Цифрова обробка сигналів в програмно-апаратних системах
Спеціальність: Програмно-апаратні пристрої інфокомунікаційних систем
Код дисципліни: 6.G5.10.E.061
Кількість кредитів: 4.00
Кафедра: Програмно-апаратних систем інфокомунікацій
Лектор: Д.т.н., професор Горбатий Іван Володимирович
Семестр: 7 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Загальні компетентності:
ЗК2 Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях.
ЗК3 Здатність планувати та управляти часом.
ЗК5 Здатність спілкуватися державною мовою як усно, так і письмово.
ЗК14 Здатність здійснювати пошук та аналізувати інформацію з різних джерел.
Фахові компетентності:
ФК14 Готовність до вивчення науково-технічної інформації, вітчизняного і закордонного досвіду з тематики інвестиційного (або іншого) проекту засобів телекомунікацій та радіотехніки.
ФК15 Здатність проводити розрахунки у процесі проектування споруд і засобів інформаційно-телекомунікаційних мереж, телекомунікаційних та радіотехнічних систем, відповідно до технічного завдання з використанням як стандартних, так і самостійно створених методів, прийомів і програмних засобів автоматизації проектування.
Фахові компетентності професійного спрямування:
ФКС1.1 Уміння проектувати нові програмно-апаратні пристрої з врахуванням специфіки конкретних радіотехнічних та вбудованих систем (навігаційних, локаційних, систем передавання обробки та зберігання інформації).
ФКС1.2 Уміння розробляти спеціалізоване програмне забезпечення для програмно-апаратних засобів радіотехнічних систем (вбудованих систем) та проводити його тестування.
ФКС1.3 Уміння моделювати та оптимізувати програмно-апаратні вбудовані системи, ідентифікувати, класифікувати та описувати розроблені моделі.
ФКС1.4 Розуміння принципів роботи та функціонального призначення програмно-апаратних засобів телекомунікаційних та радіотехнічних систем та пристроїв, електронного обладнання та устаткування з метою правильного вибору і експлуатації.
ФКС1.5 Здатність встановлювати та експлуатувати вбудовані системи, брати участь в модернізації та реконструкції обладнання.
ФКС1.6 Забезпечувати заданий рівень надійності та безпечності програмно-апаратних засобів та систем протягом усього життєвого циклу. Планувати та здійснювати технічне обслуговування і ремонт програмно-апаратних вбудованих систем. Здатність використовувати технології та способи інсталяції і оновлення програмного забезпечення вбудованих систем.
Результати навчання: ЗН8 Здатність продемонструвати знання основ професійно-орієнтованих дисциплін спеціальності в області радіоелектронних кіл та схемотехніки, теорії електромагнітного поля, теорії радіоелектронних систем, теорії телекомунікаційних мереж, теорії автоматичного керування, методів аналізу радіоелектронних і телекомунікаційних систем і мереж, процесів конструювання і виробництв, програмування програмно-апаратних систем, адміністрування інформаційних мереж, захисту інформації, інформаційних технологій.
ЗН9 Здатність продемонструвати поглиблені знання принаймні в одній з областей радіоелектронних і телекомунікаційних систем і мереж: радіоелектронні системи, телекомунікаційні системи і мережі, інформаційні мереж і зв’язку, технології конструювання та виробництва засобів телекомунікацій, проектування програмно-апаратних систем, розробка програмного забезпечення вбудованих систем,адміністрування інфокомунікаційних мереж, захист інформації в інфокомунікаціях.
ЗН10 Здатність продемонструвати знання та навики щодо проведення експериментів, збору даних та моделювання радіоелектронних і телекомунікаційних систем і мереж.
ЗН11 Здатність продемонструвати знання та розуміння методологіїпроектування, відповідних нормативних документів, чинних стандартів і технічних умов.
ЗН12 Здатність продемонструвати знання сучасного стану справ та новітніх технологій в галузі телекомунікацій та радіотехніки.
ЗН15 Застосовувати знання і розуміння для ідентифікації, формулювання і вирішення технічних задач спеціальності, використовуючи відомі методи.
УМ1 Аналізувати, аргументувати, приймати рішення при розв’язанні спеціалізованих задач та практичних проблем телекомунікацій та радіотехніки, які характеризуються комплексністю та неповною визначеністю умов.
УМ4 Аналізувати та виконувати оцінку ефективності методів проектування інформаційно-телекомунікаційних мереж, телекомунікаційних та радіотехнічних систем.
УМ13 Застосовувати знання і розуміння для розв’язування задач синтезу та аналізу в інфокомунікаційних системах, які характерні обраній спеціалізації.
УМ14 Системно мислити та застосовувати творчі здібності до формування принципово нових ідей.
УМ16 Розраховувати, конструювати, проектувати, досліджувати, експлуатувати, ремонтувати, налагоджувати типове для обраної спеціалізації телекомунікаційне та радіоелектронне устаткування та обладнання.
УМ17 Ефективно працювати як індивідуально, так і у складі команди.
УМ19 Поєднувати теорію і практику, а також приймати рішення та виробляти стратегію діяльності для вирішення завдань спеціальності (спеціалізації) з урахуванням загальнолюдських цінностей, суспільних, державних та виробничих інтересів.
КОМ1 Грамотно застосовувати термінологію галузі телекомунікацій та радіотехніки.
АіВ1 Здатність адаптуватись до нових ситуацій та приймати рішення.
АіВ3 Здатність відповідально ставитись до виконуваної роботи та досягати поставленої мети з дотриманням вимог професійної етики.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Попередні навчальні дисципліни:
Сигнали в інформаційних системах.
Передавання сигналів в інформаційних системах.
Пристрої генерування та формування сигналів.
Короткий зміст навчальної програми: Програма навчальної дисципліни “Цифрова обробка сигналів в програмно-апаратних системах” укладена для студентів Інституту інформаційно-комунікаційних технологій та електронної інженерії, які навчаються за спеціальністю 172 “Електронні комунікації та радіотехніка”.
Навчальна дисципліна “Цифрова обробка сигналів в програмно-апаратних системах” призначена для ознайомлення студентів з основними поняттями та визначеннями в галузі цифрової обробки сигналів у програмно-апаратних системах. Розглянуто сигнали, що використовують у програмно-апаратних системах. Описано основні методи цифрового формування та оброблення сигналів у програмно-апаратних системах. Розглянуто принципи побудови засобів для цифрового формування та оброблення сигналів у програмно-апаратних системах.
Опис: Тема 1. Вступ. Предмет, мета та задачі дисципліни “Цифрова обробка сигналів в програмно-апаратних системах”. Основні поняття та визначення в галузі цифрової обробки сигналів у програмно-апаратних системах. Узагальнена схема програмно-апаратної системи.
Розділ 1. Методи формування та оброблення сигналів, що використовують у програмно-апаратних системах.
Тема 2. Методи модуляції та демодуляції сигналів. Методи коригуючого кодування та декодування.
Тема 3. Методи ущільнення та розділення сигналів. Методи передавання та приймання даних із керуючим зворотним зв’язком.
Розділ 2. Процеси, що використовують у програмно-апаратних системах.
Тема 4. Перетворення частоти. Помноження частоти. Модуляція сигналу. Демодуляція сигналу. Фільтрація сигналів.
Тема 5. Автоматичне регулювання підсилення. Автоматичне підстроювання частоти і фази носійного коливання. Автоматичне підстроювання тактової частоти. Автоматичне підстроювання кадрової частоти.
Розділ 3. Цифрова обробка сигналів.
Тема 6. Задачі цифрової обробки сигналів. Узагальнена схема цифрової обробки сигналів у програмно-апаратних системах.
Тема 7. Дискретизація та квантування аналогових сигналів.Зміна частоти дискретизації. Проріджування. Інтерполяція. Передискретизація. Типові та тестові цифрові сигнали.
Тема 8. Спектральний аналіз сигналів. Ряди Фур’є та інтегральне перетворення Фур’є. Теорема Котельникова.
Тема 9. Дискретне перетворення Фур’є (ДПФ) та його властивості. Обернене ДПФ. Швидке перетворення Фур’є (ШПФ). Алгоритми швидкого перетворення Фур’є.
Тема 10. Кореляційний аналіз сигналів. Кореляційна функція. Автокореляційна та взаємна кореляційна функція.
Тема 11. Зв’язок між кореляційними функціями та спектрами сигналів. Згортка.
Тема 12. Z-перетворення сигналів та його властивості.
Тема 13. Вейвлет-перетворення сигналів. Неперервне та дискретне вейвлет-перетворення.
Тема 14. Цифрова фільтрація сигналів. Цифрові фільтри зі скінченною (нерекурсивні) та нескінченною (рекурсивні) імпульсною характеристикою.
Тема 15. Цифрове здійснення процесів, що використовують у програмно-апаратних системах.
Методи та критерії оцінювання: Поточний контроль результатів навчання студентів здійснюють на лабораторних заняттях шляхом перевірки виконання індивідуальних лабораторних завдань.
Семестровий контроль здійснюють шляхом перевірки індивідуальних письмових робіт, виконаних згідно з розкладом семестрового контролю, та вибіркового усного опитування.
Критерії оцінювання результатів навчання: Поточний контроль – 30 балів.
Екзаменаційний контроль (письмова компонента) – 60 балів.
Екзаменаційний контроль (усна компонента) – 10 балів.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100-88 балів - атестований з оцінкою «відмінно» - Високий рівень: здобувач освіти демонструє поглиблене володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, системні знання, вміння і навички їх практичного застосування. Освоєні знання, вміння і навички забезпечують можливість самостійного формулювання цілей та організації навчальної діяльності, пошуку та знаходження рішень у нестандартних, нетипових навчальних і професійних ситуаціях. Здобувач освіти демонструє здатність робити узагальнення на основі критичного аналізу фактичного матеріалу, ідей, теорій і концепцій, формулювати на їх основі висновки. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку, самостійної науково-дослідної діяльності, що реалізується за підтримки та під керівництвом викладача. 87-71 балів - атестований з оцінкою «добре» - Достатній рівень: передбачає володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на підвищеному рівні, усвідомлене використання знань, умінь і навичок з метою розкриття суті питання. Володіння частково-структурованим комплексом знань забезпечує можливість їх застосування у знайомих ситуаціях освітнього та професійного характеру. Усвідомлюючи специфіку задач та навчальних ситуацій, здобувач освіти демонструє здатність здійснювати пошук та вибір їх розв’язання за поданим зразком, аргументувати застосування певного способу розв’язання задачі. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку. 70-50 балів - атестований з оцінкою «задовільно» - Задовільний рівень: окреслює володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на середньому рівні, часткове усвідомлення навчальних і професійних задач, завдань і ситуацій, знання про способи розв’язання типових задач і завдань. Здобувач освіти демонструє середній рівень умінь і навичок застосування знань на практиці, а розв’язання задач потребує допомоги, опори на зразок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативність та евристичність, домінування мотивів обов’язку, неусвідомлене застосування можливостей для саморозвитку. 49-00 балів - атестований з оцінкою «незадовільно» - Незадовільний рівень: свідчить про елементарне володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, загальне уявлення про зміст навчального матеріалу, часткове використання знань, умінь і навичок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативно-прагматичний інтерес.
Рекомендована література: 1. Горбатий І.В. Методи формування й оброблення сигналів у телекомунікаційних системах : монографія / І.В. Горбатий, Р.І. Желяк; М.Д. Кіселичник, за заг. ред. д.т.н., доцента І.В. Горбатого. – Львів : Видавництво Львівської політехніки, 2019. – 336 с.
2. Мандзій Б.А. Основи теорії сигналів : підручник / Б.А. Мандзій, Р.І. Желяк ; за ред. Б.А. Мандзія. Львів : Видавничий дім “Ініціатива”, 2008. – 240 с.
3. Горбатий І.В. Телекомунікаційні системи та мережі. Принципи функціонування, технології та протоколи : навчальний посібник / І.В. Горбатий, А.П. Бондарєв. – Львів : Видавництво Львівської політехніки, 2016. – 336 с.
4. Цифрова обробка сигналів: навч. посібник / Наконечний А.Й., Наконечний Р.А.,Павлиш В.А. – Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2010. – 368 с.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).