Разделы презентаций


Расчёт корреляционных функций и свёртки дискретных сигналов

Содержание

Санкт- Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. профессора М. А. Бонч-Бруевича   Кафедра «Теоретических основ связи и радиотехники» Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое занятие № 3 Практическое занятие № 3

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1Санкт- Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. профессора М. А. Бонч-Бруевича   Кафедра

«Теоретических основ связи и радиотехники»
Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы

Практическое занятие № 3

Факультет фундаментальной подготовки

Кафедра теоретических основ связи и радиотехники (ТОС и Р)
располагается на 6-м этаже
В аудиториях №607, №609, №611, 613.

Дисциплины
Общая теория связи
Радиотехнические цепи и сигналы

Преподаватель:
Доцент кафедры ТОС и Р
Гурский Сергей Михайлович

Санкт- Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. профессора М. А. Бонч-Бруевича   Кафедра «Теоретических основ связи и радиотехники»

Слайд 2Санкт- Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. профессора М. А. Бонч-Бруевича   Кафедра

«Теоретических основ связи и радиотехники»
Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы

Практическое занятие № 3


Практическое занятие № 3
Расчёт корреляционных функций и свёртки дискретных сигналов.

Учебные цели:
Получить практический навык в практическом расчёте автокорреляционных (АКФ) и взимнокорреляционных (ВКФ) функций дискретных сигналов.
Получить практический навык в практическом расчёте автокорреляционных (АКФ) функций дискретных сигналов по формуле. 
Практически рассчитать линейную и круговую свёртку линейного сигнала с использованием Mathcad.


Санкт- Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. профессора М. А. Бонч-Бруевича   Кафедра «Теоретических основ связи и радиотехники»

Слайд 3Санкт- Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. профессора М. А. Бонч-Бруевича   Кафедра

«Теоретических основ связи и радиотехники»
Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы

Практическое занятие № 3

Литература:

Стр. 48..50; 53..54; 63..70

Используя MathCAD расcчитать и построить АКФ :
Интегрированием по определению АКФ.
ОПФ от энергетического спектра.

Нечетные номера: треугольный и косинусоидальный .
Четные номера : Прямоугольный и SINC-образный .



Санкт- Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. профессора М. А. Бонч-Бруевича   Кафедра «Теоретических основ связи и радиотехники»

Слайд 4Санкт- Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. профессора М. А. Бонч-Бруевича   Кафедра

«Теоретических основ связи и радиотехники»
Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы

Практическое занятие № 3

Домашнее задание:

Санкт- Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. профессора М. А. Бонч-Бруевича   Кафедра «Теоретических основ связи и радиотехники»

Слайд 5Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое занятие № 3

Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое занятие № 3

Слайд 6Санкт- Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. профессора М. А. Бонч-Бруевича   Кафедра

«Теоретических основ связи и радиотехники»
Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы

Практическое занятие № 3







Вопрос№2. Корреляционные модели детерминированных сигналов

Корреляция – количественная характеристика степени подобия (похожести) двух сигналов.


Корреляционная функция.


Корреляционная функция – зависимость корреляции двух в общем случае комплексных сигналов от временного сдвига τ между ними.

Для сигналов с ограниченной энергией.

Для сигналов с конечной средней мощностью.

Для периодических сигналов .

Санкт- Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. профессора М. А. Бонч-Бруевича   Кафедра «Теоретических основ связи и радиотехники»

Слайд 7Санкт- Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. профессора М. А. Бонч-Бруевича   Кафедра

«Теоретических основ связи и радиотехники»
Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы

Практическое занятие № 3







Это корреляционная функция двух одинаковых сигналов - самого сигнала s(t) и его копии, задержанной во времени s(t-τ), рассматриваемая как функция времени задержки τ.



Свойства АКФ вещественного сигнала R(τ).

Автокорреляционная функция вещественного сигнала (АКФ).

АКФ определяет взаимную энергию сигнала и его копии, задержанной во времени и измеряется в Джоулях.
АКФ действительная и четная функция сдвига во времени τ : R(τ )=R(- τ ) . График АКФ симметричен .
АКФ достигает максимума при τ=0 и максимальное значение АКФ равно ЭНЕРГИИ сигнала Еs. Поэтому R(0)=Es>R(τ )

Санкт- Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. профессора М. А. Бонч-Бруевича   Кафедра «Теоретических основ связи и радиотехники»

Слайд 8Санкт- Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. профессора М. А. Бонч-Бруевича   Кафедра

«Теоретических основ связи и радиотехники»
Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы

Практическое занятие № 3







АКФ R(τ ) и энергетический спектр сигнала
ОДНОЗНАЧНО связаны парой преобразований Фурье.



Связь АКФ сигнала R(τ) с его энергетическим спектром W(ω).

Однозначно восстановить сигнал s(t ) по его АКФ R(τ ) невозможно, так как энергетический спектр W(ω), а значит и АКФ не содержат информацию о фазовом спектре сигнала.

Санкт- Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. профессора М. А. Бонч-Бруевича   Кафедра «Теоретических основ связи и радиотехники»

Слайд 9Санкт- Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. профессора М. А. Бонч-Бруевича   Кафедра

«Теоретических основ связи и радиотехники»
Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы

Практическое занятие № 3







Это действительная периодическая корреляционная функция , измеряемая единицами средней мощности за период повторения (ВАТТЫ), четная по аргументу τ , максимумы повторяются через период повторения T.



Примеры:

АКФ периодического вещественного сигнала s(t+kT).

АКФ периодического сигнала связана с его линейчатым спектром через ряд Фурье:

Санкт- Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. профессора М. А. Бонч-Бруевича   Кафедра «Теоретических основ связи и радиотехники»

Слайд 10Санкт- Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. профессора М. А. Бонч-Бруевича   Кафедра

«Теоретических основ связи и радиотехники»
Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы

Практическое занятие № 3


Сигнал на выходе линейной системы








ЛС
(фильтр)

δ(t)

g(t)

s(t)

y(t)=s(t) g(t)

ИМПУЛЬСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

СВЕРТКА

ННУ

Частотная характеристика линейной системы

Вопрос 3. Свертка сигналов

Санкт- Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. профессора М. А. Бонч-Бруевича   Кафедра «Теоретических основ связи и радиотехники»

Слайд 11Санкт- Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. профессора М. А. Бонч-Бруевича   Кафедра

«Теоретических основ связи и радиотехники»
Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы

Практическое занятие № 3







Под сверткой понимается математическая операция , которая выполняется в соответствии со следующим алгоритмом:
Второй сигнал отображается зеркально симметрично.
Второй сигнал задерживается по времени от – ∞ до +∞ .
Для каждого времени задержки находится произведение с первым сигналом.
Результаты произведений , полученные при каждом времени задержки суммируются.



Свертка двух сигналов во временной и частотной области

Санкт- Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. профессора М. А. Бонч-Бруевича   Кафедра «Теоретических основ связи и радиотехники»

Слайд 12Свойства свертки
Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое занятие №

3
коммутативность
дистрибутивность
ассоциативность

Свойства сверткиОбщая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое занятие № 3коммутативностьдистрибутивностьассоциативность

Слайд 13Санкт- Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. профессора М. А. Бонч-Бруевича   Кафедра

«Теоретических основ связи и радиотехники»
Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы

Практическое занятие № 3


Выполнение свертки в частотной области










X

s(t)

g(t)

S(jω)

G(jω)

y(t)

ППФ

ППФ

ОПФ

Если второй сигнал является зеркальной комплексно-сопряженной копией первого сигнала , то результатом свертки таких сигналов является АКФ сигнала.

Согласно свойства преобразования Фурье свертке во временной области соответствует перемножение спектров двух сигналов в частотной области.

Санкт- Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. профессора М. А. Бонч-Бруевича   Кафедра «Теоретических основ связи и радиотехники»

Слайд 14Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое занятие № 3
Дискретное

преобразование Фурье
Аналогично можно поступить и при расчете линейной свертки через

циклическую.
Рассмотрим пример. Пусть  , а   . Прямое вычисление линейной свертки потребует   (12 миллионов) операций умножения и сложения.
Дополним каждую из последовательностей до 8192 отсчетов нулями и применим алгоритм БПФ с прореживание по времени, тогда на вычисление одного БПФ потребуется  операций комплексного умножения или 428000 операций действительного умножения. Таких блоков БПФ будет всего 3 штуки, плюс надо учесть 8192 комплексных умножений спектров, итого   , что почти в 7.5 раз ниже чем если бы мы считали линейную свертку в лоб
Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое занятие № 3Дискретное преобразование ФурьеАналогично можно поступить и при расчете

Слайд 15Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое занятие № 3
Циклическая

свертка может быть выполнена через ДПФ (БПФ) гораздо быстрее

Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое занятие № 3Циклическая свертка может быть выполнена через ДПФ (БПФ)

Слайд 16

Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое занятие № 3

Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое занятие № 3

Слайд 17

ОТС

Лекция #4
ОТС

Слайд 18

Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое занятие № 3

Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое занятие № 3

Слайд 19

Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое занятие № 3

Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое занятие № 3

Слайд 20Сигналы (коды) Баркера

Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое занятие

№ 3

Сигналы (коды) БаркераОбщая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое занятие № 3

Слайд 21Сигналы Баркера при и
Общая

теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое занятие № 3

Сигналы Баркера при      и Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое занятие

Слайд 22Расчёт КФ сигналов Баркера

Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое

занятие № 3

Расчёт КФ сигналов БаркераОбщая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое занятие № 3

Слайд 23АКФ действительного сигнала

Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое занятие

№ 3

АКФ действительного сигналаОбщая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое занятие № 3

Слайд 24

Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое занятие № 3

Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое занятие № 3

Слайд 25Графический расчёт АКФ сигнала с 5-и значным кодом Баркера
Формула дискретной

свёртки



1 клеточка – длительность одного дискрета или в Wi-Fi –

длительность одного чипа
Дома: чётные номера строят АКФ для 11-значного, нечётные - для 13-значного кода Баркера

Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое занятие № 3

Графический расчёт АКФ сигнала с 5-и значным кодом БаркераФормула дискретной свёртки1 клеточка – длительность одного дискрета или

Слайд 265-и значный код Баркера

Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое

занятие № 3

5-и значный код БаркераОбщая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое занятие № 3

Слайд 27

Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое занятие № 3

Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое занятие № 3

Слайд 28Расчёт АКФ сигнала с использованием формулы
Общая теория связи/Радиотехнические цепи и

сигналы Практическое занятие № 3

Расчёт АКФ сигнала с использованием формулыОбщая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое занятие № 3

Слайд 29Расчитать АКФ сигнала с использованием формулы
На Mathcad для 11
13 значных

кодов Баркера
Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое занятие №

3
Расчитать АКФ сигнала с использованием формулыНа Mathcad для 1113 значных кодов БаркераОбщая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы

Слайд 30Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое занятие № 3
Линейная

Дискретная свёртка (свёртка дискретных сигналов)
Длина первого N отсчетов, длина второго

M отсчетов

Круговая (циклическая )Дискретная свертка
Обе последовательности имеют одинаковую длину N отсчетов
Чтобы выровнять длину последовательностей их дополняют нулями до длины
M+N-1.

Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое занятие № 3Линейная Дискретная свёртка (свёртка дискретных сигналов)Длина первого N

Слайд 31Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое занятие № 3
Линейная

свертка
Циклическая свертка

Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое занятие № 3Линейная сверткаЦиклическая свертка

Слайд 32Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое занятие № 3
Вычисление

Линейной свертки с помощью циклической свертки
Линейная свертка = дополнить сигналы

нулями и сделать циклическую свертку
Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое занятие № 3Вычисление Линейной свертки с помощью циклической сверткиЛинейная свертка

Слайд 33

Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое занятие № 3

Общая теория связи/Радиотехнические цепи и сигналы Практическое занятие № 3

Слайд 34«Горячие» клавиши Mathcad

ОТС

Лекция #4
«Горячие» клавиши MathcadОТС

Слайд 35

ОТС

Лекция #4
ОТС

Слайд 36

ОТС

Лекция #4
ОТС

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать доклад-презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое TheSlide.ru?

Это сайт презентации, докладов, проектов в PowerPoint. Здесь удобно  хранить и делиться своими презентациями с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика