Đang tải... (xem toàn văn)
Công nghệ xử lý tín hiệu số là công nghệ bùng nổ nhanh chóng trong ngành công nghiệp điện tử và viễn thông hiện nay. Xử lý tín hiệu số có nhiều ứng dụng đa dạng, ví dụ như trong lĩnh vực điện t
BÀI GiẢNG MÔN HỌCBÀI GiẢNG MÔN HỌC“XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ”“XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ”TS. Vũ Văn SơnTS. Vũ Văn SơnKhoa VTĐT – Học Viện KTQSKhoa VTĐT – Học Viện KTQSHÀ NỘI 09-09-09 TÀI LiỆU THAM KHẢOTÀI LiỆU THAM KHẢO1. “Xử lý tín hiệu & Lọc số”, Nguyễn Quốc Trung1. “Xử lý tín hiệu & Lọc số”, Nguyễn Quốc Trung2. “Xử lý tín hiệu số”, Nguyễn Lâm Đông 2. “Xử lý tín hiệu số”, Nguyễn Lâm Đông 3. “Xử lý tín hiệu số”, Quách Tuấn Ngọc3. “Xử lý tín hiệu số”, Quách Tuấn Ngọc4. “Xử lý tín hiệu số”, Dương Tử Cuờng.4. “Xử lý tín hiệu số”, Dương Tử Cuờng.5. Bài giảng “Xử lý tín hiệu số”, HVCNBC-VT5. Bài giảng “Xử lý tín hiệu số”, HVCNBC-VT6. Digital Signal Processing, 6. Digital Signal Processing, M.H. Hayes, McGraw M.H. Hayes, McGraw Hill, 1999Hill, 19997. Digital Signal Processing: Principles, Algorithms, 7. Digital Signal Processing: Principles, Algorithms, and Applications, J.G. Proakis and D.G. Manolakis, and Applications, J.G. Proakis and D.G. Manolakis, Prentice Hall, 1996,.Prentice Hall, 1996,.8. 8. Digital Filters with MATLAB, Ricardo A. Losada ĐỀ CƯƠNG MÔN HỌC – XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐĐỀ CƯƠNG MÔN HỌC – XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐChương 1: Tín hiệu & hệ thống rời rạcChương 1: Tín hiệu & hệ thống rời rạcChương 2: Biểu diễn tín hiệu & hệ thống Chương 2: Biểu diễn tín hiệu & hệ thống trong miền phức Ztrong miền phức ZChương 3: Biểu diễn tín hiệu & hệ thống Chương 3: Biểu diễn tín hiệu & hệ thống trong miền tần số liên tụctrong miền tần số liên tụcChương 4: Biểu diễn tín hiệu & hệ thống Chương 4: Biểu diễn tín hiệu & hệ thống trong miền tần số rời rạctrong miền tần số rời rạcChương 5: Tổng hợp bộ lọc số FIRChương 5: Tổng hợp bộ lọc số FIRChương 6: Tổng hợp bộ lọc số IIRChương 6: Tổng hợp bộ lọc số IIR ChChương 1ương 1: : TÍN HIỆU & HỆ THỐNG RỜI RẠCTÍN HIỆU & HỆ THỐNG RỜI RẠCBài 1 KHÁI NIỆM TÍN HIỆU VÀ HỆ THỐNG Bài 1 KHÁI NIỆM TÍN HIỆU VÀ HỆ THỐNG Bài 2 TÍN HIỆU RỜI RẠCBài 2 TÍN HIỆU RỜI RẠCBài 3 HỆ THỐNG TUYẾN TÍNH BẤT BIẾNBài 3 HỆ THỐNG TUYẾN TÍNH BẤT BIẾNBài 4 PHƯƠNG TRÌNH SAI PHÂN TUYẾN TÍNH HSHBài 4 PHƯƠNG TRÌNH SAI PHÂN TUYẾN TÍNH HSHBài 5 SƠ ĐỒ THỰC HIỆN HỆ THỐNGBài 5 SƠ ĐỒ THỰC HIỆN HỆ THỐNGBài 6 TƯƠNG QUAN CÁC TÍN HIỆU Bài 6 TƯƠNG QUAN CÁC TÍN HIỆU Bài Bài 11 KHÁI NIỆM TÍN HIỆU VÀ HỆ THỐNG KHÁI NIỆM TÍN HIỆU VÀ HỆ THỐNG1. 1. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI TÍN HiỆUKHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI TÍN HiỆUa.a.Khái niệm tín hiệuKhái niệm tín hiệuTín hiệuTín hiệu là biểu hiện vật lý của thông tin là biểu hiện vật lý của thông tinTín hiệu được biểu diễn một hàm theo một hay nhiều biến Tín hiệu được biểu diễn một hàm theo một hay nhiều biến số độc lập.số độc lập.Ví dụ về tín hiệu:Ví dụ về tín hiệu:Tín hiệu âm thanh, tiếng nóiTín hiệu âm thanh, tiếng nói là sự thay đổi áp suất không là sự thay đổi áp suất không khí theo thời giankhí theo thời gianTín hiệu hình ảnhTín hiệu hình ảnh là hàm độ sáng theo 2 biến không gian là hàm độ sáng theo 2 biến không gian và thời gianvà thời gianTín hiệu điệnTín hiệu điện là sự thay đổi điện áp, dòng điện theo thời là sự thay đổi điện áp, dòng điện theo thời giangian b.b.Phân loại tín hiệuPhân loại tín hiệuTheo các tính chất đặc trưng:Theo các tính chất đặc trưng:Tín hiệu xác định & tín hiệu ngẫu nhiênTín hiệu xác định & tín hiệu ngẫu nhiên Tín hiệu xác địnhTín hiệu xác định: biểu diễn theo một hàm số: biểu diễn theo một hàm sốTín hiệu ngẫu nhiênTín hiệu ngẫu nhiên: không thể dự kiến trước hành vi : không thể dự kiến trước hành vi Tín hiệu tuần hoàn & tín hiệu không tuần hoànTín hiệu tuần hoàn & tín hiệu không tuần hoàn Tín hiệu tuần hoànTín hiệu tuần hoàn: : x(t)=x(t+T)=x(t+nT)x(t)=x(t+T)=x(t+nT)Tín hiệu không tuần hoànTín hiệu không tuần hoàn: không thoả tính chất trên : không thoả tính chất trên Tín hiệu nhân quả & không nhân quảTín hiệu nhân quả & không nhân quả Tín hiệu nhân quảTín hiệu nhân quả: : x(t)=0 : t<0x(t)=0 : t<0Tín hiệu không nhân quảTín hiệu không nhân quả: không thoả tính chất trên : không thoả tính chất trên Tín hiệu thực & tín hiệu phứcTín hiệu thực & tín hiệu phức Tín hiệu thựcTín hiệu thực: hàm theo biến số thực: hàm theo biến số thựcTín hiệu phứcTín hiệu phức: hàm theo biến số phức: hàm theo biến số phứcTín hiệu năng lượng & tín hiệu công suấtTín hiệu năng lượng & tín hiệu công suất Tín hiệu năng lượngTín hiệu năng lượng: : 0<E<0<E<∞∞Tín hiệu công suấtTín hiệu công suất: : 0<P<0<P<∞∞ Tín hiệu đối xứng (chẵn) & tín hiệu phản đối xứng (lẽ)Tín hiệu đối xứng (chẵn) & tín hiệu phản đối xứng (lẽ) Tín hiệu đối xứngTín hiệu đối xứng: : x(-n)=x(n)x(-n)=x(n)Tín hiệu phản đối xứngTín hiệu phản đối xứng: : -x(-n)=x(n)-x(-n)=x(n) Theo biến thời gian:Theo biến thời gian:Tín hiệu liên tụcTín hiệu liên tục: có biến thời gian liên tục: có biến thời gian liên tụcTín hiệu rời rạcTín hiệu rời rạc: có biến thời gian rời rạc: có biến thời gian rời rạcTheo biến thời gian và biên độ:Theo biến thời gian và biên độ:Tín hiệu Tín hiệu tương tương tựtự(analog)(analog)Tín hiệu Tín hiệu rời rạcrời rạc(lấy (lấy mẫu)mẫu)Tín hiệu Tín hiệu lượng tửlượng tửTín hiệu Tín hiệu sốsốBiên độBiên độLiên tụcLiên tụcLiên tụcLiên tụcRời rạcRời rạcRời rạcRời rạcThời Thời giangianLiên tụcLiên tụcRời rạcRời rạcLiên tụcLiên tụcRời rạcRời rạc Tín hiệu tương tựTín hiệu tương tựxa(nTs)n0 Ts 2Ts …xa(t)t0xq(t)t09q8q7q6q5q4q3q2q qTín hiệu rời rạcTín hiệu rời rạcTín hiệu lượng tửTín hiệu lượng tửxd(n)n0 Ts 2Ts …9q8q7q6q5q4q3q2q qTín hiệu sốTín hiệu số 2. 2. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI HỆ THỐNGKHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI HỆ THỐNGa.a.Khái niệm hệ thốngKhái niệm hệ thốngHệ thốngHệ thống đặc trưng toán tử đặc trưng toán tử TT làm nhiệm vụ biến đổi tín làm nhiệm vụ biến đổi tín hiệu vào hiệu vào xx thành tín hiệu ra thành tín hiệu ra yyTxxyyHệ thốngHệ thốngCác hệ thống xử lý tín hiệu:Các hệ thống xử lý tín hiệu:Hệ thống tương tựHệ thống tương tự: : Tín hiệu vào và ra là tương tựTín hiệu vào và ra là tương tựHệ thống rời rạcHệ thống rời rạc: : Tín hiệu vào và ra là rời rạcTín hiệu vào và ra là rời rạcHệ thống sốHệ thống số: : Tín hiệu vào và ra là tín hiệu sốTín hiệu vào và ra là tín hiệu số [...]... a N + + + Đổi biến số n->k: Gập h(k) qua trục tung: Xác định h(n-k): Ví dụ 2: Ví dụ 2: Cho 2 dãy Cho 2 dãy Hãy tìm y(n) = x(n)*h(n) Hãy tìm y(n) = x(n)*h(n) khvàkx },,{)( },,{)( 3 214 32 ↑↑ == kh },,{)( 12 3 ↑ =− -2 -1 0 1 2 3 n h(-k) -1 0 1 2 3 3 n h ( 1- k) 0 1 2 3 4 3 n h(2-k) -1 0 1 2 3 3 n x(k) -3 -2 -1 0 1 3 n h ( -1 -k) 0 1 2 3 4 3 n h(3-k) Bài 5 S Bài 5 S Ơ ĐỒ THỰC HIỆN... y ( -1 ) = 1 (0) + y ( -1 ) = 1 n =1 -& gt; y (1) = n =1 -& gt; y (1) = δ δ (1) + ay(0) = a (1) + ay(0) = a n=2 -& gt; y(2)= n=2 -& gt; y(2)= δ δ (2) + ay (1) = a (2) + ay (1) = a 2 2 n=3 -& gt; y(3)= n=3 -& gt; y(3)= δ δ (3) + ay(2) = a (3) + ay(2) = a 3 3 ………… ………… . . Ví dụ 1 Ví dụ 1 : : Xét tính ổn định của hệ thống cho b Xét tính ổn định của hệ thống cho b ởi: ởi: y(n) - ay(n -1 ) = x(n) y(n) - ay(n -1 ) ... – XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ ĐỀ CƯƠNG MƠN HỌC – XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ Chương 1: Tín hiệu & hệ thống rời rạc Chương 1: Tín hiệu & hệ thống rời rạc Chương 2: Biểu diễn tín hiệu & hệ thống Chương 2: Biểu diễn tín hiệu & hệ thống trong miền phức Z trong miền phức Z Chương 3: Biểu diễn tín hiệu & hệ thống Chương 3: Biểu diễn tín hiệu & hệ thống trong miền tần số liên tục trong miền tần số. .. tục Chương 4: Biểu diễn tín hiệu & hệ thống Chương 4: Biểu diễn tín hiệu & hệ thống trong miền tần số rời rạc trong miền tần số rời rạc Chương 5: Tổng hợp bộ lọc số FIR Chương 5: Tổng hợp bộ lọc số FIR Chương 6: Tổng hợp bộ lọc số IIR Chương 6: Tổng hợp bộ lọc số IIR Tín hiệu thực & tín hiệu phức Tín hiệu thực & tín hiệu phức Tín hiệu thực Tín hiệu thực : hàm theo biến số. .. biến số thực Tín hiệu phức Tín hiệu phức : hàm theo biến số phức : hàm theo biến số phức Tín hiệu năng lượng & tín hiệu cơng suất Tín hiệu năng lượng & tín hiệu cơng suất Tín hiệu năng lượng Tín hiệu năng lượng : : 0<E< 0<E< ∞ ∞ Tín hiệu cơng suất Tín hiệu cơng suất : : 0<P< 0<P< ∞ ∞ Tín hiệu đối xứng (chẵn) & tín hiệu phản đối xứng (lẽ) Tín hiệu. .. = 4x(n) - 5x(n-2) y(n) - 3y(n -1 ) + 2y(n-2) = 4x(n) - 5x(n-2) y(n) = 4x(n) - 5x(n-2) + 3y(n -1 ) - 2y(n-2) y(n) = 4x(n) - 5x(n-2) + 3y(n -1 ) - 2y(n-2) + D D x(n) y(n) 4 - 5 + D - 2 c. c. Cách tìm tích chập Cách tìm tích chập • Đổi biến số n -& gt;k: x(k) & h(k) • Lấy đối xứng h(k) qua trục tung, được h(-k) • Dịch h(-k) đi n đơn vị: sang phải nếu n>0, sang trái nếu n<0 được h(n-k) • Nhân... vị Dãy nhảy bậc đơn vị : : 0 :0 0 :1 )( < ≥ = n n nu -2 -1 0 1 2 3 1 n u(n) Dãy chữ nhật Dãy chữ nhật : : -2 -1 0 1 N -1 N 1 n rect N (n) : 1- N : )( ≥≥ = n n nrect N 0 01 còn lại Theo biến thời gian: Theo biến thời gian: Tín hiệu liên tục Tín hiệu liên tục : có biến thời gian liên tục : có biến thời gian liên tục Tín hiệu rời rạc Tín hiệu rời rạc : có biến thời gian rời... h(n)=0: n<0 h(n)=0: n<0 -& gt; -& gt; hệ nhân quả hệ nhân quả b) b) h(n)= h(n)= δ δ (n +1) + (n +1) + δ δ (n)+3 (n)+3 δ δ (n -1 ) (n -1 ) : : Do h ( -1 ) =1 -& gt; Do h ( -1 ) =1 -& gt; hệ không nhân quả hệ không nhân quả Bài 4 PHƯƠNG TRÌNH SAI PHÂN TTHSH Bài 4 PHƯƠNG TRÌNH SAI PHÂN TTHSH 1. 1. PHƯƠNG TRÌNH SAI PHÂN TUYẾN TÍNH PHƯƠNG TRÌNH SAI PHÂN TUYẾN TÍNH )()()()( rnxnbknyna M r r N k k −=− ∑∑ == 00 Với:... n<0 h(n)=0: n<0 Ví dụ 1: Ví dụ 1: Xét tính nhân quả các hệ thống cho bởi: Xét tính nhân quả các hệ thống cho bởi: a) y(n)=x(n -1 ) +2x(n-2) a) y(n)=x(n -1 ) +2x(n-2) b) y(n)=x(n +1) +2x(n)+3x(n -1 ) b) y(n)=x(n +1) +2x(n)+3x(n -1 ) Thay Thay x(n)= x(n)= δ δ (n) (n) , ta được biểu thức , ta được biểu thức h(n) h(n) các hệ: các hệ: a) a) h(n)= h(n)= δ δ (n -1 ) +2 (n -1 ) +2 δ δ (n-2) (n-2) Do Do h(n)=0:... Xét tính ổn định của hệ thống: Xét tính ổn định của hệ thống: h(n)=a h(n)=a n n u(n) u(n) /a/< 1 -& gt; S =1/ ( 1- / a/) : /a/< 1 -& gt; S =1/ ( 1- / a/) : hệ ổn định hệ ổn định /a/ /a/ ≥ ≥ 1 -& gt;S= 1 -& gt;S= ∞ ∞ : : hệ không ổn định hệ không ổn định ∑∑ ∞ −∞= ∞ ∞− === n n n nuanhS )()( ∑ ∞ = 0n n a b. b. Phân loại các hệ thống xử lý tín hiệu rời rạc Phân loại các hệ thống xử lý tín hiệu . Ngọc4. Xử lý tín hiệu số , Dương Tử Cuờng.4. Xử lý tín hiệu số , Dương Tử Cuờng.5. Bài giảng Xử lý tín hiệu số , HVCNBC-VT5. Bài giảng Xử lý tín hiệu số ,. Trung2. Xử lý tín hiệu số , Nguyễn Lâm Đông 2. Xử lý tín hiệu số , Nguyễn Lâm Đông 3. Xử lý tín hiệu số , Quách Tuấn Ngọc3. Xử lý tín hiệu số , Quách