LU-DSP-b13

Digitālā (ciparu) signālu apstrāde

LU DF bakalauru kurss.

• Pasniedzējs Kaspars Sudars [mansuzvārds@edi.lv].

SVARĪGI

Ar šo semestri LU DF nebūs iespējams izlikt kursā atzīmi, ja nebūs aizpildīta kursa vērtējuma aptauja, kas pieejama LUIS sistēmā. Tāpēc visiem studentiem lūdzu to savlaicīgi izdarīt.

Mērķi

• Iepazīties ar digitālās signālu apstrādes pielietojumiem un principiem

Motivācija

"Think how electronics has changed the world in the last 50 years. DSP will have the same role over the next 50 years. Learn it or be left behind!" - Steve Smith, autors "DSP Guide"

Mājas un citi iesniedzamie darbi

• Iesniegšanas termiņa laiks ir 30 minūtes pirms nākamās lekcijas sākumam, ja netiek noteikts cits termiņš.
• Ja darbs tiek iesniegts ar novēlošanos, rezultāts tiek samazināts par 50% pirmo septiņu dienu laikā pēc termiņa, un vēl par 50% plus 10% par katru nokavēto dienu septiņas vai vairāk dienas pēc termiņa.
• Darbi iesniedzami elektroniski, pa epastu pasniedzējam.
• E-pasta Subj. ir sekojošs: "DSP MD1 Vards Uzvards" - piemērs pirmajam mājasdarbam. Vārds uzvārds rakstāmi latīņu burtiem - bez garumzīmēm un tml. (failu sistēmu saderībai).
• Teksts noformējams PDF faila formātā. Piemēram MD2 fails būtu sekojošs: DSP_MD2_Vards_Uzvards.pdf
• Iesniedzamie projektu faili arhivējami tgz formātā, sekojoši: DSP_MD2_Vards_Uzvards.tgz Atspiežot šo failu tam jārada direktorija ar tādu pašu nosaukumu, kur atrodas visi faili.

Vērtējums kursā

Kursa galējais vērtējums sastāv no sekojošām komponentēm:

• 10% - dalība lekcijās un diskusijās
• 20% - mājas darbi, praktiskie darbi un testi
• 20+20% - divi kontroldarbi semestra vidū
• 30% - rakstisks gala eksāmens
• Obligāta kursa aptaujas anketas aizpildīšana LUIS sistēmā
• Atzīmes uzlabošanai iespējams papildus rakstīt eseju par tēmu, kas jāsaskaņo ar pasniedzēju.

Kalendārs

Nedēļas datumi	Kursa saturs
28.02.2013. - 03.02.2013.	Reģistrācijas nedēļa
07.02.2013	DSP priekš datoriķiem. Ievadlekcija. DSP definīcija un pielietojumi. DSPGuide grāmatā 1. nodaļa. Slaidi
14.02.2013	Analogais-ciparu pārveidotājs (ADC), signālu mērīšana (ciparu signāls = signālu diskretizācija + kvantēšanas; kvantēšanas kļūdas, un kā ar tam cīnīties) DSPGuide grāmatā 3. nodaļa, signālu klasifikācijas un galvenie parametri Lekcijas slaidi (vidējā vērtība, vidējā kvadrātiskā vērtība, SNR, enerģija, jauda, min un max vērtība, dinamiskais diapazons u.c.). Ievads MATLAB, SCILAB un OCTAVE datu apstrādes sistēmās. M-valodas Slaidi Papildus noderīgas komandas	MD-1 ????
21.02.2013	Statistika, varbūtība un trokšņi. DSPGuide grāmatā 2 nodaļa. Lineāras sistēmas. Sintēze - dekompozīcija. Superpozīcijas princips. Praktiskais darbs: korelācijas koeficients, Brauna kustība, varbūtību trīsstūris	MD1 termiņš.
28.02.2013
07.03.2013
14.03.2013	Vidus semestra kontroldarbs. 1. - 7. nodaļas no DSPGuide grāmatas un lekcijām.
21.03.2013
25.03.2013. - 01.04.2013.	Lieldienu brīvdienas
04.04.2013.		MD2 ???
11.04.2013		MD2 termiņš
18.04.2013
25.04.2013		Brīvajā laikā: Praktiskais darbs ar Octave. Audio signāla apstrāde. Furje transformācijas pielietojums. 22. nodaļa grāmatā.
02.05.2013	Vidus semestra kontroldarbs KD2. Ieskaitot darbu ar Octave. Visa līdz šim kursā izņemtā viela. Tajā skaitā par Furje transformācijām: 1.-9., 14., 15. nodaļas DSPGuide grāmatā, un lekciju slaidi.
09.05.2013		MD3 ???
16.05.2013	Loga funkcijas, Heminga logs. Kursa kopsavilkums I. Praktiskie darbi.	MD3 termiņš
23.05.2013	Digitālās signāla apstrādes principu un metožu pārskats un kursa kopsavilkums II. DSP procesori, to arhitektūras. DSPGuide grāmatā 28. un 29. nodaļas.	MD4 ???.
30.05.2013
TBA	Alternatīvs eksāmens tiem, kas nerakstīja iepriekš, ar 80% kā maksimālo rezultātu kavējuma dēļ. Kursa rezultātu paziņošana.

Prakstiskie un mājas uzdevumi

• MD1: Ģenerēt nejaušus skaitļus (vismaz 80000) un histogrammas sekojošām funkcijām: RND, RND+RND, RND+RND+RND+RND. Izdarīt secinājumus par histogrammām. Iesūtīt grafikus un secinājumus pdf dokumentā. Programmēšanas vide Octave.
• MD2: Audio faila konvolūcija ar gausa funkciju, secinājumi.
• MD3: Implementēt Kalmana filtru Octave vidē. Ģenerēt testa signālu ar troksni. Filtrēt to ar Kalmana filtru. Mainīt Kalman Gain un veikt secinājumus.
• MD4: Ģenerēt testa signālu y:
  • N=1000;
  • sigmau=1.8;
  • x=linspace(0,1,N)*.5;
  • y=x+sigmau*randn(1,N);
  • Izmantojot signālu y, atdalīt no tā troksni, izmantojot (a) Moving Average, (b) Gausa un (c) Kalmana filtrus. Salīdzināt visu filtru rezultātus, izmantojot vidējās kvadrātiskās kļūdas kritēriju (ja tiek izmantots cits kritērijs, tad pamatot tā izvēli). Izdarīt secinājumus.

Lekciju piezīmes

• L01: Ievads
• L02: Signāli
• L03: Matlab
• L04: Dekompozīcija un sintēze
• Lekcijas par merīšanu (sampling)
  • Imperial College, UK
  • Duke universitātes lekcija

• Uzdevumi Octave sistēmai
• Discrete stochastic processes

Saites

• DSP Guide gramata tiešsaistē
• Kompleksie skaitļi DSP
• Labi matreāli par Kalmana filtru