Einführung in die digitale Signalverarbeitung

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Das vorliegende Buch geht aus einer Wahlvorlesung hervor, die ich seit 1986 an der Fachhochschule München halte. Es wendet sich an Studierende der Fachrichtungen Nachrich­ tentechnik, Meßtechnik und Informatik, und an bereits in der Industrie tätige Ingenieure, die einen Einblick in das moderne Gebiet der digitalen Signalverarbeitung ge­ winnen wollen. Als Voraussetzung für das Verständnis des Textes genügt die Kenntnis der Integral- und Differentialrechnung und der komplexen Wechselstromrechnung. Bei der digitalen Signalverarbeitung werden analoge Si­ gnale abgetastet und im Analog-Digital-Wandler in eine binäre Zahlenfolge umgesetzt. Durch numerische Verarbei­ tung dieser Zahlenfolge lassen sich lineare und nichtli­ neare Prozesse, wie z. B. Filterung, Fourieranalyse, Modulation, Demodulation und Gleichrichtung realisieren. Im Digital-Analog-Wandler kann die veränderte Zahlenfolge schließlich wieder in ein analoges Signal umgewandelt werden. Auf Grund der digitalen Verarbeitung sind diese Systeme unempfindlich gegen Änderungen der Bauelementewerte, der Temperatur und Versorgungsspannung und gegen Störungen und Alterung. Ein individueller Abgleich erübrigt sich. Die erreichbare Genauigkeit hängt von der Anzahl der zur Zahlendarstellung verwendeten Binärstellen ab. Im Gegensatz zu analogen Systemen besteht die Möglich­ keit, Filter zu realisieren, die keinerlei Gruppenlauf­ zeitverzerrung besitzen. Die Eigenschaften eines Systems 4 können in kurzen Zeitabständen verändert werden. Bei der Sprachsynthese wird beispielsweise der Vokal trakt des Menschen durch ein Filter nachgebildet, dessen Koeffi­ zienten etwa alle 20 ms verändert werden. Auch adaptive Systeme, die sich schnell an neue Situationen anpassen müssen, sind nur digital zu realisieren.