Procesamiento de señales digitales

Procesamiento de señales digitales (DSP, DSP - procesamiento de señales digitales en inglés ) - métodos de procesamiento de señales basados en métodos numéricos que utilizan computación digital [1] [2] .

Cualquier señal continua ( analógica ) puede someterse a muestreo de tiempo y cuantificación de nivel ( digitalización ), es decir, puede representarse en forma digital. Si la frecuencia de muestreo de la señal no es inferior al doble de la frecuencia más alta en el espectro de la señal (es decir , consulte el teorema de Nyquist-Shannon-Kotelnikov ), entonces la señal discreta resultante es equivalente a una señal en el sentido de que puede ser recuperado exactamente de . $S t)$ $F_{d}$ $F_{{máx}}$ $F_{d}\geq 2\cdot F_{{máx}}$ $s (k)$ $S t)$ $S t)$ $s (k)$

Con la ayuda de algoritmos matemáticos, se convierte en otra señal que tiene las propiedades requeridas. El proceso de conversión de señales se denomina filtrado , y el dispositivo que realiza el filtrado se denomina filtro . Dado que las muestras de señal llegan a una velocidad constante , el filtro debe tener tiempo para procesar la muestra actual antes de que llegue la siguiente, es decir, procesar la señal en tiempo real . Para el procesamiento de señales (filtrado) en tiempo real, se utilizan dispositivos informáticos especiales: procesadores de señales digitales . $s (k)$ $s_{1}(k)$ $F_{d}$

Todo esto es totalmente aplicable no solo a las señales continuas, sino también a las discontinuas, así como a las señales grabadas en dispositivos de memoria . En este último caso, la velocidad de procesamiento no es importante, ya que los datos no se perderán durante un procesamiento lento.

Existen métodos de procesamiento de señales en el dominio del tiempo (barrido de tiempo, dominio de tiempo ing. ) y de frecuencia (barrido de frecuencia, dominio de frecuencia ing. ). La equivalencia de las transformaciones de tiempo-frecuencia se determina únicamente a través de la transformada de Fourier .

El procesamiento de señales en el dominio del tiempo se usa ampliamente en la oscilografía electrónica moderna y en los osciloscopios digitales . Los analizadores de espectro digital se utilizan para representar señales en el dominio de la frecuencia . Para estudiar los aspectos matemáticos del procesamiento de señales, se utilizan paquetes de extensión (más a menudo bajo el nombre Procesamiento de señales) de los sistemas matemáticos informáticos MATLAB , Octave , Mathcad , Mathematica , Maple , etc.

En los últimos años, en el procesamiento de señales e imágenes, se ha utilizado ampliamente una nueva base matemática para representar señales utilizando "ondas cortas": wavelets . Se puede utilizar para procesar señales no estacionarias, señales con discontinuidades y otras características, señales en forma de ráfagas.

Tareas principales

Filtrado lineal : selección (selección) de una señal en el dominio de la frecuencia ; síntesis (creación) de filtros emparejados con señales; división de frecuencia de canales ; digitalizadores Hilbert (Lⁿ(a, b)) y diferenciadores ; correctores de características de canal.
Análisis espectral : procesamiento de señales de voz, sonido, sísmicas, hidroacústicas; reconocimiento de patrones .
Análisis de frecuencia de tiempo : compresión de imágenes (compresión), hidro y radar , varias tareas de detección de señales .
Filtrado adaptable : reconocimiento de voz, reconocimiento de imágenes , reconocimiento de patrones , supresión de ruido , conjuntos de antenas adaptables .
Procesamiento no lineal : cálculo de correlaciones , filtrado de medianas ; síntesis de amplitud, fase, detectores de frecuencia, procesamiento de voz, codificación vectorial .
Procesamiento de múltiples velocidades : interpolación (aumento) y diezmado (reducción) de la frecuencia de muestreo en sistemas de telecomunicaciones de múltiples velocidades, sistemas de audio .
Convolución de tipos tradicionales.
Envoltura seccional .
Detección de señal: la tarea de detectar una señal contra el fondo de ruido e interferencia [3] .
La discriminación de señales es la tarea de reconocer una señal en el contexto de otras señales con características similares [3] .
La estimación de la señal es la tarea de determinar las características de la señal (amplitud, frecuencia, fase) [3]

Transformaciones básicas

Procesamiento de señales digitales en el transmisor [4]

Formateo
Codificación de fuente
Cifrado
Cifrado de canales
Sello
modulación de pulso
Modulación de banda
Espectro ensanchado
Acceso multiple
Señalización

Distribución de señales a través de un canal de comunicación .

Procesamiento de señales digitales en el receptor [4]

Recepción de señal
Acceso multiple
Estrechando el espectro
Demodulación y Muestreo
Detección
Descompresión
Decodificación de canales
Descifrado
Decodificación de fuente
Formateo

Véase también

Notas

↑ Arbuzov S. M. , Guk I. , Solovieva I. , Solonina A. I. , Ulakhovich D. A. Fundamentos del procesamiento de señales digitales. Curso de conferencias. - San Petersburgo. : BHV-Petersburg, 2003. - 576 p. — ISBN 5-94157-388-X .
↑ Glinchenko, A. S. Procesamiento de señales digitales. — Krasnoiarsk. - ISBN 978-5-7638-1271-8 .
↑ 1 2 3 Bogdanovich V. A. , Vostretsov A. G. Teoría de detección estable, discriminación y evaluación de señales. - 2ª ed., Rev. - M. : Fizmatlit, 2004. - 320 p. — ISBN 5-9221-0505-8 .
↑ 1 2 Sklyar B. Comunicaciones digitales. Fundamentos teóricos y aplicación práctica. Por. De inglés. - M .: Williams Publishing House, 2003. - 1104 p. - Pág. 33. - ISBN 5-8459-0497-8

Literatura

Iphicher E., Jervis B. Procesamiento de señales digitales: un enfoque práctico. Por. De inglés. — M.: Williams, 2017 — 992 p.: il. ISBN 978-5-8459-2117-8
Procesamiento de señales digitales de Richard Lyons: segunda edición. Por. De inglés. — M.: Binom-Press, 2006 — 656 p.: il.
Solonina A.I., Klionsky D.M., Merkucheva T.V., Perov S.N., procesamiento de señales digitales y MATLAB, 2013
Stephen Smith Procesamiento de señales digitales. Una guía práctica para ingenieros y científicos. Dodeka XXI, 2008. - 720 p. ISBN 978-5-94120-145-7 , ISBN 0-750674-44-X
Yukio Sato ¡Sin pánico! Procesamiento de señales digitales. Dodeka XXI, 2010. - 176 p. ISBN 978-5-94120-251-5 , ISBN 4-274-08674-7
Sergienko AB Procesamiento de señales digitales. - 2do. - San Petersburgo. : Peter , 2007. - S. 751. - ISBN 5-469-00816-9 .
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Goldenberg L. M. et al. Procesamiento de señales digitales. Libro de texto para universidades. - M.: Radio y comunicación, 1990. - 256 p.
Oppenheim A., Shafer R. Procesamiento de señales digitales. ed. 2º, rev. — M.: Technosfera, 2007. — 856 p. ISBN 978-5-94836-135-2
Oppenheim A. V., Shafer R. V. Procesamiento de señales digitales. - M .: Comunicación, 1979. - 416 p.
Rabiner L., Gould B. Teoría y aplicación del procesamiento de señales digitales. — M.: Mir, 1978. — 848 p.
Glinchenko AS Procesamiento de señales digitales. A las 2 horas - Krasnoyarsk: Editorial de KSTU, 2001. - 383 p.
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marple jr. SL Análisis espectral digital y sus aplicaciones. - M. : MIR, 1990. - S. 584.
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Dyakonov VP MATLAB 6.5 SP1/7.0 + Simulink 5/6/ Procesamiento de señales y diseño de filtros. — M.: SOLON-Prensa, 2005. — 676 p.
Dyakonov V.P. Ondículas. De la teoría a la práctica. 2ª edición, complementada y revisada. — M.: SOLON-Prensa, 2005. — 400 p.
Dyakonov V.P. Oscilografía moderna y osciloscopios. — M.: SOLON-Prensa, 2004. — 320 p.
Afonsky A. A., Dyakonov V. P. Dispositivos de medición y mediciones electrónicas de masa / Ed. profe. V. P. Dyakonova. — M.: SOLON-Prensa, 2007. — 544 p.
Afonsky A. A., Dyakonov V. P. Analizadores digitales de espectro, señal y lógica / Ed. profe. V. P. Dyakonova. — M.: SOLON-Prensa, 2009. — 248 p.
Bogdanovich V. A., Vostretsov A. G. Teoría de detección estable, discriminación y evaluación de señales. 2ª ed., rev. — M.: Fizmatlit, 2004. — 320 p. — ISBN 5-9221-0505-8 .

Enlaces

La guía para científicos e ingenieros sobre el procesamiento de señales digitales

Procesamiento de señales digitales
Teoría	Señal señal discreta Teorema de Kotelnikov Teoría de las estimaciones estadísticas Teoría de detección de señales
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