Einführung in die digitale Signalverarbeitung

این کتاب بر اساس یک سخنرانی انتخابی است که من از سال 1986 در دانشگاه علوم کاربردی مونیخ ارائه کرده ام. هدف آن دانشجویان مهندسی ارتباطات، فناوری اندازه‌گیری و علوم کامپیوتر، و مهندسانی است که در حال حاضر در صنعت مشغول به کار هستند و می‌خواهند بینشی در زمینه مدرن پردازش سیگنال دیجیتال به دست آورند. دانش حساب انتگرال و دیفرانسیل و محاسبه پیچیده AC برای درک متن کافی است. در پردازش سیگنال دیجیتال، سیگنال های آنالوگ نمونه برداری می شوند و در مبدل آنالوگ به دیجیتال به دنباله ای از اعداد باینری تبدیل می شوند. با پردازش عددی این دنباله اعداد، فرآیندهای خطی و غیرخطی مانند ب. فیلترینگ، تحلیل فوریه، مدولاسیون، دمدولاسیون و اصلاح. در مبدل دیجیتال به آنالوگ، توالی تغییر یافته اعداد را می توان در نهایت به سیگنال آنالوگ تبدیل کرد. به دلیل پردازش دیجیتال، این سیستم ها به تغییرات در مقادیر اجزا، دما و ولتاژ تغذیه و تداخل و پیری حساس نیستند. مقایسه فردی ضروری نیست. دقتی که می توان به دست آورد به تعداد ارقام دودویی مورد استفاده برای نمایش اعداد بستگی دارد. برخلاف سیستم های آنالوگ، امکان پیاده سازی فیلترهایی وجود دارد که هیچ گونه اعوجاج زمانی تاخیر گروهی ندارند. ویژگی های یک سیستم 4 را می توان در فواصل زمانی کوتاه تغییر داد. به عنوان مثال، در سنتز گفتار، دستگاه صوتی انسان توسط فیلتری شبیه سازی می شود که ضرایب آن تقریباً هر 20 میلی ثانیه تغییر می کند. سیستم های تطبیقی ​​که باید به سرعت با شرایط جدید سازگار شوند، فقط به صورت دیجیتالی قابل پیاده سازی هستند.

Das vorliegende Buch geht aus einer Wahlvorlesung hervor, die ich seit 1986 an der Fachhochschule München halte. Es wendet sich an Studierende der Fachrichtungen Nachrich­ tentechnik, Meßtechnik und Informatik, und an bereits in der Industrie tätige Ingenieure, die einen Einblick in das moderne Gebiet der digitalen Signalverarbeitung ge­ winnen wollen. Als Voraussetzung für das Verständnis des Textes genügt die Kenntnis der Integral- und Differentialrechnung und der komplexen Wechselstromrechnung. Bei der digitalen Signalverarbeitung werden analoge Si­ gnale abgetastet und im Analog-Digital-Wandler in eine binäre Zahlenfolge umgesetzt. Durch numerische Verarbei­ tung dieser Zahlenfolge lassen sich lineare und nichtli­ neare Prozesse, wie z. B. Filterung, Fourieranalyse, Modulation, Demodulation und Gleichrichtung realisieren. Im Digital-Analog-Wandler kann die veränderte Zahlenfolge schließlich wieder in ein analoges Signal umgewandelt werden. Auf Grund der digitalen Verarbeitung sind diese Systeme unempfindlich gegen Änderungen der Bauelementewerte, der Temperatur und Versorgungsspannung und gegen Störungen und Alterung. Ein individueller Abgleich erübrigt sich. Die erreichbare Genauigkeit hängt von der Anzahl der zur Zahlendarstellung verwendeten Binärstellen ab. Im Gegensatz zu analogen Systemen besteht die Möglich­ keit, Filter zu realisieren, die keinerlei Gruppenlauf­ zeitverzerrung besitzen. Die Eigenschaften eines Systems 4 können in kurzen Zeitabständen verändert werden. Bei der Sprachsynthese wird beispielsweise der Vokal trakt des Menschen durch ein Filter nachgebildet, dessen Koeffi­ zienten etwa alle 20 ms verändert werden. Auch adaptive Systeme, die sich schnell an neue Situationen anpassen müssen, sind nur digital zu realisieren.