Digitale Signalverarbeitung

 

In dieser Veranstaltung werden weitergehende Kenntnisse zum Einsatz der verschiedenen Verfahren der digitalen Signalverarbeitung vermittelt. Damit werden die Studierenden in die Lage versetzt, den Aufbau und die Arbeitsweise komplexer digitaler Systeme verstehen und eigenständig derartige Systeme entwerfen zu können. Nach einer jeweils kurzen Wiederholung der grundlegenden Verfahren zur digitalen Signalverarbeitung wird vorgestellt, wie man

 

  • die spektralen Eigenschaften zeitdiskreter Signale zur Abtastratenwandlung verwenden kann,
  • Kenntnisse über die Auftrittswahrscheinlichkeit der Amplituden eines Signals zur nichtlinearen Quantisierung einsetzen kann,
  • mit Hilfe der diskreten Faltung eindimensionale Signale, z.B. Audiosignale, und zweidimensionale Bildsignale verarbeitet.
  • eine Korrelationsanalyse zur Detektion von Signalen nach Übertragung über einen gestörten Kanal einsetzt,
  • mit Hilfe der Diskreten Fourier-Transformation (DFT) und der Kenntnis des dabei auftretenden Leckeffekts eine nur geringfügig fehlerbehaftete Spektralanalyse durchführt,
  • die Kenntnis der Theoreme der Fourier-Transformation zum Entwurf beliebiger Filter und Filterbänke einsetzen kann,
  • eine "schnelle" Faltung im Frequenzbereich mit der DFT realisiert und
  • digitale Filter zur adaptiven Verarbeitung und Filterung von Signalen verwendet.

 

BILD

 

Die Vermittlung der theoretischen Inhalte wird durch rechnerische Übungen an konkreten Anwendungsbeispielen und durch praktische Experimente im Labor ergänzt. Dabei folgen auf rechnerische Übungen unmittelbar rechnerbasierte Experimente zur gleichen Thematik, so dass keine strikte Trennung zwischen Übung und Praktikum vorhanden ist.

Zur Durchführung der praktischen Experimente steht eine Sammlung einfach zu bedienender graphischer Benutzer-Oberflächen zur Verfügung, mit denen die Vorgehensweisen bei den verschiedenen Signalverarbeitungverfahren erarbeitet werden können und erfahrbar gemacht werden.

Die Entwicklung der graphischen Oberflächen und der dahinter liegenden Signalverarbeitung erfolgte mit Hilfe der Programmierumgebung von Matlab und den unter Matlab vorhandenen Bibliotheken.