Digitalna obrada signala    (ETF AEO DOS 4762)
 
Opće informacije
Naziv kursa Digitalna obrada signala
Oznaka (šifra) predmeta ETF AEO DOS 4762
Studij ETF-B
Odsjek Automatika i elektronika
Godina 4
Semestar 7
Tip Obavezni
Broj ECTS Bodova 6
Ukupno sati nastave 62
Broj sati predavanja 35
Broj sati vježbi 12
Broj sati tutorijala 15
Cilj kursa - Znanje i vještine koje treba postići student
Cilj kursa je studentima dati osnove iz oblasti digitalne obrade signala, sa posebnim osvrtom na digitalne filtre i probleme koji se sreću pri sintezi filtera. Studenti stiču bazna teorijska znanja o digitalnim filtrima i prezentira im se kvalifikacija digitalnih filtera kao i osnovne strukture i metode za računanje koeficijenata. Dati su detaljni opisi analize i sinteze filtera sa konačnim impulsnim odzivom (Finite Impulse Response - FIR) i filtera sa beskonačnim impulsnim odzivom (Infinite Impulse Response - IIR). Objašnjeni su efekti prekoračenja kao i efekti konačne dužine riječi. Dati su primjeri savremene primjene algoritama digitalne obrade signala i digitalnih filtera kao i računarske strukture za njihovu realizaciju. Obrađeni su problemi obrade signala različitiom tempom, banke filtera kao i osnove Wavelet transformacije.
Na vježbama studenti koriste MATLAB programski paket (Signal Processing Toolbox) za sintezu i analizu digitalnih filtera.
Program
1. Uvod u digitalnu obradu signala. Oblasti primjene digitalne obrade signala. Konverzija digitalnog signala u analogni. Osobine diskretnih sistema.

2. Uvod u digitalne filtre. Osnove dizajna digitalnih filtera. Koraci pri dizajnu digitalnog filtra. Tipovi digitalnih filtera. Realizacija struktura filtera.

3. Filteri sa beskonacnim impulsnim odzivom (Infinite Impulse Response - IIR). Sinteza IIR filtra. Sinteza na osnovu analognih filtera. Metod invarijantnog impulsnog odziva. Metod numerickog rješenja diferencijalne jednacine. Metod bilinearne transformacije. Realizacione strukture IIR filtera.

4. Analogni Butterworth-ov filter. Butterworh-ova kružnica. Dizajn digitalnog Butterwothovog filtra pomocu IIR metoda. Dizajn digitalnog Butterworthovog filtra pomocu bilinerane transformacije.

5. Analogni Cebiševljev filter. Cebiševljeva elipsa. Dizajn digitalnog Cebiševljevog filtra pomocu IIR metode. Dizajn digitalnog Cebiševljevog filtra pomocu bilinerane transformacije. Elipticni filtri.

6. Transformacije niskopropusnog IIR filtra u druge tipove filtra. Formule transformacije. Sinteza IIR filtra korištenjem numerickih metoda: minimizacija srednjekvadratne greške, minimzacija p-greške.

7. Filtri sa konacnim impulsnim odzivom (Finite Impulse Response - FIR). Osnovne osobine FIR filtera. Linearna faza i njene prednosti. Strukture realizacije FIR filtra.

8. Metod prozora u sintezi digitalnog FIR filtra. Razliciti tipovi prozora za sintezu filtra. Prednosti i nedostatci metode prozora. Sinteza FIR filtra ekviripl optimizacionom metodom. Sinteza filtra pomocu uzoraka u frekventom domenu. Poredenje IIR i FIR filtera.

9. Obrada signala razlicitim tempom uzorkovanja (multirate sampling). Decimiranje i interpolacija. Banke filtera. Waveleti i wavelet transformacije.

10. Efekat konacne dužine rijeci. Efekat prekoracenja i kvantovanja. Uticaj konacne dužine rijeci na koeficijente filtra i stabilnost filtra. Efekti kod IIR i FIR filtera i na razlicite realizacione strukture.

11. Statisticka obrada signala. Autokorelaciona funkcija, spektralna gustina snage.
Literatura
Obavezna literatura 1. Bilješke i slajdovi sa predavanja (moci ce se vidjeti na WEB-u Fakulteta).

2. "Discrete-Time Signal Processing" Alan V. Oppenheim, Ronald W. Schafer, John R. Buck, Prentice Hall 1999.

3. "Digital Signal Processing, A Practical Approach", Emmanuel C. Ifeachar, Barrie W. Jervis; Addison-Wesley 1993
Dopunska literatura 1. "Digital Filters and Signal Processing with MATLAB exercises", Lelard B. Jackson, Kluwer Academic Publishers, 1997
Didaktičke metode
Kurs se izvodi kroz tri vrste aktivnosti:

Direktna predavanja u sali. Predavanja su pracena izradom zadataka od strane nastavnika, s ciljem da studenti ovladaju instrumentima i metodama uvedenim tokom predavanja.

Vježbe u laboratoriji. Studenti uz pomoc tutora rade primjere iz prethodno predenog nastavnog materijala. Studenti trebaju samostalno u racunarskoj laboratoriji da urade svoje zadatke.
Tutorijal. Pod vodenjem tutora, studenti rješavaju druge zadatke ukljucujuci i zadatke s prethodnih ispitnih rokova. Ove aktivnosti organizirane su tako da se vec tokom izvodenja nastavnog programa kroz domace zadace i parcijalne ispite kontinuirano provjerava stupanj pripremljenosti studenta u ovladavanju znanjima i vještinama koje treba postici u okviru ovog kursa.
Način provjere znanja
Tokom trajanja kursa student prikuplja bodove prema slijedecem sistemu:



Prisustvo satima predavanja i tutorijala: 10 bodova, student koji više od tri puta izostane s predavanja i/ili tutorijala ne može ostvariti bodove po ovoj osnovi. Svim casovima laboratorijskih vježbi studenti su obavezni prisustvovati.

Izrada domacih zadaca i laboratorijske vejžbe: maksimalno 10 bodova; predvidena je izrada od 5 domacih zadaca ravnomjerno rasporedenih tokom semestra, koje nose do 5 bodova; 5 uspješno obavljenih laboratorijskih vježbi takode nose do 5 bodova.

Parcijalni ispiti: dva pismena parcijalna ispita, pri cemu svaki parcijalni ispit donosi do 20 bodova.



Parcijalni ispit traje 90 minuta i struktuiran je na slijedeci nacin:



Odgovori na jednostavna pitanja ciji je cilj provjeriti da li student vlada osnovnim teorijskim znanjima; student koji tacno odgovori na sva postavljena pitanja ostvaruje 5 bodova;

Rješavanje zadataka za koje je unaprijed dato više odgovora od kojih je jedan tacan; student koji tacno odgovori na sve postavljene zadatke ostvaruje 5 bodova.

Rješavanje jednog zadatka s otvorenim odgovorom; tacno uraden zadatak donosi 10 bodova.



Student koji je tokom trajanja semestra ostvario manje od 20 bodova ponovno upisuje ovaj kurs.
Student koji je tokom trajanja semestra ostvario 40 i više bodova pristupa usmenom završnom ispitu; ovaj ispit sastoji se iz diskusije zadatka s parcijalnih ispita, domacih zadaca i odgovora na pitanja koja se odnose na teme kursa.

Usmeni završni ispit donosi maksimalno 40 bodova. Da bi postigao pozitivnu završnu ocjenu, student na ovom ispitu mora ostvariti minimalno 20 bodova. Student koji ne ostvari ovaj minimum pristupa usmenom dijelu popravnog ispita.

Student koji je tokom trajanja semestra ostvario 20 i više bodova, a manje od 40 bodova, pristupa popravnom ispitu. Popravni ispit struktuiran je na slijedeci nacin:

Pismeni dio koji je struktuiran na isti nacin kao i pismeni parcijalni ispit; u okviru ovog ispita student polaže zadatke iz tema za koje nije postigao prolaznu ocjenu (10 i više bodova) polažuci parcijalne pismene ispite.

Usmeni dio koji je struktuiran na isti nacin kao usmeni dio završnog ispita.

Usmenom dijelu popravnog ispita može pristupiti student koji je nakon polaganja pismenog dijela popravnog ispita uspio ostvariti ukupan skor od 40 i više bodova; ovaj skor sastoji se od bodova ostvarenih kroz: prisustvo nastavi, izradu domacih zadaca, polaganje parcijalnih ispita i polaganje pismenog dijela popravnog ispita.

Usmeni popravni ispit donosi maksimalno 40 bodova. Da bi postigao pozitivnu završnu ocjenu student na ovom ispitu mora ostvariti minimalno 20 bodova. Student koji ne ostvari ovaj minimum ponovno upisuje ovaj kurs.
Napomene
Prilikom polaganja ispita student može koristiti pripremljenu listu tablica koje mogu biti od koristi prilikom rješavanja zadataka. Nije dozvoljeno korištenje drugih bilješki, knjiga, mobilnih telefona, niti drugih elektronskih pomagala.
Zadaci i teoretska pitanja koje student treba uraditi na ispitu slicni su onima koji su radeni tokom izvodenja predavanja i vježbi.