Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

download Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

of 158

Transcript of Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    1/158

    1

    1 ODMERAVANJE KONTINUALNIH

    SIGNALA

    1.1 Uvod

    !"#$%&' )%* $%+','-" . /0'0*)' 1*#% 2% */'2.#. 3"4%3"4',1'3 5.-16'#"3" 2. /* /0'0*)' 1*-4'-."+-%/*#"$%7 /" 2% ' */'2.#. 0%"+-'3 5.-16'#"3" $'8% /0*3%-+#'$'9: ; +'4%0"4.0' 2% -"+"B 1*#' 2% )*@'#"#. 3%0%-#'3"7 '+' ,%8&% 1*3@'-"6'#*3 3%0%-#" 'poznatom strukturom sistema koji se posmatra, mogu se podeliti na kontinualne i diskretne. Podela se

    $08' '4"+-*3 )*3%-. #% 3"-#% /*)+*F-* .4'6"#'3" /0*3%-% 4%3/%0"4.0%7 $+"F-*24' ' 24"0%-#"komponenti od filtriranja analognim elektronskim kolima. G*>.&-*24' )'>'4"+-'9 2'24%3" 2" 24"-*$'84"/*$%&"-#"broja MA C(Multiply and Accumulate) operacija u sekundi i 23"-#%-#" /*40*8-#% 2% neprestano.$%&%$"#.: ?" )0.>% 240"-%7 )'>'4"+-' 2'24%3' '3"#. 1*-",-. ).F'-. 0%,' 4"1* )" -'#% 3*>.&% 4",-*

    predstaviti vrednosti realnih brojeva: H0*6%2 -"+" 1*#' 2% /*) *)0%C%-'3 /0%4/*24"$1"3" 3*F% 40%4'0"4' 1"* ")itivni [2].

    ; -"0%)-'3 /*>+"$+#'3" -"#$%&' )%* /"F-#% #% /*2$%&%- )'210%4-'3 2'24%3'3" -"+' 1*#' 2.diskretizovani. U nastavku su analizirane promene koje diskretizacija kod diskretnih sistema unosi u

    spektar kontinualnog signala, uslovi koji moraju biti ispunjeni da bi se kontinualni signal ispravno

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    2/158

    2

    rekonstruisao iz diskretnog signala, osnovni algoritmi i principi obrade u digitalnom domenu, kao i

    *)>*$"0"#.&' /0'3%0':

    1.2.Odmeravanjekontinualnih signala

    Proces 1*#'3 2% 1*-4'-."+-" $%+','-" /0%$*)' . )'>'4"+-. -" A)'210%4-*>B 2'>-"+"3*>.&% /0%)24"$'4' @%< >0%81%: ; *$*3 23'2+. 4%0mini digitalnii diskretni2% . /0"12' ,%24* 0"$-*/0"$-*1*0'24%7 '"1* #% . PKQ -">+"8%-" @'4-" 0"

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    3/158

    3

    Slika 1.2 a) Uniformno ( ) od meravanjekontinualnog signala

    Slika 1.2 b) Diskretni signal dobijen uniformnimodmeravanjemkontinualnog signala

    L1* 2% /*23"40" )'210%4-' 2'>-"+ )*@'#%- .-'5*03-'3 *)3%0"$"-#%37 .*,"$" 2% )" $0%3% 1"* -%

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    4/158

    4

    (1.5)

    R@',-* 2% . -*4"6'#' )'210%4-'9 2'>-"+" )*@'#%-'9 .-'5*03-'3 *)3%0"$"-#%3 1*0'24% .>+"24% -"+ ,%24* *@%+%F%- ' 2" . Iako unutar uglastih zagrada nema periodeodmeravanja , implicitno se podrazumeva da je ona poznata. Zavisno od pristupa kojim se modeluje

    odmeravanje, signal 2% 3*F% /*23"40"4' 1"* 1*-4'-."+"- '+' 1"* )'210%4"-: H0'3%&.#% 2% )" #e ova-*4"6'#" 2+',-" *-*3 1*#" 2% 1*0'24' -"+%:Pored "-"+'-"+" )'210%4-*3 $0%3%-21*3 /0*3%-#+#'$*3 , jer je signal u diskretnom

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    5/158

    5

    vremenskom domenu definisan samo u diskretnim odmercima $0%3%-" 4#: .3-*86'3" /%0'*)%odmeravanja . Na osnovu (1.6) sledi:

    (1.7)

    *)"1+% 2% .*,"$" )" #% .,%24"-*24 *$*> 2'>-"+" Adigitalna.,%24"-*24BJ

    (1.8)

    H* )%5'-'6'#' /%0'*)',-*24'7 *2-*$-" /%0'*)" #% -"#3"-#' -%-.+4' 6%* @0*# 4"1"$ )" $"F'J

    (1.9)

    odakle zamenom sledi:

    (1.10)

    a kako je osnovna perioda sinusne funkcije (signala) 7 40%@" -"&' 4"1"$ /0'*)-' @0*# 0"-',%-#" )" $0%3%-21' '-)%12 3*0" @'4' 6%* @0*#:

    ;,%24"-*24 . )'210%4-*3 )*3%-. A1"7"/&8)& ('+./&)%./)ima jedinicu : R@',-* 2% *@%+%F"$"3"+'3 >0,1'3 2+*$*3 . U literaturi koja se bavi samo analognom obradom signala, ovaj simbol

    je 0%'4"+-*3 *@0")*32'>-"+" -%/'2"-* /0"$'+* )" 2%

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    6/158

    6

    Primer 1.2.

    T2/'4"4' /%0'*)',-*24 )'210%4-*> 2'>-"+"J

    (1.14)

    4+5+)3+6

    Na osnovu primera 1.1 sledi:

    (1.15)

    Deo izraza (1.15):

    (1.16)

    2")0F' 5"

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    7/158

    7

    1.2.1 Spektar diskretizovanog signala

    R)0%C%-" 1+"2" /0*@+%3" . )'>'4"+-*# *@0")' 2'>-"+" 2% 3*F% +"18% 0%8'4' .frekvencijskom (spektralnom),-%>* . $0%3%-21*3 )*3%-.: [%-"+,'#' #% *2-*$-' /%0'*)J

    (1.23)

    tada se generalizacijom Fourier-ovog reda dolazi do Fourier-ove transformacije:

    (1.24)

    gde je 1*-4'-."+-" 10.F-" .,%24"-*24 . . Sa druge strane, na osnovu date Fourier-ove40"-25*03"6'#% 3*>.&% #% *)0%)'4' 2'>-"+ . $0%3%-21*3 )*3%-. /0'3%-*3 inverzne Fourier-ove

    transformacije:

    (1.25)

    D'210%4-' 2'>-"+' 2%7 4"1*C%7 3*>. /0%)24"$'4' /0%1* -#'9*$*> 50%1$%-6'#21*> 2")0F"#" 1*0'8&%-#%3Foruier-*$% "-"+'

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    8/158

    8

    1.2.2 !"#$%"#&'(" *+$,-#"." *+/0$-" &,$"12/3 /,%$+"."24"

    G"4%3"4',1'7 /0*6%2 *)3%0"$"-#" 1*-4'-."+-*> 2'>-"+" 2% -"#+"18% 3*F% /0%)24"$'4' 1"* /0*'

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    9/158

    9

    Povorka Dirac-*$'9 '3/.+2" #% /%0'*)',"- 2'>-"+ ' 3*F% 2% /0%)24"$'4' /0%1* Fourier-ovog reda, gde jekoeficijent '-"+" /*3*-*F%-'9 5"14*0*3 , pa se ovaj spektar

    nekada naziva i -+$"%1"')& +#.-&)-"+": !" 2+:K:]: )"4' 2.2/%140' 1*-4'-."+-*> ' *)>*$"0"#.&%> )'210%4'

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    10/158

    10

    Slika 1.4b) Spektar diskretizovanog signala bez aliasing efekta,dobijenog idealnimodmeravanjem

    ."7)&8& '"3" 3+ .-+#/&$ -$"#& ,za . Tada jekontinualni signal

    3+1")./2+)% %1$+?+) .2%3"! %1!+$:"!& , ako je gde je

    Slika 1.5 Spektar diskretizovanog signala sa aliasing efektom,dobijenog idealnim*odmeravanjemsignala

    '"3" 3+ .-+#/&$ -$"#&@>A>&B

    *C+$!") "1+&8)% .+ %1)%." )& -$+/-%./&2#( 1& 3+ !%7(D+ ;%$!"$&/" -%2%$#( E"$&: -%2"F "!-(8.& G"!-(8.& H+.#%)&')% #$/%7 /$&3&)3&B 5/% 3+-$/"')% )+!%7(D+$+&8"

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    11/158

    11

    \*8 #%)-"7 ,%24* 1*0'8&%-"7 /0%)24"$" /0*6%2" *)3%0"$"-#" /0'1"-"+" *@',-* -'2.

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    12/158

    12

    (1.35)

    Sada je prema (1.34):

    (1.36)

    /" 2% "3/+'4.)21" 1"0"14%0'24'1" A2/%14"0B 3*F% /0%)24"$'4' 1"*J

    (1.37)

    i ima izgled kao na slici 1.8.

    Slika 1.8 Amplitudski spektar sinusnog signala iz Primera 1.3

    ?" 2/%140" 2% .*,"$" )" #% 3"12'3"+-" .,%24"-*24 . 2/%140. ./0"$* .

    Napomena : Iako je amplituda DiracI*$*> '3/.+2" @%21*-",-* $%+'1" Astrelica 2'3@*+',1' /0%)24"$+#""3/+'4.). 1*#" 4%F' @%21*-",-*24'B, na slici 1.8 je pored strelice data i vrednost konstante kojom je DiracI*$ '3/.+2 /*3-*F%-: _" )*)"$"-#" $0%)-*24' 1*-24"-4% na slici +%F' . 4*3% )" 2%/0'1"F% 84* $'8%informacija o signalu (opisanog sa (1.37)).

    Primer 1.4.

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    13/158

    13

    Ako je amplitudska ka0"14%0'24'1" 2'>-"+" )"4" -" 2+: K:Y:7 *)0%)'4' 3'-'3"+-. .,%24"-*24*)3%0"$"-#" 4"1* )" -% )*C% )* /0%1+"/"-#" 2/%140"+-'9 1*3/*-%-4':

    Slika 1.10 Amplitudski spektar signala

    H0%3" 4%*0%3' * *)3%0"$"-#. 3'-'3"+-" .,%24"-*24 1*#*3 2% $08' *)3%0"$"-#% @%< %5%14" /0%1+"/"-#" 4#:alliasing-" #% )./+* $%&" *) 3"12'3"+-% .,%24"-*24' . 2/%140.J

    (1.38)

    pa je:

    (1.39)

    1.2.3 5+"(#&'2" +$"1&6"0&4" *+/0$-" /,%$+"."24"

    U praksi se idealni Dirac-ovi impulsi opisani u [1] -% 3*>. >%-%0'2"4': `%81* #% 0%"+'-"+": \"2-* #% )" 2% . /0*6%2.A/D1*-$%0

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    14/158

    14

    >%-%0'8% 2% -" 0%"+-*3 /0%)24"$*3 /0*6%2" A/D1*-$%0

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    15/158

    15

    Slika 1.12 Model Sampleand hold kola

    1.3 Rekonstrukcija kontinualnih signala

    ="* 84* $%& 0%,%-*7 )'>'4"+-' 2'24%3' -"+ 1*#' 2%0%1*2-40.'8%7 /0*/.84" 10*< ')%"+-' 5'+4"0 1*#' /*4'21.#% 0%/+'1%7 " /0*/.84" )%* 2/%140" 1*#' *)>*$"0"osnovnom opsegu kontinualnog signala (baseband) (sl.1.9). Kako je spektar diskretnog signala prema

    (1.31) skaliran sa , idealni rekonstrukcioni filtar40%@" )" '3" "3/+'4.). ,'#" #% $0%)-*24 . Na sl.1.10. je

    /0'1"

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    16/158

    16

    Slika 1.10 Procesodmeravanja (prva dva grafika)na osnovu (1.31) i procesrekonstrukcijerealnog

    ."7)&8& "1+&8)"! ;"8/$%! -$%-(.)"#%! )".#"F ('+./&)%./" G-%.8+1)3& 12& 7$&;"#&B

    a0"-',-" .,%24"-*24 5'+40"

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    17/158

    17

    Slika 1.11 Simboli idealnog bloka za rekonstrukciju (D/C - Discreteto Continous)

    Blok DSP na slici 1.10 **0'4"3 *@0")% 1*#' 2% '" *$"# @+*1 *@%+%F%- '2/0%1')"-*3 +'-'#*3:

    Primer 1.5.

    Dat je sistem za diskretizaciju i rekonstrukcijukontinualnogsignala na Sl.1.12. Spektar kontinualnog

    signala zadat je na sl.1.13., a amplitudska frekvencijska karakteristiku sistema za rekonstrukciju

    kontinualnog signala zadata je na sl.1.14. Odrediti vrednost periode odmeravanja i vrednosti konstanti

    , , *

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    18/158

    18

    ![rad/s]

    |H(j!)|

    !b-!b 0

    A

    -!a !a

    Slika 1.14 Amplitudska karakteristika sistema za rekonstrukciju kontinualnog sgnala.

    4+5+)3+:

    ;,%24"-*24 *)3%0"$"-#" #%J

    (1.42)

    gde su:

    perioda odmeravanja [s],

    ;,%24"-*24 *)3%0"$"-#" [samp/s].

    Spektar diskretizovanog signala je :

    (1.43)

    ="1* #% 3"12'3"+-" .,%24"-*24 . 2/%140. 1*-4'-."+-*> 2'>-"+" , to je prvi uslov za , tj.

    (1.44)

    Spektar diskretizovanog signala je dat na sl.1.15:

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    19/158

    19

    Ako se na sl.1.15. ucrta i amplitudska frekvencijska karakteristika filtra | b7 .*,"$"#. 2% ' *24"+'.2+*$' 1*#' 2. /*40%@-' )" @' 2"3* *2-*$-' */2%> 2/%140" )'210%4-*> 2'>-"+" @'* /0*/.84%- 10* '+' $'8% *)3%0"1"diskretnog signala definisati, ili interpolirati $0%)-*24' '

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    20/158

    20

    0%/+'1% . 2/%140. 2'>-"+"7 ' )" /*$*01. )'>'4"+-'9 $0%)-*24' '< 3'10*0",.-"0" 1*-$%04.#% . 1*-4'-.alansignal [4].

    Slika 1.16M%8%

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    21/158

    21

    _%8"$"-#%3 '-4%>0"+" AK:]YB )*@'#" 2%J

    (1.50)

    Transformacijom (1.50) je dalje:

    (1.51)

    Primenom Euler-*$'9 5*03.+" 1*-",-* #%J

    (1.52)

    L3/+'4.)21" 50%1$%-6'#21" 1"0"14%0'24'1" 1*+" '@ '

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    22/158

    22

    Slika 1.18 Amplitudska frekvencijska karakteristika Zero order hold kola

    E"

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    23/158

    23

    (1.57)

    dobija se :

    (1.58)

    Simbol * 5'+40" /0*/.2-'1" -'21'9 .,%24"-*24' ' ZOHkola datoje na sl.1.19.

    Slika 1.19 Fazna frekvencijska karakteristika ZOH kola

    ; /0%49*)-*3 )%+. #% /*1"

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    24/158

    24

    signala, tada #% 3*>.&% )%5'-'2"4' idealni postfiltar '@*3: !" ?+:K:NZ: #% )"4" "3/+'4.)21" karakteristika idealnog

    postfiltra.

    Slika 1.20 Amplitudska frekvencijska karakteristika idealnog postfiltra za kompenzaciju uticaja kola

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    25/158

    25

    Slika 1.21K& *10.F%-#" /" #% -%*/9*)-* /0% )'210etizacije takvesignale propustiti kroz 5'+4"0 1*#' *>0"-',"$" 2/%14"0 -" */2%> .,%24"-*24' *) '-4%0%2" Aantialiasing filter).

    1.4 Diskretna Fourier-ova tr ansformacija

    Klasa Foruier-*$'9 40"-25*03"6'#" 2% .2/%8-* /0'3%-#.#% . *@+"24' 1*-4'-."+-'9 24"6'*-"0-'9 A%->: Lineartime invariant- LTIB 2'24%3" ' 1*-4'-."+-'9 2'>-"+": _"%-6'#%7 *2*@'-% 2'>-"+" A'+'2'24%3"B 1*#' 2% /*23"40"#.7 *)0%C.#. @+'F% "/"0"4 1*#'3 2% )*+"

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    26/158

    26

    1.4.1 Uvod u DF T

    Kod diskretnih sistema primena tehnika transformacija u frekvencijskom domenu ima podjednako veliki

    2'24%3" . */84%3 2+.,"#.: =*) 2/%140" )'210%4-*> 2'>-"+" A'+' 50%1$%-6'#21% 1"0"14%0'24'1%)'210%4-*> 2'24%3"B )*$*+#-* #% /*23"40"4' #%)-. /%0'*).7 *@',-* ili , dok je kodkontinualnih signala (sistema) neophodno uzeti u obzir celu osu. U literaturi [2] je pokazano da realne

    sekvence (i diskretne i kontinualne) imaju simetri,-' "3/'4.)21'7 ' "-4'2'3%40',-' 5"

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    27/158

    27

    Isti rezultat se dobija ako se krene od izraza (1.24). Ako je diskretni signal dobijen uniformnim

    odmeravanjem kontinualnog signala , i ako se u izraz (1.24) uvrsti tada je:

    (1.66)

    U izrazu (1.66) .$%)%-" #% $%2'>-"+" -"+": Bitno je napomenuti da je dovoljan uslovegzistencije DTFT-a da izraz (1.64) konvergira, tj. da niz bude apsolutno sumabilan :

    (1.69)

    Izraz (1.68) ima primenu u projektovanju digitalnih filtara sa ograni,%-'3 '3/.+2-'3 *) *)'4"+-*3 3'10*0",.-"0.7 '3/+%3%-4"6'#% ./0"$+#",1'9 "+>*0'4"3"7 5'+40'0"-#" '

    dr. od interesa je predstaviti Fourier-ovu transformaciju /0*' A. */84%3 2+.,"#.

    "/%0'*)',-*>B )'210%4-*> 2'>-"+" /0%1* 1*-",-*> @0*#" 4","1": L1* 2% '

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    28/158

    28

    (1.70)

    ?")" #% d)'210%4'.&% odrediti signal u vremenu koji zadovoljava izraz

    AK:WKBe L1* 2% @%21*-",-" 2.3" AK:WKB 0"24"$' -" @%21*-",-'

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    29/158

    29

    pa je na kraju (vra&"-#%3 '-)%12" umesto ):

    (1.77)

    gde je /%0'*)',-* /0*).F%-#% 2'>-"+" sa periodom :

    (1.78)

    D*@'#%-' /%0'*)',-' 2'>-"+ 2% 3*F% /0'1"-"+"7 , , koje predstavljaju

    komponente reda,u literaturi [5] je pokazano da vaF' :

    (1.79)

    H0'3%-*3 AK:WYB 3*>.&% #% -" *2-*$. *)3%0"1" 2/%140" '-"+ ako nema

    preklapanja u vremenskom domenu, tj. ako je perioda signala , 7 3"-#" *) ).F'-% *0'>'-"+-%

    sekvence , .

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    30/158

    30

    Slika 1.23O+$"1%"')% -$%1(P+)3+ #%)&')+ 1".#$+/)+ .+#2+):+> &B -%'+/)& .+#2+):&= 1(P")+ ,b)

    -$%1(P+)3+ H+< -$+#8&-&)3&= = :B -$%1(P+)3+ .& -$+#8&-&)3+!

    T< /0'1" 2'>-"+" . $0%3%-.: ?")" 2% 3*F% )efinisati Diskretna Fourier-ova transformacij a:

    Q& &-+$"%1"')" 1".#$+/)" ."7)&8 duP")+ ( ,za ) izraz:

    (1.80)

    %

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    31/158

    31

    x[n]

    0

    1

    n1 2 3 4 5 6-1

    2

    4

    Slika 1.24 Signal iz primera 1.6

    D.F'-" 40"#"-#" 2'>-"+" #% 7 /" #% 3'-'3"+"- @0*# 4","1" A. /0"12' #% ,%24* . /'4"-#. $%&' @0*#odmeraka, koji se dodaju zero padding-*3B: H0%3" 5*03.+'

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    32/158

    32

    U Matlab-u nacrtati amplitudski spektar D FT-" 1*#' #% '" 2" 0%ST U7$&)"'+)"= $+&8)" +#.-%)+):"3&8)" ."7)&8

    4+5+)3+:

    H0$* #% /*40%@-* *)0%)'4' "-"+'4',1' ' 2'>-"+" 3-*F%-#%3 2" . )%+. >)% 2. *)3%06' 0"

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    33/158

    33

    >)% #% ).F'-" DFT-' '0"3 1*#'3 2% ./*0%C.#% '

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    34/158

    34

    1 ; 9 !?*(*?3? > 4,2,1,@ +, +%$# ",&&*(A= 1 ; .&%"-"+'4',1' */'2"4'

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    35/158

    35

    0%"+-*3 $0%3%-.7 /" &% . -"24"$1. #%)"- )%* @'4' /*2$%&%- 0"

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    36/158

    36

    /*24"#% #"2-* )" 2. 4* $0%)-*24' -" #%)'-',-*3 krugu (slika 1.27 ) gde "0>.3%-4 *)0%C.#% '

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    37/158

    37

    (1.101)

    >)% 2'3@*+ g *

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    38/158

    38

    1.4.3 Veza DF T i cirkularnekonvoluci je

    Termin konvolucij a sre&% 2% ' 1*) 1*-4'-."+-'9 ' 1*) )'210%4-'9 2'>-"+"7 ' *. /*23"40"4' 1"* 2'24%3' */'2"-''3/.+2-'3 *) /0*).F%-#" '24% 1*-",-% 2%1$%-6%(Sl.1.28:B: !" '24' -",'- 3*F% 2% )%5'-'2"4' 6'01.+"0-' /*3%0"# . 50%1$%-6'#21*3 )*3%-. A2/%140.B:

    Slika1.28 W"$#(8&$)" -%!+$&3 .+#2+):+ #%)&')+ 1(P")+6 &B -%'+/)& .+#2+):&= HB :"$#(8&$)" -%!+$&3sekvenceza dva odmerka u levo

    Cirkularno pomerene sekvence (u vremenu i u spektru) imaju zanimljive osobine koje su dokazane u [2],

    [3], [6], tako da se ovde navode samo rezultati.

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    39/158

    39

    1o Cirkularno pomerena D FTsekvenca za pomeraj , ima za transformacioni par:

    (1.105)

    2o Cirkularno pomerena vremenska sekvenca za pomeraj , ima za transformacioni par:

    (1.106)

    Operacija cirkularnekonvolucijedve sekvence je data sa (u literaturi [3] se koristi operator ):

    (1.107)

    i vaF'J

    3o h'01.+"0-" 1*-$*+.6'#" )$% 2%1$%-6% ' /0*'+"$-" 0"

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    40/158

    40

    ?+:K:NY [%-"+.: ; 4. 2$09.7 "1* 2% /*23"40" %12/*-%-6'#"+-' 2'>-"+ -"*2-*$. 1*>" *)0%C.#%3* 50%1$%-6'#21' *) 2")0F"*6" '. . Ova pojava jeposledica Parseval-*$% 4%*0%3%7 /* 1*#*# %-%0>'#" '-"+ 2")0F' ' 1*3/*-%-4% .,%24"-*24' 1*#% 2% -% /*#"$+#.#. . 2.3' AK:XZB 4")" -"24"#% raspianje ilipodela%-%0>'#% -" 0"2/*+*F'$% )'210%4-% 1*3/*-%-4% . 2/%140.: L1* se krene od (1.100) i odredi izraz za

    -tu komponentu u spektru:

    (1.111)

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    41/158

    41

    40"-25*03"6'#*37 /*3*&. Euler-ovih formula, dobija se:

    (1.112)

    Smenom [3]:

    (1.113)

    izraz (1.112) se moF% -"/'2"4' . 2"F%4'#%3 *@+'1.J

    (1.114)

    Amplitudska karakteristika frekvencijskog odziva DFT data je na Sl.1.29. Fazna frekvencijska

    karakteristika DFT je linearna.

    Slika1.300!-8"/(1.#& ;$+#2+):"3.#& #&$/+$"./"#& EKC G)%$!&8"

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    42/158

    42

    spektralno curenje primenjuju se razne modifikacije sekvence Sa Sl.1.30. se 3*F% .*,'4' )" #% 8'0'-">+"$-*> +.1" )$*240.1* $%&" *) 50%1$%-6'#21*>0" 5'+40" 1*#' /0*/.84" H+8" 5(!7 ,'#" #% 2-">"#%)-"1" 2-"-*3%40'#21'9 5.-16'#" 1*#% 2.

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    43/158

    43

    /%0'*)',-%: L1* 2% . )'>'4"+-*3 3'10*0",.-"0. '2koristi tabela koeficijenata u memoriji ili eng. lookuptable7 -" /*,%41. /*/.-#%-" $0%)-*24'3"7 4")" #% '-.4* '",'#'3ind%12'0"-#%37 1*0'24%&' ,'-#%-'6. )" 2. /0*24*/%0'*)',-% 5.-16'#% 2'3%40',-%7 /" #% )*$*+#-* ,.$"4'$0%)-*24' 2"3* #%)-% ,%4$04'-% /%0'*)%: H*#%)'-' )'>'4"+-' /0*6%2*0' 2'>-"+" 2")0F% /*2%@-. 3%3*0'#21.@"-1. *0'43" AK:KKcB 2% )*@'#" "1* 2% '21*0'24' 3*>.&-*24 ' ,+"-" 0"*0'43" /*24"$+#" 2% )" #% Ukupan broj operacija je:

    ) @0*# ' '

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    44/158

    44

    l%24* 1*0'8&%- "+>*0'4"3 *0'43" 2% )*+"-"+" i za . Posledicaove tvrdnje je da se 3*F% /*23"40"4' 1"* '

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    45/158

    45

    Izraz (1.127) predstavlja geometrijsku sumu reda sa korakom :

    (1.128)

    pa je prema formuli sume geometrijske progresije prvih ,+"-*$"J

    (1.129)

    (1.130)

    Oblast konvergencije dobijene Ztransformacije je :

    (1.131)

    Izraz (1.131) predstavlja Iti GoertzelIov filter opisan diskretnom funkcijom prenosa :

    (1.132)

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    46/158

    46

    Slika 1.31 GoertzelJ%2" ;"8/$" 5'+40" /*#"$'4' 1*3/+%12-* 3-*F%-#%7 1*#% 2% /0*>0"321' '*$"-*1*3/+%12-*3 $0%)-*8&. '3%-'*6" )*@'#" 2% J

    (1.133)

    D'210%4-" 5.-16'#" /0%-*2" AK:KOOB 2% 3*F% /0*8'0'4' ,+"-*3 :

    (1.134)

    4"1* )" $"F' J

    (1.135)

    i :

    (1.136)

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    47/158

    47

    Zamenom i '< AK:KOOB . AK:KOcB ' AK:KO^B )*+"*0'4"3 /*)%+#%- -" )$% #%)-",'-% J 0%1.0.&.#% )*@'#"-#%

    odmerka nezavisno od drugih odmerakaDFT sekvence.

    Primer 1.9.

    =*0'24%&' >0"5',1% 0%/0%-"+"7 -"604"4' blokdijagram GoertzelI ovog algoritma datog preko (1.139) i (1.140). Napisati program u MatlabI u za'

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    48/158

    48

    4+5+)3+ :

    U cilju implementacije sistema u DSP (eng. Digital signal processingB .*@',"#%-* #% )" 2% /*,-% 2">0"5',1*3 0%/0% &11+$B= " G:B 3+1")"')%#&5)3+)3+ G+)7> ()"/ 1+8&YB= G1B '2%$ 7$&)&)3& G+)7> H$&):F )%1+> ;%$#B

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    49/158

    49

    Slika 1.32 BlokdijagramGoertzelJovog algoritma

    Programski kod u Matlab J u koji je dat u nastavku poredi D FZ 0%"+-% 2%1$%-6% '0"C%-% -"0%)@% fft()i opisanog algoritma.

    !Y%$2%80#N ,8A#$*4,? +, 5$+# $,23(,('% -./0, :%1N%(2% SG(M28%,$ ,88928#:% ,8892829

    S ; GB B T Z > [ [ [ [ [ E E E E E T B B B B T T E Z > >M94 ;

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    50/158

    50

    6*A3$%J[L96$%]+JFVA%$2%8L9

    Slika 1.34O%$+?+)3+ EKC $+&8)+ .+#2+):+ definisaneu Matlab programu

    T"1* #% @0*# */%0"6'#"

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    51/158

    51

    (1.144)

    l+"- 2% 3*F% -"/'2"4' 1"* J

    (1.145)

    Na osnovu (1.145), izraz (1.144) moF% -apisati kao :

    (1.146)

    gde su :

    (1.147)

    i :

    (1.148)

    DFT u 4","1"7 2%1$%-6' i , respektivno. DFT sekvence i su periodi,-% 2"

    periodom :

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    52/158

    52

    (1.149)

    (1.150)

    Ako se iskoristi i osobina twiddlefaktora :

    (1.151)

    tada se zamenom sa u (1.146) :

    (1.152)

    dobija :

    (1.153)

    \%)-",'-% AK:K]^B7 4#: AK:KcNB ' AK:KcOB /0%)24"$+#"#. *2-*$. radixJ2 algoritma. Uvode&' 23%-% J

    (1.154)

    i :

    (1.155)

    DFT2% 1*-",-* 3*F% -"/'2"4' 1"* J

    (1.156)

    (1.157)

    Posmatraju&' DFT/0*'

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    53/158

    53

    (1.158)

    (1.159)

    ' ./*0%C.#.&' 2" '

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    54/158

    54

    Slika 1.36O$"):"- -$+($+?+)3& ( 2$+!+)(

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    55/158

    55

    Slika 1.37^+1)% $+5+)3+ H8%#&

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    56/158

    56

    1.5 FI R i II R filtarskestrukture

    Konvoluciona 2.3" 3*F% @'4' 1*0'8&ena u realizaciji diskretnih linearnih stacionarnih sistema (LTIIm'-%"0 `'3% T-$"0'"-4B: G%C.4'37 *$"1"$ -",'- 0%"+'-"+" ' $0%)-*24' 5'+4"021'9 1*%5'6'#%-"4" /0'1"

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    57/158

    57

    ! jednostavno je analizirati blok dijagram kako bi se odredio eksplicitni odnos ulaza i izlaza

    ! #%)-*24"$-* #% /0%.0%C%-#% @+*1 )'#">0"3" 1"1* @' 2% '0")'* U%1$'$"+%-4-'V @+*1 )'#">0"3! jednostavno je definisati zahteve za elemente za realizaciju

    ! jednostavno je razviti prikaze blok dijagrama direktno iz prenosne funkcije

    1.5.1 Ekvivalentnestrukture

    Dve strukture digitalnog filtra su ekvivalentne ako imaju istu prenosnu funkciju. Postoji niz metoda

    za generisanje ekvivalentnih struktura. Vrlo je koristan postupak generisanja ekvivalentne strukture tzv.

    postupkom transponovanja izvorne strukture.

    H*24./"1 40"-2/*-*$"-#" @+*1 )'#">0"3" 2% 2"24*#' . 2+%)%&%3J

    (1) okrenuti sve tokove signala

    (2) *0'43.

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    58/158

    58

    Slika 1.40 [$&;"'#" ."!H%8" +8+!+)/&$)" H8%#%2&

    1.5.2 Di rektna realizaci ja F IR filtra

    Blok dijagram za direktnu realizaciju F IR5'+4"0" 3*F% 2% -"604"4' -" *2-*$.konvolucione sume (1.161).Blok dijagram ove filtarske strukture dat je na Slici 1.41.

    z-1z-1

    h1 h2

    z-1

    h3h0

    u[n]

    hM-1

    z-1

    hM

    y[n]

    Slika 1.41 Blokdijagramza direktnu realizaciju FIR filtra

    1.5.2.1 Transponovana struktura

    Postupkom transponovanja izvorne strukture7 1"1* #% 4* *@#"8-#%-* . 1.5.1, dobija se transponovanastruktura FIR filtra.

    Transponovana struktura @'&% 0%"+'

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    59/158

    59

    Sa Slike 1.42@ 3*F% 2% /'2"4'J

    (1.163)

    _%+"6'#" AK:K^OB 2% 3*F% /0%)24"$'4' @+*1 )'#">0"3*3 1"* -" ?+'6' 1.43, koji predstavlja transponovanustrukturu za FIR filtar drugog reda.

    z-1z-1

    h1 h0

    h2

    u[n]

    y[n]

    Slika 1.43 Blokdijagramtransponovanestruktureza FIR filtar drugog reda

    Blok dijagram transponovane strukture za FIR filtar m-tog reda prikazan je na Slici 1.44

    z-1z-1

    hM-1 hM-2

    z-1

    hM-3hM

    u[n]h1

    z-1

    h0

    y[n]

    Slika 1.44 Blokdijagramtransponovanestruktureza FIR filtar m-tog reda

    1.

    5.

    2.

    2 Struk ture

    za FI R filtre

    l ine

    arne

    faze

    U literaturi [1] */'2"- #% -",'- *)"@'0" '3/.+2-*> *)

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    60/158

    60

    (1.163)

    Z" 4'/*$% T ' TTT 3*Fe se pisati:

    (1.164)

    UvoC%-#%3smene :

    u (1.164), sledi:

    (1.165)

    op:

    (1.166)

    Za Tip I v"Fi: , Mje paran, pa (1.166) postaje:

    (1.167)

    Za Tip III $"F': , M je paran i , pa (1.166) postaje:

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    61/158

    61

    (1.168)

    Za Tip II $"F': , Mje neparan, pa (1.166) postaje:

    (1.169)

    Za Tip IV $"F': , Mje neparan, pa (1.166) postaje:

    (1.170)

    R)>*$"0"#.&% 240.14.0%za FIR filtre linearne fazne karakteristike, za parno i neparno M, prikazane su naSlici 1.45a i 1.45b, respektivno.

    z-1z-1

    h1 h2

    h0

    u[n]

    hM/2-1

    z-1

    hM/2

    y[n]

    z-z- z-

    a)

    z-z-

    h1 h2

    h0

    u[n]

    h(M-3)/2

    z-

    h(M-1)/2

    y[n]

    z-z- z-z-1

    b)

    Slika 1.45 Struktureza FIR filtrel inearnefaznekarakteristike,a) za parno M i b) neparno M

    1.5.2.3 K askadna realizaci ja F IR filtara

    Kaskadna realizacija FIR filtara zahteva razbijanje transfer funkcije H[z] na sekcije drugog reda:

    (1.171)

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    62/158

    62

    gde je Ms-"#$%&' 6%o@0*# 2")0F"- . .

    R)>*$"0"#.&" 1"21")-" 240.14.0" 2" 0%)-*3 $%

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    63/158

    63

    1.5.3 Realizaci ja I IR filtara

    Ulazno-izlazni model IIR filtra )"4 #% )'5%0%-6-*3 #%)-",'-*3 AK:K^ZB: H0'3%-*3 S 40"-25*03"6'#% -")'5%0%-6-. #%)-",'-. IIR filtra, dobija se njegova funkcija prenosa:

    (1.174)

    E.-16'#" /0%-*2" 2")0F' polinome po z-1 u brojiocu i imeniocu. Funkcija prenosa IIR filtra 3*F% 2%/0%)24"$'4' . 2+%)%&%3 *@+'1.:

    (1.175)

    gde je:

    (1.176)

    i

    (1.777)

    Nule funkcije prenosa IIR filtra nalaze se na osnovu (1.176), a polovi na osnovu (1.177).

    !" *2-*$. AK:KWcB7 AK:KW^B ' AK:KWWB 3*F% 2% /0%)24"$'4' Direktna I realizacija IIR filtra. Blok dijagramDirektne I realizacije IIR filtra dat je na Slici 1.49.

    Direktna I realizacija IIR filtra reda M zahteva Gk!kK 3-*F%-#", M+N sabiranja i M+N+1 memorijskihlokacija.

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    64/158

    64

    z-1

    b0u[n]

    b1

    b2

    z-1

    -a1

    -a2

    y[n]

    b3

    z-1

    bM-1

    bM

    z-1

    -a3

    -aN-1

    -aN

    z-1

    z-1

    z-1

    z-1

    Slika 1.49 Direktna I realizacija IIR filtra

    Kompaktnija realizaciona struktura dobija se ako se IIR filtar /0%)24"$' 2+%)%&'3 )'5%0%-6-'3#%)-",'-"3"J

    (1.178)

    (1.179)

    AK:KWXB ' AK:KWYB

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    65/158

    65

    z-

    b0u[n]

    b1

    b2

    z-

    -a1

    -a2

    y[n]

    b3

    z-1

    bM-1

    bM

    z-

    -a3

    -aN-1

    -aN

    w[n]

    w[n-1]

    w[n-2]

    Slika 1.50 Direktna II realizacija IIR filtra

    Nedostaci direktnih realizacija IIR filtra su:

    ! izuzetno su osetljive na promene koeficijenata

    ! -'2. /0%/*0.,+#'$% . /0"14',-'3 "/+'1"6'#"3" zbog efekata kvantizacija koeficijenata uaritmetici sa 1*-",-om ).F'-om 0%,'

    Transponovana direktna II struktura za IIR filtar 3*F% 2% )*@'4' -" osnovu 2+%)%&'9 0%+"6'#"

    (1.180)

    (1.181)

    Transponovana direktna II struktura za IIR filtar prikazana je na Slici 1.51.

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    66/158

    66

    z-

    b0u[n]

    b1

    b2

    z-1

    -a1

    -a2

    y[n]

    b3

    z-1

    bN-1

    bN

    z-

    -a3

    -aN-1

    -aN

    w1

    w2

    Slika 1.

    51 Transponovana direktna II struktura za IIR filtar

    _")' '+.240"6'#% 0"

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    67/158

    67

    Direktna II realizacija za IIR filtar drugog reda je data na Slici 1.53.

    z-1

    u[n] b0

    z-1

    b1

    b2

    -a1

    -a2

    y[n]w[n]

    w[n-1]

    w[n-2]

    Slika 1.53 Direktna II realizacija (kanoni'#& $+&8"

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    68/158

    68

    Kaskadna realizacija IIR filtara obavlja se razlaganjem funkcije prenosa H(zB -" 2%16'#% -'F%> 0%)"7 4#:polinomi u brojiocu i imeniocu 5.-16'#% /0%-*2" /0'1"

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    69/158

    69

    (1.191)

    Struktura l-te serijske sekcije drugog reda data je na Slici 1.57

    1

    -al1

    -al2

    1

    bl1

    bl2z-1

    z -1

    ul[n] yl[n]

    wl n

    Slika 1.57 Struktura l-teseri jskesekcijedrugog reda

    Za paralelnu realizaciju IIR filtara funkciju prenosa H(z) treba napisati u obliku :

    (1.192)

    i gde su polovi, a koeficijenti u razlaganju na parcijalne razlomke.

    Blok dijagram paralelne realizacije IIR filtara ,ija je funkcija prenosa data sa (1.192) predstavljenje na Slici 1.58

    u[n]C

    H1(z)

    H2(z)

    HN(z)

    +

    +

    + y[n]

    Slika 1.58 BlokdijagramparalelnerealizacijeIIR filtara

    S" )"4. 240.14.0. 3*F% 2% /'2"4'J

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    70/158

    70

    (1.193)

    Struktura l-te paralelne sekcije drugog reda data je na Slici 1.59.

    1

    -al1

    -al2

    bl1

    bl0

    z -1

    z

    -1

    ul[n] yl[n]

    wl[n]

    Slika 1.59 Struktura l-teparalelnesekcijedrugog reda

    ?@A B$;$#("-#& =CB :&1#+&

    R2-*$-' 0%8%41"24' 5'+4"0 A%->: Latticefilter) prikazan je na Slici 1.60. Opisan je refleksionimkoeficijentom(eng. reflection coefficient) i diferencnim#%)-",'-"3" 1*#% /*$%

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    71/158

    71

    Slika 1.60 U.)%2)& $+5+/#&./&struktura (re5+/#&./" ;"8/&$ -$2%7 $+1&)

    Slika 1.614+5+/#&./" ;"8/&$ - tog reda

    D%4"+#-'#' */'2 0%8%41"24'9 240.14.0" )"4 #% . 40%&%3 /*>+"$+#., gde se koriste u realizaciji optimalnihfiltara.

    N DT?=_i`!T ?m;lL\!T SIGNALI IPROCESI

    2.1 Klasifikaci ja signala

    H0%3" 2$*#*# 24"4'24',1*# /0'0*)' 2'>-"+' 2% 3*>. /*)%+'4' -"

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    72/158

    72

    q )%4%03'-'24',1% 2'>-"+%

    q

    2+.,"#-% A-%)%4%03'-'24',1%7 24*9"24',1%B 2'>-"+%

    D%4%03'-'24',1' 2'>-"+' 2% 3*>. #%)'-24$%-* */'2"4' 3"4%3"4',1'3 0%+"6'#"3" A/"0"3%40' 1*#' '9 *)0%C.#.poznati u svakom trenutku vremena).

    ?+.,"#-' 2'>-"+' /0%)24"$+#"#. 1+"2. 2'>-"+" 1*#" 2% ,%24* 20%&% . /0'0*)' 1"* ' . sistemima i koji se nemogu opis"4' 3"4%3"4',1'3 0%+"6'#"3" #%0 #% 2$"1" /*#%)'-",-" */2%0$"6'#" 4*> 2'>-"+" 0"-"+' */'2.#. /0%1* 2$*#'9 24"4'24',1'9 1"0"14%0'24'1"J 20%)-#% A*,%1'$"-%B7 $0%)-*24' '+' 3"4%3"4',1*>*,%1'$"-#"7 $"0'#"-2% A)'2/%0-"+" 2. /0*3%-+#'$% . $0%3%-.:

    D@D E17'"42$ *+/%$24&.$

    ? 3"4%3"4',1*> 24"-*$'84", 2+.,"#-"7 '+' 24*9"24',1" /0*3%-+#'$" #% 4"1$" /0*3%-+#'$" 1*#" 3*F%poprimi4' 0"

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    73/158

    73

    Zakon raspodele verovatno&a slu,ajne promenljive predstavlja prikaz vrednosti promenljivih iodgovraju&ih verovatno&a , odnosno, verovatno&a da slu,ajna promenljiva uzima vrednost manju odnaziva se;()#:"3& $&.-%1+8+ 2+$%2&/)%D+ ili#(!(8&/"2)& $&.%1+8& 2+$%2&/)%D+6

    (2.2)

    gde je bilo kojirealni broj. Funkcija ima 2+%)%&" 2$*#24$"J

    1. #% -%*/")"#.&" 5.-16'#" ako je2. i

    3. je kontinualna na desno ako je za svako .

    ;3%24* 1.3.+"4'$-% 0"2/*)%+% $%0*$"4-*&% 2+.,"#-*> 2'>-"+" ,%24* 2% 1*0'24' '

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    74/158

    74

    Slika 2.14& 2'>-"+" #% 1*-24"-4-": l%24" *

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    75/158

    75

    (2.14)

    !"#$%&. /0'3%-. . /0%)24"$+#"-#. 2+.,"#-'9 2'>-"+" '3" )0.>' 6%-40"+-' 3*3%-"4 1*ji predstavlja2&$"3&).( .8('&3)+ -$%!+)83"2+> Qamenom u (2.14) dobija se izraz za varijansu:

    (2.15)

    ["0'#"-2" #% -%-%>"4'$"- @0*#: S" 24"4'24',1' -%

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    76/158

    76

    "1* 2. 2+.,"#-% /0*3%-+#'$% i kontinualne7 *)-*2-*7 "1* 2. 2+.,"#-% /0*3%-+#'$% i diskretne,kao:

    (2.21)

    D@F E17'"42& *+/0$-&

    ?+.,"#-' /0*6%2 /0%)24"$+#" /0*8'0%-#% /*#3" 2+.,"#-% /0*3%-+#'$% POQ: ?1./ .8('&3)"F ;()#:"3&(gde je ' ?$"1" '-)'$')."+-" 5.-16'#" '< 21./" 2+.,"#-'9 5.-16'#" #% '8&)ansambla.

    L1* 2% 2+.,"#-' 2'>-"+' 3%0% . )'210%4-'3 $0%3%-21'3 40%-.6'3" , dobija sevremenski diskretni

    .8('&3)" -$%:+.= .a0"5',1' /0'1"< $0%3%-21' )'210%4-*> 2+.,"#-*> /0ocesa dat je na slici 2.2.

    Slika 2.

    N H0'1"< $0%3%-21' )'210%4-*> 2+.,"#-*> /0*6%2"

    Za fiksnu vrednost ,$0%3%-21' )'210%4"- 2+.,"#-' /0*6%2 /*24"#% 2+.,"#-" /0*3%-+#'$" 1*#" /0%)24"$+#"40%-.4-% $0%)-*24' 2$'9 ,+"-*$" "-2"3@+": S" 4"1$. promenljivu mogu se definisati ./&/"'#+karakteristikeprvog i drugog reda.

    ?4"4',1% 1"0"14%0'24'1% /0$*> 0%)" 2. $&.-%1+8& 2+$%2&/)%D+ "7(./")& 2+$%2&/)%D+ 1".#$+/)%7 .8('&3)%7procesa, definisane sa:

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    77/158

    77

    (2.22)

    (2.23)

    ?0%)-#" $0%)-*24 2+.,"#-*> /0*6%2"7 /0%3" AN:KZB #%J

    (2.24)

    V&$"3&).& .8('&3)%7 -$%:+.&je definisana izrazom:

    (2.25)

    Prema (2.7) i (2.8) mogu se definisati*> 0%)" 2" 24"-*$'84" *@0")% 2'>-"+" #% autokorelaciona;()#:"3& .8('&3)%7 -$%:+.&, definisana kao:

    (2.28)

    Autokorelaciona funkcija p0%)24"$+#" 3%0. *$*0-'7 ".)'* ' $')%* 2'>-"+': #%7 . 2.84'-'7 20%)-#" 2-">"2+.,"#-*> 2'>-"+" .

    9+?(#%$+8&:"3& ili #$%.#%$+8&:"3& 12& .8('&3)& -$%:+.% 3%0"

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    78/158

    78

    (2.29)

    0(/%#%2&$"3&).& .8('&3)%7 -$%:+.& )%5'-'8% 2% 1"*J

    (2.30)

    dok je #$%.#%2&$"3&).& 12& .8('&3)& -rocesa data kao:

    (2.31)

    S" 2+.,"#-' /0*6%2 -.+4% 20%)-#% $0%)-*24' A%->+: '#' 2" AN:YB7 .2+*$ )" )$" 2+.,"#-" /0*6%2" @.). 24"4'24',1' -%-"+' -'2. -.F-* -%1*0%+'2"-'7 -%1*0%+'2"-' 2+.,"#-' 2'>-"+' -ulte srednje vrednosti suortogonalni.

    Za ./$"#/)% ./&:"%)&$)+ .8('&3)+ -$%:+.+ 24"4',1% 1"0"14%0'24'1% /0$*> 0%)" 2. -% /0*6%2"7 4"1*C%7 ,+"-" "-2"3@+" '24% 1"* /0*6%2" 1*-24"-4-" 'vremensko usre)-#"$"-#% /* ,+"-. "-2"3@+" '3" '24. $0%)-*24 1"* ' 20%)-#" $0%)-*24 6%+*> "-2"3@+" POQ.

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    79/158

    79

    D@G E*$(#"+ -17'"42&8 -&32"1"

    ?4"6'*-"0-' 2+.,"#-' /0*6%2#% 2'>-"+ ,'#" #% %-%0>'#" @%21*-",-"7 /" 2% E.0'#%*$" ' .24'-" 2-">% /*1" 2'>-"+" -" 0"-"+" )*@'#" 2% '< AN:O]B -"+ ,'#" #% 2/%140"+-" >.24'-" 2-">% 1*-24"-4-" -" 2$'3 .,%24"-*24'3" -"%: ?'>-"+ )'210%4-*> @%+*> 8.3" ' -#%>*$"spektralna gustina snage prikazani su na Slici 2.3.

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    80/158

    80

    R8"#& S>` E".#$+/)" H+8" 5(!6 &B &(/%#%$+8&:"%)& ;()#:"3& HBspektralna gustina snage

    Termin H+8" 5(! 2% 1*0'24' . 23'2+. )" #% -" 2$'3 50%1$%-6'#"3" 0"2/*)%+" 2-">% *$"1$*> 2+.,"#-*>signala 0"$-*3%0-"7 1"* . 2+.,"#. @%+% 2$%4+*24' 1*#" 2% )*@'#" 3%8"-#%3 2$'9 3*>.&'9 @*#" . '24*#1*+','-' A0"$-*3%0-*B PYQ:

    Diskretni b%+' 8.3 #% 2+.,"#"- /0*6%2 24acionar"- . 8'0%3 23'2+. ,'#" #% srednja vrednost jednaka nuli.R$"1"$ 2+.,"#-' /0*6%2 #% /*4/.-* -%1*0%+'2"- ' 1"* 4"1"$ 2% -% 3*F% 0%"+'

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    81/158

    81

    (2.40)

    H*84* #%

    (2.41)

    sledi da je:

    (2.42)

    !" *2-*$. AN:]NB #% *,'>+%)-* )" &% 20%)-#" $0%)-*24 ' 24"6'*-"0-*>sistem" 1*#' 2% /*@.C.#% 2+.,"#-'3 2'>-"+*3 -.+4% 20%)-#% $0%)-*24' @'4' #%)-"1" -.+':

    Autokorelaciona funkcija izlaznog signala diskretnog linearnog stacionarnog sistema je:

    (2.43)

    Ako je ulazni signal diskretnog linearnog stacionarnog sist%3" )'210%4-' @%+' 8.37 -" *2-*$. AN:O^B '

    (2.43), autokorelaciona funkcija izlaznog signala je:

    (2.44)

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    82/158

    82

    Na osnovu Parsevalove teoreme srednja snaga izlaznog signala je:

    (2.45)

    Spektralna gustina snage izlaznog signala je na osnovu (2.33) i (2.43):

    (2.46)

    Smenom u (2.46) dobija se da je z-transformacija izlaznog signala:

    (2.47)

    Diskretni linearni stacionarni sistem koji se pobuC.#% 2'>-"+*3 )'210%4-*> @%+*> 8.3"7 3*Femoposmatrati kao +'-%"0-' 1".-"+ -" '*$*3 '

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    83/158

    83

    R8"#& S>A K"8/+$ ' -" 0%6'/0*,-*# +*1"6'#'Autokorelacija signala se moF% -"&' '< . Razlaganjem na parcijalne razlomke dobija se :

    (P2.3)

    (P2.4)

    !"+"F%-#%3 '-$%0-"+" -% 3*>. 2% ' 2'>-"+" -'#% 1*-",-": T< 4*> 0"" 2% . 2/%140"+-*# "-"+'.24'-" 2-">% 2+.,"#-*> 2'>-"+" 1*#" /0%)24"$+#" $"F-.1"0"14%0'24'1. . 2/%140"+-*# "-"+'-"+" -" *2-*$. /*23"40"-#" 2'>-"+" . 1*-",-*3 $0%3%-21*3 /%0'*).: ="ko se analizira, dakle,2"3* 1*-",-" ).F'-" 2'>-"+"7 . 2/%140"+-*# "-"+'

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    84/158

    84

    signala. D.F'-"analizirane 1*-",-% 2%1$%-6% .4',% -" '-"+" 3*F% 2% $08'4' /*3*&. /%0'*)*>0"3" 1*#' 2% )*@'#" /0'3%-*3D'210%4-% E.0'#%*$% 40"-25*03"6'#% -" ".4*1*0%+"6'*-. 5.-16'#. 2+.,"#-*> 2'>-"+": H*@*+#8"-#% /0*6%-%

    spektra u odnosu na periodogram dobijaju se primenom sl*F%-'#'9 3%4*)"J -%/"0"3%4"021'9 A1+"2',-'9B '/"0"3%4"021'9 A3*)%0-'9B 3%4*)": H"0"3%4"021' 3%4*)' /0*6%2" #% $%*3" $"F-* . /0*6%-' A%24'3"6'#'B 2/%140" #%0>.24'-" 2/%140" 2-">% 2")0F' '-5*03"6'#. * 240.14.0' 2+.,"#-*> /0*6%2" 1*#" 2% 1"* 4"1$" 1*0'24' .0"Bsignala.

    ="* 84* #% $%& 0%,%-*7 2/%14"0 2-">% 2+.,"#-*> /0*6%2" #% 24"6'*-"0-' 2+.,"#-' /0*6%2 . 8'0%3smislu kojise dobija Fourierovom transformacijom autokorelacione funkcije: H*84* #% ".4*1*0%+"6'*-" 5.-16'#"2+.,"#-*> /0*6%2" >%-%0"+-* -%/**)',-*> /0*6%2" sa@%21*-",-im brojem zapisa - merenja7 4%*0%421' 2% 3*F% *)0%)'4' na osnovu njenesrednje vrednosti vremenu:

    (2.48)

    G%C.4'37 1"1* sekvenca 2+.,"#-*> 2'>-"+" -% 3*F% @'4' '

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    85/158

    85

    (2.50) se *)-*2' -" '-"+" , *)-*2-* -" *2-*$. $0%)-*24' -#%>*$'9 *)3%0"1" -" 1*-",-*3intervalu.!%1" #% 2+.,"#-' 2'>-"+ definisan kao:

    (2.51)

    =*0'8&%-#%3(2.51) procena autokorelacione funkcije (2.49) 3*Fe se napisati kao:

    (2.52)

    gde je na desnoj strani izraza (2.52) operator konvolucije, a konjugovano-kompleksna vrednost

    za : =*-$*+.6'#' )$" )'210%4-" 2'>-"+" . )*3%-. .,%24"-*24' *)>*$"0" /0*' 2'>-"+" , kada broj elemenata u zap'2. 0"24%: G%C.4'37 40%@" @'4' /*2%@-* */0%%-6'#% /%0'*)*>0"3" @.).&' )" #% /%0'*)*>0"3 5.-16'#" 2+.,"#-'9 /0*3%-+#'$'9

    .?4*>" #% /*40%@-* 1*-$%0>%-6'#. *)0%C'$"4' . 24"4'24',1*3 23'2+.7 4# $')%4' 9*&% +' '+' -%&%biti ispunjeno:

    (2.54)

    Da bi periodogram bio srednje-kvadratno konvergentan (2.54), potrebno je da bude asimptotskinepristrasan (eng.asymptotically unbiased):

    (2.55)

    pa varijansa periodograma treba da 4%F' -.+' 1") ).F'-"

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    86/158

    86

    (2.56)

    S" '

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    87/158

    87

    Procena periodograma u )'210%4-'9 4","1"-" 50%1$%-66'#21*# *2'7 7 3*F% 2% ' 2'>-"+",/" #% '-"+" 2 @%+'3 8.3*3

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    88/158

    88

    Slika P2.2. Srednja vrednost periodograma za N=64

    Slika P2.O: H%0'*)*>0"3 2'-.2-*> 2'>-"+" 2 @%+'3 8.3*3

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    89/158

    89

    Slika P2.4. Srednja vrednost periodograma za N=256

    G*F% 2% /rimetiti da svi periodogrami imaju maksimum oko , sa vrlo malom razlikom odjednog periodograma do drugog. Na slikamaP2. 2 i P2.4 prikazana je srednja vrednost svih 50

    periodograma. G*F% 2% .*,'4' )" 2" /*$%&"njem broja odmeraka sekvence 2+.,"#-*> 2'>-"+" , sa

    na , periodogram postaje verniji prikaz spektra snage sinusnog signala. Idealan prikazbio bi samo jedan impuls na frekvenciji .

    2.6.1.2 R ezoluci ja periodograma

    \*8 #%)"- $0+* $"F"- /"0"3%4"0 /%0'*)*>0"3" #% -#%>*$" frekvencijska rezolucij a. f.).&' )" 2% 8'0'-">+"$-*> 9"03*-'1" /%0'*)*>0"3" 8'0' 1"1* 2% @0*# odmeraka smanjuje (Primer 2.2), .&' 0"-"+" 2"24"$+#%-*> *) )$% 2'-.2*')%3%C.2*@-* @+'21'9 50%1$%-6'#", kao u narednom primeru.

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    90/158

    90

    Primer 2.3Neka je 2+.,"#-' 2'>-"+J

    (P2.10)

    gde su , i .Faze sinusoida, i 7 2. -%-"+"7/" #% '0"3 -"+" 2 @%+'3 8.3*3

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    91/158

    91

    Slika P2.6. Srednje vrednosti periodograma dva sinusna signala za N=40

    Slika P2.W: H%0'*)*>0"3 N 2'-.2-" 2'>-"+" 2 @%+'3 8.3*3

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    92/158

    92

    Slika P2.8. Srednje vrednosti periodograma dva sinusna signala za N=64

    2.6.1.3 Varijansa periodograma

    Da bi periodogram bio asimptotski nepristrana estimacija spektra snage, tj. njegova dosledna estimacija,/*40%@-* #% )" $"0'#"-2" /%0'*)*>0"3" 4%F' -.+' 1")a@0*# *)3%0"1" 2+.,"#-*> 2'>-"+" (broj zapisa), naosnovu kojiih se procenjuje spektar snage, 4%F' . @%21*-",-*24(2.49). Odrediti varijansu periodograma je$0+* 1*3/+'1*$"-*7 @.).&' )" $"0'#"-2" /0*6%2" ,%4$04*> 0%)": !" /0'3%07"1* #% 2+.,"#-' /0*6%2 ,'#'se spektar snage estimira, beli Gaussov 8.37 3*F% 2% /*1" /0*6%2": Varijansa7 *,'>+%)-* -% 4%F' . -.+. 1") 4%F' . @%21*-",-*24 'prema tome periodogram nije dosledna estimacija spektra snage. Kako je gustina spektra snage beloga".22*$*> 8.3a jednaka 7 $"0'#"-2" /%0'*)*>0"3" @%+*> a".22*$*> 8.3" #%

    proporcionalna kvadratu gustine spektra snage, tj:

    (2.65)

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    93/158

    93

    Primer2.4

    Neka je 2+.,"#-' /0*6%2 @%+' a".22*$ 8.31sa . Prema (2.65) varijansa periodograma*$*> 2+.,"#-*> /0*6%2" #%J

    (P2.11)

    SlikaP2. Y: H%0'*)*>0"3 @%+*> a".22*$*> 8.3"

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    94/158

    94

    Slika P2.KZ: ?0%)-#" $0%)-*24 /%0'*)*>0"3" @%+*> a".22*$*> 8.3" a".22*$*> 8.3"

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    95/158

    95

    Slika P2.KN: ?0%)-#" $0%)-*24 /%0'*)*>0"3" @%+*> a".22*$*> 8.3" -"+. ,'#" #% 2/%14"0 1*-24"-4"- A0"$"-B -" 2$'3 .,%24"-*24'3": s4"$'8%7 $%+','-"5+.14."6'#" 2/%140" 2% -% 23"-#.#% 2" /*$%&"-#%3 ).Fine sekvence N. Fluktuacije periodograma u24"4'24',1*3 23'2+. */'2.#% 20%)-#" $0%)-*247 $"0'#"-2" ' 20%)-#" 1$")0"4-" $0%)-*24: G")" 20%)-#"$0%)-*24 4%F' 1" 24$"0-*# 20%)-#*# $0%)-*24' 2'>-"+"7 24"-)"0)-" )%$'#"6'#" 2% -% 23"-#.#% 1")" , na

    *2-*$. ,%>" 2% 3*F% 0"3": ; 4*3 6'+#. se na periodogram ili".4*1*0%+"6'*-. 5.-16'#. /0'3%-#.#. */%0"6'#% .20%)-#"$"-#" '+' .*@+',"$"-#"7 4"1* )" 2% )*@'#%konzistentna procena gustine spektra snage.

    Nadalje su o/'2"-% 40' -%/"0"3%4"021% 3%4*)%

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    96/158

    96

    Estimacija 2/%140" 2-">% 2+.,"#-*> 2'>-"+" 3*F% 2% dobiti usrednjavanjemperiodograma. Neka suza 3%C.2*@-* -%

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    97/158

    97

    Sada se mogu proceniti 24"4'24',1% osobine usrednjenog periodograma7 *)-*2-*7 3*>.&-*24' f"04%+44-ove3%4*)%: R,%1'$"-" $0%)-*24 f"04+%44-ovog usrednjenog periodograma je:

    (2.72)

    f.).&' )" 2. +.1" . 2/%140. /0*

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    98/158

    98

    Slika P2. 13. Bartlett-*$" %24'3"6'#" 2/%140" 2-">% @%+*> 8.3"

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    99/158

    99

    Slika P2.15. Bartlett-*$" %24'3"6'#" 2/%140" 2-">% @%+*> 8.3" 0"3" @%+*> 8.3" se, dakle, smanjuje puta u odnosu na varijansuperodograma.

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    100/158

    100

    2.6.2.2 Welch-ova metoda: usrednjavanjemodifi kovanog periodograma

    a*)'-% KY^W: j%+69 #% /0%)+*F'* )$% /0*3%-% f"04+%44-*$% 3%4*)%: H0$" #% )*/.84"-#% 2%1$%-6' )" 2%/0%1+"/"#.7 " )0.>" #% 1*0'84%-#% 0"+"-#"VB 3*)'5'1*$"-*> /%0'*)*>0"3" %5'1"2-* 2% 3*F% '3/+%3%-4'0"4'

    1*0'8&%-#%3 DE` % -" )'210%4-'3 50%1$%-6'#"3"

    .

    L1* 2% 2$"1" 2%1$%-6" /*)"4"1" AN:WcB /*3-*F' /0*% 0",.-" 2% 1"*J

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    101/158

    101

    (2.80)

    ?+'1*$'4 /0'1"< 0",.-"-#" .20%)-#%-*> 3*)'5'1*$"-*> /%0'*)*>0"3" j%+69-ovom metodom data je naslici 2.5.

    Srednja vrednost Welch-ove estimacije iznosi:

    (2.81)

    gde je Fourirerova transformacija prozora ).F'-% , je operator frekvencijskekonvolucije, a je normalizacioni faktor dat sa:

    (2.82)

    Slika 2.5 Slikovitprikaz Welch-Bartlett-ovog metoda

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    102/158

    102

    Varijansu periodograma #% $0+* 4%81* '% 2+.,"#-*> /0*6%2"

    Slika P2.17. Welch-*$" %24'3"6'#" 2/%140" 2-">% 2+.,"#-*> 2'>-"+" 2"24"$+#%-*> *) )$" 2'-.2-" 2'>-"+" sabelim 8.3om za N=512, L=128 i 50% preklapanja

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    103/158

    103

    Slika P2.18. Srednja vrednost Welch-ove estimacije 2/%140" 2-">% 2+.,"#-*> 2'>-"+" 2"24"$+#%-*> *) )$"sinusna signala sa belim 8.3om za N=512, L=128 i 50% preklapanja

    R$"# /0'3%0 /*1".&-*24' j%+69-ove metode estimacije spektra snage. G*F% 2% .*,'4'da su kodWelch-ove metode sporedni harmonici manje amplitude nego kod Bartlett-ove metode jer je varijansa

    manja. Amplituda glavnih harmonika i rezolucija ostale su nepromenjene u odnosu na Bartlett-ovu

    metodu.

    2.6.2.3 Blackman-Tukey-$." %$#/,"K 7/J1&'".an jem periodograma

    Bartlett-ova i Welch-ova metoda dizajnirane su da smanje varijansu usrednjavanjem periodograma.Blackman-Tukey-%$" 3%4*)" 23"-#.#% $"0'#"-2. /%0'*)*>0"3" A/*@*+#8"$" /0*6%-. >.24'-% 2/%140"2-">%B .*@+',"$"-#%3 A%->+: 23**49'->B /%0'*)*>0"3"7 *)-*2-* .*@+',"$"-#%3 ".4*1*0%+"6'*-% 5.-16'#%/*3*&. /0*

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    104/158

    104

    Blackman-Tukey-eva .*@+',"$"-#" /%0'*)*>0"3" u frekvencijskom domen. 2% 3*F% /0%)24"$'4'/%0'*)',-*3 1*-$*+.6'#*3 PG"-*+"1'2Q

    (2.86)

    ;*@+',"$"-#% /%0'*)*>0"3" 6'1+',-*3 1*-$*+.6'#*3 AO:KXB %1$'$"+%-4-* #%7 -" *2-*$. 1*-$*+.6'*-%4%*0%3%7 3-*F%-#. /0*6%-% ".4*1*0%+"6'*-% 5.-16'#% 2" /0*% 1*0'8&%-#%3.*@+',"$"-#" #%)-*> /%0'*)*>0"3" )"4 #% -" 2+'6' N:^

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    105/158

    105

    Slika 2.6 Slikovitprikaz Blackman-Tukey-evemetode

    Za analizu kvaliteta Blackman-Tukey-%$% 3%4*)% /*2-"40"&%3* /0'240"snost i varijansu. Rezolucija zavisiod izbora prozora.

    Pristras-*24 2% 3*F% '+"$-' +'24: ;< /0%4/*24"$1. )" #%/%0'*)*>0"3 1*-24"-4"- ).F >+"$-*> +'24"7 AN:XYB /*24"#%J

    (2.90)

    Procena spektra snage @'&% "2'3/4*421' -epristrasna ako je:

    (2.91)G*F% 2% /*1"

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    106/158

    106

    (2.92)

    gde je .

    2.

    6.

    3 Parameta rskemetodep rocenespektra

    Da bi se dobila dobra frekvencijska rezolucija . /0*6%-' 2/%140" 2-">% 1*0'8&%-#%3 neparametarskihmetoda7 /*40%@-* #% "-"+'",1% 2%1$%-6% /*)"4"1": P*2+%)'6" 1*0'8&%-#" 1*-",-'9 2%1$%-6'

    podataka je 6.0%-#% 2/%140"7 1*#% 3*F% *-%3*>.&'4' *410'$"-#% 2+"@'9 2'>-"+":

    Kod neparametarskih metoda koriste se dve pretpostavke 1*#%7 -" F"+*247 . 24$"0-*24' -'2. " 2% /"0"3%4"021'3 3%4*)"3" )*@'#" @*+#" 50%1$%-6'#21" 0%

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    107/158

    107

    gde je ulazna sekvenca podataka.

    !"F"+*247 . /0*6%-' 2/%140"7 .+"procesa je:

    (2.95)

    gde je gustina spektra snage ulazne sekvence, a frekvencijska karakteristika modela

    diskretnog linearnog sistema.

    ; 6'+#. *)0%C'$"-#" >.24'-% 2/%140" 2-">% , pogodno je pretpostaviti da ulazna sekvenca, ,/0%)24"$+#" @%+' 8.3 -.+4% 20%)-#% $0%)-*24'7 ,'#" #% ".4*1*0%+"6'*-" 5.-16'#"na osnovu (2.36) :

    (2.96)

    gde je $"0'#"-2" .+" @%+*> 8.3": Spektralna gustina snage 2'>-"+" @%+*> 8.3" #% 1*-24"-4-" '

    iznosi , pa je spektralna gustina snage 2+.,"#-%sekvence na izlazu sistema:

    (2.97)

    Modelovanje signala na opisan' -",'-#% 3*>.&% "1* 2/%140"lna gustina snage posmatranog signalazadovoljava uslov:

    (2.98)

    Dakle, postupak procene spektra modelovanjem signala sastoji se iz dva koraka. U prvom koraku se na

    *2-*$. /*23"40"-% 2%1$%-6% $08' /0*6%-" /"0"3%4"0" i , a zatim se, na osnovu (2.97B7 '

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    108/158

    108

    R8"#& S>a b8%# 1"3&7$&! 90= 04 " 0490 .8('&3)%7 -$%:+.& G. 8+2& )& 1+.)%B

    ; 2+.,"#. GL /0*6%2" )'>'4"+-' 5'+4"0 '3" 5.-16'#. /0%-*2" , koja ima samo nule (engl. all-'4"+-' 5'+4"0 '3" 5.-16'#. /0%-*2" , koja ima samo

    polove (engl. all -/*+% 5'+4%0B: ; 2+.,"#. L_GL /0*6%2" )'>'4"+-' 5'+4"0 '3" 5.-16'#. /0%-*2", pa ima i polove i nule.

    H0*6%2 3*)%+*$"-#" 2'>-"+" -% )"#% #%)-* 2'>-"+": S@*> 4*>"#% '-4%0%2"-4-* '2/'4"4' $%

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    109/158

    109

    (2.102)

    ,'#' 2e koeficijenti/* "-"+*>'#' 2" AN:YYB ' B N:KZZB 3*>. '

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    110/158

    110

    (2.107)

    tj.

    (2.108)

    Zamenom (2.108) u (2.106) dobija se:

    (2.109)

    Jednakost (2.109) se primenjuje generalno na ARMA proces.Iz jednakosti (2.109) mogu se odrediti

    parametri modela 7 /*23"40"-#%3 2+.,"#" . Koeficijenti polinoma u imeniocu tada predstavljaju0%8%-#% 2'24%3" +'-%"0-'9 #%)-",'-"J

    (2.110)

    gde se umesto autokorelacionih sekvenci za koriste njihove procene.

    Dakle, vrednosti autokorelacione sekvence za #%)'-24$%-* 2. *)0%C%-% koeficijentima1*#' )%5'-'8. /*love funkcije prenosa sistema i vrednostima autokorelacione sekvence

    . Linearni model sistema automatski ekstrapolira autokorelacionu sekvencu za .

    Ako se koeficijenti *)0%)% 0%8"$"-#%3 2'24%3" #%)-",'-" A2.110B7 /*40%@-* #% 0%8'4' /0*@+%3*)0%C'$"-#" koeficijenata .1*#' )%5'-'8. -.+% 5.-16'#% /0%-*2" 2'24%3": T< #%)-",'-% A2.109B7 4"1*C%sledi:

    (2.111)

    odnosno, nepoznati koeficijenti zavise od impulsnog odziva, , koji, 4"1*C%, zavisi od koeficijenata: D"1+%7 2'24%3 #%)-",'-" '< 1*>" 40%ba odrediti nepoznate parametre je nelinearan.

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    111/158

    111

    Zamenom u (2.109), dobija se veza autokrelacione sekvence i parametara

    MA(q) modela u obliku:

    (2.112)

    Model AR(p) procesa 3*F% 2% )*@'4' i< */84% #%)-",'-% L_GLA/7vB 3*)%+" A2.109), zamenom .

    (2.113)

    *)-*2-*7 /"0"3%40' L_ 3*)%+" 2% *)0%C.#. 0%8"$"-#%3 2'24%3" +'-%"0-'9 #%)-",'-" 1*#' #% /*

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    112/158

    112

    3 OPTIMALNO FILTRIRANJE

    ; 3-*>'3 /0"14',-'3 '-F%-#%021'3 "/+'1"6'#"3" /*40%@-* #% /0*#%14*$"4' 2'24%3 A5'+4"0B 1*#' &% ' 2'>-"+"7 1*#' 2% 2"24*#' *) 1*0'2-*> AF%+#%-*>B 2'>-"+" 1*3% #% 2./%0/*-'0"-" ")'4'$-" 8.3-"sekvenca 7 /*4'2-.4' 4. 8.3-. 2%1$%-6.:

    H0*#%14*$"-#% */4'3"+-*> 5'+40" /*)0"-"+" '+' F%+#%-*> *)*0*$ AKY]KB ' ['-%0 Aj'%-%07 KY]NB7 /0$' )"$8' 0%8%-#% 5'+40'0"-#" . 1*-4'-."+-*3 )*3%-. )*8"* )* $%& ,.$%-'9 Viner J H%-;%2"F ")/+7$&8)"F 3+1)&'")&. Za)'210%4-' )*3%- %1$'$"+%-4 *$'3 #%)-",'-"3" 2. )%$!&8)+ 3+1)&'")+> R@" 0%8%-#"7 ['-%0 I Hopfove

    je)-",'-" ' -*03"+-'9 #%)-",'-"7 *@.9$"&%-" 2. ['-%0*$'3 5'+40*3:

    S"$'2-* *) *)-*2" F%+#%-*> 2'>-"+" ' 2'>-"+" -" '

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    113/158

    113

    Kao 8to je prikazano na slici 3.1, informacija ili koristan signal, , je kontaminiran aditivnim8.3*37 , pa je izmereni signal (opservacija) /0*/.84%- 10*< +'-%"0"- 24"6'*-"0"-2'24%3 A5'+4"0B7 1*#' -" 2$*3 '-"+" >0%81% : w%+#%-' *)-"+"7 7 10*< ')%"+"- AF%+#%-'B 2'24%3:Signali , i 7 2. 24"6'*-"0-' 2+.,"#-' /0*6%2' A24"4'24',1% *2*@'-% '3 2% -% 3%-#"#. 2" $0%3%-*3Bnultih srednjih vrednosti, sa zadatim spektralnim gustinama snage i , respektivno.

    Sam filtar je modelovan funkcijom prenosa , pa je izlazni signal filtra u kompleksnom sdomenu dat

    sa . Funkcija prenosa referentnog sistema je ' *@',-* 2% .2$"#" )" #% ,4"1* )" #% 0%5%0%-4-' AF%+#%-'B *)-"+. . Problemoptimalne estimacije se svodi na zadatak izbora funkcije prenosa filtra tako da je odziv filtra

    "najbolja" (optimalna) procena, u smislu nekog usvojenog kriterijuma, referentnog odziva . Kao

    10'4%0'#.3 */4'3"+-*24' ['-%0 #% .2$*#'* 20%)-#. '+' *,%1'$"-. $0%)-*24 1$")0"4" 2'>-"+" >0%81% A%->:Mean SquareErrorili MSEkriterijum) [10] :

    (3.1)

    ="1* #% 2'>-"+ >0%81% -.+4% 20%)-#% $0%)-*24'7 4#: 7 '.24'-" 2-">% 2+.,"#-*> 2'>-"+" >0%81% , tj. .

    H0%5*03.+'2"-#% */4'3'% >0%81%7 7 *)-*2-* 24"6'*-"0-*24 2+.,"#-'9 2'>-"+": H*84* #%7 -"

    osnovu slike 3.1 , primenom Laplasove transformacije na ovu relaciju dobija se :

    (3.3)

    gde su

    (3.4)

    (3.5)

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    114/158

    114

    Zamenom (3.4) i (3.5) u (3.3), dobija se:

    (3.6)

    H*84* #% -" *2-*$. )%5'-'6'*-*> *@0"26" .24'-. 2-">%

    (3.7)

    0",.-"7 *@%+%F'3* 2" 40"F%-. */4'3"+-. 5.-16'#.

    prenosa, sa proizvoljnu fiksnu funkciju prenosa, a sa 21"+"0-' /"0"3%4"07 ,'#" 2% $0%)-*24 3*F%

    podesiti, gde je : `")" &% MS

    E-kriterijum u funkciji parametra 7 "

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    115/158

    115

    ( 3.12)

    pa se prva relacija u (3.10) (potreban uslov minimuma kriterijuma) svodi na:

    (3.13)

    Slika 3.2 MSE-kriterijumu funkciji parametra za fiksnevrednosti parametra

    ;0"+' . AO:KOB ')%-4',-'7 /" 2% AO:KOB 2$*)' -" .2+*$J

    (3.14)

    R,'>+%)-* #% )" &% AO:K]B @'4' '2/.-#%-*

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    116/158

    116

    (3.15)

    D*@'#%-* 0%8%-#% -"'3 0%,'ma, svi polovi ovih kompleksnih funkcija moraju da se nalaze u levoj

    poluravni s-ravni.

    Dakle, zadatak se svodi na izbor funkcije prenosa 1*#" &% *0'4"3":

    ;$084"$"-#%3 AO:KWB . AO:K]B7 )*@'#" 2%

    (3.18)

    ?+%)%&' 1*0"1 #% )" 2% ,+"- 0"

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    117/158

    117

    (3.19)

    gde racionalna funkcija 2")0F' /"06'#"+-% 5"14*0% 1*#' /*4',. *) /*+*$" . +%$*# /*+.0"$-' 2-ravni, dokracionalna funkcija 2")0F' ,+"-*$% 1*#' /*4',. *) /*+*$" . )%2-*# /*+.0"$-' 2-ravni. Funkcija

    prenosa 3*F% 2% *)0%)'4' ' 1"* m"/+"2*$" 40"-25*03"6'#" )%+" '3/.+2-*> *)*3 @%21*-",-*> /*+./0%,-'1"7 4"1* )" 2% )*@'#%zatvorena kontura C koja obuhvata celokupnu levu poluravan s-ravni (integral po polukrugu jednak je

    -.+'7 /*84* na polukrugu argument , a kod racionalne funkcije pod integralom red polinoma u@0*#'*6. #% -'F' *) 0%)" /*+'-*3" . '3%-'*6.7 /" #% '-4%>0"+ /*

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    118/158

    118

    odnosno

    (3.25)

    ; 2+.,"#. )" 2'>-"+ ' 8.3 nisu nekorelisani (kros-spektralna gustina snage

    i ), optimalni Vinerov filtar definisan je

    funkcijom prenosa

    (3.26)

    gde je

    (3.27)

    dok je

    (3.28)

    _%+"6'#" AO:N^B )%5'-'8% funkciju prenosa optimalnog analognog Vinerovog filtra.

    3.

    1.

    1 FIR Vinerov filtar

    H0*@+%3 */4'3"+-*> 5'+40'0"-#" . )'210%4-*3 )*3%-. 3*F% 2% /0%)24"$'4' @+*1 8%3*3 1"* -" ?+'6' O:O:

    Slika 3.3 Blok5ema Vinerovog filtra u diskretnomdomenu

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    119/158

    119

    Struktura )'>'4"+-*> ET_ ['-%0*$*> 5'+40" 3*F% 2% /0%)24"$'4' . $'). )'0%14-% '+' 40"-2$%0-"+" >0%81%A210"&%-* G?iB: `0%@"7 )"1+%7 *)"@0"4' 1*%5'6'#%-4% 5'+40" 4"1* )" 2% 3'-'3'

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    120/158

    120

    ?0%)-#" $0%)-*24 1$")0"4" >0%81% #% 0%"+-" ' /*+%). 20%)-#% $0%)-*24' 1$")0"4" >0%81%:

    L1* 2% 1*0'24' 3"40',-" -*4"6'#"7 3*F% 2% /'2"4'J

    (3.32)

    (3.33)

    Izlazni signal iz filtra u trenutku n s% 3*F% '

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    121/158

    121

    1.

    Srednja vrednost #% #%)-"1" $"0'#"-2' F%+#%-*> *)*0% '

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    122/158

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    123/158

    123

    (3.47)

    T3"#.&' . $'). >*0-#% 40' 0%+"6'#%7 1"* ' )" #% konstanta, gradijentni vektor koji vodi ka minimumu/*$08'-% 0%"+''4"+-% *@0")% 2'>-"+" 1*#" '3" 3-*>% /0"14',-% /0'3%-%: Predikcija#% /0%)$'C"-#% $0%)-*24' -"0%)-'9 A@.).&'9B $0%)-*24' 24"6'*-"0-*> 2+.,"#-*> /0*6%2" -" *2-*$.

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    124/158

    124

    vrednosti prethodnih sl.,"#-'9 *)3%0"1" 2+.,"#-*> /0*6%2" A/0*3%-+#'$%B: m'-%"0-" /0%)'16'#"/*)0" /0*6%2" . 40%-.41. n na osnovu linearne kombinacije odmeraka2+.,"#-*> /0*6%2" . /0%49*)-'3 )'210%4-'3 $0%3%-21'3 40%-.6'3": R$" */%0"6'#" *)>*$"0" /0%)'kcijiodmerka na osnovu vrednosti odmerka 84* #%3+1)%#%$&')& -$+1"#:"3& ()&-$+1 ,a sistemkojim to ostvaruje je 3+1)%#%$&')" 8")+&$)" -$+1"#/%$ ()&-$+1(engl one-step forward linear prediktor).f+*1 8%3" *$*> 2'24%3" )"4" #% -" 2+'6' O:^

    R8"#& >T b8%# 5+!& 3+1)%#%$&')%7 8")+&$)%7 -$+1"#/%$& ()&-$+1

    Izlaz iz#%)-*1*0",-*> +'-%"0-*> /0%)'14*0" .-"/0%) #%J

    (3.53)

    >)% 4%F'-21' 1*%5'6'#%-4' u linearnoj kombinaciji na desnoj strani realacije (3.53) predstavljaju

    predikcione koeficijente. _"

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    125/158

    125

    Slika 3.6K"8/&$ -$+1"#:"%)+ 7$+5#+

    D0.>" 3*>.&" 0%"+'*> 0%)" A ) na osnovu direktne realizacione forme FIR filtra date sa (3.54),>0%81" /0%)'16'#% #%J

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    126/158

    126

    (3.57)

    i koja 2% 3*F% )*@'4' -" '

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    127/158

    127

    T3"#.&' . $'). ')%-4',-*24 )$% 5*03% 5'+40" /0%)'14*0" '0%81% AG?iB +'-%"0-*> /0%)'14*0" .-"/0%) #%J

    (3.65)

    gde *

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    128/158

    128

    c")+&$)" 3+1)%#%$&')" -$+1"#/%$ ()& 2+.,"#-*>procesa /0%)$')%4' $0%)-*24 2+.,"#-*> /*)"41" . Prediktovanavrednost ovog podatka je:

    (3.68)

    a-$+1"#:"%)& 7$+5#& ()&0%81" .-"0%81" .-"

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    129/158

    129

    3.2.2 Opis+$;$#("-#/3 *+$,&(#/+" 7 6-domenu

    Primenom z-transformacije na (3.69) dobija se:

    (3.74)

    ili

    (3.75)

    gde predstavlja funkciju prediktorskog sistema realizovanog u formi FIR filtra sa koeficijentima.

    H*84* #% , (3.73) se u z-)*3%-. 3*F% -"/'2"4' ' . 5*03'J

    (3.76)

    !" *2-*$. AO:W^B 2% 3*F%

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    130/158

    130

    (3.78)

    !" *2-*$. AO:WXB 3*>.&% #%7 )"1+%7 )*@'4' 1*%5'6'#%-4% )'0%14-% 0%"+'0%81% .-"/0%) )"4% 0%+"6'#*3 AO:^KB7 . *)-*2. -" 0%5+%16'*-% 1*%5'6'#%-4%/0%)'14*0" 0%8%41"24% 240.14.0%7 )*@'#" 2%J

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    131/158

    131

    (3.82)

    L1* 2% .$%)% 2+%)%&% *

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    132/158

    132

    H*)2%&"-#" 0")'7 "1* #% -%1' 2+.,"#-' /0*6%2AR proces, MMSE je:

    (3.88)

    3.

    3.

    4 LevinsonLDurbinov algoritam

    Levinson-D.0@'-*$ "+>*0'4"3 #% 0",.-21' %5'1"2"- "+>*0'4"3 *> 0%)" 3*>. 2% )*@'4' 0%8"$"-#%3 2+%)%&'9 #%)-",'-"J

    (3.91)

    i+'3'-'8.&' iz (3.91), dobija se:

    (3.92)

    Ponovo je .

    !"24"$+#"#.&' -" '24' -",'-7 1*%5'6'#%-4' /0%)'14*0" m-tog reda mogu se izraziti u funkciji koeficijenataprediktora Ivog reda:

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    133/158

    133

    (3.93)

    gde je vektor koeficijenata prediktora -vog reda, a vektor i skalar su nepoznate

    koje treba odrediti.

    D" @' 2% '

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    134/158

    134

    (3.99)

    Zamenom izraza (3.99) za . 21"+"0-. #%)-",'-. AO:YWB )*@'#" 2%J

    (3.100)

    /" #% 0%8%-#% /0%)'14*0": ; m%$'-2*--Durbinovom algoritmu refleksioni koeficijenti se/0%0",.-"$"#. '24* 1"* 1*%5'6'#%-4' */4'3"+-*> ET_ 5'+40" )'0%14-% 0%"+'

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    135/158

    135

    L)"/4'$-' 2'24%3' -"+"7 /0' ,%3. 2% 4%F' )" >0%81" /0%)'16'#% @.)% 3'-'3"+-":

    D0.>" $"F-" /0'3%-" #% adaptivno modelovanjesistema koje se koristi u procesu modelovanja sistema

    )'>'4"+-*> ./0"$+#"-#"7 "-"+'0./% :

    1. Metodedirektnog modelovanja

    Ovim metodama modeluje se nepoznati sistem (ili proces) na osnovu poznatih vrednosti ulaznog i

    izlaznog signala.

    2. Metodeinverznog modelovanja

    Ovim metodama se modeluje tzv. inverzni sistem tj. sistem koji, kada se kaskadno $%F% 2" -%/*-"+ ')%-4',"- .+"-"+ 1*#' 4"# 8.3 /*-'84"$"7 '+' /0*#%14*$"-#%")"/4'$-*> 5'+40" 1*#' &% /*-'84'4' )%+*$"-#% 4*> 8.3":

    l%4$04" $"F-" /0'3%-" #% 2.-"+" )*@'#%-'9 '< $'8% 2%-

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    136/158

    136

    Slika 4.1 Osnovna struktura adaptivnog sistema za obradu signala

    Na prikazanoj strukturi odmerci ulaznog signala ulaze u adaptivni sistem i daju izlaznu sekvencu

    .D*@'#%-' '-"+ >0%81% .

    O%1+5&2&)3+ #%+;":"3+)&/& ")"/4'$-*> 2'24%3" $08' 2% algoritmom adaptacije tako da se signal razlike2$%)% -" 3'-'3.3: H*84* 2% /0*3%-" 1*%5'6'#%-"4" $08' . 4*1. 2$"1% /%0'*)% *)3%0"$"-#"7 -%3" 3-*>*smisla definisati funkciju prenosa jer je ona promenljiva.

    T"1* #% .+"-"+ ")"/4'$-*> 2'24%3" -"#,%8&% -%24"6'*-"0"-7 0")' #%)-*24"$*24' '-"+: `"1*)#% 2% /0%4/*24"vlja da jeadaptivni sistem linearan. Funkcija prenosa takvog linearnog sistema , menja se u procesu

    adaptacije zbog promene koeficijenata.

    Kao mera kvaliteta adaptacije koeficijenata adaptivnog sistema uvodi se kriterijumska funkcij adefinisana

    kao 20%)-#" 1$")0"4-" >0%81"7 4# 24"4'24',1" 20%)-#" $0%)-*24 1$")0"4" 2'>-"+" >0%81%7 .

    H0%4/*24"$+#"#.&' )" 2. 1*%5'6'#%-4' 5.-16'#% /0%-*2" 5'12-' ' )" #% '

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    137/158

    137

    >+*@"+-*> 3'-'3.3" 10'4%0'#.321% 5.-16'#%7 0"-',%-' -" .-.40"8-#*24 #%)'-',-*> 10.>"7 4* /0%24"$+#" $0+* *' 0" -"+" -"#,%8&% '3" 240.14.0. +'-%"0-*> ET_ 5'+40" 2" /0*3%-+#'$'3koeficijentima. Kriterijumska funkcija adaptivnih sistema realizovanih u obliku FIR filtara predstavlja

    /*$08'-. )0.>*> 0%)" 1*#" '3" 2"3* #%)"-7 >+*@"+-'7 3'-'3.37 /" 2% 0")'#%-4"7 .3%24* 24*9"24',1'9 3%4*)" 1*#% 2% 1*0'24% . 2+.,"#. 1")" 10'4%0'#.321" 5.-16'#" '3" $'8%+*1"+-'9 3'-'3.3" A2+.,"# TT_ 2'24%3"B:

    !"#,%8&% 2% 1*0'24' )'0%14-" A2+'1" ]:NB ' 0%8%41"24" 0%"+'

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    138/158

    138

    Neka je FIR filtar sa promenljivim koeficijentima (adaptivni filter) upotrebljen za identifikaciju

    /"0"3%4"0" -%/*

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    139/158

    139

    (4.6)

    H*40%@-* #% *)0%)'4' 1*%5'6'#%-4% 5'+40" 4"1* )" 2% */4'3'-"+">0%81%7 .Na osnovu (4.3) i (4.6) k-ti odmerak di210%4-*> 2'>-"+" >0%81% #%J

    (4.7)

    Ako se pretpostavi da su diskretne sekvence , i 24"6'*-"0-' 2+.,"#-' -'

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    140/158

    140

    4.2.1 Minimizaci ja kriterijuma sredn je(.",+"#2$ 3+$;($

    Ako je broj koeficijenata u adaptivnom procesu koji treba estimirati jednak M, onda (4.11) predstavlja

    /*$08'-. *@+'1" 9'/%0-/"0"@*+*')" 1*#" . */84%3 2+.,"#. '3" $'8% +*1"+-'9 3'-'3.3": =*) ET_")"/4'$-'9 2'24%3"7 3%C.4'37 10'4%0'#.321" 5.-16'#" /0%)24"$+#" /*$08'-. )0.>*> 0%)" 1*#" '3" 2"3*

    #%)"- +*1"+-' 3'-'3.37 /" 2% -"+" ' 2'>-"+" -" ' 2'24%3"7 *)-*2-* $0%)-*24' 1*0%+"6'*-%matrice i kroskorelacionog vektora. Kako su, pak7 -"#,%8&% /* 3%4*)"ili al>*0'43": [%&'-" ")"/4'$-'9 "+>*0'4"3" 2% 0")'#%-4": !#'9*$ )%4"+#-' */'2 3*F% 2% -"&' .literaturi [11], [12], [13], [14].

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    141/158

    141

    4.3 Adaptivni algoritmi za estimaci ju parametara F IR filtara

    [%&'-" ")"/4'$-'9 "+>*0'4"3" /0%)24"$+#" 3*)'5'1"6'#. 24"-)"0)-'9 '4%0"4'$-'9 /0*6%).0" 0")'#%-4" 1*0'24' 40%-.4-.$0%)-*24 2'>-"+" >0%81% .3%24* 3"4%3"4',1*> *,%1$"-#" G?i . A]:XB: =0'4%0'#.321" 5.-16'#" mG?algoritma definisana je kao:

    (4.15)

    !" *2-*$. A]:]B ' A]:WB /0*6%-" >0")'#%-4" 3*F% 2% -"/'2"4' 1"*J

    (4.16)

    tj. kao proizvod vektora ulaznih signala u k-4*# '4%0"6'#' ' *)>*$"0"#.&%> 2'>-"+" >0%81%: H0*6%-"gradijenta u k-4*# '4%0"6'#'7 *0'4"3 2% 3*F% )%5'-'2"4'iterativnim relacijama:

    (4.17)

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    142/158

    142

    (4.18)

    ili, u razvijenoj formi:

    (4.19)

    gde je:

    (4.20)

    Skalarni parametar : .4',% -" @0*0'43" ' $%+','-. >0%81% -"1*-0")'#%-4"7 ")"/4'$-' /0*6%2 "F.0'0"-#" $%14*0" 1*%5'6'#%-"4" na osnovuA]:KWB #% 2/.84"-#" 1" : `"# 8.37 3%C.4'37 2+"@' . $0%3%-.7

    /*84* #% $0%)-*24 >0")'#%-4" . @+'*0'4"37 #%0 2% 2$"1" '4%0"6'#" '*043" #% )*24" 8'0*1": ?+%)% -%1% *) /0'3%-" *$*> "+>*0'43" J

    m'-%"0-' "2/%14' *$*> "+>*0'43" 2% 1*0'24% )" 0" signala uz prisustvo/*

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    143/158

    143

    Slika P4.1 Blokdijagramsistema za identifikaciju

    Neka su dati nizovi odmeraka ulaznog i izlaznog signala nepoznatog sistema:

    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

    1 0 -1 2 1 3 0 -2 -1 4

    1 -1 -1 1 3 4 3 -2 -3 3

    Blok dijagram nepoznatog sistema za koga je pretpostavljeno da je drugog reda je kao na slici P4.2

    Slika P4.2 Blokdijagramnepoznatog sistema

    !%/*

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    144/158

    144

    T)%-4'5'1"6'#" 2'24%3" 2% 2$*)' -" 0",.-"-#% 1*%5'6'#%-"4" ")"/4'$-*> 2'24%3" 4"1* )" 2% )*@'#% 3'-'3"+-"gre81": L)"/4"6'#" A/0%",.-"$"-#%B 1*%5'6#%-"4" $08' 2% -" *2-*$. mG? ")"/4'$-*> "+>*0'43"71*0'8&%-#%3 '4%0"4'$-9 5*03.+"J

    (4P.2)

    (4P.3)

    koje se u vektorskom obliku mogu zapisati kao:

    (4P.4)

    S" 21"+"0-' /"0"3%4"0 1*#'3 2% /*)%8"$" @0

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    145/158

    145

    (4P.9)

    (4P.10)

    (4P.11)

    (4P.12)

    _",.-"-#% 2% -" '24' -",'- *@"$+#" *0'43" J

    28%,$ ,889! W*?38,2*', *&%(4*6*1,2*'% (%"#+(,4#A :*:4%?,28#:% ,889

    2829

    $%&V:*:4%?, ; [9K ; G

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    146/158

    146

    F;d'0"#.7 2" 84* 3"-#%operacija po iteraciji. Jedan od takvih algoritama je i rekurzivni algoritam najmanjih kvadrata (eng.

    Recursive Least Squares Algorithm -RLS).

    RLS algoritam, za razliku od LMS algoritma, nije osetljiv na korelaciona svojstva ulaznog signala.

    `"1*C%7 @0 "+>*0'43":

    Neka je vektor ulaznih signala u trenutku n:

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    147/158

    147

    (4.21)

    a vektor koeficijenata adaptivnog sistema:

    (4.22)

    a0%81" . 40%-.41. i u odnosu na n-4' 40%-.4"17 *0%81% Ad 0%81%7 " *-% *) 0"-'#% 40%@"

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    148/158

    148

    odnosno

    (4.26)

    (4.27)

    Ako se uvedu oznake:

    (4.28)

    (4.29)

    3*F% 2% /'2"4'J

    (4.30)

    R$'3 #% )*@'#%-" #%)-",'-" 1*#" #% /*/.4 *-%

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    149/158

    149

    D" @' 2% .2/*24"$'+" '4%0"4'$-" 0%+"6'#" '

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    150/158

    150

    (4.39)

    (4.40)

    (4.41)

    (4.42)

    (4.41) se sada moF% -"/'2"4' 1"*:

    (4.43)

    `0"-25*03"6'#*3 '

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    151/158

    151

    (4.46)

    (4.47)

    Na osnovu (4.23 poslednji izraz u (4.47) 3*F% 2% -"/'2"4' 1"*:

    (4.48)

    84* /0%)24"$+#" '4%0"4'$-. /0*6%).0. -"+ A'+' ' 2'24%3"7 "1* 2% 0")' * 2'24%3.za identifikaciju),

    - Za *)0%C.#% 2% >0%81" po formuli:

    (A.3)

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    152/158

    152

    - ?0",.-"$"#. 2% /*3*&-% $%+','-% :i na osnovu relacija:

    (A.4)

    (A.5)

    - ?0",.-"$" 2% -*$" $0%)-*24 3"40'6% :

    (A.6)

    -

    ?0",.-"$" 2% -*$" $0%)-*24 $%14*0" 1*%5'6'#%-"4" ")"/4'$-*> 2'24%3"7 /0%3" relaciji:

    (A.7)

    -

    Ceo iterativni postupak se ponavlja za novu vrednost indeksa n.

    =*+'1' #% @0*# /*40%@-'9 */%0"6'#" *0'43"e

    L1* 2. 3"40'6% 1*#% 2% *0'43" *@"$+#" 2+%)%&' @0*# */%0"6'#"J

    U (A.3) 3-*F%-#" ' sabiranjaU (A.4) 3-*F%-#" ' sabiranja + 3-*F%-#" ' sabiranja; AL:cB ! 3-*F%-#" A #%0 #% @0*#'+"6 -"C%- .AL:]BBU (A.7)! 3-*F%-#" ' ! 2"@'0"-#"U(A.6) 3-*F%-#" ' sabiranja + 3-*F%-#" oduzimanja + 3-*F%-#"konstantom ( sa )

    D"1+%7 .1./"- @0*# */%0"6'#" . 20",.-"$"-#. 1*%5'6'#%-"4" ")"/4'$-*> 2'24%3" /0'3%-*3 _m? "+>*0'43"

    je mnoF%-#" ' 2"@'0"-#"7 "1* 2% '-$%0

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    153/158

    153

    Neka je sistem sa slike P4.4 sa nepoznatom funkciju prenosa (Nepoznati sistem), odnosno nepoznat je

    5'*$. 5.-16'#. /0%-*2":

    a*0-#' /0*@+%3 2% 0%8"$" -" 2+%)%&' -",'-J '24' .+"-"+ 2% )*$%)% -" .+"< ")"/4'$-*> 2'24%3"7 " -"+" -%/*

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    154/158

    154

    ?*;?*B I S9";f I S9A ; "UJ8,?&, _ ?* L9F;SQ I ^9%J(L ; &J(L 0 F9

    ^ ; ^ _ A I %J(L9^$;G^$ ^M9

    f ; J f 0 A I ?*B L U 8,?&,9%(&

    "8#4J^$QL! f$4,?# 1,1# 1#(N%$A*$,'3 ",$,?%4$* (%"#+(,4#A :*:4%?,OhgijO`/RVWRW/h7Vkh ; ^!"#$%&

    P(%:*4% $%& :*:4%?, = [P(%:*4% *?"38:(* #&+*N = G*$*0' -" 3'10*5*- . "$'*-.: L1* 2% -%84* )*)"4-* -% .,'-'7 . 4*0-#.2% -%&% ,.4' -#%>*$" /*0.1" @0.#"-#" 3*4*0" "$'*-" A/0'2.4"- #% 2'>-"+ 8.3" B: H0*@+%3 2% 0%8"$"4"1* 84* 2% )"+#%7 -" )0.>*3 10"#. 1"@'-%7 24"$+#" #*8 #%)"- 3'10*5*- 1*#' -% 3*F% 0%>'240*$"4' /'+*4*$>*$*0 #%0 #% /'+*4*$ >+"2 )* 4*> 3%24" )*$*+#-* *2+"@'*7 $%& '21+#.,'$* 8.3 *1*+'-% ' 8.3 3*4*0" .Ipak, ne moF% 2% '

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    155/158

    155

    H*

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    156/158

    156

    ,S*:JG< 8%(A4KJ?*1$#6#(L ?*(J?*1$#6#(L ?,SJ?*1$#6#(LML9:35"8#4JE@B@BL9"8#4J:*A(,8@Q$QL94*48%JQi$*A*(,8(* :*A(,8QL9:35"8#4JE@B@TL9"8#4J?*1$#6#(@QAQL9,S*:JG< 8%(A4KJ?*1$#6#(L ?*(J?*1$#6#(L ?,SJ?*1$#6#(LML94*48%JQW*A(,8 (, *+8,+3 *+ ?*1$#6#(, Je#$*:(* _ :3?LQL9:35"8#4JE@B@EL

    "8#4J%@Q5QL9,S*:JG< 8%(A4KJ?*1$#6#(L ?*(J:*A(,8L0CB ?,SJ:*A(,8L_CBML94*48%JQ.*84$*$,(* :*A(,8QL9

    "#$%& '()* +,-.#/&/ 0$1.#&2$3, 4/%#&53&53& 01,/53$ $- 0$65& .74/8,941 +:" $/1&

    4.3.3 PoredjenjeRLS i LMS algoritama

    U LMS algoritmu korekcija 1*#" #% /0'3%-#%-" . "F.0'0"-#. /0%49*)-% /0*6%-% $%14*0" 1*%5'6'#%-"4" #%

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    157/158

    157

    U LMS algoritmima, korekcija primenjena u odnosu na prethodnu procenu sastoji se od proizvoda tri

    5"14*0"J /"0"3%40" $%+','-% 1*0"1" }7 2'>-"+" >0%81% i vektora ulaznog signala , uprehodnom trenutku odmeravanja. S druge strane , u RLS algoritmu ova korekcija se sastoji od proizvoda

    )$" 5"14*0"7 24$"0-% /0*6%-% >0%81% (. 4%1.&%3 40%-.41. *)3%0"$"-#" -B ' $%14*0" /*#","-#" .

    [%14*0 /*#","-#" #% /0*'-"+"7 ,'-%&' 4"1* _m? "+>*0'4"3 2"3**04*>*-"+-'3 : R$" *2*@'-" _m? "+>*0'43" ,'-' >" %2%-6'#"+-*nezavisnim od opsega sopstvenih vrednosti korelacione matrice ulaznog signala.

    mG? "+>*0'4"3 % 240"-%7 _m? "+>*0'4"3 20%)-#% 1$")0"4-*1*-$%0>'0" %-6'#% _m? "+>*0'43" #% 24*>"7 .*/84%-* >*$*0%&'7 $%&'od LMS algoritma.

    Za razliku od LMS algoritma, pri izvodjenju RLS algoritma nisu pravljene aproksimacije. Stoga, kako se

    @0*# "/0*12'3"6'#" /0'@+'F"$" @%21*-",-*24'7 /0*6%-" 20%)-#'9 1$")0"4" $%14*0" 1*%5'6'#%-"4" 2% /0'@+'F"$"optimalnoj Vinerovoj vr%)-*24': ?">+"2-* 4*3%7 20%)-#" 1$")0"4-" >0%81" 2% /0'@+'F"$" 2$*#*# 3'-'3.3.$0%)-*24': D0.>'3 0%,'3"7 _m? "+>*0'4"37 4%*0'#21'7 /0%)24"$+#" -.+4* 0"%240"-%7 mG? "+>*0'4"3 .$%1 /0%)24"$+#" -%-.+4* 0"+"$-" 5"14*0"J AKB @0*# 3-*F%-#" A ' )%+#%-#% 2% 0",.-" .3-*F%-#% /* '4%0"6'#'B ' 7 ANB /0%6'*0'43" $%*3" 3"+" @0*0'4"3 '3" $%+'1. @0

  • 7/25/2019 Napredne Tehnike Za Obradu Signala-skripta

    158/158

    Literatura

    [1] _")*#1" =0-%4"7 G"01* L6*$'&7 L)"3 D*24"-'&, Signali i sistemi sa MATLABprimerima

    [2] Alan V. Oppenheim, Ronald W. Schafer, John R. Buck, Discrete-time signal processing

    POQ G'*)0"> [: H*/*$'&7 D'>'4"+-" *@0")" 2'>-"+"

    P]Q G'+'& _: ?4*#'&7 D'>'4"+-' 2'24%3' ./0"$+#"-#"

    PcQ G'*)0"> [: H*/*$'&7 Signali i sistemi

    [6]Richard G. Lyons,Understanding Digital signal processing

    [7]www.wikipedia.com

    [9] John G. Proakis, Dimitris G. Manolakis, Digital signal processing I Principles, algorithms andapplications

    [10] =*$",%$'& f0"-1* D:;f"-#"6 S*0"- ~:;G'+*2"$+#%$'& G'+"- G:,Adaptivni digitalni filtri

    [11] Haykin, S., Adaptive Filter Theory, 3rd Ed., Prentice-Hall 1996.

    http://www.informit.com/safari/author_bio.asp?ISBN=0131089897http://www.wikipedia.com/http://www.wikipedia.com/http://www.wikipedia.com/http://www.knjizara.com/pls/sasa/knjizara.osoba?o_id=19423http://www.knjizara.com/pls/sasa/knjizara.osoba?o_id=19423http://www.knjizara.com/pls/sasa/knjizara.osoba?o_id=28575http://www.knjizara.com/pls/sasa/knjizara.osoba?o_id=28575http://www.knjizara.com/pls/sasa/knjizara.osoba?o_id=28575http://www.knjizara.com/pls/sasa/knjizara.osoba?o_id=28576http://www.knjizara.com/pls/sasa/knjizara.osoba?o_id=28576http://www.knjizara.com/pls/sasa/knjizara.osoba?o_id=28576http://www.knjizara.com/pls/sasa/knjizara.osoba?o_id=19423http://www.wikipedia.com/http://www.informit.com/safari/author_bio.asp?ISBN=0131089897http://www.knjizara.com/pls/sasa/knjizara.osoba?o_id=28576http://www.knjizara.com/pls/sasa/knjizara.osoba?o_id=28575