Werner M. Digitale Signalverarbeitung mit MatLAB

Vieweg+Teubner, 2009. — 306 p.Die digitale Signalverarbeitung ist eine der Schlüsseltechnologien des Informationszeitalters: in Mobiltelefonen ist sie unser Begleiter, in Anti-Blockiersystemen vermeidet sie Unfälle, in der Computertomographie verschafft sie Einblicke ohne operativen Eingriff. Die digitale Signalverarbeitung macht unser Leben bequemer, sicherer und produktiver.
Kenntnisse in der digitalen Signalverarbeitung sind deshalb zu einem wichtigen Bestandteil naturwissenschaftlich-technischer Studiengänge und entsprechender beruflicher Praxis geworden. Das Buch „Digitale Signalverarbeitung mit MatLAB stallt anhand von 16 ausführlichen Versuchen eine Auswahl wichtiger Grundlagen und Anwendungen vor:
Zeitdiskrete Signale (2 Versuche)
Signalverarbeitung im Frequenzbereich / FFT (4 Versuche)
Signalverarbeitung im Zeitbereich / LTI-Systeme (3 Versuche)
Filterentwurf (2 Versuche)
Stochastische Signale (2 Versuche)
Reale Systeme, A/D-Umsetzung, Wortlängeneffekte (3 Versuche)
Zu jedem Versuch gibt es Lernziele und eine kompakte Einführung. Die Versuchsvorbereitung ist wichtiges Element des Praktikums und baut idealer Weise auf erste Erfahrungen einer einführenden Lehrveranstaltung in Signale und Systeme auf. Die Versuche sind so angelegt, dass sie bei guter Vorbereitung in etwa 3 bis 4 Stunden am PC bearbeitet werden können.
Viele Aufgaben sind mit Lösungshinweisen versehen. Zahlreiche Programmbeispiele und grafische Darstellungen unterstützen die Durchführung der Versuche. Am Ende des Buches findet sich ein ausführlicher Lösungsteil.
In der
4. Auflage wurden der Lösungsteil nochmals erweitert und Lernkontrollfragen aufgenommen, die zu einer versuchsübergreifenden Rückschau anregen.
Die Versuche werden mit der Simulationssprache MATLAB1 durchgeführt:
- MatLAB ist ein häufig benutztes Werkzeug für die digitale Signalverarbeitung und wird weltweit auf PC und Arbeitsplatzrechnern mit unterschiedlichen Betriebssystemen eingesetzt.
- Wegen der einfache Bedienung sowie der guten grafischen Eigenschaften von MatLAB kann sofort mit der digitalen Signalverarbeitung begonnen werden.
- Die Kombination aus PC und MatLAB ermöglicht es auf einfache Weise reale Audiosignale zu verwenden.
- MatLAB ist auch als preiswerte Studentenversion erhältlich.
Alle für das Praktikum erstellten MatLAB-Programme können abgeändert und erweitert werden. Die Experimente lassen sich nach persönlichen Bedürfnissen und Interessen modifizieren. Zum Buch sind über 90 Programme und Datensätze entstanden, die auf der Web-Seite des Vieweg+Teubner Verlages, www.viewegteubner.de, kostenlos erhältlich sind.
MatLAB verfügt über eine umfassende und gut organisierte Online-Hilfe, die Handbücher vollwertig ersetzt. Aus diesem Grund ist der Einführungsteil des Buches „Erste Schritte in MatLAB kurz gehalten.
Alle Programme wurden mit MatLAB Version 7.3 (R2006b) getestet. Da aus didaktischen Gründen nur einfache Befehle verwendet wurden, sollten die Programme auch mit der MatLAB Version 6 oder neueren Versionen laufen.
Für das Praktikum ist die MatLAB Signal Processing Toolbox erforderlich.
Weitere Informationen zu MatLAB sind auf der Homepage der Firma The MathWorks, U.S.A., www.mathworks.com, oder bei der deutschen Niederlassung The MathWorks GmbH, www.mathworks.de, zu finden.Erste Schritte in MatLAB
Zeitdiskrete Signale
Diskrete Fourier-Transformation (DFT)
Schnelle Fourier-Transformation (FFT)
Kurzzeit-Spektralanalyse: Grundlagen
Kurzzeit-Spektralanalyse: Beispiele
Lernkontrollfragen zur DFT, FFT und Kurzzeitspektralanalyse
Faltung, Differenzengleichung und LTI-Systeme
Finite-Impulse-Response-Systeme
Infinite-Impulse-Response-Systeme
Entwurf digitaler FIR-Filter
Entwurf digitaler IIR-Filter
Lernkontrollfragen zu FIR- und IIR-Systemen
Kenngrößen stochastischer Signale
Stochastische Signale und LTI-Systeme
Analog-Digital-Umsetzung
Reale digitale Filter: Koeffizientenquantisierung
Reale digitale Filter: Quantisierte Arithmetik
Lernkontrollfragen zu stochastischen Signalen und realen Systemen
Lösungen zu den Versuchen