Цифрове оброблення сигналів (ЦОС)– галузь інженерії, яка розвивається надзвичайно динамічно. Діапазон використання методів ЦОС дуже широкий - від систем зв’язку, мобільних телефонів, радіолокаційних систем до медичних приладів або економіки та фінансів.

В дисципліні розглядаються базові принципи оброблення дискретних сигналів засобами цифрової обчислювальної техніки.

Після вивчення дисципліни ЦОС студенти будуть:

• знати основи теорії дискретних сигналів і систем, їх властивості та особливості;
• вміти проводити аналіз лінійних дискретних систем та розуміти як працюють дискретні системи;
• знати методи розрахунку лінійних цифрових фільтрів із заданими характеристиками;
• знати способи зміни частоти дискретизації сигналів;
• знати основи спектрального аналізу, дискретне перетворення Фур’є, алгоритми швидкого перетворення Фур’є та їх властивості.

Перелік тем

Тема 1. Міжнародні організації та стандарти, державні стандарти України в системах зв’язку.

Національна комісія, що здійснює державне регулювання у сфері зв`язку та інформатизації (НКРЗІ). Державне підприємство “Український державний центр радіочастот”. Закони України. Державні стандарти України. Міжнародні організації. Міжнародні стандарти. Рекомендації. Міжнародний союз електрозв’язку (International telecommunication union ITU). Регламент радіозв'язку (radio regulations). Європейський інститут телекомунікаційних стандартів (european telecommunications standards institute ETSI).

Тема 2. Перетворення Гілберта (hilbert transform)

Ортогональний сигнал. Ядро перетворення Гілберта. Фільтр Гілберта. Зворотне перетворення Гілберта. Властивості перетворення Гілберта. Лінійність. Масштабування. Перетворення Гілберта затриманого сигналу. Теорема про згортку.

Аналітичний сигнал. Спектр аналітичного сигналу.

Цифровий фільтр Гілберта. ЧХ фільтра Гілберта.

Тема 3. Квадратурний модулятор / демодулятор

Формування аналітичного сигналу в частотній області. Half band filter.

Формування аналітичного сигналу на основі квадратурного перетворювача

Структурна схема формувача аналітичного сигналу на основі квадратурного перетворювача. Оптимізація структури.

Квадратурний модулятор. Смуговий сигнал. Комплексний сигнал. Векторне подання комплексного сигналу. Структура квадратурного модулятора. Приклади квадратурних модуляторів.

Квадратурний демодулятор. Виділення комплексної обвідної. Модульований сигнал (смуговий радіосигнал). Вимоги до ФНЧ. Приклади квадратурних демодуляторів.

Тема 4. Методи цифрової модуляції

Частотна та фазова модуляція. Повна фаза. Миттєва частота.

Фазова модуляція (phase modulation PM). Індекс фазової модуляції

Частотна модуляція (frequency modulation FM). Індекс частотної модуляції.

Структурна схема РМ модулятора

Структурна схема FM модулятора

Тема 5. Основні характеристики цифрових систем зв’язку, методи розрахунку та вимірювання.

Сигнальні сузір'я. Полярна діаграма. Квадратурна діаграма. Спотворення форми сузір'я.

Eye diagram /око-діаграма/.

Співвідношення сигнал/шум. Співвідношення носійна/шум. Співвідношення Eb/N0.

BER - коефіцієнт (бітових) помилок. SER - коефіцієнт помилок символів.

Швидкість потоку. Швидкість потоку MPEG-2 (MPEG-2 transport stream).

Аналіз сигналів IQ. Коефіцієнт помилок модуляції (Modulation error ratio MER). Амплітуда вектора погрішності (Error vector magnitude EVM). Порівняння EVM та MER. Вектор помилки відносно еталона (Target error vector TEV).

Придушення носійного коливання (Carrier suppression CS). Квадратурна помилка (Quadrature error QE). Неоднаковість амплітуд (Amplitude imbalance AI).

Джитер (тремтіння) фази (Phase jitter PJ).

Спектральні характеристики, шаблон спектру (Spectrum characteristics and spectrum mask)

Інтермодуляція (intermodulation distortion IMD).