Digitale Signalverarbeitung

Dieses Buch behandelt die Grundlagen der Verarbeitung zeitdiskreter Signale, wie sie heute bei vielen modernen professionellen elektronischen Geräten angewandt werden. Der Stoff ist bewußt praxisorientiert dargestellt und eignet sich als Grundlage zum technischen Studium ebenso wie als Begleitbuch zu Weiterbildungsveranstaltungen für Ingenieure.

l Einleitung.- 1.1 Hintergründe.- 1.2 Signale und Signalverarbeitung.- 1.3 Vor- und Nachteile der digitalen Signalverarbeitung.- 1.4 Hardware Baugruppen der digitalen Signalverarbeitung.- 1.5 Anwendungen der digitalen Signalverarbeitung.- 2 Zeitkontinuierliche Signale und Systeme.- 2.1 Einführung.- 2.2 Das Fourier-Integral.- 2.3 Diskontinuitäten in x(t) oder X(?).- 2.4 Die Impulsfunktion oder der Dirac-Impuls.- 2.5 Periodische kontinuierliche Signale.- 2.6 Kontinuierliche Systeme.- 2.7 Die Impulsantwort.- 2.8 Die Übertragungsfunktion.- 2.9 Das Faltungs-Integral.- 2.10 Pole und Nullstellen.- 2.11 Übungsaufgaben.- 3 Umsetzung zeitkontinuierlicher Signale in zeitdiskrete Signale und umgekehrt.- 3.1 Einleitung.- 3.2 Abtastung mit Dirac-Impulsen.- 3.3 Signalrekonstruktion.- 3.4 Praktische Erwägungen.- 3.5 Praktische Realisierung.- 3.6 Abschließende Bemerkungen.- 3.7 Übungsaufgaben.- 4 Zeitdiskrete Signale und Systeme.- 4.1 Einführung.- 4.2 Diskrete Signale — Beschreibung im Zeitbereich.- 4.3 Diskrete Signale — Beschreibung im Frequenzbereich.- 4.4 Lineare zeitinvariante diskrete Systeme.- 4.5 Die z-Transformation.- 4.6 Übungsaufgaben.- 5 Die DFT und die FFT.- 5.1 Die DFT für periodische diskrete Signale.- 5.2 Die DFT für diskrete Signale endlicher Länge.- 5.3 Eigenschaften der DFT.- 5.4 Die Wahl von N.- 5.5 Die zyklische Faltung.- 5.6 Die Anwendung der DFT auf kontinuierliche Signale.- 5.7 Die FFT.- 5.8 Übungsaufgaben.- 6 Übersicht von Signaltransformationen.- 6.1 Einführung.- 6.2 Ein qualitativer Vergleich.- 6.3 Relationen mit LT und ZT.- 6.4 Die Verwendung der Impulsfunktion.- 6.5 Ein quantitativer Vergleich.- 6.6 Übungsaufgaben.- 7 Filterstrukturen.- 7.1 Einführung.- 7.2 Nichtrekursive diskrete Filter.- 7.3 Rekursive diskrete Filter.- 7.4 Einigespezielle Filterstrukturen.- 7.5 Transponierungssatz.- 7.6 Adaptive Filter.- 7.7 Übungsaufgaben.- 8 Entwurfsmethoden diskreter Filter.- 8.1 Einführung.- 8.2 Entwurfsmethoden für FIR-Filter.- 8.3 Entwurfsmethoden für IIR-Filter.- 8.4 Gegenüberstellung von FIR- und IIR-Filtern.- 8.5 Übungsaufgaben.- 9 Systeme mit mehreren Abtastraten.- 9.1 Einführung.- 9.2 Verminderung der Abtastfrequenz.- 9.3 Realisierung von Dezimierungsfiltem.- 9.4 Erhöhung der Abtastfrequenz.- 9.5 Realisierung von Interpolationsfiltern.- 9.6 Veränderung der Abtastfrequenz durch einen rationalen Faktor.- 9.7 Transponierung von Interpolations- und Dezimierungsfiltem.- 9.8 Anwendungsbeispiele.- 9.9 Übungsaufgaben.- 10 Endliche Wortlunge bei digitalen Signalen und Systemen.- 10.1 Einführung.- 10.2 Darstellungen von Zahlen.- 10.3 Quantisierung und Überlauf.- 10.4 A/D-Umsetzungsrauschen.- 10.5 Quantisierung der Filterkoeffizienten.- 10.6 Begrenzung der Wortlänge von Zwischenergebnissen.- 10.7 Abschließende Bemerkungen zur Wortlängenbegrenzung.- 10.8 Übungsaufgaben.- Anhang I Zusammenfassung der Fourier — Integrale.- Anhang II Partialbruchzerlegung.- Anhang IV Lösungen der Übungsaufgaben.- Sachwortverzeichnis.