Monografias.com > Ingeniería
Descargar Imprimir Comentar Ver trabajos relacionados

Procesamiento de señales I




Enviado por Pablo Turmero



    Monografias.com
    Presentación Objetivo general Presentar una
    introducción a los conceptos básicos de DSP, como
    las perspectivas de desarrollo de aplicaciones relacionadas.
    Temática Introducción al procesamiento digital de
    señales. Convolución y correlación.
    Ecuaciones en diferencia y transformada Z. DFT y FFT. Osciladores
    digitales. Metodología Se realizará presentaciones,
    se hará discusión sobre el tema de
    presentación, se realizará prácticas con
    Matlab/Simulink y elementos relacionados.

    Monografias.com
    Contenido de la presentación Introducción al
    procesamiento digital de señales. Convolución y
    correlación. Ecuaciones en diferencias y transformada Z.
    Transformada discreta de Fourier. Osciladores digitales.
    Introducción a filtros digitales. Diseño e
    implementación de filtros digitales.

    Monografias.com
    Aplicaciones de DSP (1960-1970s) DSP limitado a: radar y sonar,
    medicina y exploración del espacio.  (1980-1990s) La
    revolución de la microelectrónica causó un
    gran crecimiento en las aplicaciones de los DSPs.

    Monografias.com
    Aplicaciones de DSP (2000s-actualidad) La tendencia actual de
    esta tecnología es hacia aplicaciones de comunicaciones
    inalámbricas, así como para multimedia. La
    producción a gran escala de chips tiende a una
    reducción de costos. Además de los nuevos
    dispositivos cuánticos.

    Monografias.com
    Aplicaciones de DSP Procesamiento de Imágenes
    Reconocimiento de Patrones Visión Robótica
    http://cavr.korea.ac.kr/ Aplicaciones Militares Comunicaciones
    seguras Procesamiento de radar Guía de misiles
    Instrumentación y control Reducción de ruido
    Análisis espectral Procesamiento de Audio Reconocimiento
    de voz Síntesis de voz Medicina Monitoreo de pacientes
    Procesamiento de señales ECG, EEG, imágenes

    Monografias.com
    Procesamiento digital de señales Diagrama de bloques de un
    Sistema de Procesamiento digital de señales: (Gp:)
    Acondicionamiento de señal (Gp:) A/D (Gp:) Procesamiento
    Digital (Gp:) D/A (Gp:) Adecuación Procesamiento:
    convolución, correlación, DFT Dispositivos para el
    procesamiento digital: PC, microprocesadores, microcontroladores,
    DSPs (Digital Signal Processors), ASICs (Application Specific
    Integrated Circuit)

    Monografias.com
    Dispositivos Procesamiento – Generalidades GPP, General Purpose
    Processor DSP, Digital Signal Processor FPGA, Field Programmable
    Gate Array ASIC, Application Specific Integrated Circuit Cada uno
    con unas características propias para determinadas
    aplicaciones. El mejor dispositivo depende de la
    aplicación.

    Monografias.com
    Dispositivos Programables – GPP Características
    principales Flexibilidad Tecnología conocida Gran
    desempeño en aplicaciones de control de flujo Desarrollo
    Extensiones para manejo vectorial Capacidades de procesamiento
    digital de señales Tecnología superescalares:
    varias instrucciones por ciclo de reloj.

    Monografias.com
    Dispositivos Programables – DSP Evolución En 1982 TI
    introduce el primer DSP comercial (TMS32010) para aplicaciones en
    Telecomunicaciones En 1996 TI introduce el primer DSP con
    tecnología VLIW (Very Large Instruction Word), Familia
    TMS320C62XX, con 8 unidades de ejecución independientes.
    y[n] = x[n]a0 + x[n-1]a1 + x[n-2]a3 Berkeley Design Technology,
    Inc.

    Monografias.com
    Dispositivos Programables – GPP Vs VLIW GPP VLIW (Gp:) Memoria
    Progama + Datos (Gp:) ALU, Registros (Gp:) Memoria Programa (Gp:)
    L1 (Gp:) S1 (Gp:) M1 (Gp:) A1 (Gp:) L2 (Gp:) S2 (Gp:) M2 (Gp:) A2
    (Gp:) Registros (Gp:) Registros (Gp:) Memoria Datos (Gp:) L:ALU
    S:Shift M:Multiply A:Address Berkeley Design Technology,
    Inc.

    Monografias.com
    Dispositivos Programables – FPGAs Características
    principales Flexibilidad Bajo tiempo de desarrollo de
    aplicaciones Bajos volúmenes Aplicaciones de alto nivel de
    paralelismo Características DSP Herramientas para el
    diseño de sistemas DSP (Altera: DSP Builder, Xilinx:
    System Generator). Memoria Embebida Multiplicadores embebidos
    18×18 (Altera: hasta 150 a 250MHz, Xilinx: hasta 512 a 500 MHz).
    http://www.altera.com/technology/dsp/devices/dsp-devices_features.html
    http://www.xilinx.com/products/virtex4/capabilities/xtremedsp.htm

    Monografias.com
    Dispositivos Programables – ASICs Características Alto
    desempeño Bajo consumo de potencia Alta velocidad de
    procesamiento Alto tiempo de desarrollo de aplicaciones Altos
    volúmenes No son flexibles Desarrollo HardCopy de Altera:
    desarrollo del diseño y depuramiento empleando
    herramientas de FPGAs, emplea el mismo proceso de
    fabricación de FPGAs.
    http://www.altera.com/products/software/flows/asic/qts-structured_asic.html

    Monografias.com
    Dispositivos Programables – Comparación Reconfigurable
    Computing for DSP: a survey. INAOE.

    Monografias.com
    Contenido de la presentación Introducción al
    procesamiento digital de señales. Convolución y
    correlación. Ecuaciones en diferencias y transformada Z.
    Transformada Discreta de Fourier. Osciladores.
    Introducción a Filtros Digitales. Diseño e
    implementación de filtros digitales.

    Monografias.com
    Convolución discreta La convolución discreta se
    aplica a secuencias causales LTI. (Gp:) x(n) h(n) y(n) x(n):
    secuencia de entrada h(n): respuesta del sistema al impulso y(n):
    secuencia de salida

    Monografias.com
    Convolución discreta – Sistemas LTI h(n) = {0, 1, 1,
    0} 0 1 2 3 n T x(0) = 1 0 1 2 3 4 x(1) = 2 n 0 1 2 3 4 n 0 1 2 3
    4 y(n) = {0, 1,3, 2, 0} n Suma 0 1 3 2 0 Para: x(n) = {1, 2}
    Matlab conv()

    Monografias.com
    Correlación cruzada Para dos secuencias x1(n), x2(n):
    Dependiente del número de datos y del desfase Dependiente
    del desfase Normalizada Matlab xcorr()

    Monografias.com
    Autocorrelación Es cuando x1[n] = x2[n] Cuando j=0 r11(0)
    es la energía normalizada

    Monografias.com
    Autocorrelación normalizada

    Monografias.com
    Ejercicios Realice la correlación de las siguientes
    señales: Señales senoidales con frecuencia 10Hz,
    frecuencia de muestreo 360Hz, desfase 60°. Dos señales
    de distribución de probabilidad gausiana. La
    autocorrelación de una señal de distribución
    de probabilidad gausiana.

    Monografias.com
    Contenido de la presentación Introducción al
    procesamiento digital de señales Convolución y
    correlación Ecuaciones en diferencias y transformada Z
    Transformada Discreta de Fourier Osciladores Filtros Digitales
    Empleo de Simulink

    Monografias.com
    Transformada Z Ejemplos 1. x(n) = {1 2 -1 -8} X(z) = 1 + 2z-1 –
    z-2 – 8z-3; ROC: todo valor de z excepto z=0 x(n) = 0.5n
    u(n) ROC: |0.5/z| < 1 => |z| > 0.5 z: variable compleja
    ROC

    Monografias.com
    Transformada Z de primer orden h(n) = an u(n) (Gp:) x (Gp:) x
    (Gp:) x (Gp:) x (Gp:) x (Gp:) x

    Monografias.com
    Propiedades de la Transformada Z Linealidad: ax1(n) + bx2(n) –
    > aX1(z) + bX2(z) Desplazamiento x(n-m) = z-mX(z)
    Convolución Y(z) = X(z) H(z)

    Monografias.com
    Ecuación en Diferencias y(n) = b0x(n) + b1x(n-1) +
    b2x(n-1) – a1y(n-1) Propiedades de Z Linealidad: ax1(n)+bx2(n)
    -> aX1(z)+bX2(z) Desplazamiento: x(n-m) = z-mX(z) Y(z) =
    b0X(z) + b1X(z) z-1+b2X(z) z-2-a1Y(z) z-1 Y(z) (1 + a1z-1) = X(z)
    (b0 + b1z-1 + b2z-2)

    Monografias.com
    Ecuación en Diferencias Especifican la operación
    que debe realizar un sistema: Para pasar a Z (propiedad del
    desplazamiento): Un sistema descrito por E. D (coef constantes)
    es LTI

    Monografias.com
    Transformadas Z del seno y el coseno sin(wnT) cos(wnT)

    Monografias.com
    Contenido de la presentación Introducción al
    procesamiento digital de señales Convolución y
    correlación Ecuaciones en diferencias y transformada Z
    Transformada Discreta de Fourier Osciladores Filtros Digitales
    Empleo de Simulink

    Monografias.com
    Series de Fourier En 1822 Fourier descubrió las series de
    Fourier. Las sen(nwot) y cos(nwot) conjunto ortogonal donde: wo:
    frecuencia fundamental o del primer armónico. nwo:
    armónicos Expansión en series de Fourier: Series de
    Fourier: señales periódicas Transformada de
    Fourier: señales de energía finita

    Monografias.com
    Exponencial y sinusoidal en tiempo discreto 1. Una senoidal
    discreta es periódicas solo si la frecuencia es racional:
    f0= k/N 2. Dos sinusoides separadas en Dw = 2p son
    idénticas Exponenciales relacionadas armónicamente
    con f0=1/N, El conjunto de exponenciales: exp(j2pk f0n)
    está conformado solo por N exponenciales discretas:
    exp(j2pkn/N), k=0,1,2…N-1 son periódicas de periodo
    N.

    Monografias.com
    DFT Transformada Discreta de Fourier x(n) se asume de periodo N
    X(k) es de periodo N. DFT IDFT

    Monografias.com
    Ejemplo DTF Ejemplo: x[n] = {1 0 0 1}:

    Monografias.com
    Complejidad DFT Para calcular cada punto: 4 multiplicaciones
    complejas y 3 sumas. Para N puntos: N2 multiplicaciones y N(N-1)
    sumas. Alta complejidad. Hay redundancias, por ejemplo: Para k=1,
    n=2: WN2 Para k=2, n=1: WN2 WN = e-j2p/N Para x(n) con 3
    valores:

    Monografias.com
    FFT Peden aprovecharse las redundancias. El primer algoritmo fue
    el de Cooley y Tukey (1965).

    Monografias.com
    Relación entre Fourier y Z La relación entre
    Fourier y Z: z = re jq = e jw Que es la transformada z alrededor
    del círculo unitario. Transformada de Fourier Transformada
    Z

    Monografias.com
    Ejemplo Un sistema con respuesta al impulso: h(n) = 0.5nu(n)
    Términos de la respuesta al impulso: h(n) = {1, 0.5, 0.25,
    0.125….} Que tipo de filtro es (LPF, HPF, BPF)? (Gp:) x
    Como implementar el filtro en un DSP?

    Monografias.com
    Ejercicios Hallar los primeros 5 términos de la respuesta
    al impulso de un sistema con la siguiente función de
    transferencia: Hallar la ecuación en diferencias para un
    sistema que tiene los siguientes polos y ceros: z=0 z=0.5 p=-1
    p=1

    Monografias.com
    Contenido de la presentación Introducción al
    procesamiento digital de señales Convolución y
    correlación Ecuaciones en diferencias y transformada Z
    Transformada Discreta de Fourier Osciladores Filtros Digitales
    Empleo de Simulink

    Monografias.com
    Relación señal a ruido Resultado de la
    precisión finita: SNR (ideal) = 6.02n + 1.76 dB Puede
    mitigarse el efecto de truncar la fase añadiendo a la fase
    una secuencia aleatoria removiendo la periodicidad en la fase
    reduciendo los espurios

    Monografias.com
    Osciladores Tipos de osciladores Look-up-table CORDIC
    Transformada z Series de Taylor

    Monografias.com
    Look-up-table Consiste en acumular incrementos de fase para
    emplearlos como dirección de una ROM. ROM completa: la ROM
    almacena los 360° de las señales seno y coseno. Emplea
    mucha memoria y pocos elementos lógicos. ROM
    pequeña: almacena solo una porción de los valores
    de las señales seno y coseno. Los demás valores son
    derivados.

    Monografias.com
    Programa en Matlab – LUT clear all; fs = 2000; %frecuencia de
    muestreo fo = 20; %frecuencia de la señal N = 2048;
    %valores en la tabla paso = 2*pi/(N+1); tabl =
    sin(0:paso:2*pi-paso); Nspcy = fs/fo; thpas = N/(Nspcy-1) ang =
    1; x = []; for k = 0:floor(Nspcy)-1, x = [x tabl(floor(ang))];
    ang = ang + thpas; end plot(x) res = paso*180/pi

    Monografias.com
    Antes y después de añadir ruido – LUT

    Monografias.com
    CORDIC Empleado cuando no se dispone de suficiente memoria para
    implementar una tabla. El algoritmo emplea multiplicaciones por
    2, sumas, restas y una tabla de un tamaño
    pequeño.

    Monografias.com
    Transformada Z sin(wnT) cos(wnT)

    Monografias.com
    Programa Matlab fs = 100; f = 20; w = 2*pi*f/fs; %Sin: a1s =
    sin(w); b1s = 2*cos(w); %Cos: a1c = cos(w); b1c = 2*cos(w); ys =
    []; y1s = 0; y2s = 0; x1s = 0; xs = 1; yc = []; y1c = 0; y2c = 0;
    x1c = 0; xc = 1; for k = 1:10, yy = b1s*y1s – y2s + a1s*x1s; xx =
    b1c*y1c – y2c + a1c*x1c + xc; ys = [ys yy]; y2s = y1s; y1s = yy;
    x1s = xs; xs = 0; yc= [yc xx]; y2c = y1c; y1c = xx; x1c = xc; xc
    = 0; end subplot(2,1,1); stem(ys) subplot(2,1,2); stem(yc)

    Nota al lector: es posible que esta página no contenga todos los componentes del trabajo original (pies de página, avanzadas formulas matemáticas, esquemas o tablas complejas, etc.). Recuerde que para ver el trabajo en su versión original completa, puede descargarlo desde el menú superior.

    Todos los documentos disponibles en este sitio expresan los puntos de vista de sus respectivos autores y no de Monografias.com. El objetivo de Monografias.com es poner el conocimiento a disposición de toda su comunidad. Queda bajo la responsabilidad de cada lector el eventual uso que se le de a esta información. Asimismo, es obligatoria la cita del autor del contenido y de Monografias.com como fuentes de información.

    Categorias
    Newsletter