Digitale Signalverarbeitung

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Dozent: Prof. Dr.-Ing. Walter Kellermann
Übungsleiter: Dipl.-Ing. (FH) Klaus Reindl
Termin Vorlesung: Mo 10:15 - 11:45, H6; Fr 08:15 - 09:45, H6 (14 tg.)
  Übung: Mi 12:15 - 13:45, H6 (14 tg.) 
  Tutorium: Mi 12:15 - 13:45, H6 (im Wechsel mit Übung) 
Leistungspunkte: 5 ECTS
Voraussetzungen: Systemtheorie, Systemtheorie II
Sprache der Veranstaltung: Englisch

Aktuelles

Die Veranstaltung am 23.11.2011 wird aufgrund der Firmenkontaktmesse "Contact 2011" ausnahmsweise im Hörsaal HB (Staudtstraße 5, 91058 Erlangen) stattfinden.

Inhalt

Die Vorlesung baut auf der Theorie zeitdiskreter Signale und Systeme auf und setzt Vertrautheit mit den Eigenschaften idealisierter und kausaler, realisierbarer Systeme (z.B. Tiefpass, Hilbertransformator) und entsprechenden Darstellungen in Zeit-, Frequenz- und z-Bereich voraus. Davon ausgehend werden Entwurfsverfahren für rekursive und nichtrekursive digitale Filter diskutiert. Dabei werden zunächst rekursive Systeme nach Vorschriften im Frequenzbereich entworfen. Butterworth-, Tschebyscheff- und Cauer-Filter resultieren aus Entwurfsverfahren für zeitkontinuierliche Systeme. Vorschriften im Zeitbereich führen beispielsweise auf das Prony-Verfahren oder Transformationsverfahren wie die Impulsinvariante Transformation. Bei nichtrekursiven Systemen behandeln wir unter anderem die Fourier-Approximation ohne und mit Fenstergewichtung sowie Tschebyscheff-Approximation und deren Realisierung mit dem Remez-Exchange-Algorithmus. Der diskreten Fourier-Transformation und den Algorithmen zu ihrer schnellen Realisierung ('Fast Fourier Transform') wird ebenfalls ein eigener Abschnitt gewidmet. Als verwandte Transformationen werden die Cosinus- und Sinus-Transformationen eingeführt. Daran schließt sich ein Abschnitt zu elementaren Methoden zur nichtparametrischen Spektralschätzung an. Multiratensysteme und ihre effizienten Realisierungen in Polyphasenstruktur bilden die Grundlage zur Behandlung von Analyse/Synthese - Filterbänken und deren Anwendungen. Den abschliessenden Teil der Vorlesung bildet eine Untersuchung der Effekte endlicher Wortlänge, die bei der Realisierung aller digitalen Signalverarbeitungssysteme unvermeidlich sind.

Ab der zweiten Hälfte des Semesters wird vorlesungsbegleitend ein Praktikum angeboten. Mehr Informationen dazu sind hier zu finden.

Termine

Mo. 10:15 - 11:45 Uhr (H6) Mi. 12:15 - 13:45 Uhr (H6) Fr. 08:15 - 09:45 Uhr (H6)
17.10. V --- 21.10. V
24.10. V --- ---
31.10. V 02.11 Ü 04.11. V
07.11. V 09.11. T ---
14.11. V 16.11. Ü 18.11. V
21.11. V 23.11. T (Hörsaal: HB) ---
28.11. V 30.11. Ü 02.12. V
05.12. V 07.12. T ---
12.12. V 14.12. Ü 16.12. V
19.12. V 21.12. T ---
09.01. V 11.01. Ü 13.01. V
16.01. V 18.01. T ---
23.01. V 25.01. Ü 27.01. V
30.01. V 01.02. T ---
--- 08.02. Ü 10.02. T

Legende: V = Vorlesung, Ü = Übung, T = Tutorium

Vorlesungsunterlagen

Das gedruckte Skript wird am ersten Vorlesungstermin ausgeteilt.

Elektronische Versionen des Vorlesungsskripts können auch bei StudOn heruntergeladen werden (hier klicken).

Übungs- und Tutoriumsunterlagen

Die Blätter mit den Übungsmaterialien werden in gedruckter Form jeweils in den Übungen/Tutorien ausliegen.
Um einen größtmöglichen Nutzen zu erzielen, wird jedoch empfohlen, sich schon vor den einzelnen Terminen mit den Problemstellungen vertraut zu machen.

Elektronische Versionen der Übungsmaterialien können auch bei StudOn heruntergeladen werden (hier klicken).

Zugangsdaten

Voraussetzung zum Herunterladen der Unterlagen ist ein Zugang bei StudOn. Die Unterlagen für Digitale Signalverarbeitung sind zusätzlich passwortgeschützt. Das zugehörige Passwort wird am Anfang der Vorlesung bekanntgegeben.

Bonuspunkte für die Klausur

Durch Abgabe der Übungsblätter kann man sich Bonuspunkte für die Klausur erarbeiten. Die Bearbeitung muss dabei in Zweiergruppen erfolgen. Abgeschriebene Lösungen werden mit "nicht bestanden" bewertet.
Wichtig: Wird die Klausur ohne Bonus nicht bestanden, darf der Bonus nicht angerechnet werden. Der Bonus verfällt dann auch für die Wiederholungsklausur.

Anzahl der bestandenen Übungsblätter:
7
6
5
4
3
<3
Bonuspunkte für die Klausur:
(bei 100 erreichbaren Punkten in der Klausur)
10
8
6
4
2
0

Klausur

Die Vorlesung endet mit einer schriftlichen Klausur im Umfang von 90 Minuten. Diese wird in deutsch und englisch angeboten. Als Hilfsmittel sind nur eine handgeschriebene Formelsammlung (1 Blatt bzw. 2 DIN A4 Seiten) und ein nichtprogrammierbarer Taschenrechner zugelassen. Ausserdem ist eine vom Lehrstuhl angebotene Sammlung wichtiger Formeln zugelassen. Diese kann hier heruntergeladen werden.

Empfohlene Literatur

  •  Proakis, Manolakis, Digital Signal Processing, Prentice Hall, NJ, 4th Edition, 2006
  •  Kammeyer, Kroschel, Digitale Signalverarbeitung, Teubner, Stuttgart, 6. Auflage, 2006
  •  Schüßler, Digitale Signalverarbeitung I, Springer, Berlin, 4. Auflage, 1994
  •  Oppenheim, Schafer, Digital Signal Processing, Prentice Hall, NJ, 1975

Voraussetzung

  • Girod, Rabenstein, Stenger, Einführung in die Systemtheorie, Teubner, Stuttgart, 1997

Einführung in MATLAB

Hier sind einige hilfreiche Links zu MATLAB:

Demos & GUIs:

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