เอกสารประกอบการสอน โดย อสุภัทรชัย ชมพันธุ · - dsp คือการจ ัดการสัญญาณต

เอกสารประกอบการสอนโดย อ.สภทรชย ชมพนธ

DSP อยทไหนบาง- Mobile phones, Multimedia computers, Video cameras, CD players,

Hard disc drive controllers, Modems, Micro controllers, Microelectronics.

อะไรคอ DSP- DSP คอการจดการสญญาณตางๆ เชน เสยงพด ดนตร รปภาพ วดโอ ในเชงตวเลข เพอใหสามารถจดเกบ หรอรบสงในระยะทางไกลๆ ไดอยางมประสทธภาพและรวดเรว

ตองพบกบอะไรในวชาน- การทาสญญาณ Analog ใหเปน Discrete การแปลง Z การสมตวอยาง การออกแบบวงจรกรองแบบ IIR, FIR การวเคราะหฟเรยร การแปลงฟเรยรแบบรวดเรว

- โครงงานการวเคราะหสญญาณขอมลตางๆ โดยใชเครองวเคราะหสญญาณ

Introduction to DSP A

DSP and Derivatives B

DSP Speech Processing

Digital Image Processing

Multimedia CommunicationPattern Recognition

VDO TechnologyDSP in Telecommunication

Basic Knowledge of Signal Processing C

การประมวลผลสญญาณ คอการนาสญญาณเขาสระบบประมวลผลทภายในประกอบดวยระบบปฏบตการทางคณตศาสตร เชน การบวก การคณ การหาร การถอดรากทสอง หรอการอนทเกรต เปนตน

การประมวลผลสญญาณอนาลอก คอการประมวลสญญาณโดยม ขาเขาและขาออกของระบบเปนสญญาณตอเนอง องคประกอบภายในระบบ เชน ไดโอด ทรานซสเตอร ออปแอมป ตวตานทาน ตวเกบประจ หรอตวเหนยวนาเปนตน

ขอด การออกแบบทาไดงายราคาถก

ขอดอย ความแมนยาตาอปกรณแปรตามสภาพแวดลอมมปญหาเรองสญญาณรบกวน


การประมวลผลสญญาณดจทลคอการประมวลสญญาณโดยม ขาเขาและขาออกของระบบเปนสญญาณไมตอเนอง เปนผลจากการพฒนาเทคโนโลยการออกแบบและผลตวงจรรวม ตวอยางอปการณระบบ เชน IC chip, Microprocessor

ขอด ประสทธภาพดขน เมอเทยบกบอนาลอก

ขอดอย ความแมนยาสงสามารถทนตอสญญาณรบกวน


Signal & Signal Processing 1

• การแยกประเภทสญญาณDimension 1-D, 2-D, 3-DExpression Deterministic, RandomContinuity Continuous, Discrete

• การปฏบตการทวไปของสญญาณการปฏบตการทางเวลา

scaling y(t) = a x(t)delay y(t) = x(t-t0)addition y(t) = x1(t)+x2(t)-x3(t)product y(t) = x1(t)x2(t)integrationdifferentiation y(t) = dx(t)/dt

∫ ∞−=

tdxty ττ )()(


• การปฏบตการทวไปของสญญาณa.Filteringการ filter คอการยอมใหสญญาณผานออกจากระบบในบางชวงความถ ในทางเวลากคอการหาคอนโวลชนอนทกรลระหวางสญญาณขาเขากบผลตอบอมพลสของ filter

)()()( fHfXfY =

∫∞

∞−−= τττ dxthty )()()(

โดเมนความถ

โดเมนเวลา




• การปฏบตการทวไปของสญญาณb.Modulation-คณสญญาณเบสแบนดดวยคลนพาห (carrier)-เกดการ convolution ทางความถ-ความถเบสแบนดไปเกาะอยทความถคลนพาห จงสงไปไดไกล

)cos()()( 0ttAxty Ω=

)]()([21*)()( 00 Ω−+ΩΩ=Ω δδ jjXjY

โดเมนความถ

โดเมนเวลา




• การปฏบตการทวไปของสญญาณc.MultiplexingTDM (ในระบบGSM)ใช bandwidth รวมกนโดยการแบงชวงเวลา (Time Slot)


• การปฏบตการทวไปของสญญาณc.MultiplexingFDMใช bandwidth รวมกนโดยการแบงชวงความถ(Frequency Shifting)


• การปฏบตการทวไปของสญญาณc.MultiplexingCDMใช bandwidth รวมกนโดยใช spreading codeเฉพาะสาหรบแตละผใช


• ตวอยางของสญญาณเฉพาะในดานตางๆa.Electrocardiography (ECG) signal -แตละลกคลน ถกกาหนดจดอางอง-การผดรปไปจากปรกต สามารถชวยในการวนจฉยโรคได เชน การลดลงของแอมปลจด

แสดงถงกลามเนอหวใจ


• ตวอยางของสญญาณเฉพาะในดานตางๆb.Speech signal -voiced, unvoiced-silent, active


• ตวอยางของสญญาณเฉพาะในดานตางๆc.Image-2-D signal-High Frequency -Low Frequency


• ตวอยางของสญญาณเฉพาะในดานตางๆd.VDO Signal -3-D signal-time-varying


• ตวอยางการประยกตการประมวลผลสญญาณa.Sound recordingb.Telephone dialing application


• ตวอยางการประยกตการประมวลผลสญญาณc.FM stereo application


• ตวอยางการประยกตการประมวลผลสญญาณd.Echo Cancellation in Telephone network


• Why DSP?

17th century มเทคนคทาง DSPเกดขน1950s digital computer เรมแพรหลาย 1960s dsp แยกตวออกเปนสาขาอสระ


• Why DSP?+digital circuit ทนตอสภาพแวดลอมทางดานอณหภม อายการใชงานนาน+ใน digital processor สญญาณถกกาหนดเปนเลขไบนาร ความแมนยาปรบจาก wordlength+เพมประสทธภาพการทางานของ processor ไดงายโดยเทคนคทาง DSP เชน TDM เปนตน+Digital Implementation ปรบไดดวยการ re-

programming


• Why DSP?+การตอเพม cascading ของ digital circuit ทาไดโดยไมมปญหา loading+การจดเกบสญญาณ digital ทาไดโดยไมขนกบเวลา ปราศจากการสญเสยขาวสาร เชน storage medium ตางๆ เชน disk +การทางานกบสญญาณความถตามาก เชน seismic แผนดนไหว ทาไดงาย ตางจาก analog ทใชอปกรณตวเหนยวนา ตวเกบประจขนาดใหญมาก


• Why DSP?-ความซบซอนเพมขน เมอจดการกบ analog signal ตามรป 1.47


• Why DSP?-ความซบซอนเพมขน เมอจดการกบ analog signal ตามรป 1.47-ขอจากดสาหรบชวงจากดความถการทางาน ทตองมอยางตา Niquist rate-ตองการ active device ตางจาก analog ทเนนแต passive device จงสนเปลองพลงงานมากกวา+ราคาของDSP hardware ถกลงมาก ทาใหขอดอยลดนาหนกลง

Discrete Time Signals and Systems in Time-Domain 2

• Discrete Time Signalsa.Time-Domain Representationa1. samplingx[n] = …,0.95,-0.2,2.17,1.1,…x[n] = xa(t)|t=nT= xa(nT) n=…,-2,-1,0,1,2,…FT=1/T


• Discrete Time Signalsa.Time-Domain Representationa2.Quantization-Rounding-Truncationx[n] = …,0.95,-0.2,2.17,1.1,…x^[n] = …, 1 , 0 , 2 , 1 ,…


• Discrete Time Signalsa.Time-Domain Representationa2.Quantization

Rounding


• Discrete Time Signalsa.Time-Domain Representationa2.Quantization

Truncation


• Discrete Time Signalsa.Time-Domain Representationa3.Causal and Anticausal sequence- causal x[n] = 0 for n<N1>0 - anticausal x[n] = 0 for n>N2<0


• Discrete Time Signalsb.Operation on sequenceb1.Basic OperationMultiplication scaling w1[n] = a x[n]Time-shifting delay w2[n] = x[n-N]Time-reversal folding w3[n] = x[-n]Addition w4[n] = x1[n]+x2[n]-x3[n]Product w5[n] = x1[n]x2[n]


• Discrete Time Signalsb.Operation on sequenceb1.Basic Operation

EX 2.1 Consider the following 2 sequences of length 5 defined for 0<=n<=4c[n]=3.2, 41, 36, -9.5, 0,d[n]=1.7, -0.5, 0, 0.8, 1.

Determine w1[n]=c[n].d[n], w2[n]=c[n]+d[n], w3[n]=0.5c[n]


• Discrete Time Signalsb.Operation on sequenceb1.Basic Operation

EX 2.2 Consider the following 2 sequences c[n]=3.2, 41,d[n]=1.7, -0.5, 0, 0.8, 1.

Determine w4[n]=c[n].d[n], w5[n]=c[n]+d[n]


• Discrete Time Signalsb.Operation on sequenceb2.Samping Rate AlterationUp-samping

otherwiseLLnLnx

nxU

,...2,,00

]/[][

±±=

=


• Discrete Time Signalsb.Operation on sequenceb2.Samping Rate AlterationDown-samping ][][ nMxnxD =


• Discrete Time Signalsc. Classification of sequencesc1.Periodic and aperiodic signals

Periodic nkNnxnx สาหรบทก][~][~ +=

Documents

เอกสารประกอบการสอน โดย อสุภัทรชัย ชมพันธุ · - dsp คือการจ ัดการสัญญาณต