Holdings: Digitale Signalverarbeitung

Digitale Signalverarbeitung: Filterung und Spektralanalyse ; mit MATLAB-Übungen

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Bibliographic Details
Previous Title:	Kammeyer, Karl Dirk Digitale Signalverarbeitung
Main Authors:	Kammeyer, Karl-Dirk 1944- (Author), Kroschel, Kristian 1942- (Author)
Format:	Book
Language:	German
Published:	Stuttgart Teubner 1998
Edition:	4., vollst. überarb. und erw. Aufl.
Series:	Teubner-Studienbücher : Elektrotechnik
Subjects:	MATLAB 9.2 Spektraltheorie Frequenzanalyse Digitalfilter MATLAB MATLAB 5.3 Digitale Signalverarbeitung Lehrbuch
Online Access:	Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis
Item Description:	Literaturverz. S. [529] - 535
Physical Description:	XII, 542 S. graph. Darst.
ISBN:	3519361221

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_version_	1805078832419438592
adam_text	INHALTSVERZEICHNIS VORWORT I11 I GRUNDLAGEN, FILTERUNG UND SPEKTRALANALYSE 1 1 EINLEITUNG 3 2 DISKRETE SIGNALE UND SYSTEME 9 2.1 ELEMENTARE DISKRETE SIGNALE . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.2 EIGENSCHAFTEN DISKRETER SYSTEME . . . . . . . . . . . . . . 12 2.3 EIGENSCHAFTEN DISKRETER SIGNALE UND SYSTEME IM F'REQUENZ- BEREICH. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.4 DAS ABTASTTHEOREM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.4.1 ZUSAMMENHANG ZWISCHEN DEN SPEKTREN DISKRETER UND KONTINUIERLICHER ZEITSIGNALE . . . . . . . . . . . 20 2.4.2 ALTERNATIVE FORMULIERUNG DES ABTASTTHEOREMS: SPEKTRUM EINES ABGETASTETEN SIGNALS . . . . . . . . 23 2.4.3 DEUTUNG DES ABTASTTHEOREMS ANHAND DER INTERPO- LATIONSFORMEL FUER BANDBEGRENZTE SIGNALE . . . . . . 25 2.5 KOMPLEXE DISKRETE ZEITSIGNALE . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.5.1 AEQUIVALENTE TIEFPASS-DARSTELLUNG REELLER BANDPASS- SIGNALE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.5.2 SPEKTREN KOMPLEXER ZEITSIGNALE . . . . . . . . . . . 31 2.5.3 KOMPLEXE FALTUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2.6 ZEITDISKRETE STOCHASTISCHE PROZESSE . . . . . . . . . . . . . 36 2.7 SPEKTRALDARSTELLUNG DISKRETER STOCHASTISCHER PROZESSE . . . 43 2.7.1 DEFINITION DER SPEKTRALEN LEISTUNGSDICHTE . . . . . 43 V111 INHALTSVERZEICHNIS 2.7.2 EINFLUSS EINES LINEAREN SYSTEMS . 4 5 2.8 BASISBANDDARSTELLUNG STATIONAERER BANDPASSPROZESSE . 47 3 DIE Z-TRANSFORMATION 53 3.1 DEFINITION DER Z-TRANSFORMATION . 53 3.2 EXISTENZ DER Z-TRANSFORMIERTEN . 56 3.3 INVERSE Z-TRANSFORMATION . 61 3.4 EIGENSCHAFTEN DER Z-TRANSFORMATION . 63 3.5 DIE SYSTEMFUNKTION . 66 3.5.1 HERLEITUNG DER Z-UEBERTRAGUNGSFUNKTION . 66 3.5.2 AMPLITUDENGANG, PHASENGANG UND GRUPPENLAUF- ZEIT DISKRETER SYSTEME . 69 3.5.3 STABILITAETSKRITERIUM IM Z-BEREICH . 73 4 REKURSIVE FILTER 77 4.1 KANONISCHE REKURSIVE FILTERSTRUKTUREN . 78 4.2 ENTWURF SELEKTIVER REKURSIVER FILTER . 82 4.2.1 TRANSFORMATION KONTINUIERLICHER IN DISKRETE SYSTEME 82 4.2.2 GRUNDLAGEN ZUM ENTWURF KONTINUIERLICHER SYSTEME 88 4.2.3 STANDARDENTWUERFE IM S'-BEREICH . . 91 4.2.4 ENTWURFSBEISPIELE FUER REKURSIVE FILTER . 94 4.3 SPEZIELLE FORMEN REKURSIVER FILTER . 98 4.3.1 KOMPLEXWERTIGE REKURSIVE FILTER . 98 4.3.2 ALLPAESSE . 104 4.3.3 DIGITALE INTEGRIERER . 107 4.4 QUANTISIERUNGSEINFLUESSE . 109 4.4.1 DARSTELLUNG VON FESTKOMMAZAHLEN . 110 4.4.2 QUANTISIERUNG DER FILTERKOEFFIZIENTEN . 112 4.4.3 STOCHASTISCHES MODELL DES QUANTISIERUNGSRAUSCHENS 116 4.4.4 QUANTISIERUNGSRAUSCHEN IN REKURSIVEN FILTERN . 119 4.4.5 SPEKTRALFORMUNG DES QUANTISIERUNGSRAUSCHENS . . . 122 4.4.6 GRENZZYKLEN . 126 4.4.7 SKALIERUNG . 137 4.5 ENTWURF DIGITALER FILTER MIT HILFE VON LC-ABZWEIG- SCHALTUNGEN . 141 4.5.1 BESCHREIBUNG VON LC-ABZWEIGSCHALTUNGEN DURCH VIERPOLELEMENTE . 142 4.5.2 METHODE DES INVARIANTEN SPANNUNGSUEBERTRAGUNGS- VERHAELTNISSES . 144 INHALTSVERZEICHNIS IX 4.5.3 IMPEDANZ-TRANSFORMATION . 149 4.5.4 QUELLEN UND ABSCHLUSSWIDERSTAENDE . 151 4.5.5 TRANSFORMATION DES GESAMTEN LC-FILTERS . 152 5 NICHTREKURSIVE FILTER 157 5.1 SYSTEME MIT ENDLICHER IMPULSANTWORT: FIR-FILTER . 158 5.2 SYSTEME MIT LINEARER PHASE . 163 5.2.1 KOMPLEXWERTIGE LINEARPHASIGE SYSTEME . 163 5.2.2 DIE VIER GRUNDTYPEN REELLWERTIGER LINEARPHASIGER FILTER . 166 5.3 ENTWURF LINEARPHASIGER FIR-FILTER . 171 5.3.1 GRUNDFORMEN IDEALISIERTER SELEKTIVER FILTER . . . . . 171 5.3.2 APPROXIMATION IM SINNE MINIMALEN FEHLERQUA- DRATS: FOURIER-APPROXIMATION . 177 5.3.3 FILTERENTWURF DURCH FENSTERBEWERTUNG DER IDEALEN IMPULSANTWORT . 180 5.3.4 TSCHEBYSCHEFF-APPROXIMATION IM SPERRBEREICH: DOLPH-TSCHEBYSCHEFF-ENTWURF . . . . . . . . . . . . 188 5.3.5 TSCHEBYSCHEFF-APPROXIMATION IM DURCHLASS- UND SPERRBEREICH: REMEZ-ENTWURF . 192 5.4 ENTWURF SPEZIELLER NICHTREKURSIVER SYSTEME . 195 5.4.1 ZEITDISKRETE DIFFERENZIERER . 195 5.4.2 ZEITDISKRETE HILBERT-TRANSFORMATOREN . 199 5.4.3 INTERPOLATIONSFILTER . 202 5.5 KOMPLEXWERTIGE SYSTEME . 207 5.5.1 KOMPLEXWERTIGE SYSTEME ZUR ERZEUGUNG ANALYTI- SCHER ZEITSIGNALE . 207 5.5.2 AEQUIVALENTE TIEFPASSSYSTEME FUER DIGITALE BANDPASS- FILTER . 212 6 DIE DISKRETE FOURIER-TRANSFORMATION (DFT) 217 6.1 DEFINITION DER DFT . 218 6.2 EIGENSCHAFTEN DER DFT . 222 6.3 ZUSAMMENHAENGE ZWISCHEN DER DFT UND ANDEREN TRANS- FORMATIONEN . 228 6.4 DIE SCHNELLE FOURIER-NANSFORMATION (FFT) . 232 6.4.1 REDUKTION IM ZEITBEREICH . 233 6.4.2 REDUKTION IM FREQUENZBEREICH . 239 6.4.3 ALTERNATIVE FORMEN DER FFT . 242 X INHALTSVERZEICHNIS 6.4.4 INVERSE FFT . 244 6.5 ANWENDUNG DER FFT ZUR DIGITALEN FILTERUNG: SCHNELLE FALTUNG . 246 6.5.1 OVERLAP-ADD-VERFAHREN . 246 6.5.2 OVERLAP-SAVE-VERFAHREN . 253 7 SPEKTRALANALYSE DETERMINIERTER SIGNALE 257 7.1 DISKRETE FOURIER-TRANSFORMATION REELLER FOLGEN . 258 7.1.1 SIMULTANE TRANSFORMATION ZWEIER FOLGEN . 259 7.1.2 TRANSFORMATION EINER FOLGE DER LAENGE 2N DURCH EINE N-PUNKTE-FFT . 260 7.2 SPEKTRALTRANSFORMATION REELLER BANDPASSSIGNALE . . . . . . 263 7.2.1 ABTASTTHEOREM FUER BANDPASSSIGNALE . 263 7.2.2 SPEKTRALTRANSFORMATION DER KOMPLEXEN EINHUELLENDEN269 7.3 SPEKTRALANALYSE PERIODISCHER SIGNALE . 272 7.3.1 ABTASTUNG EINES ZEITKONTINUIERLICHEN PERIODISCHEN SIGNALS . 272 7.3.2 DISKRETE FOURIER-TRANSFORMATION EINER KOMPLEXEN EXPONENTIALFOLGE . 273 7.3.3 DER LECK-EFFEKT . 276 7.4 ANWENDUNG VON FENSTERFUNKTIONEN IM ZEITBEREICH . 279 7.4.1 ALLGEMEINE INTERPRETATION DES LECK-EFFEKTES . 279 7.4.2 HANN-FENSTER ALS BEISPIEL FUER DIE PRINZIPIELLE WIR- KUNGSWEISE EINER FENSTERUNG IM ZEITBEREICH . 280 7.4.3 WEITERE GEBRAEUCHLICHE FENSTERFUNKTIONEN . 284 7.4.4 GLEICHMAESSIGE APPROXIMATION IM SPERRBEREICH: DOLPH-TSCHEBYSCHEFF-FENSTER . 286 7.4.5 UEBERSICHT UEBER DIE VERSCHIEDENEN FENSTERFUNKTIONEN 288 8 TRADITIONELLE SPEKTRALSCHAETZUNG 293 8.1 SCHAETZUNG VON AUTOKORRELATIONSFOLGEN . 295 8.2 BERECHNUNG VON AUTOKORRELATIONSFOLGEN MIT FFT . 302 8.3 DAS PERIODOGRAMM . 311 8.3.1 ZUSAMMENHANG ZWISCHEN PERIODOGRAMM UND AKF-SCHAETZUNG . 312 8.3.2 ERWARTUNGSTREUE DES PERIODOGRAMMS . 314 8.3.3 VARIANZ DES PERIODOGRARNMS . 317 8.4 KONSISTENTE SPEKTRALSCHAETZUNG . 321 INHALTSVERZEICHNIS 8.4.1 MITTELUNG VON PERIODOGRAMMEN (BARTLETT-METHODE) . 321 8.4.2 FENSTERUNG DER DATENSEGMENTE (WELCH-METHODE) . 323 8.4.3 KORRELOGRAMM-VERFAHREN (BLACKMAN-TUKEY-SCHAETZUNG) . 326 8.5 VERGLEICH PERIODOGRAMM-KORRELOGRAMM . 33 1 9 PARAMETRISCHE SPEKTRALSCHAETZUNG 339 9.1 ARMA-MODELLE ZUR BESCHREIBUNG VON RAUSCHPROZESSEN . 341 9.2 MARKOFF-PROZESS ALS AUTOREGRESSIVES MODELL ERSTER ORDNUNG 346 9.3 DIE YULE-WALKER GLEICHUNG . 349 9.4 LINEARE PRAEDIKTION . 352 9.4.1 ABLEITUNG DER WIENER-HOPF GLEICHUNG FUER EIN NICHTREKURSIVES PRAEDIKTIONSFILTER . 352 9.4.2 DAS ORTHOGONALITAETSPRINZIP . 356 9.4.3 ZUSAMMENHANG ZWISCHEN LINEARER PRAEDIKTION UND AUTOREGRESSIVER MODELLIERUNG . . . . . . . . . . . . 358 9.5 DIE LEVINSON-DURBIN REKURSION . 360 9.5.1 ABLEITUNG DER PARCOR-KOEFFIZIENTEN . 360 9.5.2 REKURSIVE BERECHNUNG DER PRAEDIKTIONSFEHLERLEISTUNG . 363 9.5.3 REKURSIONSFORMEL ZUR BERECHNUNG DER PRAEDIKTOR- KOEFFIZIENTEN (LEVINSON-DURBIN REKURSION) . 365 9.6 DIE LATTICE-STRUKTUR . 368 9.6.1 ABLEITUNG DES ANALYSEFILTERS IN LATTICE-FORM . . . 368 9.6.2 REKURSIVE SYNTHESEFILTER IN LATTICE-STRUKTUR . . . . 372 9.6.3 MINIMALPHASIGKEIT DES ANALYSEFILTERS - STABILITAET DES SYNTHESEFILTERS . 374 9.6.4 ORTHOGONALITAET DES RUECKWAERTS-PRAEDIKTORFEHLERS . . 378 9.6.5 UEBERSICHT UEBER DIE VERSCHIEDENEN BESCHREIBUNGS- FORMEN FUER AUTOREGRESSIVE PROZESSE . . . . . . . . . 382 9.7 LOESUNG DER YULE-WALKER GLEICHUNG . 384 9.7.1 YULE-WALKER- ODER AUTOKORRELATIONSANSATZ . . . . . 385 9.7.2 KOVARIANZMETHODE . 388 9.7.3 BURG-ALGORITHMUS . 389 9.8 BEISPIELE ZUR PARAMETRISCHEN SPEKTRALSCHAETZUNG . . . . . . 394 9.8.1 ERPROBUNG ANHAND SYNTHETISCHER TESTSIGNALE . 394 9.8.2 ANWENDUNGEN ZUR SPRACHCODIERUNG . 397 XI1 INHALTSVERZEICHNIS I1 ~ATLAB-UEBUNGEN VON D . BOSS UND A . DEKORSY 405 1 . EINLEITUNG 407 2 . AUFGABEN 409 2.1 DISKRETE SIGNALE UND SYSTEME (KAP . 2) . 409 2.2 REKURSIVE FILTER (KAP . 4) . 422 2.3 NICHTREKURSIVE FILTER (KAP . 5) . 427 2.4 DIE DISKRETE FOURIER-TRANSFORMATION (KAP . 6) . 431 2.5 SPEKTRALANALYSE DETERMINIERTER SIGNALE (KAP . 7) . 433 2.6 TRADITIONELLE SPEKTRALSCHAETZUNG (KAP . 8) . 436 2.7 PARAMETRISCHE SPEKTRALSCHAETZUNG (KAP . 9) . 438 3 . LOESUNGEN 3.1 DISKRETE SIGNALE UND SYSTEME (KAP . 2) . . 3.2 REKURSIVE FILTER (KAP . 4) . . 3.3 NICHTREKURSIVE FILTER (KAP . 5) . . 3.4 DIE DISKRETE FOURIER-TRANSFORMATION (KAP . 6) . 3.5 SPEKTRALANALYSE DETERMINIERTER SIGNALE (KAP . 7) . 3.6 TKADITIONELLE SPEKTRALSCHAETZUNG (KAP . 8) . . 3.7 PARAMETRISCHE SPEKTRALSCHAETZUNG (KAP . 9) . . LITERATURVERZEICHNIS 529 SACHVERZEICHNIS 536
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