Lehrveranstaltungshandbuch DSS

Diskrete Signale und Systeme

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Version: 2 | Letzte Änderung: 11.09.2019 11:39 | Entwurf: 0 | Status: vom verantwortlichen Dozent freigegeben

Allgemeine Informationen

Langname	Diskrete Signale und Systeme
Anerkennende LModule	DSS_BaET
Verantwortlich	Prof. Dr. Harald Elders-Boll Professor Fakultät IME
Gültig ab	Sommersemester 2022
Niveau	Bachelor
Semester im Jahr	Sommersemester
Dauer	Semester
Stunden im Selbststudium	60
ECTS	5
Dozenten	Prof. Dr. Harald Elders-Boll Professor Fakultät IME
Voraussetzungen	Kenntnisse der folgenden mathematischen Grundlagen: trigonometrische, exp., log-Funktionen; Grenzwerte; komplexe Rechnung, Integral- und Differentialrechnung; unendliche Reihen; Partialbruchzerlegung; Reihenentwicklung
Unterrichtssprache	deutsch
separate Abschlussprüfung	Ja

Literatur

Jens Rainer Ohm und Hans Dieter Lüke, Signalübertragung, Springer, 2014

Martin Meyer, Signalverarbeitung, Springer Vieweg, 2014

Martin Werner, Signale und Systeme, Springer Vieweg, 2008

Bernd Girot u.a., Einführung in die Systemtheorie, Springer Vieweg, 2007

Abschlussprüfung

Details	In der Prüfung sollen die Studierenden durch Lösen von Aufgaben zu den Verfahren und Algorithmen zur Analyse und Verarbeitung von diskreten Signalen und Systemen, wie der diskreten Faltung, der DTFT, der z-Transformation und der DFT/FFT, nachweisen, dass sie mit den im Modul erworbenen Kenntnissen und Fähigkeiten in der Lage sind, die Eigenschaften zeitdiskreter Signale und Systeme im Zeit- und Frequenzbereich zu ermitteln, darzustellen und zu interpretieren, und sie analoge Signale digitalisieren, analysieren und in einfachen zeitdiskreten Systemen verarbeiten können. Alternativ könnten die Fertigkeiten und Kenntnisse auch in einer mündlichen Prüfung ermittelt werden.
Mindeststandard	Mindestens 24 der möglichen 50 möglichen Gesamtpunkte aus der Klausur und den zwei Tests während des Semesters. In der Klausur können maximal 40 Punkte in den zwei Tests während des Semesters können maximal jeweils 5 in der Summe also 10 Punkte erreicht werden.
Prüfungstyp	Klausur

Zieltyp	Beschreibung
Kenntnisse	Grundbegriffe: Klassifikation von zeitdiskreten Signale und Systemen, Stabilität, Kausalität, LSI-Systeme: zeitdiskrete Faltung zeitdiskreter Signale, Stabilität, Kausalität Abtatstung: abgetastete und zeitdiskrete Signale, Abtasttheorem, Aliasing DTFT: Hertleitung, Korrespondenzen und Theoreme, Berechnung, Frequenzgang z-Transformation: Herleitung, Korrespondenzen und Theoreme, Berechnung, Rücktransformation, Übertragungsfunktion, Stabilität, Zusammenhang zwischen Frequenzgang und Übertragungsfunktion, Blockschaltbilder DFT: Herleitung, Korrespondenzen und Theoreme, Leakage-Effekt Grundlagen des Filterentwurfs: Grundlagen des Entwurfs FIR und IIR Filtern, grundlegende Eigenschaften, Vergleich von FIR und IIR Filtern
Fertigkeiten	Beurteilung der Stabilität von LSI Systemen Berechnung der DTFT und der z-Transformation Implementierung von FIR Systemen durch Programmierung der diskreten Faltung Implementierung von einfachen IIR Systemen Beurteilung der Filtercharakteristik anhand des Frequenzgangs und des Höreindrucks

Grundbegriffe: Klassifikation von zeitdiskreten Signale und Systemen, Stabilität, Kausalität,
LSI-Systeme: zeitdiskrete Faltung zeitdiskreter Signale, Stabilität, Kausalität
Abtatstung: abgetastete und zeitdiskrete Signale, Abtasttheorem, Aliasing
DTFT: Hertleitung, Korrespondenzen und Theoreme, Berechnung, Frequenzgang
z-Transformation: Herleitung, Korrespondenzen und Theoreme, Berechnung, Rücktransformation, Übertragungsfunktion, Stabilität, Zusammenhang zwischen Frequenzgang und Übertragungsfunktion, Blockschaltbilder
DFT: Herleitung, Korrespondenzen und Theoreme, Leakage-Effekt
Grundlagen des Filterentwurfs: Grundlagen des Entwurfs FIR und IIR Filtern, grundlegende Eigenschaften, Vergleich von FIR und IIR Filtern

Fertigkeiten

Beurteilung der Stabilität von LSI Systemen
Berechnung der DTFT und der z-Transformation
Implementierung von FIR Systemen durch Programmierung der diskreten Faltung
Implementierung von einfachen IIR Systemen
Beurteilung der Filtercharakteristik anhand des Frequenzgangs und des Höreindrucks

Aufwand Präsenzlehre

Typ	Präsenzzeit (h/Wo.)
Vorlesung	2
Übungen (ganzer Kurs)	2
Übungen (geteilter Kurs)	0
Tutorium (freiwillig)	0

Besondere Voraussetzungen

keine

Begleitmaterial	Vorlesungsfolien als pdf-Dokument Übungsaufgaben mit Musterlösung Alte Klausuren mit Lösungen
Separate Prüfung	Ja

Separate Prüfung

Prüfungstyp	Übungsaufgabe mit fachlich / methodisch eingeschränktem Fokus unter Klausurbedingungen lösen
Details	Zwei semesterbegleitende Tests in Form von Aufgaben, die den bis zum jeweiligen Zeitpunkt in der Vorlesung/Übung behandelten Stoff aufgreifen und so bei Bestehen sicherstellen, dass die Grundlagen zur erfolgreichen Teilnahme an den entsprechenden Praktikumsversuchen gegeben ist.
Mindeststandard	Mindestens 2 von maximal 5 erreichbaren Punkten pro Test.

Praktikum

Lernziele

Zieltyp	Beschreibung
Fertigkeiten	Zwei Laborversuche zur digitalen Signalverarbeitung akustischer Signale am Rechner mit iPython Notebooks, um die in der Vorlesung/Übung erworbenen Kenntnisse und Fertigkeiten praktisch anzuwenden: 1. Zeitdiskrete Signale und Systeme im Zeitbereich: Programmierung der zeitdiskreten Faltung und Implementierung von einfachen FIR Filtern Programmierung eines einfachen rekursiven (IIR) Systems Beurteilung der Wirkung der Filter anhand von akustischen Signalbeispielen 2. Zeitdiskrete Signale und Systeme im Frequenzbereich Analyse von einfachen FIR und IIR Filtern im Frequenzbereich mit Hilfe der DTFT und der z-Transformation Vergleich des Höreindrucks und des Frequenzgangs

Zieltyp

Beschreibung

Fertigkeiten

Zwei Laborversuche zur digitalen Signalverarbeitung akustischer Signale am Rechner mit iPython Notebooks, um die in der Vorlesung/Übung erworbenen Kenntnisse und Fertigkeiten praktisch anzuwenden:
1. Zeitdiskrete Signale und Systeme im Zeitbereich:
Programmierung der zeitdiskreten Faltung und Implementierung von einfachen FIR Filtern
Programmierung eines einfachen rekursiven (IIR) Systems
Beurteilung der Wirkung der Filter anhand von akustischen Signalbeispielen
2. Zeitdiskrete Signale und Systeme im Frequenzbereich
Analyse von einfachen FIR und IIR Filtern im Frequenzbereich mit Hilfe der DTFT und der z-Transformation
Vergleich des Höreindrucks und des Frequenzgangs

Aufwand Präsenzlehre

Typ	Präsenzzeit (h/Wo.)
Praktikum	1
Tutorium (freiwillig)	0

Besondere Voraussetzungen

keine

Begleitmaterial	Versuchsanleitung als iPython Notebook.
Separate Prüfung	Ja

Separate Prüfung

Prüfungstyp	praxisnahes Szenario bearbeiten (z.B. im Praktikum)
Details	Erfolgreiche Bearbeitung dfer Parktikumsversuche in Kleingruppen von in der Regel zwei Studierenden. Das Bestehen des entsprechenden Tests aus der Vorlesung/Übung ist Zugangsvoraussetzung um am Praktikum teilnehmen zu können.
Mindeststandard	Erfolgreiche Teilnehme an beiden Versuchen. Pro Versuch müssen die wesentlichen Versuchsanteile erfolgreich und selbstständig bearbeitet werden. Im entsprechenden Test in der Vorlesung/Übung müssen zum Bestehen 2 von 5 möglichen Punkten erreicht werden