Szczegółowa informacja o przedmiocie

Wersja przedmiotu

Kod przedmiotu:TSI
Nr wersji:2
Nazwa:Teoria sygnałów i informacji
JD:4
ECTS:5
JK:30
Zaliczanie:E
Ocenianie:5
Semestr wprowadzenia:02Z
Osoba odpowiedzialna:dr hab. inż. Konrad Jędrzejewski
Opis:Studia I stopnia - INF i AIR (sem.3) - A4

Wymiary

Typ zajęćWymiar
W2
C1
L1

Poprzedniki

---

Przedmioty podobne

---

Ostatnie realizacje

SemestrRealizacjaProwadzącyInstytutLiczba miejsc
18LAdr hab. inż. Anatolij PłatonowPE130
17ZBdr hab. inż. Konrad JędrzejewskiPE160
17LAdr hab. inż. Anatolij PłatonowPE140
16ZBprof. dr hab. inż. Jerzy SzabatinPE160
16LAdr hab. inż. Anatolij PłatonowPE60
15ZBprof. dr hab. inż. Jerzy SzabatinPE140

Przynależność do klas tematycznych i programowych

KlasaNazwaTyp klasy
ELEAAElektronika (A-A)Programowa
ELEIAElektronika (I-A)Programowa
OSSObwody, sygnały i systemyTematyczna
OTPrzedmioty obieralne techniczneProgramowa

Konspekt

Streszczenie

Zapoznanie studentów z podstawowymi zagadnieniami przetwarzania sygnałów i elementami teorii informacji, z uwypukleniem roli sygnału jako nośnika informacji. Przedstawione będą metody reprezentacji czasowej i częstotliwościowej różnych klas sygnałów. Rozpatrzone zostaną podstawowe operacje nad sygnałami: próbkowanie, kwantowanie, filtracja. Omówione zostaną w sposób syntetyczny elementy teorii informacji i teorii kodowania, w tym miary informacji, pojęcie przepustowości kanału transmisyjnego oraz ograniczenia teorio-informacyjne dotyczące szybkości i niezawodności transmisji danych. Zagadnienia te będą punktem wyjścia do naszkicowania problematyki transmisji, korekcji i kompresji danych.

Treść wykładu
  1. Wprowadzenie. Pojęcia podstawowe. Sygnał jakonośnik informacji. Klasyfikacja sygnałów. Sygnały: deterministyczne i losowe, analogowe i dyskretne. Sygnały cyfrowe. Podstawowe parametry sygnału, energia, moc.
  2. Sygnały deterministyczne analogowe. Sygnały jako elementy przestrzeni fukcyjnych. Reprezentacje dyskretne sygnałów analogowych. Rozwinięcie sygnału w bazę ortogonalną, uogólnione szeregi Fouriera. Rozwinięcia w skończone szeregi, kompresja danych osygnale. Reprezentacje ciągłe. Przekształcenie Fouriera. Widmo, widmo amplitudowe i fazowe, widmo chwilowe. Widmo energii i widmo mocy. Przekstałcenie sygnału przes układ liniowy. Charakterystyki czasowe. Transmitancja. Opis częstotliwościowy. Stabilność. Splot. Charakterystyki sygnału na wyjściu układu liniowego. Zasada nieoznaczoności w teorii sygnałów.
  3. Twierdzenie o próbkowaniu.Sygnały o skończonym paśmie. Twierdzenie o próbkowaniu. Próbkowanie idealne. Odstępstwa od idealnych założeń twierdzenia o próbkowaniu. Aliasing. Próbkowanie chwilowe i naturalne. Odtwarzanie sygnałów na podstawie próbek. Kwantowanie i reprezentacja cyfrowa sygnału.
  4. Sygnały deterministyczne dyskretne.Pojęcie sygnału dyskretnego. Opis operatorowy sygnału - przekształcenie Z. Opis częstotliwościowy. Widmo sygnału dyskretnego. Dysretna transformata Fouriera (DFT). Szybka transformata Fouriera (FFT). Filtr cyfrowy. Charakterystyki czasowe. Transmitacja. Opis częstotliwościowy. Stabilność. Splot liniowy i kołowy. Charakterystyki sygnału na wyjściu filtru.
  5. Sygnały losowe. Klasyfikacja. Pojęcie sygnału losowego i sposoby jego opisu. Pojęcie realizacji. Parametry sygnałów losowych. Sygnały stacjonarne, łączenie stacjonarne. ergodyczne. Sygnały gaussowskie. Opis korelacyjny i widmowy sygnałów losowych. Widmo mocy. Twierdzenie Wienera-Chinczyna. Szum biały analogowy. Przetwarzanie sygnału losowego przez filtr liniowy. Próbkowanie sygnałów losowych. Pojęcie szeregu czasowego. Szum biały dyskretny. Przykłady sygnałów losowych binarnych. Wzmianka o liniowych modelach parametrycznych dyskretnych sygnałów losowych (MA, AR, ARMA). Kompresja danych o sygnale. Filtr modelujący i filtr analizujący.
  6. Elementy teorii informacji i kodowania. Łącze informacyjne. Źródło, kanał, odbiornik informacji. Entropia. Kanały bez pamięci. Informacja wzajemna. Przepustowość kanału. Kanał binarny symetryczny. Problem kompresji informacji w świetle teorii Shannona. Kodowanie w łączach bez zakłóceń i z zakłóceniami. Problem niezawodnej transmisji danych. Kody korekcyjne. Kody Hamminga. Wzmianka o kodach BCH i turbokodach.
  7. Podstawy teorii transmisji danych (w ujęciu syntetycznym). Kompromis między przepustowością kanału, pasmem przenoszenia a stosunkiem sygnał-szum. Ograniczenia wynikające z praw teorii informacji. Przegląd systemów transmisji informacji i rodzajów modulacji sygnałów. Informacja o cyfrowych systemach transmisji sygnałów stosowanych w sieciach komputerowych i modemach. Nawiązanie do kodowania korekcyjnego transmitowanej informacji. Dyskusja różnych aspektów i technik kompresji informacji.
Treść ćwiczeń

Ćwiczenia mają na celu utrwalenie i pogłębienie treści wykładu. Posłużą one do prezentacji odpowiednich przykładów, interpretacji wprowadzonych pojęć i ilustracji podstawowych zależności. Z uwagi na specyfikę zagadnień teorii informacji i kodowania, trudnych do ilustracji w ramach zajęć laboratoryjnych, główny punkt ciężkości będzie położony na ćwiczeniach na te właśnie zagadnienia. Ćwiczenia obejmują także w ograniczonym zakresie warstwę sygnałową.

Zakres laboratorium
  1. Przetwarzanie sygnałów analogowych przez układy liniowe.
  2. Analiza błędów odtwarzania sygnału z próbek.
  3. Przetwarzanie sygnałów dyskretnych przez filtr cyfrowy.
  4. Badanie właściwości sygnałów losowych.
  5. Przetwarzanie sygnałów mowy i obrazów.
Literatura
  1. J. Szabatin: Podstawy teorii sygnałów, WKiŁ, Warszawa 2000 (3 wyd.
  2. R. Biernacki, B. Butkiewicz, J. Szabatin, B. Świdzińska: Zbiór zadań z teorii sygnałów i teorii informacji, Wyd. PW, 1984.
  3. A. Wojtkiewicz: Elementy syntezy filtrów cyfrowych, WNT, Warszawa 1984.
  4. A. V. Oppenheim, R. W. Schafer: Cyfrowe przetwarzanie sygnałów, WKiŁ, Warszawa 1979.
  5. S.Haykin: Systemy telekomunikacyjne, WKiŁ, Warszawa, 1999.
  6. A. Drozdek: Wprowadzenie do kompresji danych, WNT, Warszawa, 1999.