h rời rạc: a) Bằng dãy các giá trị: t/h thực hoặc t/h phức: t/h lấy mẫu: xs(nTs) t/h số: xd(nTs) Sau khi chuẩn hóa với chu kỳ lấy mẫu Ts, thu được t/h chuẩn hóa và ký hiệu là x(n) x(n) x(n) t t 02/09/13 DSP NTrD 10 Biểu thức toán học của x(n) có thể viết dạng sau: Biểu thức toán cho các giá trị trong khoảng N1 ≤ n ≤ N2 X(n) = 0; biểu thức toán học cho các giá trị còn lại của n Cũng có thể biểu diễn theo kiểu liệt kê dãy các giá tr ị như sau: x(n) = {....1,2,1,4,2,5,7,2,3,1,....} Hoặc biểu diễn bằng bảng giá trị, hoặc bằng đồ th ị 2 1 n 0 12 3 45 678 9 02/09/13 DSP NTrD 11 xa(t) ya(t) Hệ thống tương tự xa(t) xd(t) yd(t) ya(t) ADC Hệ thống DSP DAC Hình vẽ biểu diễn hệ thống xử lý tín hiệu ADC là bộ biến đổi tương tự số (Analog to Digital Converter) DSP là hệ thống xử lý tín hiệu số, có thể là một máy tính với phần mềm xử lý tín hiệu xd(t) DAC là bộ biến đổi số tương tự (Digital to Analog Converter) 02/09/13 DSP NTrD 12 1. Tín hiệu năng lượng và t/h công suất: Năng lượng E của t/h x(n) được định nghĩa bằng biểu thức: ∞ N E= ∑ |x(n) |2 n = −∞ ...