[ppt]dsp workshop - embedded and signal processing ... · web...
TRANSCRIPT
1
การประมวลผลสญญาณขนสงการประมวลผลสญญาณขนสงAdvanced Digital Signal Advanced Digital Signal
ProcessingProcessing
Chapter 1 Chapter 1 Introduction to ADSP Introduction to ADSP Asst. Prof. Dr. Peerapol Yuvapoositanon, Asst. Prof. Dr. Peerapol Yuvapoositanon,
PhD,DICPhD,DICDepartment of Electronic Engineering Department of Electronic Engineering
and and Graduate School of Electrical Engineering Graduate School of Electrical Engineering Mahanakorn University of TechnologyMahanakorn University of Technology
2Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Course Web pageCourse Web page http://embedsigproc.wordpress.com/http://embedsigproc.wordpress.com/
eeet0772/eeet0772/
3Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
What is DSP ?What is DSP ? สญญาณ สญญาณ ((SignalsSignals)) : : คอ การแปรรปของพลงงานท คอ การแปรรปของพลงงานท
ทงมองเหนและมองไมเหน ไดยนและไมไดยน สมผสได ทงมองเหนและมองไมเหน ไดยนและไมไดยน สมผสได และสมผสไมได ใหเปนปรมาณทางไฟฟา และสมผสไมได ใหเปนปรมาณทางไฟฟา
สญญาณเรดาร เสยงพด เสยงเพลง เสยงปลาวาฬ สญญาณเรดาร เสยงพด เสยงเพลง เสยงปลาวาฬ อนฟราเรด คลนสญญาณโทรศพท คลนสนาม สญญาณมอ อนฟราเรด คลนสญญาณโทรศพท คลนสนาม สญญาณมอ ของจราจร กลนไวน แรงกระแทก ของจราจร กลนไวน แรงกระแทก และ อนๆ อกมากมายและ อนๆ อกมากมาย......
4Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Digital Signal Processing Digital Signal Processing v.s. Advanced Digital Signal v.s. Advanced Digital Signal
ProcessingProcessing Digital Signal ProcessingDigital Signal Processing = = กกระบวนการ ระบวนการ
(Process) (Process) ทางดจตอลทชวยหาความหมายทางดจตอลทชวยหาความหมาย ของของ สญญาณ สญญาณ (signals) (signals) ทไมสามารถเขาใจไดดวย ตา ห ทไมสามารถเขาใจไดดวย ตา ห
จมก ลน สมผส จมก ลน สมผส โดยเนนไปทโดยเนนไปทสญญาณเชงกำาหนด สญญาณเชงกำาหนด (deterministic signals)(deterministic signals)
Advanced Digital Signal ProcessingAdvanced Digital Signal Processing = = กระบวนการ กระบวนการ DSP DSP ทเนนไปททเนนไปทสญญาณสม สญญาณสม (Random (Random Signals)Signals)
5Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Radar SystemRadar System ระบบเรดาร ใชในการหาระยะทางของวตถ จากการนบการหนวงเวลา ระบบเรดาร ใชในการหาระยะทางของวตถ จากการนบการหนวงเวลา (delay) (delay)
ของสญญาณทรบไดเทยบกบทสงออกไปของสญญาณทรบไดเทยบกบทสงออกไป
สญญาณทรบไดถกหนวงเวลาสญญาณทรบไดถกหนวงเวลา
สญญาณทสงออกไปสญญาณทสงออกไป
6Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Transmitted and Transmitted and Received Sine Radar Received Sine Radar
SignalSignal สญญาณสงไป สญญาณสงไป 1 1 รปคลนรปคลน สญญาณทรบไดถกหนวง สญญาณทรบไดถกหนวง
เวลาเวลา
กรณน กรณน งายงาย เพราะ ดดวย เพราะ ดดวยตาเปลาตาเปลา ((จากเครองมอวดเชน สโคปจากเครองมอวดเชน สโคป))กเหนชดวาคาการหนวง เปนเทาใดกเหนชดวาคาการหนวง เปนเทาใด
7Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
หากสหากส ญญาณทรบไดถกหนวง และ ปนดวย ญญาณทรบไดถกหนวง และ ปนดวย NoiseNoise จะดยากจะดยาก
สญญาณขางบนนสญญาณขางบนน มความหมายมความหมายทซอนอย ทซอนอย ((สญญาณสญญาณ)) ททมองไมไดมองไมไดดวยดวยตาเปลาตาเปลา
แตเราดงความหมายของสญญาณออกมาไดจากแตเราดงความหมายของสญญาณออกมาไดจาก การกระทำา การกระทำา(Operation)(Operation) ตางๆ ในการประมวลผลสญญาณดจตอล ตางๆ ในการประมวลผลสญญาณดจตอล
Received Radar with Received Radar with NoiseNoise
++Noise Noise ==
8Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
CorrelationCorrelation การทำา การทำา CorrelationCorrelation คอการหา คอการหา ความคลายกนความคลายกน ของ ของ
สองสญญาณสองสญญาณ สญลกษณ ของการ สญลกษณ ของการ Correlation Correlation คอ คอ การกระทำา คอ การคณและบวก การกระทำา คอ การคณและบวก (( หรอ หรอ Integration) Integration)
BBCC
AA Ä BB
AA
BBCC
AAX å=
9Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Detected Radar SignalDetected Radar SignalNo NoiseNo Noise
เราใช เราใช Correlation Correlation ในการกำาหนดระยะทางจากการสะทอนของในการกำาหนดระยะทางจากการสะทอนของ สญญาณเรดาร สญญาณเรดาร กรณไมม กรณไมม NoiseNoise
AA
BB
10Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Detected Radar SignalDetected Radar SignalWith NoiseWith Noise
ผลลพธของการทำา ผลลพธของการทำา Correlation Correlation คอ การทราบวาตำาแหนงสงสดคอตำาแหนง คอ การทราบวาตำาแหนงสงสดคอตำาแหนง delay delay กรณไมม กรณไมม NoiseNoise
AA
BB
CC
11Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Mobile CommunicationMobile Communication ระบบโทรศพทเคลอนท ระบบโทรศพทเคลอนท
สญญาณวงผาน สญญาณวงผาน ChannelChannel เรยก เรยก channel channel แบบมหลายๆ เสน แบบมหลายๆ เสน
ทางวา ทางวา Multipath channelMultipath channel
1
2
11 22
12Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Channel ModelChannel Model เราโมเดลชองทางสอสารดวยระบบ เราโมเดลชองทางสอสารดวยระบบ FIR FIR
Multipath Channel(FIR)
13Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Equalisation of SignalEqualisation of Signal “ ”ตวปรบแตงสญญาณทำาหนาท ดด สญญาณกลบคน “ ”ตวปรบแตงสญญาณทำาหนาท ดด สญญาณกลบคน
Multipath Channel Equaliser
14Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
สญญาณสญญาณ
Continuous-Time Continuous-Time V.S. V.S.
Discrete-Time SignalsDiscrete-Time Signals
0 T 2T 3T 4T 5T 6T 7T 8T 9T 10T 11T 12T 13T 14T 15T 16T 17T
Continuous time, Continuous Amplitude
Discrete time , Continuous Amplitude
1( )x t
t2( )x t
t
15Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Sampled SignalSampled Signal เราสรางสญญาณ เราสรางสญญาณ sampled output sampled output “ไดจากการใช “ไดจากการใช สส
วทซวทซ””
t nT
1( )x t
0 T 2T 3T 4T 5T 6T 7T 8T 9T 10T 11T 12T 13T 14T 15T 16T 17T
2( )x t
t
InputInput Sampled Sampled OutputOutput
16Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Other Discrete-timeOther Discrete-time
001010011100101
001010011100101
0 T 2T 3T 4T 5T 6T 7T 8T 9T 10T 11T 12T 13T 14T 15T 16T 17T
0 T 2T 3T 4T 5T 6T 7T 8T 9T 10T 11T 12T 13T 14T 15T 16T 17T
0 T 2T 3T 4T 5T 6T 7T 8T 9T 10T 11T 12T 13T 14T 15T 16T 17T
Discrete time, Discrete Amplitude
Continuous time, Continuous Amplitude,
Uniform time steps
Continuous time, Discrete AmplitudeUniform time steps
3( )x t
t4( )x t
t5( )x t
t
17Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
DSP System Block DSP System Block Diagram Diagram
DSP Processor D/AA/D
( )x t ( )y n ( )y t( )x n
18Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
SamplingSampling การสมสญญาณ x(t) ทำาใหไดสญญาณ x(n)
ผลลพธคอ x(n) เขยนเปน
( )x t ( )x n
สมดวยความถ=
sf
( ) ( )t nT
x n x t
... 1
s
Tf
tt
( )x t
19Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
สญญาณ สญญาณ x(n) = x(n) = สญญาณสมสญญาณสม “ “s(n)”s(n)” คณคณ สญญาณ สญญาณ ““x(t)”x(t)”
S(n) S(n) ประกอบจาก อลเมนทยอย คอ อมพลสประกอบจาก อลเมนทยอย คอ อมพลส
Combination of Combination of SamplingSampling
nnTT
tt
nn
( )x t
( )x n
20Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Elements of the Elements of the Sampling SignalSampling Signal
S(n) S(n) นนประกอบจากสวนยอยๆ นนประกอบจากสวนยอยๆ
nn
TTnn
nn
nn
nnTT 2T2T 3T3T
s(n)s(n)++
++
++
==
21Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
An Impulse is Delta An Impulse is Delta FunctionFunction
อมพลส คอ เดลตาฟงกชน อมพลส คอ เดลตาฟงกชน ใหคา “ใหคา “ 1” 1” เมอ เมอ n=0n=0
และ ใหคา “และ ใหคา “ 0” 0” เมอ เมอ n n เปนคาอนๆ เปนคาอนๆ
เขยนเปนเขยนเปน
nn001, 0
( )0, 0n
nn
11
( ) ( )t nT
n t
อมพลสอมพลส
22Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
อมพลสนำามารวมกนไดเปน อมพลสนำามารวมกนไดเปน s(n) s(n) ไดจากการเลอนไดจากการเลอนคา คา
nn00
11
nn11
11อมพลสทถกเลอนไปชวงเวลา อมพลสทถกเลอนไปชวงเวลา 1 1 ลำาดบ ลำาดบ
( 1)n
อมพลสทไมมการเลอนคา อมพลสทไมมการเลอนคา
( )n
00
23Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Summing of Shifted Summing of Shifted Delta Delta
( )n
( )n T
( )n T
++
++
( 3 )n T ++
nn
nn
nn
nnTT 2T2T3T3T
++
++
++==
00
nn( ) ( ) ( 2 ) ( 3 )n n T n T n T
24Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Sampling Signals=Sampling Signals=SummingSumming of Impulses of Impulses
สญญาณทเปนสญญาณสมนนประกอบดวย เดลตาสญญาณทเปนสญญาณสมนนประกอบดวย เดลตาฟงกชนทมคาการเลอนแตกตางกน ฟงกชนทมคาการเลอนแตกตางกน
หรอ เขยนใหมในรปกะทดรดไดเปน หรอ เขยนใหมในรปกะทดรดไดเปน
( ) ( ) ( ) ( 2 ) ( 3 )s n n n T n T n T
3
0( ) ( )
ks n n kT
25Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Discrete-time Signal x(n)Discrete-time Signal x(n) x(n) x(n) สรางจาก ผลคณของ สรางจาก ผลคณของ x(t)x(t) และ และ s(n)s(n)
( ) ( ) ( )k
x t t kT x n
tt
( )x t
nn
( )x n
nn==XX ……
26Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
ระบบระบบ
System with Delta System with Delta functionfunction
สมดวยความถ=
sf
( ) ( )h n n
( ) ( )h n n
( )x n ( )x n
27Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Sampled SignalSampled Signal(0) (0)x
(1) ( 1)x n ++
(3) ( 3)x n ++
nn
nn
nn
nn11 22
++
++
++==
00
(2) ( 2)x n ++
33
28Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
ระบบระบบ
System with Delayed System with Delayed Delta functionDelta function
( 1)x n สมดวยความถ=
sf
( ) ( 1)h n n
( ) ( 1)h n n
( )x n ( )x n
29Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Delayed SignalDelayed Signal( 1) (0)x
(0) ( 1)x n ++
(2) ( 3)x n ++
n=0n=0
n=1n=1
n=2n=2
n=3n=3
++
++
== (1) ( 2)x n ++
++
11 2200 33
30Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Convolution Convolution สญญาณถกดดแปลง หากระบบไมใชเดลตาฟงกชนสญญาณถกดดแปลง หากระบบไมใชเดลตาฟงกชน เราเรยกการกระทำาของระบบวา เราเรยกการกระทำาของระบบวา Convolution Convolution หรอ การประสานหรอ การประสาน
( )x n ( )y n
1
0( ) ( ) ( )
K
kh n h k n k
ระบบระบบ
(0)h(1)h
31Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Convolved SignalConvolved Signal
++
++
== ++
n=0n=0
n=1n=1
n=2n=2
n=3n=3
++
++
++
(0) (0) ( 1) (1)x h x h
(1) (0) (0) (1)x h x h
(2) (0) (1) (1)x h x h
(3) (0) (2) (1)x h x h
11 2200 33 11 2200 33
32Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Convolution EffectConvolution Effect รวมคาจากสองกราฟรวมคาจากสองกราฟ
++
รวมสญญาณ
สญญาณไมเหมอนเดม
ผลจาก h(1)ผลจาก h(0)
33Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Nyquist FrequencyNyquist Frequency ความถแซมปลงทเหมาะสมจงตองมากกวา ความถแซมปลงทเหมาะสมจงตองมากกวา 2 2 เทาของเทาของ
แบนดวทของสญญาณแบนดวทของสญญาณ: :
เมอ เมอ Fs Fs เปนความถ เปนความถ sampling sampling และ และ B B แบนดวทของแบนดวทของสญญาณสญญาณ
2B 2B เรยก เรยก อตราไนควสตอตราไนควสต (Nyquist Rate)(Nyquist Rate) และ เรยก และ เรยก Fs/2 Fs/2 วาเปน วาเปน ความถไนควสตความถไนควสต (Nyquist (Nyquist
Frequency)Frequency)
Fs >Fs > 2B2B
34Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
AliasingAliasing หากการสมไมเปนไปตามทฤษฎการสมจะเกด แอลแอสหากการสมไมเปนไปตามทฤษฎการสมจะเกด แอลแอส มวรมวร แพทเทรน แพทเทรน (moire pattern)(moire pattern) เปนผลของแอลแอส ในเรอง เปนผลของแอลแอส ในเรอง
Image processingImage processing
ไมเกดมวรแพทเทรนไมเกดมวรแพทเทรนเกดมวรแพทเทรนเกดมวรแพทเทรน
35Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Signal ReconstructionSignal Reconstruction การคนรปสญญาณทำาไดโดยการใชกรองการคนรปสญญาณทำาไดโดยการใชกรอง ((filterfilter)) เอาเอา
เพยงแต เพยงแต copy copy เดยวเดยว
จงเหลอเพยงหนง จงเหลอเพยงหนง copy copy ของสญญาณของสญญาณ
filteringfiltering
ff
ff
36Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Fourier Transform PairFourier Transform Pair
ff tt
FTFT
ff tt
FTFT
Rectangular(f) sinc(t)
sinc(f) Rectangular(t)
37Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
DFT DFT : Discrete Fourier : Discrete Fourier TransformTransform
บางครงองคประกอบเชงความถของสญญาณ กเปน บางครงองคประกอบเชงความถของสญญาณ กเปน เรองสำาคญในการวเคราะห เรองสำาคญในการวเคราะห
Fourier Transform Fourier Transform เปนการแปลงสญญาณโดเมนเปนการแปลงสญญาณโดเมน เวลา เวลา (t) (t) ไปเปนโดเมนความถ ไปเปนโดเมนความถ (f)(f)
FTFTtt
ความถความถเวลาเวลา
38Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Time Domain Signal and its Time Domain Signal and its FrequencyFrequency
ความถความถของสญญาณ ของสญญาณ time domaintime domain
39Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
DFTs of Various DFTs of Various FunctionsFunctions
แปลง แปลง DC DC จะไดจะได อมพลสอมพลส
แปลง อมพลส จะได แปลง อมพลส จะได DC DC
แปลงความถแปลงความถ
แปลง แปลง sine sine
แปลงพลส แปลงพลส
40Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
DFT FundamentalDFT Fundamental ผลการแปลง ผลการแปลง FTFT ไดความถไดความถแบบตอเนองแบบตอเนอง
DFT DFT เปน เปน FT FT แบบดจตอลแบบดจตอล----ไดความถไดความถแบบไมตอเนองแบบไมตอเนอง
FTFTtt
DFTDFTnn
x(n)x(n)
x(t)x(t)
kk
ff( )X k
( )X f
41Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
DFT FrequencyDFT Frequency ตวแปรเชงความถตวแปรเชงความถ
FsFsFs/2Fs/211
2
1/21/2
p radiansradiansHzHz
00000ffnormnorm
ff
( )X f
42Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Number of Points in DFT Number of Points in DFT
= = ผลการแปลง ผลการแปลง DFT DFT ของ ของ x(n)x(n)
ผลการแปลง ผลการแปลง DFT DFT ใหหนวยของ ความถในรป ใหหนวยของ ความถในรป ลำาดบ ลำาดบ kk N N เปน จำานวนจด เปน จำานวนจด (N-point) (N-point) ของ ของ DFTDFT
4-point4-point
00 11 22 33
( )X k
= = ผลการแปลง ผลการแปลง FTFTkk
43Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
8-point DFT8-point DFT เมอใชจำานวนจดเพมขนเปนเมอใชจำานวนจดเพมขนเปน 8 8 จดจด จะไดแซมเปลมากขน จะไดแซมเปลมากขน
8-point8-point( )X k
kk00 11 22 33= = ผลการแปลง ผลการแปลง DFT DFT ของ ของ x(n)x(n)= = ผลการแปลง ผลการแปลง FTFT
44Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
16-point DFT 16-point DFT เมอใชจำานวนจดเพมขนเปนเมอใชจำานวนจดเพมขนเปน 16 16 จดจด จะไดแซมเปลมากขนจะไดแซมเปลมากขน
แตไมเพม แตไมเพม resolution resolution 16-point16-point( )X k
kk151500 88= = ผลการแปลง ผลการแปลง DFT DFT ของ ของ x(n)x(n)= = ผลการแปลง ผลการแปลง FTFT
45Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
FFT: Fast Fourier FFT: Fast Fourier TransformTransform
FFT FFT เปนกรรมวธทชวยให เปนกรรมวธทชวยให DFT DFT ทำางานเรวขน โดยอาศย ทำางานเรวขน โดยอาศยการการซำากนซำากน ของคาสมประสทธ ของคาสมประสทธ
อยาลมวาอยาลมวา……
ดงนนใน ดงนนใน Matlab Matlab และ และ Simulink Simulink จะจะไมมไมมคำาสงหรอ คำาสงหรอ บลอกสำาหรบทำา บลอกสำาหรบทำา DFTDFT จะมแตของ จะมแตของ FFTFFT
FFT = DFTFFT = DFT
46Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Fourier SeriesFourier Series จากทฤษฎของฟรเยร จากทฤษฎของฟรเยร (Fourier) (Fourier) ทมใจความสำาคญวา ทมใจความสำาคญวา
สญญาณทเปนคาบเวลา สญญาณทเปนคาบเวลา (periodic) (periodic) ใดๆ นน เกดขน ใดๆ นน เกดขน จากองคประกอบของฟงกชนพนฐานทางตรโกณมต คอ จากองคประกอบของฟงกชนพนฐานทางตรโกณมต คอ
Sine Sine และ และ Cosine Cosine ทตางคาความถและขนาดทตางคาความถและขนาด ทฤษฎนเปนทรจกกนวาเปนทฤษฎนเปนทรจกกนวาเปน อนกรมฟรเยร อนกรมฟรเยร (Fourier (Fourier
Series)Series)
47Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Fourier Series of Square Fourier Series of Square WaveWave
กรณสญญาณเปน สเหลยมกรณสญญาณเปน สเหลยม
เราไดวา จากอนกรมฟรเยรเราไดวา จากอนกรมฟรเยร
T/2 Time (ms)0
1
T-T -T/2
-1
3T/2-3T/2
1 1 14 4 4( ) sin(2 ) sin(2 3 ) sin(2 5 ) ...
3 5x t f t f t f t
สมประสทธ
ฮารโมนก
48Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Fourier Series of Fourier Series of Sawtooth Sawtooth
สญญาณอนๆ กสรางไดเชนเดยวกน ตยสญญาณอนๆ กสรางไดเชนเดยวกน ตย . . เชนเชน
ผลรวมเปนสญญาณฟนเลอยผลรวมเปนสญญาณฟนเลอย(Sawtooth)(Sawtooth)1 1 1 1
2 2 2 2( ) sin 2 sin 2 2 sin 2 3 sin 2 4 ...2 3 4
x t f t f t f t f t
50Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Digital FiltersDigital Filters ตวกรองดจตอล ตวกรองดจตอล (Digital Filters) (Digital Filters) คอ อปกรณททำา คอ อปกรณททำา
“หนาท “หนาท ดดแปลงดดแปลง” สญญาณ ทงเชงความถ และ เชง” สญญาณ ทงเชงความถ และ เชง เวลา เวลา
ตวกรองดจตอลมทง ตวกรองดจตอลมทง Finite Impulse Response Finite Impulse Response (FIR) (FIR) และ และ Infinite Impulse Response (IIR)Infinite Impulse Response (IIR)
ตวกรองดจตอล ประกอบดวย อปกรณการบวก ตวคณ ตวกรองดจตอล ประกอบดวย อปกรณการบวก ตวคณ ตวหนวงเวลา และ สมประสทธ ตวหนวงเวลา และ สมประสทธ
FIR FIR ไมมสวนของ ไมมสวนของ feedback feedback IIR IIR มสวน มสวน feedbackfeedback
51Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
FIR FIR ไมมสวนของ ไมมสวนของ feedbackfeedback
Finite Impulse Response Finite Impulse Response (FIR) (FIR)
1 2 3( ) ( ) ( 1) ( 2)y n b x n b x n b x n
DelayDelay
52Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Infinite Impulse Infinite Impulse Response (IIR)Response (IIR)
IIR IIR มสวนของ มสวนของ feedbackfeedback0 0 1 2( ) ( 1) ( ) ( 1) ( 2)y n a y n b x n b x n b x n
FeedbackFeedback
53Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Transfer Function Transfer Function II ฟงกชนถายโอน ฟงกชนถายโอน (transfer function) (transfer function) คอ อตราสวน คอ อตราสวน
ระหวางคา ระหวางคา การแปลง การแปลง zz ของเอาทพท เทยบกบอนพท ของเอาทพท เทยบกบอนพท การแปลง การแปลง zz = =การแปลงสมการใหอยในรปการแปลงสมการใหอยในรป
1 21 2 3( ) ( ) ( ) ( )Y z b X z b z X z b z X z
1 2 3( ) ( ) ( 1) ( 2)y n b x n b x n b x n
z -Transformz -Transform
สงเกตวา การหนวงเวลา สงเกตวา การหนวงเวลา kk ถกเปลยนเปน ถกเปลยนเปน zz-k-k
+- ´ ¸
54Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Transfer Function VS Transfer Function VS Frequency ResponseFrequency Response
1 21 2 3
( ) ( )( )
Y z b b z b z H zX z
ฟงกชนถายโอนฟงกชนถายโอน
1 2
1 2
( )( )( )( )( )z z z zH zz p z p
โดยทวไปฟงกชนถายโอนจะอยในรป เศษสวนโดยทวไปฟงกชนถายโอนจะอยในรป เศษสวน
1 2, ,...z z = = ซโร ซโร (zero)(zero) (o) (o)= = โพล โพล (pole) (x)(pole) (x)1 2, ,...p p
55Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Z-TransformZ-Transform การแปลงแซดการแปลงแซด
je เปนเวคเตอรขนาดหนงหนวยเปนเวคเตอรขนาดหนงหนวย
1je
เปนคาความถเชงมมเปนคาความถเชงมม p 0
cos sinj
z j
e
56Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
ขนาดผลตอบสนองความถเปน ขนาดจากขนาดผลตอบสนองความถเปน ขนาดจากซโรซโร ไปยง ไปยงวงกลมหนงหนวย หารดวย ขนาดจากวงกลมหนงหนวย หารดวย ขนาดจากโพลโพลไปยงวงกลมไปยงวงกลมหนงหนวย ณ ความถหนง หนงหนวย ณ ความถหนง
Frequency Response Frequency Response from Poles and Zeros from Poles and Zeros
1 2
1 2
( )( )( )
( )( )j z z z z
H ez p z p
.234
p 0AABB
.234( )j BH eA
ขนาดท .234
57Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Example for Frequency Example for Frequency ResponseResponse
p 0AABB
p 0AABB
p 0AABB
BB > > AA BB = = AA B B < < AA1( )jH e w = = มาก มาก = = กลางๆ กลางๆ = = นอย นอย
สมมตวา โพล สมมตวา โพล = .8 = .8 ซโร ซโร =0 =0 ความถตำาความถตำา ความถกลางๆความถกลางๆ ความถสงความถสง
1( )jH e w 1( )jH e w
58Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Example for Frequency Example for Frequency ResponseResponse
ความถความถ
( )jH e w p 0AABBp 0
AABB p 0AABB
ความถตำาความถตำา ความถกลางๆความถกลางๆ ความถสงความถสง
59Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Basic Filter TopologyBasic Filter Topology
0 c c
1 1
0
1 1
11 22
Lowpass filter(LPF )
Highpass filter(HPF)
Bandpass filter(BPF)
Bandstop filter(BSF)
( )jD e
0 c c
0 1 22 1
( )jD e
( )jD e ( )jD e
60Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
FIR Filter DesignFIR Filter Design
1
0
( )jH e
c
0.5
Ideal lowpassIdeal lowpass == ( )jD e
61Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
FIR Filter Design FIR Filter Design ParametersParameters
1 p
1 p1
s
0p s
( )jH e
c
แถบผาน แถบหยด
แถบเปลยน
0.5
pAsA
120log dB
1p
pp
A
20log dBs sA
IdealIdeal
62Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
FIR Design with Window FIR Design with Window MethodMethod
การออกแบบ การออกแบบ FIR FIR หากตองการตวกรองตำาผานแบบหากตองการตวกรองตำาผานแบบอดมคต นนใหผลในการตดสญญาณดงนอดมคต นนใหผลในการตดสญญาณดงน
แตปญหาคอ แตปญหาคอ Sinc Function Sinc Function นนสรางนนสรางไมไดจรงไมไดจรงเพราะมเพราะมสญญาณ สญญาณ ––inf inf ถง ถง +inf+inf และมคาเวลาเปนคาลบ และมคาเวลาเปนคาลบ n<0 n<0 ดวยดวย
Sinc function
Inverse FTf
……
( )jD e
63Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Realizable Filter Realizable Filter ทำาตวกรองจรงไดโดยการทำาตวกรองจรงไดโดยการ คณ คณ sinc sinc และ ฟงกชน และ ฟงกชน
หนาตาง “ ”หนาตาง “ ”Sinc function
f n
w(n)
0 N-1
1x
n0 N-1
h(n)
สญญาณทใชงานได มจำานวนแซมเปลทจำากด
64Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
หนาตางแบบตางๆ ใหประสทธภาพแตกตางกน หนาตางแบบตางๆ ใหประสทธภาพแตกตางกน
Different WindowsDifferent Windows
n0 N-1
1
n0 N-1
1
n0 N-1
1
Rectangular Hamming Kaiser
65Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Windows PerformanceWindows Performance
1
( )jH e
c
0.5
n0 N-1
1
n0 N-1
1
n0 N-1
1Small sidelobesBroad transition
Big sidelobesNarrow transition
66Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Analogue Filter Analogue Filter PrototypesPrototypes
ตวกรองแบบแอนะลอกนนมทฤษฎการออกแบบมาอยางตวกรองแบบแอนะลอกนนมทฤษฎการออกแบบมาอยางดแลวดแลว
เราเรยกวาตนแบบแอนะลอกเราเรยกวาตนแบบแอนะลอก เราใชตนแบบแอนะลอกในการออกแบบตวกรองดจตอล เราใชตนแบบแอนะลอกในการออกแบบตวกรองดจตอล
ตวอยางเชนตวอยางเชน Butterworth, Chebychev, EllipticButterworth, Chebychev, Elliptic
67Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
IIR Filter DesignIIR Filter Design
c adbM
2( )pLPH jW
0 dB- 3 dB
Cutoff Frequency Attenuation Frequency
อตราการลดทอนท a
0
68Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Filter Design and Analysis Filter Design and Analysis (FDA) Tool(FDA) Tool
เราใช เราใช FDA Tool FDA Tool ใน ใน Signal Processing Toolbox Signal Processing Toolbox ของ ของ MATLAB MATLAB เพอการออกแบบ เพอการออกแบบ digital filter digital filter ทท
สะดวกรวดเรวสะดวกรวดเรว >>fdatool>>fdatool
69Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
FIR Design by FDA ToolFIR Design by FDA Tool ตวอยาง การออกแบบ ตวอยาง การออกแบบ FIR FIR
แบบฟงกชนหนาตาง แบบฟงกชนหนาตาง เปลยนพารามเตอรเพอดเปลยนพารามเตอรเพอด
ผลลพธผลลพธ ชนดหนาตางชนดหนาตาง อนดบ อนดบ (order)(order)
70Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
FIR Design by FDA ToolFIR Design by FDA Tool
Realize FilterRealize Filter
Realize FilterRealize Filter
71Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Frequency Response of Frequency Response of FilterFilter
Lowpass
+
+ +
+
+ +Lowpass
72Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
ใชสญญาณทความถปรบตอเนองใชสญญาณทความถปรบตอเนอง --- --- Chirp SignalChirp Signal
ใชสญญาณทมทกๆ ความถ ใชสญญาณทมทกๆ ความถ --- --- White NoiseWhite Noise
Two ways to find Freq. Two ways to find Freq. Resp. Resp.
Lowpass
Chirp
Lowpass
f f
73Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
เราสรางสญญาณทประกอบดวยทกความถเทาๆ กน จาก เราสรางสญญาณทประกอบดวยทกความถเทาๆ กน จาก Random Source Random Source
White Noise GeneratorWhite Noise Generator
frequency
time
74Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 4: Filter TestingLab 4: Filter Testing Chirp Signal input Chirp Signal input สำาหรบตวกรอง สำาหรบตวกรอง IIR IIR
76Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 4: Filter TestingLab 4: Filter Testing Impulse response Impulse response ของระบบ ของระบบ FIRFIR
77Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 4: Filter TestingLab 4: Filter Testing ทดลองใช ทดลองใช Random Source Random Source และ และ Digital Filter Digital Filter
รวมกราฟ
Short-Time FFT
FFT
White noise
Generator
ทฤษฎทฤษฎ
78Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 4: Filter TestingLab 4: Filter Testing ผลการทดลอง สงเกตความเขากนไดของผลจากการ ผลการทดลอง สงเกตความเขากนไดของผลจากการ
ทดลองและทฤษฎทดลองและทฤษฎ
79Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 5: FIR Design by Lab 5: FIR Design by FdatoolFdatool
ทดลองออกแบบตวกรอง ทดลองออกแบบตวกรอง FIR FIR ดวย ดวย fdatoolfdatool
80Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 5: FIR Design by Lab 5: FIR Design by FdatoolFdatool
81Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 5: FIR Design by Lab 5: FIR Design by FdatoolFdatool
82Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 5: FIR Design by Lab 5: FIR Design by FdatoolFdatool
83Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 5: FIR Design by Lab 5: FIR Design by FdatoolFdatool
84Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 5: FIR Design by Lab 5: FIR Design by FdatoolFdatool
85Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 5: FIR Design by Lab 5: FIR Design by FdatoolFdatool
86Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 5: FIR Design by Lab 5: FIR Design by FdatoolFdatool
การ การ export export คาจะไดอยในรปบลอก คาจะไดอยในรปบลอก simulinksimulink
87Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 5: FIR Design by Lab 5: FIR Design by FdatoolFdatool
88Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 5: FIR Design by Lab 5: FIR Design by FdatoolFdatool
ตอบลอก ตอบลอก sine wave sine wave และ และ scope scope เพมเพม
89Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 5: FIR Design by Lab 5: FIR Design by FdatoolFdatool
แยกแสดงผลแยกแสดงผล
90Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 5: FIR Design by Lab 5: FIR Design by FdatoolFdatool
91Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 5: FIR Design by Lab 5: FIR Design by FdatoolFdatool
92Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 5: FIR Design by Lab 5: FIR Design by FdatoolFdatool
10,800 Hz-6 dB (0.5V)
93Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 5: FIR Design by Lab 5: FIR Design by FdatoolFdatool
15,100 Hz-20 dB (0.1 V)
94Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 5: FIR Design by Lab 5: FIR Design by FdatoolFdatool
95Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 5: FIR Design by Lab 5: FIR Design by FdatoolFdatool
96Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 5: FIR Design by Lab 5: FIR Design by FdatoolFdatool
97Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 5: FIR Design by Lab 5: FIR Design by FdatoolFdatool
10.8 kHz-6 dB
98Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 6: IIR Design by Lab 6: IIR Design by FdatoolFdatool
IIR design IIR design โดยใชตนแบบ โดยใชตนแบบ Butterworth Butterworth
99Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 6: IIR Design by Lab 6: IIR Design by FdatoolFdatool
-3 dB @Fc
เราสามารถเลอก เราสามารถเลอก order order ไดเองไดเอง
100Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 6: IIR Design by Lab 6: IIR Design by FdatoolFdatool
101Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 6: IIR Design by Lab 6: IIR Design by FdatoolFdatool
102Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 6: IIR Design by Lab 6: IIR Design by FdatoolFdatool
103Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 6: IIR Design by Lab 6: IIR Design by FdatoolFdatool
104Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 6: IIR Design by Lab 6: IIR Design by FdatoolFdatool
105Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 6: IIR Design by Lab 6: IIR Design by FdatoolFdatool
เราสามารถเปลยนโครงสรางของตวกรองเปนแบบอนๆเราสามารถเปลยนโครงสรางของตวกรองเปนแบบอนๆไดได
106Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 6: IIR Design by Lab 6: IIR Design by FdatoolFdatool
LatticeLattice
107Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 6: IIR Design by Lab 6: IIR Design by FdatoolFdatool
108Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 6: IIR Design by Lab 6: IIR Design by FdatoolFdatool
ใชการแปลง ใชการแปลง sos2tf sos2tf ใน ใน MATLAB MATLAB
109Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 6: IIR Design by Lab 6: IIR Design by FdatoolFdatool
110Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 6: IIR Design by Lab 6: IIR Design by FdatoolFdatool
12 kHz-3 dB
112Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Random Signals Random Signals สญญาณโดยทวไปนนอยในรปสญญาณทไมแนนอนสญญาณโดยทวไปนนอยในรปสญญาณทไมแนนอน เรยกสญญาณทมความไมแนนอนนนวาเรยกสญญาณทมความไมแนนอนนนวา สญญาณสม สญญาณสม
(Random Signal)(Random Signal)
สญญาณรบกวนสญญาณรบกวน
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-2.5
-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500-3
-2
-1
0
1
2
3
4
เสยงพดวา เสยงพดวา MatlabMatlab
113Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Statistics Values Statistics Values เราไมสามารถ ใช เราไมสามารถ ใช spectrum spectrum ในการหาความหมายของในการหาความหมายของ
สญญาณสม ได สญญาณสม ได
เราใช คาสถต เราใช คาสถต (Statistics) (Statistics) คาเฉลย คาเฉลย (Mean)(Mean)
คา คา Correlation Correlation
114Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Expectation ValueExpectation Value คาเฉลยของสญญาณ คาเฉลยของสญญาณ (mean) (mean) แสดง แสดง ปรมาณกลางปรมาณกลาง
ของสญญาณของสญญาณ
n
1( )x n
0 1K 1( )x n
E{x(n)} = E{x(n)} = คาคาดหวง คาคาดหวง (expected value) (expected value) ของสญญาณของสญญาณ
115Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
CorrelationCorrelation คา คา correlation correlation นนไดเปนการบอกวาสญญาณมความเหมอนกนนนไดเปนการบอกวาสญญาณมความเหมอนกน
หรอไมหรอไม?? ทเวลาการหนวงเทาใดทเวลาการหนวงเทาใด?? คำานวณจากคำานวณจากคาเฉลยเชงสถตของคาเฉลยเชงสถตของผลคณของสองสญญาณผลคณของสองสญญาณ คาเฉลยเชงสถตคาเฉลยเชงสถต ดงกลาวเรยกวา ดงกลาวเรยกวา คาคาดหวง คาคาดหวง (expectation(expectation
value)value) ตวอยางคา ตวอยางคา correlation correlation ของ ของ AA และ และ B B มม สญลกษณสญลกษณ
ÄA BA B = E{A*B} = E{A*B}
E{ }E{ } =Expectation operator=Expectation operatorÄA AA A = E{A*A} = E{A*A}
Cross-correlationCross-correlationAuto-correlationAuto-correlation
116Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
AutoAuto and Cross and Cross correlationcorrelation
AutoAutocorrelation correlation
CrossCross-correlation-correlation
ÄAA
AACC
ÄAA
BBDD
117Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Random SignalRandom Signal สมมตวา สญญาณ สมมตวา สญญาณสมสม ((เชน เสยงพดเชน เสยงพด ) ) เปนดงรปเปนดงรป
118Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
เราทำาการหา เราทำาการหา autocorrelation autocorrelation ของ สญญาณ ของ สญญาณสมสม
AutoCorrelation AutoCorrelation
ÄAA
AA
119Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Different SignalsDifferent Signals หากมสญญาณหากมสญญาณสมสม B B ท ไมเหมอน ท ไมเหมอน AA
120Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Different Random Different Random SignalsSignals
ความแตกตางความแตกตาง
AA
AA
A-AA-A
AA
BB
A-BA-B
121Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
CrossCross CorrelationCorrelation คณสมบตคณสมบตสญญาณสญญาณสมสม นนไมสามารถดได นนไมสามารถดได ((หรอดไดยากหรอดไดยาก) ) จาก จาก ““ตาตา
เปลาเปลา” ” แตสามารถใช แตสามารถใช crosscross correlation correlation ตรวจสอบไดตรวจสอบได
ÄAA
BB
122Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
CrossCross CorrelationCorrelation สำาหรบสญญาณทไมเหมอนกน ไมม สำาหรบสญญาณทไมเหมอนกน ไมม
crosscorrelationcrosscorrelation
ÄAA
CC
123Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Communication SignalCommunication Signal สญญาณในการสอสารดจตอล เชน โทรศพทมอถอนนจะเปน สญญาณในการสอสารดจตอล เชน โทรศพทมอถอนนจะเปน
สญญาณทเปนสญญาณทเปน ขอมลขาวสาร ขอมลขาวสาร (information)(information) ตามทฤษฎขอมล ตามทฤษฎขอมล (Information Theory) (Information Theory) ของ ของ C.E. C.E.
Shannon Shannon นน ยงสญญาณม นน ยงสญญาณมความเปนขอมลมากความเปนขอมลมาก กยงมความ กยงมความเปนเปนสญญาณสมมากสญญาณสมมากดวยดวย
11 00 11 00 11 0011 11 11 000011
ขอมลขาวสาร ขอมลขาวสาร = = สญญาณสมสญญาณสม
124Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Cross Correlation ApplicationCross Correlation ApplicationCode Division Multiple Access Code Division Multiple Access
(CDMA)(CDMA) ใชการเขารหส ใชการเขารหส
11 00 11 00 11 0011 11 11 0011 11
00 11 0011 11CodeCode
11 XX
““1”1”……..
……..
Bit 1Bit 1 Bit 2Bit 2
Chip Chip
ModulationModulation
DATADATA11 11 00
125Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
CDMACDMA Receiver Receiver
00 11 0011 11CodeCode
11 XX CorrelationCorrelation
11 00 11 00 11 0011 11 11 0011 11““1”1”
……..Bit 1Bit 1 Bit 2Bit 2Chip Chip
11 11 00
IntegrationIntegration
126Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Simulink Model of CDMASimulink Model of CDMA
Note: Note: ในทางปฏบต เราใช ในทางปฏบต เราใช +1 +1 และ และ -1 -1 แทนขอมลแทนขอมล 1 1 และ และ 00 ตามลำาดบตามลำาดบ
127Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
DecodingDecoding
Code Code ถกตอง ถกตอง
Code Code ไมถกตอง ไมถกตอง
สญญาณ สญญาณ modmod
สญญาณ สญญาณ modmod
สญญาณ สญญาณ DemodDemod
สญญาณ สญญาณ DemodDemod
128Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Adaptive Signal Adaptive Signal ProcessingProcessing
การประมวลผลสญญาณแบบอนพทเปนแบบ สญญาณ การประมวลผลสญญาณแบบอนพทเปนแบบ สญญาณ สม โดยเฉพาะ เรอง สม โดยเฉพาะ เรอง การประมวลผลสญญาณแบบปรบการประมวลผลสญญาณแบบปรบ
ตวได ตวได (adaptive signal processing)(adaptive signal processing)
ความตองการคอ การหกลางผลทไมตองการ ความตองการคอ การหกลางผลทไมตองการ เชนเชน ผลของ ผลของ channel channel ในเรอง ในเรอง EqualisationEqualisation ผลของ ผลของ room room ในเรองของในเรองของ Echo CancellationEcho Cancellation ผลของ ผลของ transfer function transfer function ของผวหนงในการวด ของผวหนงในการวด ecgecg
129Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Channel EqualisationChannel Equalisation
Multipath Channel
11
11 00 11 00
2211 00 ?? ??
11
ไมมไมม multipathmultipath
มม multipathmultipath
I) I)
II) II)
130Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Transfer FunctionTransfer Function เมอแปลงผลของ เมอแปลงผลของ channel channel ดวยการทำาการแปลง ดวยการทำาการแปลง zz
กรณไมม กรณไมม multipath H(z) =1multipath H(z) =1 Multipath Multipath ทำาใหเกดการผดเพยนทางโดเมนเวลา ทำาใหเกดการผดเพยนทางโดเมนเวลา เราแกไขงายกวาหากเราแกไขงายกวาหากแก แก Multipath Multipath ทางโดเมนความถทางโดเมนความถ
11 22 zzfftt
11zz
fftt
H(z)=1H(z)=1
H(z)=?H(z)=?
ไมมไมม multipathmultipath
มม multipathmultipath
131Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Basic Equalisation IBasic Equalisation I เราใช เราใช Equaliser Equaliser ในการดดแปลง ในการดดแปลง channelchannel ใหให
มคา มคา H(z) H(z) เปน เปน 1 1 ดวยการทำา ดวยการทำา inverseinverse
Channel Equaliser
H(z)H(z) 1/H(z)1/H(z)
**
132Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Basic Equalisation IIBasic Equalisation II กรณท ไมทราบ กรณท ไมทราบ channel channel H(z) H(z) เราตองอาศยการเราตองอาศยการ
ปรบคาเองจาก ปรบคาเองจาก errorerror
Channel Adaptive Equaliser
H(z)H(z) 1/H(z)1/H(z) **
++ ee
dd
yy ++--xx
133Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Adaptive AlgorithmAdaptive Algorithm คาผดพลาดคาผดพลาด error=error= d-yd-y
คาใหม คาใหม = = คาเดม คาเดม + + สเกล สเกล * * คาผดพลาดคาผดพลาด**อนพทอนพท
เรยกวา เรยกวา Least-Mean Square (LMS) algorithmLeast-Mean Square (LMS) algorithm
w(n)=w(n-1) + mu*e(n)*x(n)w(n)=w(n-1) + mu*e(n)*x(n)
For n=1:NFor n=1:N
endend
e(n)= d(n)-y(n)e(n)= d(n)-y(n)
AlgorithmAlgorithm
134Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
LMS Algorithm BlockLMS Algorithm Block บลอก บลอก LMSLMS
Normalization
135Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Adaptive Equalisation Adaptive Equalisation ตวอยางการใชบลอก ตวอยางการใชบลอก LMS LMS สรางระบบ สรางระบบ AdaptiveAdaptive
EqualiserEqualiser
136Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Noise CancellationNoise Cancellation สญญาณรบกวนเปนสงทเราไมตองการสญญาณรบกวนเปนสงทเราไมตองการ
วธการทงายทสดกคอ แกดวย หฟงแบบพเศษ วธการทงายทสดกคอ แกดวย หฟงแบบพเศษ
137Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
การสรางสญญาณกลบเฟสทำาใหเกดบรเวณเงยบ การสรางสญญาณกลบเฟสทำาใหเกดบรเวณเงยบ Active Noise Canceller Active Noise Canceller สรางสญญาณกลบเฟสดวยอลกอสรางสญญาณกลบเฟสดวยอลกอ
รธม รธม DSPDSP
Basic of Noise Basic of Noise CancellationCancellation
FeedbackFeedbackANCANC
สญญาณรบกวนสญญาณรบกวนPilot MicPilot Mic
LoudspeakerLoudspeaker
บรเวณเงยบบรเวณเงยบ
nn
nn-n-n
138Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Active Noise Cancellation Active Noise Cancellation HeadphonesHeadphones
การใชงาน การใชงาน ANC ANC ทไดผลด คอ ใน ทไดผลด คอ ใน HeadphonesHeadphones
LX-18 Active Noise Cancelling HeadphonesLX-18 Active Noise Cancelling Headphones
139Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Diagram of Active Noise Diagram of Active Noise Cancellation HeadphonesCancellation Headphones
H(z)H(z)nn nn
yy
1. 1. สญญาณเขา สญญาณเขา nn ท ท Ext.MicExt.Mic2. n 2. n ถกดดแปลงเปน ถกดดแปลงเปน n n จาก จาก H(z)H(z)ทท Pilot Mic.Pilot Mic.3. ANC 3. ANC พยายามสรางพยายามสราง y y เปน เปน nn
ทกลบเฟส ทกลบเฟส (( คอ คอ ––nn))
11 22
33
H(z) H(z) เปนโมเดลทาง เปนโมเดลทาง AcousticAcoustic
Ext.MicExt.Mic
Pilot MicPilot MicQuiet ZoneQuiet Zone
140Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
ANCANC แปลงโมเดลแปลงโมเดล
LoudspeakerLoudspeaker
AlgorithmAlgorithm
++
Exterior MicExterior Mic
ee
yynn
Pilot MicPilot Micnn
ANCANC
FIRFIR
141Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
ANC Simulink ModelANC Simulink Model Dspanc_win32.mdlDspanc_win32.mdl
142Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Adaptive Time Delay Adaptive Time Delay EstimationEstimation
จากเรองของการทำา จากเรองของการทำา Adaptive Time Delay Adaptive Time Delay
Adaptive Equaliser ++ errorerror
dd
yy ++--xx
DelayDelaydd
++
NoiseNoise
143Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
ADTE: Simulink ModelADTE: Simulink Model lmsadte.mdllmsadte.mdl
คาสมประสทธคาสมประสทธตวกรองตวกรองแสดงตำาแหนงแสดงตำาแหนงของการหนวงของการหนวง
99
99
144Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
ECG MeasurementECG Measurement สญญาณ สญญาณ ECG ECG เปนสญญาณทสำาคญเปนสญญาณทสำาคญ เพอตรวจสอบเพอตรวจสอบ
อาการผดปกตตางๆ ของ หวใจอาการผดปกตตางๆ ของ หวใจ
145Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
ECG SignalECG Signal ใช ใช MatlabMatlab ในการสราง ในการสราง ecgecg
146Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
ECG Measuring Circuit ECG Measuring Circuit บลอกไดอะแกรมของวงจรสำาหรบการวด บลอกไดอะแกรมของวงจรสำาหรบการวด ECGECG
147Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Diagram of ECG Diagram of ECG Measurement with NoiseMeasurement with Noise
H(z)H(z)
11 22
33
H(z) H(z) เปนเปนTransfer Transfer Function Function ของผวหนงของผวหนง
ECG SensorECG Sensor
220 Vac 50Hz
ผวหนงขนาดและเฟสของ 220 V ถกเปลยนแปลงดวย H(z)
ECG
44
50 Hz
50 Hz
148Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
50Hz Notch Filtering50Hz Notch Filtering เราจะทำาการตดสญญาณ เราจะทำาการตดสญญาณ 50 Hz 50 Hz ดวย ดวย Notch filterNotch filter
From From ECG SensorECG Sensor
Notch FilterFiltered ECG
50 Hz f50 Hz
149Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 7: 50Hz Canceling in Lab 7: 50Hz Canceling in ECGECG
ออกแบบ ออกแบบ Notch filter Notch filter ดวย ดวย FdatoolFdatool บลอกใน บลอกใน Simulink Simulink
50Hz
50 Hz f
Fpass140 Hz
Fstop145 Hz
Fpass255 Hz
Fstop260 Hz
150Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 7: 50Hz Canceling in Lab 7: 50Hz Canceling in ECG ECG
ระบบระบบ 50Hz Canceling 50Hz Canceling ดวย ดวย Notch filter Notch filter
Notch Filter
151Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 7: 50Hz Canceling in Lab 7: 50Hz Canceling in ECGECG
152Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
กรณสญญาณเขามาเปนม กรณสญญาณเขามาเปนม distortion distortion เชน สญญาณเชน สญญาณไมเปน ไมเปน sinesine แทจรง เชน มการ แทจรง เชน มการ clipping clipping
Lab 7: 50Hz Canceling in Lab 7: 50Hz Canceling in ECGECG
Nonlinear Wave
Transfer Functionขอ
งผวหนง
153Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 7: 50Hz Canceling in Lab 7: 50Hz Canceling in ECGECG
ฮารโมนกไมลดฮารโมนกไมลด
154Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 7: 50Hz Canceling in Lab 7: 50Hz Canceling in ECGECG
ทดลองสราง ทดลองสราง adaptive filter adaptive filter ดวยบลอก ดวยบลอก nLMSnLMS
155Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
Lab 7: 50Hz Canceling in Lab 7: 50Hz Canceling in ECGECG
ฮารโมนกลดลง
156Advanced Digital Signal Processing
P. Yuvapoositanon
ConclusionConclusion Matlab Matlab และ และ Simulink Simulink เหมาะสมในการศกษาและเหมาะสมในการศกษาและ
ทดสอบระบบ ทดสอบระบบ DSP DSP ทงระดบพนฐานและการทำางาน ทงระดบพนฐานและการทำางาน DSP BLockset DSP BLockset มทงฟงกชนทวไปและฟงกชนระดบสงมทงฟงกชนทวไปและฟงกชนระดบสง
ทาง ทาง DSPDSPใหเลอกใช ใหเลอกใช การใช การใช DSP DSP ดวย ดวย Matlab Simulink Matlab Simulink และ และ DSP DSP
BLockset BLockset นนสามารถใชงานไดงายนนสามารถใชงานไดงาย โดยผใชงานโดยผใชงานสามารถเลอกบลอกใชงานไดอยางสะดวกสามารถเลอกบลอกใชงานไดอยางสะดวก
แตการทำางาน แตการทำางาน DSP DSP อยางจรงจงตองอาศยความเขาใจอยางจรงจงตองอาศยความเขาใจทางทฤษฎดวย ทางทฤษฎดวย