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B010462 - FONDAMENTI DI ELABORAZIONE NUMERICA DEI SEGNALI
Principali informazioni
Lingua Insegnamento
Obiettivi Formativi
Contenuto del corso
Prerequisiti
Metodi Didattici
Modalità di verifica apprendimento
Programma del corso
Libri di testo consigliati
Altre Informazioni
Anno Accademico 2012-13
Coorte 2012 - Laurea Magistrale in INGEGNERIA ELETTRONICA
Anno di corso
Primo Anno - Primo Semestre
Dipartimento di Afferenza
Ingegneria dell'Informazione
Tipo insegnamento
Attività formativa monodisciplinare
Settore Scientifico disciplinare
ING-INF/03 - TELECOMUNICAZIONI
Crediti Formativi
6
Ore Didattica
48
Periodo didattico
17/09/2012 ⇒ 21/12/2012
Frequenza Obbligatoria
No
Tipo Valutazione
Voto Finale
Contenuto del corso
mostra
Programma del corso
mostra
Docenza
Mutuazione
Insegnamento mutuato da:
B010462 - FONDAMENTI DI ELABORAZIONE NUMERICA DEI SEGNALI
Laurea Triennale (DM 270/04) in INGEGNERIA ELETTRONICA E DELLE TELECOMUNICAZIONI
B010462 - FONDAMENTI DI ELABORAZIONE NUMERICA DEI SEGNALI
Laurea Triennale (DM 270/04) in INGEGNERIA ELETTRONICA E DELLE TELECOMUNICAZIONI
Lingua Insegnamento
Italiano
Obiettivi Formativi
Capacità acquisite:
Comprensione dei vantaggi e dei limiti delle tecniche numeriche di base per la elaborazione dei segnali
Analisi e progetto dei sistemi di elaborazione numerica dei segnali mediante filtri numerici e FFT
Individuazione delle caratteristiche dei componenti (inclusi i convertitori A/D e D/A e i DSP) per la realizzazione dei sistemi di elaborazione numerica dei segnali
Conoscenza delle applicazioni tipiche della elaborazione numerica dei segnali.
Comprensione dei vantaggi e dei limiti delle tecniche numeriche di base per la elaborazione dei segnali
Analisi e progetto dei sistemi di elaborazione numerica dei segnali mediante filtri numerici e FFT
Individuazione delle caratteristiche dei componenti (inclusi i convertitori A/D e D/A e i DSP) per la realizzazione dei sistemi di elaborazione numerica dei segnali
Conoscenza delle applicazioni tipiche della elaborazione numerica dei segnali.
Contenuto del corso (Cerca nel catalogo della biblioteca)
Digitalizzazione dei segnali
Analisi dei sistemi discreti lineari tempo-invarianti
Trasformata Discreta di Fourier (DFT)
Progetto di filtri numerici a risposta impulsiva finita (FIR)
Progetto di filtri numerici a risposta impulsiva infinita (IIR)
Realizzazione di sistemi di elaborazione numerica dei segnali
Applicazioni e laboratorio con MATLAB.
Analisi dei sistemi discreti lineari tempo-invarianti
Trasformata Discreta di Fourier (DFT)
Progetto di filtri numerici a risposta impulsiva finita (FIR)
Progetto di filtri numerici a risposta impulsiva infinita (IIR)
Realizzazione di sistemi di elaborazione numerica dei segnali
Applicazioni e laboratorio con MATLAB.
Prerequisiti
Teoria dei segnali
Metodi Didattici
Lezioni
Esercitazioni
Laboratorio
Esercitazioni
Laboratorio
Modalità di verifica apprendimento
Prova scritta.
Prova orale facoltativa nello stesso appello della prova scritta (di norma due giorni dopo).
Lo studente può presentare anche un elaborato in MATLAB 15 giorni prima della prova scritta, che sarà valutato insieme alle prove scritta e/o orale.
Prova orale facoltativa nello stesso appello della prova scritta (di norma due giorni dopo).
Lo studente può presentare anche un elaborato in MATLAB 15 giorni prima della prova scritta, che sarà valutato insieme alle prove scritta e/o orale.
Programma del corso
Gli argomenti trattati nel corso sono:
Digitalizzazione dei segnali.
Campionamento: ideale, di segnali in bassa frequenza, di segnali in alta frequenza, delle componenti in fase e quadratura, di segnali aleatori. Campionamento reale, distorsione spettrale. Ricostruzione (D/A).
Quantizzazione. Rapporto segnale-rumore di quantizzazione.
Analisi dei sistemi discreti lineari tempo-invarianti
Sistemi discreti: linearità, tempo-invarianza, causalità, stabilità. Sistemi a fase lineare e a fase minima. Energia e potenza. Trasformata Zeta. Trasformata di Fourier.
Risposta impulsiva. Equazioni alle differenze finite.
Funzione di trasferimento. Risposta in frequenza: di ampiezza e di fase.
Filtraggio di segnali aleatori.
Equivalenza fra filtraggio analogico e numerico.
Trasformata Discreta di Fourier (DFT)
Proprietà. Relazione con la Trasformata di Fourier e la Trasformata Zeta.
Algoritmi veloci per la DFT: Trasformata veloce di Fourier (FFT). Algoritmi radice-2 con decimazione nel tempo e in frequenza. Variazioni ed estensioni: radice-4 e algoritmi misti (cenni).
Applicazioni della DFT: stime spettrali, convoluzione lineare, correlazione.
Progetto di filtri numerici a risposta impulsiva finita (FIR)
Proprietà dei filtri FIR. FIR a fase lineare. Filtri 'half-band'.
Metodi di progetto: delle finestre, del campionamento in frequenza, con il criterio di Chebychev. Formule di progetto. Esempi: passa-banda generalizzato, derivatore, trasformatore di Hilbert. Generazione del segnale analitico discreto.
Progetto di filtri numerici a risposta impulsiva infinita (IIR)
Proprietà. Stabilità. Sezioni del primo e del secondo ordine. Passa tutto. IIR a fase minima.
Metodi di progetto: da prototipi analogici, diretti.
Confronto FIR e IIR.
Realizzazione di sistemi di elaborazione numerica dei segnali
Caratteristiche degli algoritmi e dei sistemi di elaborazione numerica dei segnali.
Complessità realizzativa: parametri per la sua valutazione.
Componenti elementari: moltiplicatori, moltiplicatori-accumulatori, memorie, circuiti ausiliari. Digital Signal Processor (DSP). Realizzazione VLSI (cenni).
Realizzazione mediante aritmetica distribuita.
Applicazioni e laboratorio con MATLAB.
Digitalizzazione dei segnali.
Campionamento: ideale, di segnali in bassa frequenza, di segnali in alta frequenza, delle componenti in fase e quadratura, di segnali aleatori. Campionamento reale, distorsione spettrale. Ricostruzione (D/A).
Quantizzazione. Rapporto segnale-rumore di quantizzazione.
Analisi dei sistemi discreti lineari tempo-invarianti
Sistemi discreti: linearità, tempo-invarianza, causalità, stabilità. Sistemi a fase lineare e a fase minima. Energia e potenza. Trasformata Zeta. Trasformata di Fourier.
Risposta impulsiva. Equazioni alle differenze finite.
Funzione di trasferimento. Risposta in frequenza: di ampiezza e di fase.
Filtraggio di segnali aleatori.
Equivalenza fra filtraggio analogico e numerico.
Trasformata Discreta di Fourier (DFT)
Proprietà. Relazione con la Trasformata di Fourier e la Trasformata Zeta.
Algoritmi veloci per la DFT: Trasformata veloce di Fourier (FFT). Algoritmi radice-2 con decimazione nel tempo e in frequenza. Variazioni ed estensioni: radice-4 e algoritmi misti (cenni).
Applicazioni della DFT: stime spettrali, convoluzione lineare, correlazione.
Progetto di filtri numerici a risposta impulsiva finita (FIR)
Proprietà dei filtri FIR. FIR a fase lineare. Filtri 'half-band'.
Metodi di progetto: delle finestre, del campionamento in frequenza, con il criterio di Chebychev. Formule di progetto. Esempi: passa-banda generalizzato, derivatore, trasformatore di Hilbert. Generazione del segnale analitico discreto.
Progetto di filtri numerici a risposta impulsiva infinita (IIR)
Proprietà. Stabilità. Sezioni del primo e del secondo ordine. Passa tutto. IIR a fase minima.
Metodi di progetto: da prototipi analogici, diretti.
Confronto FIR e IIR.
Realizzazione di sistemi di elaborazione numerica dei segnali
Caratteristiche degli algoritmi e dei sistemi di elaborazione numerica dei segnali.
Complessità realizzativa: parametri per la sua valutazione.
Componenti elementari: moltiplicatori, moltiplicatori-accumulatori, memorie, circuiti ausiliari. Digital Signal Processor (DSP). Realizzazione VLSI (cenni).
Realizzazione mediante aritmetica distribuita.
Applicazioni e laboratorio con MATLAB.
Libri di testo consigliati
Testo di riferimento
F.Argenti,L.Mucchi,E. Del Re, "Elaborazione numerica dei segnali. Teoria, esercizi ed esempi al calcolatore", McGraw-Hill, Milano, 2011.
Testi di consultazione
A.V. Oppenheim, R.W. Schafer, Discrete-time signal processing, Prentice-Hall, 1989.
J.G. Proakis, D.G. Manolakis, Digital signal processing. Principles, algorithms and applications, Prentice-Hall, 1996.
C.S. Burrus et al., Computer-based exercises for signal processing using MATLAB, Prentice-Hall, 1994
F.Argenti,L.Mucchi,E. Del Re, "Elaborazione numerica dei segnali. Teoria, esercizi ed esempi al calcolatore", McGraw-Hill, Milano, 2011.
Testi di consultazione
A.V. Oppenheim, R.W. Schafer, Discrete-time signal processing, Prentice-Hall, 1989.
J.G. Proakis, D.G. Manolakis, Digital signal processing. Principles, algorithms and applications, Prentice-Hall, 1996.
C.S. Burrus et al., Computer-based exercises for signal processing using MATLAB, Prentice-Hall, 1994
Altre Informazioni
Altre informazioni e materiale didattico integrativo sulla piattaforma e-learning MOODLE disponibile dal sito
http://e-l.unifi.it/
Appelli di esame:
Scritto
22 gennaio 2013, ore 9:30, aula 206 SM
12 febbraio 2013, ore 9:30, aula 206 SM
5 marzo 2013, ore 9:30, aula 206 SM
http://e-l.unifi.it/
Appelli di esame:
Scritto
22 gennaio 2013, ore 9:30, aula 206 SM
12 febbraio 2013, ore 9:30, aula 206 SM
5 marzo 2013, ore 9:30, aula 206 SM