Bài giảng môn học xử lý tín hiệu số

TRUONG DAI HOC KY THUAT CONG NGHIEP

THAINGUYEN

UNIVERSITY

J

io

ï

=

BAI GIANG MON HOC
XỬ LÝ TÍN HIEU SO
Giáo viên giảng dạy: Nguyễn Phương Huy
CƠ quan công tác: Bộ môn Điện tử-Viễn
Thông

Khoa
Điện
Điện
Điện

Điện
thoại
thoại
thoại

tử- Trường ĐHKTCN TN

CQ: 02803547666
NR: 02803832398
DĐ: 0912488515

'


§0. MO DAU
ơng tin về mơn học:
" Xử lý tín hiéu s6: Digital Signal Processing
" SỐ tín chi: 03
2. Vai trị và vị trí mơn học:

" Là mơn học cơ sở

" Cung cấp kiến thức về tín hiệu và hệ thống xử lý tín hiệu
SỐ

" Các phương pháp gia cơng tín hiệu
" Kỹ thuật chuyển đổi tín hiệu

" Khảo sát tín hiệu và hệ thống trên các khơng gian
" Ứng dụng của xử lý tín hiệu số (lọc số)

2


1

§0. MO DAU

3. Các Mơn học tiên quyết
" Kỹ thuật điện tử,
" Toán chuyên ngành

4. Tài liệu tham học tập
Sách, giáo trình chính:

[1] Xử lý tín hiệu và lọc số tập 1, 2. TS Nguyễn Quốc Trung,
NXB KHKT, 2006

[2] Bài giảng Xử lý tín hiệu số, TS NGuyễn Thanh Hà, Trường
Đại học Kỹ thuật Công nghiệp
Sách tham khảo:
[3] Digital Proccesing Signal, Prince Hall Press, 1996

[4] Xử lý tín hiệu , Nguyễn Thượng Hàn , NXB KHKT


§0. MO DAU
5. Nội dung học tập

CHƯƠNG

1

CHƯƠNG

2

TÍN HIỆU VÀ HỆ THỐNG RỜI RẠC TRÊN MIỀN THỜI GIAN
HỆ THỐNG VÀ TÍN HIỆU RỜI RẠC TRONG MIỀN Z
CHƯƠNG

3

HỆ THỐNG VÀ TÍN HIỆU RỜI RẠC TRONG MIỀN TẦN SỐ LIÊN TỤC
CHƯƠNG

4

TÍN HIỆU VÀ HỆ THỐNG RỜI RẠC TRONG MIỀN TẦN SỐ RỜI RẠC
CHƯƠNG

5

TỔNG HỢP CÁC BỘ LỌC SỐ CÓ ĐÁP ỨNG XUNG CHIỀU DÀI HỮU
HẠN

ji


ae

_
CHUONG1
|
/
VA HT ROI RAC TREN MIEN THOI GIAN

1.1. Nhập môn

1.2. Tín hiệu rời rạc
1.3. Các hệ thống tuyến tính bất biến

1.4. Các PT sai phân tuyến tính hệ số hằng
1.5. Tương quan của các tín hiệu


ads

_
CHUONG1
|
/
TH VA HT ROI RAC TREN MIEN THOI GIAN

1.1. NHAP MON
1.1.1. Cac dinh nghia

1.1.2. Các hệ thống xử lý tín hiệu
1.1.3. Lấy mẫu tín hiệu tương tự

1.2. TÍN HIỆU RỜI RẠC
1.2.1. Biểu diễn tín hiệu rời rạc
1.2.2. Một vài dãy cơ bản
1.2.3. Một số định nghĩa


ads

_
CHUONG1
|
/
TH VA HT ROI RAC TREN MIEN THOI GIAN

1.3. CÁC HỆ THỐNG TUYẾN TÍNH BẤT BIẾN
1.3.1. Các hệ thống tuyến tính
1.3.2. Các hệ thống tuyến tính bất biến
1.3.3. Hệ thống tuyến tính bất biến và nhân
quả
1.3.4 Hệ thống tuyến tính bất biến ổn định
1.3.5. Lượng tử hố tín hiệu


_
CHUONG1
|
/
ad TH VA HT ROI RAC TREN MIEN THOI GIAN
1.4. CAC PT SAI PHAN TUYEN TiNH HE SO HANG
1.4.1. Phương trình sai phân tuyến tính

1.4.2. Phương trình sai phân tuyến tính hệ số hằng
1.4.3. Các hệ thống đệ quy và không đệ quy
1.4.4. Các phần tử thực hiện hệ thống bất biến

1.5. TƯƠNG QUAN CỦA CÁC TÍN HIỆU
1.5.1. Mở đầu

1.5.2. Tương quan chéo và tự tương quan


_ CHUONG1 ——_
a TH VÀ HT RO] RAC ABENMIEN THỜI GIAN
"Giải thích các khái niệm như: “Tín hiệu”, “Tín hiệu

số”, “Xử lý tín hiệu”, “Xử lý tín hiệu số”...
"Các khâu cơ bản trong hệ thống xử lý tín hiệu số
“Nêu một số ứng dụng của xử lý tín hiệu số
"So sánh xử lý tương tự và xử lý số
“Các bước cơ bản chuyển đổi tín hiệu từ tương tự sang
số
"Các bước có bản chuyển đổi tín hiệu tỪ số sang tương
tư

9


_ CHUONG1 _
;
VA HT ROI RAC TREN MIEN THỜI GIAN

a

1.1. NHAP MON
1.1.1. Cac dinh nghia
- Tín hiệu(signal) dùng để chỉ một đại lượng vật lý mang tin tức.
-Về mặt toán học, ta có thể mơ tả tín hiệu như là một hàm

biến thời gian, không gian hay các biến độc lập khác
VD:

x(t) = 200

(a) Speech Sample: The Word “a

theo

s(x, y) = 3x + 5xV + VỶ

Xử lý tín hiệu (signal xơn:

Các cơng việc hay các phép tốn

được thực hiện trên tín hiệu nhằm đạt một mục đíchnàođó

;o


CHUONG 1
ad TH VA HT ROI RAC TREN MIEN THOI GIAN
1.1. NHAP MON
1.1.1. Cac dinh nghia

- Phân loại tín hiệu

Thời gian liên tục

Thời gian rời rạc

Tín hiệu tương

l

ain hiệu rời rạc

Biên độ
liêntục
_

“Ease
Tín

fk Ẹ

hiệu lượng

f= ====2=

tử hóa

Frrrn

rời rac.

R

xq(n)

oR

Biên độ

{P= ==5==

LEH

“Oilil

xa)

4 i

[IIIIIII

r

PT |

:

tự

ey tly!

xi)

Tín hiệu số

11


ae

CHUONG1

VA HT ROT RAC

TREN

|

MIEN

THOI

GIAN

1.1. NHAP MON
1.1.2. Các hệ thống xử lý tín hiệu
".

Một hệ thống thực hiện sự biến đổi tín hiệu đầu vào
(kích thích) thành tín hiệu đầu ra (đáp ứng).

"

Nói cách khác, hệ thống được đặc trưng bởi mối quan
hệ giữa tín hiệu đầu vào và đầu ra.

"

y(0 = T[x(0], T là phép biến đổi đặc trưng cho hệ thống

12


_ CHUONG1 _
;
TH VA HT ROI RAC TREN MIEN THOI GIAN

pip
thời
và
nhạc rỉ
1.1.NHẬP MƠN
1.1.2. Các hệ thống xử lý tín hiệu
- Hệ thống tương tự
Th trong

Bộ xử lý tín

tự vào

l

ji

x@)

- Hệ thống số

x(n)

"

——

y®_

/

trra

ˆ

Bộ xử lý tín

hiệu số DSP

- Xử lý số tín hiệu
T/h tương
tự vào

| Bộ chuyển | X(N)

x()

i

Th sé vao

Bộ xử lý tin

hiệu số DSP

oy Bộ chuyển
1

Th séra

Dy.

Th trong
yO”

tra


_ CHUONG1 _
;
TH VA HT ROI RAC TREN MIEN THOI GIAN
1.1. NHAP MON
1.1.2. Các hệ thống xử ly tín hiệu
Ưu điểm của xử lý : sỐ so với xử lý tương tự

“Hệ thống số có thể lập trình được, cấu hình lại các hoạt động xử lý

bằng cách đơn giản là thay đổi chương trình

"Độ chính xác

"Tín hiệu số dễ dàng lưu trữ, có thể truyền đi xa và có thể được xử lý từ
xa.
"Thực hiện các thuật toán xử lý tín hiệu tinh vi phức tạp .

"Trong một vài trường hợp, xử lý số rẻ hơn xử lý tương tự.
"Giá thành thấp hơn là do các phần cứng số rẻ hơn, hoặc là do tính mềm
dẻo trong xử lý số.
"Hạn chế về tốc độ hoạt động của các bộ chuyển đổi A/D và bộ xử lý

số DSP.

14


a

_
CHUONG1
|
/
TH VA HT ROI RAC TREN MIEN THOI GIAN

1.1. NHAP MON
1.1.2. Các hệ thống xử lý tín hiệu
- Ứng dụng của DSP

Ứng dụng của DSP ngày càng nhiều trong khoa học và

công nghệ.

"Viễn thông
"Đa phương tiện
"Y học

"Xử lý ảnh
“Tương tác ngƯỜi-máy...

=


a

_
CHUONG1
|
/
VA HT ROI RAC TREN MIEN THOI GIAN

1.1. NHAP MON
1.1.2. Các hệ thống xử lý tín hiệu


a

CHUONG1

|

VA HT ROI RAC TREN MIEN THỜI GIAN

1.1. NHAP MON
1.1.2. Các hệ thống xử lý tín hiệu
- Ví dụ về xử lý tín hiệu số
35

Figure 2.1

B

A sound card

Scere
xứ)

LPF
Antialiasing

ere

ADC

DSP

yin)

DAC

¬

LPF

Reconstruction

ye)

17


_
CHUONG1
|
/
TH VA HT ROI RAC TREN MIEN THOI GIAN
1.1. NHAP MON
1.1.2. Các hệ thống xử lý tín hiệu
Biến đổi A/D

‘em thay
>
eo) trơgkhe ps) wine |e ht
Th réi rac x(n)

1110875

Hồ

06

101

0/825

100

0/806

eit
010
cor
0

038
0886
0%
0.000

{_-

Sample-and-Hols

Th trong

17i. Signa

|

Th hrong tirx,(n)

text)

Lọc chống

8

Lấy mẫn

TT

Lượng tử hóa

ii

Thsd

li

‘Th roi
rae x(n)

A

22

2

aw

Bộ chuyển đối A/D thuc té

0

02

O4

06

08

1

12

14

16

18

2

x108

Time

18

_
CHUONG1
|
;
H VA HT ROI RAC TREN MIEN THOI GIAN

1.1.

Moa

NHAP MON

1.1.2. Các5 hệ thống xử lý tín hiệu
Lây mầu

Đạt được giá trị của

=

-

Cre i

lHliu——
>s-> `
|

tín hiệu sau mỗi khoảng thời gian T. giây

-Giá trị T. được xác định bởi sự thay đổi nhanh, chậm của tín hiệu

(tần số)
~T, được chọn theo định lý lấy mẫu của Nyquyst
-Định lý lấy mau,N
hát biểu:

Ee

et

ext,

ell

SAI -

2/23
-5A/2

Tín hiệu tương tự
Xác định trên tồn trục thời gian

Có biên độ bất kỳ

Tín hiệu rời rạc theo thời gian
Xác định theo chu kỳ nT,

Có biên độ bất kỳ

1s


ae

CHƯƠNG 1 `
H VA HT ROI RAC TREN MIEN THỜI GIAN

1.1. NHAP MON
1.1.2. Các hệ thống xử lý tín hiệu
Lượng tử hóa

20