Digitale Signalverarbeitung mit MATLAB - Grundkurs mit 16 ausführlichen Versuchen

Vorwort (S. V-VI)

Die digitale Signalverarbeitung ist eine allgegenwärtige Schlusseltechnologie des Informationszeitalters. Wir tragen sie mit unseren Mobiltelefonen und MP3-Playern herum. Im Auto hilft sie als Anti-Blockiersystem Unfalle vermeiden. In der Klinik ermöglicht sie als Computertomographie Einblicke ohne Operationen. Täglich und überall macht sie unser Leben bequemer, produktiver und sicherer. Digitale Signalverarbeitung mit MATLAB®^ stellt eine Auswahl wichtiger Grundlagen und einfacher praktischer Anwendungen vor. Anhand von 16 Versuchen werden die Themen behandelt:

• Zeitdiskrete Signale (Versuche 1 und 2)
• Signalverarbeitung im Frequenzbereich / FFT (Versuche 3 bis 6)
• Signalverarbeitung im Zeitbereich / LTI-Systeme (Versuch 7 bis 9)
• Filterentwurf (Versuch 10 und 11)
• Stochastische Signale (Versuche 12 und 13)
• Reale Systeme, A/D-Umsetzung, Wortlangeneffekte (Versuche 14 bis 16)

Zu jedem Versuchen gibt es definierte Lernziele und eine kompakte Einführung. Die Versuchsvorbereitung ist ein wesentliches Element des Praktikums und kann je nach Vorkenntnissen verschieden lange dauern. Die Versuche sind so gestaltet, dass bei guter Vorbereitung, die Bearbeitungszeit am PC ca. 180 Minuten nicht übersteigen sollte. Es war leider nicht möglich, alle Versuche gleich aufwändig zu gestalten. Viele Aufgaben sind mit Losungshinweisen versehen.

Der ausführliche Losungsteil am Ende des Buches ermöglicht ein effektives Erarbeiten des Lernstoffes und Erfolgskontrolle. Zahlreiche Beispielprogramme und Messbeispiele erleichtern die Durchführung der Versuche. Bei der Auswahl der Themen und der Gestaltung der Versuche wurde darauf geachtet, dass keine tiefergehenden Kenntnisse der digitalen Signalverarbeitung erforderlich sind. Allgemeine Kenntnisse über Signale und Systeme aus einer einführenden Lehrveranstaltung oder einem einführenden Lehrbuch werden jedoch vorausgesetzt. Die Versuche werden mit der Simulationssprache MATLAB am PC durchgeführt. Fiir die Wahl von MATLAB waren folgende Gründe ausschlaggebend:

• MATLAB ist ein häufig benutztes Werkzeug für die digitale Signalverarbeitung und wird weltweit auf PC und Arbeitsplatzrechnern mit unterschiedlichen Betriebssystemen eingesetzt.
• Die einfache Bedienung sowie die guten graphischen Eigenschaften von MATLAB ermöglichen es, von Beginn an die digitale Signalverarbeitung in den Mittelpunkt zu stellen.
• Die Kombination aus PC und MATLAB bietet eine preiswerte Schnittstelle zu realen Audiosignalen.
• Alle für das Praktikum erstellten MATLAB-Programme können abgeändert und erweitert werden. Die Experimente lassen sich nach persönlichen Bedürfnissen und Interessen modifizieren und erweitern.
• MATLAB wird in vielen Hochschulen eingesetzt und ist auch als preiswerte Studentenversion (Student Edition) erhältlich.

Zum Buch sind über 80 Programme und Datensatze entstanden, die auf der Web-Seite des Vieweg Verlages, www.vieweg.de, kostenlos erhältlich sind.

Technische Hinweise und Softwarekompatibilität

Um Verwechslungen vorzubeugen werden Schreibweisen und Begriffe verwendet, wie sie in MATLAB gebraucht werden. Dies betrifft besonders den Dezimalpunkt, 0.1 statt 0,1, und die Bereichsangabe für Laufindizes, z. B. 0:10 statt 0,1,2,...,10. MATLAB-Befehle, Programmvariablen, und Ähnliches werden durch die Schriftart besonders kenntlich gemacht, wie z. B. h e l p oder p l o t . Alle Programme wurden mit MATLAB Version 7.1 (R14) Service Pack 3 getestet.