Procesoare Numerice de Semnal

1. PROCESOARE NUMERICE DE SEMNAL:

Def: Sisteme de calcul programabile de tip “single chip” destinate prelucrarii complexe a semnalelor digitale.

Deşi se numesc procesoare, ele înglobează într-un singur circuit integrat, principalele subsisteme componente ale unui sistem de calcul (unitate centrală, subsistem de memorie, subsistem de intrare/ieşire etc.), realizând funcţii complexe de transfer şi de prelucrare a datelor. Pentru efectuarea unor prelucrări în timp real asupra datelor, procesoarele de semnal lucrează la frecvenţe mari şi dispun de un set complex de instrucţiuni, putând astfel executa zeci de milioane de operaţii în virgulă mobilă pe secundă (MFLOPS = Million Floating-point Operations per Second). Totodată, structura internă paralelă permite efectuarea mai multor operaţii simultan, ceea ce creşte considerabil puterea de calcul a DSP-ului.

2. SEMNALE NUMERICE PENTRU REPREZENTAREA SI TRANSMISIA INFORMATIILOR

Numim semnal o marime fizica, masurabila, dependenta de timp, care poate fi purtatoare de informatie si care poate fi prelucrata sau transmisa la distanta intre doua sisteme.Un semnal numeric se prezinta sub forma unui sir de informatii,reprezentand variatii ale datelor observabile in lumea reala, cum ar fi parametrii fizici de proces, stocuri de materiale etc. Dupa natura lor semnalele pot fi deterministe sau aleatoare. Semnalele deterministe au evolutia in timp predefinita, neafectata de hazard, care poate fi exprimata analitic printr-o functie de timp de forma x(t). Semnalele aleatoare au o evolutie in timp supusa hazardului si nu pot fi exprimate analitic printr-o functie de timp. Informatiile pot fi asociate unui semnal prin diverse metode, modificand o serie de parametri ai semnalului respectiv. In general, ca suport al informatiei sunt utilizate semnalele deterministe, insa informatia are un puternic caracter intamplator.

3. SEMNALE NUMERICE IN RAPORT CU VARIABILA TIMP

Pot fi de 2 tipuri: cu timp continuu sau cu timp discret.

Semnalele cu timp continuu sunt numite semnale analogice. La un semnal analogic notat cu x(t), variabila timp t are variatie continua. La orice moment semnalul poate avea o anumita valoare intr-un interval finit, ale carui limite sunt valoare maxima (Xmax) si minima (Xmin)

Semnalele cu timp discret sunt numite semnale discrete. Un semnal discret este alcatuit din stari discrete, ordonate in timp sub forma unei serii de stari numita generic serie de timp. La modul general, intr-o serie de timp, variabila timp poate fi inlocuita cu orice variabila. Un semnal discret se poate obtine dintr-un semnal analogic x(t), prin operatia de discretizare, numita esantionare. Aceasta presupune discretizarea variabilei timp t ,cu un pas constant Te, numit perioada de esantionare. Semnalul cu timp discret obtinut, x(kTe) este numit semnal esantionat.

4. SEMNALE NUMERICE IN RAPORT CU VARIABILA AMPLITUDINE

Considerand discontinuitatea in amplitudine, semnalele pot fi: semnale continue sau discontinue. Aceasta clasificare are sens doar pentru semnalele cu timp continuu. Continuitatea este caracterizata de o viteza de variatie finita a amplitudinii semnalului , pe cand discontinuitatea este data de o variatie brusca a amplitudinii, la un moment dat. Un semnal continuu poate fi aproximat printr-un semnal discontinuu, variabil in trepte. Acesta contine un nr. finit de niveluri de amplitudine constanta echidistante intr-o valoare minima si una maxima. Operatia se numeste cuantizare iar ecartul dintre nivelurile de amplitudine se numeste cuanta.

5. PRELUCRAREA NUMERICA A SEMNALELOR

Prelucrarea numerica reprezinta ansamblul de metode si tehnici utilizate pentru analiza sau modificarea informatiilor, reprezentate prin secvente discrete de numere, cu ajutorul calculatorului. Algoritmii de implementare numerica sunt implementati si rulati pe diverse sisteme de calcul fiind optimizati in functie de specificul aplicatiei. Prelucrarea numerica a semnalelor este o rammura a prelucrarii numerice, care include metode si tehnici specifice prelucrarii semnalelor utilizand procesoare specializate. Fata de prelucrarea numerica generala, prelucrarea numerica de semnal se distinge prin 2 caracteristici:

-semnalele provin din lumea reala

-semnalele prelucrate sunt discrete

Utilizarea tehnicilor de prelucrare numerica poate fi limitata de: viteza de achizitie a semnalelor , dependent de numarul semnalelor analogice de intrare si de frecventa maxima a fiecarui semnal si viteza de prelucrare numerica propriu-zisa, dependent de structura sistemului de prelucrare numerica si de complexitatea algoritmului de prelucrare.

In functie de tipul aplicatiei , prelucrarea numerica a semnalelor poate fi: prelucrare online, realizata in timp real si prelucrare offline care nu impune lucrul in timp real.