Mudanças entre as edições de "PSD29007-Engtelecom(2018-2) - Prof. Marcos Moecke"
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(24 revisões intermediárias por 2 usuários não estão sendo mostradas) | |||
Linha 862: | Linha 862: | ||
===Unidade 4=== | ===Unidade 4=== | ||
− | + | ;Aula 29 (1 nov): | |
− | ;Aula | ||
*Realização de Filtros | *Realização de Filtros | ||
:* Realização de filtros FIR: Forma Direta. | :* Realização de filtros FIR: Forma Direta. | ||
Linha 890: | Linha 889: | ||
<center>[[Arquivo:FIR_AntiSym4_MathWorks.png |600 px]]</center> | <center>[[Arquivo:FIR_AntiSym4_MathWorks.png |600 px]]</center> | ||
<center> Figura 7 - Realização de filtros FIR de fase linear Antisimétrico IV</center> | <center> Figura 7 - Realização de filtros FIR de fase linear Antisimétrico IV</center> | ||
− | :* Realização de Filtros FIR [la.mathworks.com/help/dsp/ug/using-filter-designer.html usando o FDATool] | + | :* Realização de Filtros FIR [http://la.mathworks.com/help/dsp/ug/using-filter-designer.html usando o FDATool] |
:* Estudar [http://www.mathworks.com/help/simulink/slref/discretefirfilter.html estrutura de filtros disrcetos FIR no Matlab], [http://www.mathworks.com/help/dsp/ref/filterrealizationwizard.html Filter Realization Wizard - Reference], [http://www.mathworks.com/help/dsp/ug/filter-realization-wizard.html Filter Realization Wizard - User Guide]. | :* Estudar [http://www.mathworks.com/help/simulink/slref/discretefirfilter.html estrutura de filtros disrcetos FIR no Matlab], [http://www.mathworks.com/help/dsp/ref/filterrealizationwizard.html Filter Realization Wizard - Reference], [http://www.mathworks.com/help/dsp/ug/filter-realization-wizard.html Filter Realization Wizard - User Guide]. | ||
:*Ver pag. 303 a 312 de <ref name="SHENOI2006"/>. | :*Ver pag. 303 a 312 de <ref name="SHENOI2006"/>. | ||
− | + | ||
− | |||
:* Realização de Filtros usando o comando [http://www.mathworks.com/help/dsp/ref/realizemdl.html realizemdl] do MatLab | :* Realização de Filtros usando o comando [http://www.mathworks.com/help/dsp/ref/realizemdl.html realizemdl] do MatLab | ||
<syntaxhighlight lang=matlab> | <syntaxhighlight lang=matlab> | ||
Linha 921: | Linha 919: | ||
realizemdl(hFIR,'MapCoeffsToPorts','on'); | realizemdl(hFIR,'MapCoeffsToPorts','on'); | ||
</syntaxhighlight> | </syntaxhighlight> | ||
+ | |||
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+ | ;Aula 30-31 (6-8 nov): | ||
:* Realização de filtros IIR de 2ª ordem: Forma Direta I e II, e Forma Transposta I e II. | :* Realização de filtros IIR de 2ª ordem: Forma Direta I e II, e Forma Transposta I e II. | ||
:<math> H(z) = \frac{Y(z)}{X(z)}, H(z) = \frac{b_0 z^2 + b_1 z^1 + b_2}{z^2 + a_1 z^1 + a_2}, H(z) = \frac{b_0 + b_1 z^{-1} + b_2 z^{-2}}{1 + a_1 z^{-1} + a_2 z^{-2}} </math> | :<math> H(z) = \frac{Y(z)}{X(z)}, H(z) = \frac{b_0 z^2 + b_1 z^1 + b_2}{z^2 + a_1 z^1 + a_2}, H(z) = \frac{b_0 + b_1 z^{-1} + b_2 z^{-2}}{1 + a_1 z^{-1} + a_2 z^{-2}} </math> | ||
Linha 980: | Linha 981: | ||
::* Ver [http://www.mathworks.com/help/dsp/ref/polyphase.html polyphase], [http://www.mathworks.com/help/dsp/ref/mfilt.firdecim.html mfilt.firdecim], [http://www.mathworks.com/help/dsp/ref/dsp.firdecimator-class.html dsp.FIRDecimator] | ::* Ver [http://www.mathworks.com/help/dsp/ref/polyphase.html polyphase], [http://www.mathworks.com/help/dsp/ref/mfilt.firdecim.html mfilt.firdecim], [http://www.mathworks.com/help/dsp/ref/dsp.firdecimator-class.html dsp.FIRDecimator] | ||
− | ;Aula | + | ;Aula 32 (13 nov) |
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*Filtros Digitais: Quantização | *Filtros Digitais: Quantização | ||
:*Ver [https://www.mathworks.com/help/dsp/ref/fixed-point-filter-properties.html Fixed-Point Filter Properties] | :*Ver [https://www.mathworks.com/help/dsp/ref/fixed-point-filter-properties.html Fixed-Point Filter Properties] | ||
Linha 999: | Linha 997: | ||
</syntaxhighlight> | </syntaxhighlight> | ||
− | *Utilizando o filtro projetado na | + | :*Ler [http://www.clivemaxfield.com/diycalculator/sp-round.shtml Tipos de arredondamento], [https://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1274485 An introduction to different rounding algorithms] |
+ | *Sobre ponto flutuante [https://baseconvert.com/ieee-754-floating-point] | ||
+ | |||
+ | ===ATUAL=== | ||
+ | ;Aula 33 (20 nov) | ||
+ | *Utilizando o filtro projetado na AE1, faça a realização desse filtro quantizando-o com o menor número de bits, que preserve a especificação do mesmo. Se necessário o projeto inicial pode ser modificado inserindo ganhos de guarda na passagem, na rejeição, e também uma banda de guarda na especificação inicial das frequências de passagem e rejeição. | ||
*Verifique qual dos filtros IIR ou FIR resulta na menor área para a sua realização. | *Verifique qual dos filtros IIR ou FIR resulta na menor área para a sua realização. | ||
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+ | *Considere que para o número de elementos lógicos utilizados para: | ||
+ | ::Multiplicador => M x 2 x B | ||
+ | ::Somador => S x B | ||
+ | ::Atrasos => A x B | ||
+ | :onde M é o número de multiplicadores, S o número de somadores, A o número de atrasos e B o número de bits em ponto fixo (após a quantização) | ||
+ | *Após a realização do filtro, esporte o modelo do filtro para o Simulink. | ||
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+ | Gustavo e Kleiton - Fazer a realização do filtro LP (Kaiser) IIR e FIR | ||
+ | Maria e Paulo - Fazer a realização do filtro HP (Kaiser) IIR e FIR | ||
+ | Marina e Renan - Fazer a realização do filtro HP (Kaiser) IIR e FIR | ||
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Linha 1 092: | Linha 1 103: | ||
*Entrega dos Atividades Extraclasse ao longo do semestre AE1 a AE(N). A entrega, detalhes e prazos de cada AE serão indicados na plataforma Moodle | *Entrega dos Atividades Extraclasse ao longo do semestre AE1 a AE(N). A entrega, detalhes e prazos de cada AE serão indicados na plataforma Moodle | ||
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− | + | {{collapse top | AP1 - Projeto de Filtros Digitais IIR e FIR (Entrega e prazos ver Moodle)}} | |
− | + | Esta avaliação visa verificar se você conhece a metodologia de projeto de filtros digitais IIR e FIR: | |
− | + | * No caso dos filtros IIR, a metodologia envolve a realização de: (a) projeto de um filtro protótipo analógico passa-baixas H(p); (b) transformação em frequência do filtro H(p) -> H(s), obtendo o filtro LP, HP, BP, BS, conforme o tipo de filtro desejado; (c) transformação do filtro analógico em filtro digital H(s) -> H(z) utilizando a transformação "Bilinear" ou pela transformação "Invariante ao Impulso". | |
− | + | * No caso dos filtros FIR, são solicitadas três técnicas diferentes de projeto de filtro: (a) com janelas fixas, (b) com janela ajustáveis; (b) com o algoritmo de Parks-McCleallan (PM); | |
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− | :* | + | ;ESPECIFICAÇÕES: |
− | + | * Nesta avaliação é solicitado que cada equipe projeto os mesmos filtros IIR e FIR. Os detalhes de cada filtro são indicados na tabela abaixo. Para todos os filtros considere a frequencia de amostragem como sendo <math> f_a = 8 kHz </math>. | |
− | + | Todas equipes tem filtros com As = 20, 30, 40, e Ap = 0.5, 1. 2 | |
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{| class="wikitable" border="1" cellpadding="3" cellspacing="0" style="text-align:left; font-size:100%" bgcolor="#efefef" | {| class="wikitable" border="1" cellpadding="3" cellspacing="0" style="text-align:left; font-size:100%" bgcolor="#efefef" | ||
− | ! scope="col" width= | + | ! scope="col" width=10% align="left"| Equipe |
− | ! scope="col" width= | + | ! scope="col" width=15% align="center"| Filtro 1 |
− | + | ! scope="col" width=15% align="center"| Filtro 2 | |
− | + | ! scope="col" width=20% align="center"| Filtro 3 | |
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− | | | + | | Equipe 1 (Maria e Paulo) |
+ | | LP - (f1 = 500 Hz; f2 = 800 Hz, Ap = 1 dB, As = 30 dB, GdB = 0 dB) | ||
+ | | HP - (f1 = 500 Hz; f2 = 800 Hz, Ap = 2 dB, As = 20 dB, GdB = 10 dB) | ||
+ | | BP - (f1 = 700 Hz; f2 = 800 Hz, f3 = 900 Hz; f4 = 1150 Hz, Ap = 0.5 dB, As = 40 dB, GdB = 0 dB) | ||
|- | |- | ||
− | | | + | | Equipe 2 (Gustavo e Kleiton) |
+ | | LP - (f1 = 1000 Hz; f2 = 1300 Hz, Ap = 2 dB, As = 30 dB, GdB = 5 dB) | ||
+ | | HP - (f1 = 1000 Hz; f2 = 1300 Hz, Ap = 0.5 dB, As = 40 dB, GdB = 0 dB) | ||
+ | | BP - (f1 = 1000 Hz; f2 = 1200 Hz, f3 = 1250 Hz; f4 = 1300 Hz, Ap = 1 dB, As = 20 dB, GdB = 0 dB) | ||
|- | |- | ||
− | | | + | | Equipe 3 (Renan e Marina) |
+ | | LP - (f1 = 2800 Hz; f2 = 3200 Hz, Ap = 1 dB, As = 40 dB, GdB = 0 dB) | ||
+ | | HP - (f1 = 2800 Hz; f2 = 3200 Hz, Ap = 0.5 dB, As = 20 dB, GdB = 0 dB) | ||
+ | | BP - (f1 = 3000 Hz; f2 = 3200 Hz, f3 = 3400 Hz; f4 = 3500 Hz, Ap = 2 dB, As = 30 dB, GdB = -10 dB) | ||
|} | |} | ||
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+ | :onde: | ||
+ | :: LP (''Low Pass'')- Passa Baixa, HP (''High Pass'')- Passa Altas, BP (''Band Pass'')- Passa Faixa, BS (''Band Stop'')- Rejeita Faixa | ||
+ | :: <math> f_N </math> - são as "N" frequência de especificação do filtro dadas em Hertz (kHz ou MHz); | ||
+ | :: <math> f_p </math> - frequência de passagem; <math> f_r </math> - frequência de rejeição, <math> A_p </math> - Atenuação máxima na banda de passagem (dB), <math> A_r </math> - Atenuação mínima na banda de rejeição (dB), <math> G_p </math> - Ganho médio na banda de passagem (dB). | ||
+ | Alguns detalhes sobre o projeto dos filtros para cada equipe. | ||
{| class="wikitable" border="1" cellpadding="3" cellspacing="0" style="text-align:left; font-size:100%" bgcolor="#efefef" | {| class="wikitable" border="1" cellpadding="3" cellspacing="0" style="text-align:left; font-size:100%" bgcolor="#efefef" | ||
! scope="col" width=10% align="left"| Equipe | ! scope="col" width=10% align="left"| Equipe | ||
Linha 1 181: | Linha 1 144: | ||
! scope="col" width=15% align="center"| Filtro 2 | ! scope="col" width=15% align="center"| Filtro 2 | ||
! scope="col" width=20% align="center"| Filtro 3 | ! scope="col" width=20% align="center"| Filtro 3 | ||
− | |||
|- | |- | ||
| Equipe 1 | | Equipe 1 | ||
− | | | + | | IIR - Chebyshev I, FIR - Janela Fixa |
− | | | + | | IIR - Butterworth, FIR - Janela Ajustável |
− | | | + | | IIR - Eliptico, FIR - PM |
− | |||
|- | |- | ||
| Equipe 2 | | Equipe 2 | ||
− | | | + | | IIR - Butterworth, FIR - Janela Ajustável |
− | | | + | | IIR - Chebyshev II, FIR - Janela Fixa |
− | | | + | | IIR - Eliptico, FIR - PM |
− | |||
|- | |- | ||
| Equipe 3 | | Equipe 3 | ||
− | | | + | | IIR - Eliptico, FIR - Janela Fixa |
− | + | | IIR - Butterworth, FIR - Janela Ajustável | |
− | + | | IIR - Chebyshev II, FIR - PM | |
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− | + | :* Os filtros IIR do tipo Butterworth devem ser todos os calculados efetuados a partir das equações, enquanto os demais filtros IIR podem ser projetados obtendo a função H(p) diretamente com funções do Matlab. | |
− | + | :* O filtro FIR de janela fixa ou ajustável podem ter a janela calculada diretamente usando funções do Matlab. Nos dois casos é necessário calcular os valores dos coeficientes da série de Fourier. | |
− | + | :* No caso das janelas fixas, utilize a janela mais adequada para a especificação do filtro (que resulta na menor ordem). | |
− | + | :* No caso das janelas ajustáveis, podem ser utilizadas kaiser, chebyshev, gauss, tukey, ou taylor. | |
− | :*Os filtros | + | :* O filtro FIR BP deve ser projetado usando o algoritmo de Parks-McCleallan. |
− | :* | + | :* Em todos os filtros busque obter a menor ordem que possibilite ter uma resposta de frequência que atende a sua especificação. |
− | :* | + | :* Se achar necessário utilize o FVTOOL e o FDAtool para a análise dos filtros. |
− | :* | + | :* Se desejar use o Simulink para testar a resposta de frequencia dos filtros projetados (2 PONTOS de BONUS). |
− | :* | + | |
− | :* | + | ;ENTREGAS: |
− | :* | + | :* Deverá ser feita um quadro comparativo dos filtros FIR x IIR indicando no mínimo a ordem dos filtros. |
+ | :* A resposta em frequência dos filtros IIR e FIR do mesmo tipo (ganho em dB e fase) deverá ser mostrada em um mesmo gráfico. | ||
+ | :* Utilize uma mascara com cor diferenciada para indicar claramente a especificação do filtro, e crie um segundo gráfico mostrando claramente a banda de passagem conforme ilustrado nas figuras abaixo: | ||
[[Arquivo:KaiserFIR.png| 600 px | Resposta em frequência - Ganho em dB ]] [[Arquivo:KaiserFIRZoom.png |600 px | Detalhe da banda de passagem da resposta em frequência - Ganho em dB]] | [[Arquivo:KaiserFIR.png| 600 px | Resposta em frequência - Ganho em dB ]] [[Arquivo:KaiserFIRZoom.png |600 px | Detalhe da banda de passagem da resposta em frequência - Ganho em dB]] | ||
− | + | :* Também deverá ser mostrado o atraso de grupo dos filtros (ver função [https://www.mathworks.com/help/signal/ref/grpdelay.html grpdelay] do Matlab) | |
+ | :* O diagrama dos pólos e zeros dos filtros | ||
+ | :* Utilize escala em dB para as respostas em frequência. | ||
+ | :* Tanto no resposta em frequência como no atraso de grupo use nas abcissas utilize uma escala em Hz (kHz ou MHz) adequada ao seu caso. | ||
:* Escreva um relatório técnico em PDF mostrando os resultados obtidos e comentando os resultados obtidos. Não é necessário apresentar a teoria utilizado para o projeto, mas todos os cálculos e metodologia utilizada devem estar documentados. | :* Escreva um relatório técnico em PDF mostrando os resultados obtidos e comentando os resultados obtidos. Não é necessário apresentar a teoria utilizado para o projeto, mas todos os cálculos e metodologia utilizada devem estar documentados. | ||
− | :* Envie o relatório em pdf e os arquivos ".m" | + | :* Compare os vários aspectos diferentes dos filtros e faça uma análise sobre as diferenças entre os IIR e FIR. |
+ | :* Envie o relatório em pdf e os arquivos ".m" usando a plataforma Moodle. | ||
{{collapse bottom}} | {{collapse bottom}} | ||
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− | + | {{collapse top | expand=true| AP2 - Projeto de um Detector de DTMF (Entrega e prazos ver Moodle)}} | |
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* Projeto de um receptor [https://pt.wikipedia.org/wiki/DTMF DTMF]. | * Projeto de um receptor [https://pt.wikipedia.org/wiki/DTMF DTMF]. | ||
− | :* cada equipe deverá projetar os discriminadores de frequências | + | :* cada equipe deverá projetar os discriminadores de frequências do sistema DTMF que permitam discriminar os números indicados na tabela abaixo. |
{| class="wikitable" border="1" cellpadding="3" cellspacing="0" style="text-align:left; font-size:100%" bgcolor="#efefef" | {| class="wikitable" border="1" cellpadding="3" cellspacing="0" style="text-align:left; font-size:100%" bgcolor="#efefef" | ||
! scope="col" width=20% align="left"| Equipe | ! scope="col" width=20% align="left"| Equipe | ||
− | |||
− | |||
! scope="col" width=20% align="center"| Teclas | ! scope="col" width=20% align="center"| Teclas | ||
− | ! scope="col" width=20% align="center"| Fator (N) | + | ! scope="col" width=20% align="center"| Fator subamostragem (N) |
|- | |- | ||
− | | | + | | E1 || 7, 9, 5, 2, # || 6 |
|- | |- | ||
− | | | + | | E2 || 4, 5, 3, 8, 0 || 10 |
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
|- | |- | ||
− | | | + | | E3 || 2, 3, 4, 9, * || 14 |
|} | |} | ||
− | ::* A frequência de amostragem ''fa2'' do sinal de entrada no sistema mostrado abaixo é de 44,1/N kHz, no entanto o sinal gerado no AUDACITY é amostrado em fa1 = 44,1 kHz, portanto antes do circuito abaixo é necessário incluir um filtro antialiasing (low pass) com fc = (44,1/2)/N kHz e um circuito para subamostrar (downsampling) o sinal com fa1 = 44,1 kHz. | + | ::* A frequência de amostragem ''fa2'' do sinal de entrada no sistema mostrado abaixo é de 44,1/N kHz, no entanto o sinal gerado no AUDACITY é amostrado em fa1 = 44,1 kHz, portanto antes do circuito abaixo é necessário incluir um filtro antialiasing (low pass) com fc = (44,1/2)/N kHz e um circuito para subamostrar (downsampling) o sinal com fa1 = 44,1 kHz. Esse filtro deverá ser do tipo IIR, sendo de aproximação Butterworth ou Chebyshev tipo 1, para que tenha uma resposta de frequência monotonicamente decrescente após a frequência de corte Assim o sistema terá duas frequências de amostragem, '''fa1 = 44,1 kHz''' até o subamostrador e '''fa2 = 44,1/N kHz''' depois deste circuito. |
:* As especificações do discriminador de frequência, mostrado na figura, são: | :* As especificações do discriminador de frequência, mostrado na figura, são: | ||
<center> [[Arquivo:DiscriminadorDTMF.png]]</center> | <center> [[Arquivo:DiscriminadorDTMF.png]]</center> | ||
Linha 1 299: | Linha 1 214: | ||
</syntaxhighlight> | </syntaxhighlight> | ||
De acordo com [http://www.etsi.org/deliver/etsi_es/201200_201299/20123502/01.01.01_60/es_20123502v010101p.pdf ETSI ES 201 235-2 - Specification of Dual Tone Multi-Frequency (DTMF) Transmitters and Receivers; Part 3: Transmitters] as características dos componentes do transmissor são: | De acordo com [http://www.etsi.org/deliver/etsi_es/201200_201299/20123502/01.01.01_60/es_20123502v010101p.pdf ETSI ES 201 235-2 - Specification of Dual Tone Multi-Frequency (DTMF) Transmitters and Receivers; Part 3: Transmitters] as características dos componentes do transmissor são: | ||
+ | |||
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High group: signalling frequencies , which have nominal values of 1 209 Hz, 1 336 Hz, 1 477 Hz and 1 633 Hz | High group: signalling frequencies , which have nominal values of 1 209 Hz, 1 336 Hz, 1 477 Hz and 1 633 Hz | ||
Low group: signalling frequencies, which have nominal values of 697 Hz, 770 Hz, 852 Hz and 941 Hz | Low group: signalling frequencies, which have nominal values of 697 Hz, 770 Hz, 852 Hz and 941 Hz | ||
The tolerances of the output frequencies shall be within ±1,5 % of their nominal values. | The tolerances of the output frequencies shall be within ±1,5 % of their nominal values. | ||
− | The sending levels when the DTMF transmitter is terminated with the reference impedance ZR, | + | The sending levels when the DTMF transmitter is terminated with the reference impedance ZR,shall be: |
- for the high frequency group: -9,0 dBV, +2,0 dB / -2,5 dB; | - for the high frequency group: -9,0 dBV, +2,0 dB / -2,5 dB; | ||
- for the low frequency group: -11,0 dBV, +2,5 dB / -2,0 dB | - for the low frequency group: -11,0 dBV, +2,5 dB / -2,0 dB | ||
where dBV - Absolute voltage level expressed in decibels relative to 1 volt. | where dBV - Absolute voltage level expressed in decibels relative to 1 volt. | ||
− | The duration of any individual DTMF tone combination sent shall not be less than 65 ms. The duration of the pause between any individual DTMF tone combination shall not be less than 65 ms. | + | The duration of any individual DTMF tone combination sent shall not be less than 65 ms. |
+ | The duration of the pause between any individual DTMF tone combination shall not be less than 65 ms. | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
− | + | ::* Os filtros das linhas e das colunas devem ser do tipo FIR. As diferenças de atraso entre os filtros devem ser compensadas usados elementos de atraso (<math> z^{-n} </math>). | |
− | ::* Os filtros das linhas | + | ::* Sugere-se utilizar para o filtro do detector de envoltório um filtro IIR do tipo Butterworth. |
::* O circuito retificador deve se implementado pela função '''abs'''. | ::* O circuito retificador deve se implementado pela função '''abs'''. | ||
::* O circuito '''TC - Threshold Comparator''' não deve ser implementado, pois tem apenas a função de rejeitar sinais de entrada que estão acima de -3dBm ou abaixo de -40 dBm, | ::* O circuito '''TC - Threshold Comparator''' não deve ser implementado, pois tem apenas a função de rejeitar sinais de entrada que estão acima de -3dBm ou abaixo de -40 dBm, | ||
Linha 1 316: | Linha 1 234: | ||
:::*1) Um sinal DTMF gerado através da soma das duas frequência correspondente a linha e coluna. | :::*1) Um sinal DTMF gerado através da soma das duas frequência correspondente a linha e coluna. | ||
:::*2) Os 5 Sinal de DTMF correspondentes as 5 teclas indicadas para a equipe, com '''duração de 0,5 segundos'''. | :::*2) Os 5 Sinal de DTMF correspondentes as 5 teclas indicadas para a equipe, com '''duração de 0,5 segundos'''. | ||
− | :::*3) Um sinal DTMF correspondente a sequencia de teclas "123456789*0#" com '''duração de tom de | + | :::*3) Um sinal DTMF correspondente a sequencia de teclas "123456789*0#" com '''duração de tom de 65ms e pausa de 65ms''' para cada tecla. (ver [http://www.etsi.org/deliver/etsi_es/201200_201299/20123502/01.01.01_60/es_20123502v010101p.pdf ETSI ES 201 235-2 - Specification of Dual Tone Multi-Frequency (DTMF) Transmitters and Receivers; Part 2: Transmitters]) |
− | :::* | + | :::*4) Os sinais do item (2) e (3) somados a um ruído branco, cuja relação sinal/ruído deve alterável entre 0 dB até 80 dB. |
::* A seleção do sinal de entrada pode ser feita através de '''manual switch''' ou '''multiport switch'''. | ::* A seleção do sinal de entrada pode ser feita através de '''manual switch''' ou '''multiport switch'''. | ||
::* Os discriminadores das linhas e colunas não especificados, deverão ser feitos usando filtros simples centrados nas frequências centrais das linhas e colunas correspondentes, sem a preocupação de atender as bandas de passagem e rejeição. | ::* Os discriminadores das linhas e colunas não especificados, deverão ser feitos usando filtros simples centrados nas frequências centrais das linhas e colunas correspondentes, sem a preocupação de atender as bandas de passagem e rejeição. | ||
Linha 1 328: | Linha 1 246: | ||
::* Para comprovar o funcionamento do sistema realize a simulação final do sistema no ModelSim. | ::* Para comprovar o funcionamento do sistema realize a simulação final do sistema no ModelSim. | ||
− | :* Escreva um relatório técnico em PDF mostrando os resultados obtidos e comentando os resultados obtidos. Não é necessário apresentar a teoria utilizado para o projeto, mas | + | ;ENTREGAS: |
+ | :* Mostrar a resposta em frequência dos filtros utilizados (IIR ou FIR). | ||
+ | :* Mostrar o atraso de grupo dos filtros. | ||
+ | :* Tanto no resposta em frequência como no atraso de grupo use nas abcissas utilize uma escala em Hz (kHz ou MHz) adequada ao seu caso. | ||
+ | :* Apresentar no Simulink o sistema organizado em subsistemas/áreas. Documentar os vários subsistemas e função dos blocos. | ||
+ | :* Mostre no relatório claramente que o que foi solicitado no projeto está sendo atendido através de testes com o Simulink. | ||
+ | |||
+ | :* Escreva um relatório técnico em PDF mostrando os resultados obtidos e comentando os resultados obtidos. Não é necessário apresentar a teoria utilizado para o projeto, mas todos os cálculos e metodologia utilizada devem estar documentados. | ||
+ | |||
:* Envie o relatório em pdf e os arquivos ".m" utilizados na plataforma Moodle. | :* Envie o relatório em pdf e os arquivos ".m" utilizados na plataforma Moodle. | ||
− | '' | + | |
+ | :* ''(Opcional) As equipes que desejarem poderão programar o hardware de um kit FPGA para conferir o funcionamento do sistema. Sugere-se que a geração dos sinais DTMF seja feita utilizando um app gerador para Smartphone e usada a interface conversora A/D para capturar os sinais de entrada. '' | ||
+ | |||
+ | ;NORMAS DE DTMF: | ||
:* Ver as especificações DTMF em: | :* Ver as especificações DTMF em: | ||
* [http://www.etsi.org/deliver/etsi_es/201200_201299/20123501/01.01.01_50/es_20123501v010101m.pdf ETSI ES 201 235-1 - Specification of Dual Tone Multi-Frequency (DTMF) Transmitters and Receivers; Part 1: General] | * [http://www.etsi.org/deliver/etsi_es/201200_201299/20123501/01.01.01_50/es_20123501v010101m.pdf ETSI ES 201 235-1 - Specification of Dual Tone Multi-Frequency (DTMF) Transmitters and Receivers; Part 1: General] | ||
Linha 1 341: | Linha 1 270: | ||
* [http://www.sengpielaudio.com/calculator-db-volt.htm Calculador de dBV] | * [http://www.sengpielaudio.com/calculator-db-volt.htm Calculador de dBV] | ||
{{collapse bottom}} | {{collapse bottom}} | ||
− | + | ||
==Referências Bibliográficas== | ==Referências Bibliográficas== | ||
<references/> | <references/> | ||
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Edição atual tal como às 13h35min de 29 de novembro de 2018
Registro on-line das aulas
Unidade 1 | ||||||||
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Unidade 1
%% Experimento 2.3 - Filtros Digitais
% Exemplos e Experimentos baseados no livro:
% DINIZ, P. S. R., DA SILVA, E. A. B., e LIMA NETTO, S. Processamento Digital de Sinais: Projeto e Análise de Sistemas. 2. ed. Porto Alegre: Bookman, 2014. 976 p. ISBN 978-8582601235.
% FILE: Exp2_3.m
%% 1º filtro
p1 = 0.9*exp(1j*pi/4);
Z = [1 -1 ]'; P = [p1 p1']';
[num,den] = zp2tf(Z,P,1);
[h,w] = freqz(num,den);
figure(1); plot(w,abs(h)/max(abs(h)));
figure(2); zplane(num,den);
%% 2º filtro
z1 = exp(1j*pi/8);
z2 = exp(1j*3*pi/8);
p1 = 0.9*exp(1j*pi/4);
Z = [1 -1 z1 z1' z2 z2']';
P = [p1 p1' p1 p1' p1 p1']';
[num,den] = zp2tf(Z,P,1);
[h,w] = freqz(num,den);
figure(1); plot(w,abs(h)/max(abs(h)));
figure(2); zplane(num,den);
%% 3º filtro
z1 = exp(1j*pi/8);
z2 = exp(1j*3*pi/8);
p1 = 0.99*exp(1j*pi/4);
p2 = 0.9*exp(1j*pi/4 - 1j*pi/30);
p3 = 0.9*exp(1j*pi/4 + 1j*pi/30);
Z = [1 -1 z1 z1' z2 z2']';
P = [p1 p1' p2 p2' p3 p3']';
[num,den] = zp2tf(Z,P,1);
[h,w] = freqz(num,den);
figure(1); plot(w,abs(h)/max(abs(h)));
figure(2); zplane(num,den);
%% Carregando o som
clear, close, clc
load handel;
%% Reproduzindo o som
sound(y,Fs)
% Reproduzindo o som
%soundsc(y,Fs)
% Reproduzindo o som
%player = audioplayer(y, Fs);
%play(player);
%% Carregando o som
clear, close, clc
[y,Fs] = audioread('DTMF_8kHz.ogg');
%% Reproduzindo o som
sound(y,Fs)
%% Visualizando o som no DT
time = [0:length(y)-1]'/Fs;
plot(time',y'); xlabel('segundos');
xlim([0 time(end)]), ylim([-1 1]);
%% Visualizando o som no DF
Nfreq = length(y);
freq = linspace(0,2*pi,Nfreq)'*Fs/pi/2;
Y = fft(y,Nfreq)/Nfreq;
plot(freq,abs(Y)); xlabel('Hertz');
xlim([0 Fs/2]);
|
Unidade 2 |
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Unidade 2
b = [1 1];
a = [1 1 5];
[z1,p1,k]=tf2zp(b,a)
z2 = roots(b);
p2 = roots(a);
zplane(b,a);
%%
freqs(b,a);
%%
syms s w
H(s) = (s+1)/(s^2 + s + 5);
pretty(H(1j*w))
latex(H(1j*w))
%%
ws = logspace(-2, 1, 1000);
h = H(1j*ws);
subplot(211)
semilogx(ws,abs(h)); grid on;
subplot(212)
semilogx(ws,angle(h)/pi*180); grid on;
%Butterworth lowpass Responses (db)
w = 0.1:0.01:10;
H=inline('10*log10(1./(1+w.^(2*n)))','w','n');
for k = 1:1:10
semilogx(w,H(w,k)); hold on;
end
grid on
%Butterworth lowpass Responses (linear)
w = 0.1:0.01:2;
H=inline('1./(1+w.^(2*n))','w','n');
for k = 1:1:10
plot(w,H(w,k)); hold on;
end
grid on
Os polinômios de Chebyshev de primeira ordem são definidos pela relação recursiva: Os primeiros cinco polinômios de Chebyshev de primeira ordem são:
%% Projeto de filtro passa-baixas usando funções do Matlab
%% Especificações do filtro
Wp =16000; Ws = 20000; Ap = 0.3; As = 20; G0= 3;
% Para analisar o filtro projetado, use fvtool(b,a) para observar plano s, resposta em magnitude, fase e atraso de grupo
%% Butterworth
[n,Wn] = buttord(Wp, Ws, Ap, As,'s')
[b,a] = butter(n,Wn, 's');
%% Chebyshev I
n = cheb1ord(Wp, Ws, Ap, As,'s')
[b,a] = cheby1(n,Ap, Wp, 's');
%% Chebyshev II
n = cheb2ord(Wp, Ws, Ap, As,'s')
[b,a] = cheby2(n,As, Ws, 's');
%% Elliptic - Cauer
[n, Wn] = ellipord(Wp, Ws, Ap, As,'s')
[b,a] = ellip(n,Ap,As, Wn, 's');
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Unidade 3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Unidade 3
L = 64;
wvtool(rectwin(L), triang(L), bartlett(L), hann(L), hamming(L), blackman(L), blackmanharris(L), nuttallwin(L));
Aula suspenda - participação no SEPEI 2018
Projetar um filtro passa baixas usando uma janela temporal fixa (verificar a janela que atende a especificação) wp = 0.2*pi; Ap = 0.2 dB; Gp = 0 dB ws = 0.3*pi; As = 60 dB;
Projetar um filtro LP usando uma janela temporal fixa (hamming, bartlett-hanning, hanning). wp = 0.4*pi; Ap = 1 dB; Gp = 0 dB ws = 0.6*pi; As = 40 dB;
N = <ordem>
h_fir = fir1(N,Wn,hamming(N+1));
[Hw,w] =freqz(h_fir);
plot(w/pi,20*log10(abs(Hw)))
title(['hamming N = ' num2str(N)])
%fvtool(h_fir,1)
L = 64;
r = 60; % Chebyshev e Tukey
alpha = 3; % Gauss
betha = 8; % Kaiser
nbar = 10; % Taylor
wvtool(kaiser(L,betha), chebwin(L,r), gausswin(L,alpha),tukeywin(L,r), taylorwin(L,nbar,-r));
Para a janela de Kaiser, a estimação do fator e da ordem do filtro são obtidos por:
onde é a atenuação do lóbulo lateral e é a largura da banda de transição em rad/amostra. A janela de Kaiser é definida por:
onde : é a função de Bessel de ordem zero [1] Utilizando o Matlab é possível estimar esses valores utilizando a função kaiserord. Exemplo da obtenção de um filtro passa baixa com , , atenuação de 40 dB na "stopband" fsamp = 8000;
fcuts = [1000 1500];
mags = [1 0];
devs = [0.01 0.01];
[n,Wn,beta,ftype] = kaiserord(fcuts,mags,devs,fsamp);
Com os parâmetros é possível projetar o filtro usando a função fir1, que utiliza o método da janela para o projeto do filtro. h_fir = fir1(n,Wn,ftype,kaiser(n+1,beta),'noscale');
[Hw,w] =freqz(h_fir);
plot(w*fsamp/2/pi,20*log10(abs(Hw)))
title(['Kaiser filter N = ' num2str(n)])
%fvtool(h_fir,1)
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Unidade 4 |
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Unidade 4
Fs = 30000; % Sampling Frequency
Fpass = 12000; % Passband Frequency
Fstop = 13000; % Stopband Frequency
Dpass = 0.01; % Passband Ripple
Dstop = 0.01; % Stopband Attenuation
flag = 'scale'; % Sampling Flag
% Calculate the order from the parameters using KAISERORD.
[N,Wn,BETA,TYPE] = kaiserord([Fpass Fstop]/(Fs/2), [1 0], [Dstop Dpass]);
% Calculate the coefficients using the FIR1 function.
b = fir1(N, Wn, TYPE, kaiser(N+1, BETA), flag);
hFIR = dsp.FIRFilter;
hFIR.Numerator = b;
% Para definir diretamente os coeficientes
realizemdl(hFIR)
% Para definir os coeficientes através de uma matriz de entrada
realizemdl(hFIR,'MapCoeffsToPorts','on');
x=-0.2;
% Word length = 8, fraction length = 7
q=quantizer([8,7]);
xq=quantize(q,x);
binxq=num2bin(q,xq)
% Word length = 16, fraction length = 15
q1=quantizer([16 15]);
xq1 = quantize(q1,x);
binxq1=num2bin(q1,xq1)
ATUAL
Gustavo e Kleiton - Fazer a realização do filtro LP (Kaiser) IIR e FIR Maria e Paulo - Fazer a realização do filtro HP (Kaiser) IIR e FIR Marina e Renan - Fazer a realização do filtro HP (Kaiser) IIR e FIR |
Unidade 5 - PROJETO FINAL |
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Unidade 5 - PROJETO FINAL |
Avaliações
- Entrega dos diversas Atividades Extraclasse ao longo do semestre.
- Entrega do Projeto Final. O projeto é avaliado nos quesitos:
- 1) Implementação do Sistema,
- 2) Documentação,
- 3) Avaliação Global do aluno no projeto.
- Entrega dos Atividades Extraclasse ao longo do semestre AE1 a AE(N). A entrega, detalhes e prazos de cada AE serão indicados na plataforma Moodle
AP1 - Projeto de Filtros Digitais IIR e FIR (Entrega e prazos ver Moodle) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
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Esta avaliação visa verificar se você conhece a metodologia de projeto de filtros digitais IIR e FIR:
Todas equipes tem filtros com As = 20, 30, 40, e Ap = 0.5, 1. 2
Alguns detalhes sobre o projeto dos filtros para cada equipe.
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ATUAL
AP2 - Projeto de um Detector de DTMF (Entrega e prazos ver Moodle) | ||||||||||||
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De acordo com ETSI ES 201 235-3 - Specification of Dual Tone Multi-Frequency (DTMF) Transmitters and Receivers; Part 3: Receivers as características dos componentes do receptor são:
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Referências Bibliográficas
- ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 DINIZ, P. S. R., DA SILVA, E. A. B., e LIMA NETTO, S. Processamento Digital de Sinais: Projeto e Análise de Sistemas. 2. ed. Porto Alegre: Bookman, 2014. 976 p. ISBN 978-8582601235
- ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 SHENOI, B. A. Introduction to Digital Signal Processing and Filter Design. 1.ed. New Jersey: John Wiley-Interscience, 2006. 440 p. ISBN 978-0471464822
- ↑ LATHI, Bhagwandas P. Sinais e Sistemas Lineares. 2. ed. Porto Alegre: Artmed-Bookman, 2007. 856 p. ISBN 978-8560031139