EEE452 Digital Filters and Systemsİstanbul Okan ÜniversitesiAkademik Programlar Yazılım Mühendisliği (İngilizce) Öğrenciler için Genel BilgiDiploma EkiErasmus BeyanıUlusal Yeterlilikler
Yazılım Mühendisliği (İngilizce)
Lisans TYYÇ: 6. Düzey QF-EHEA: 1. Düzey EQF-LLL: 6. Düzey

Ders Genel Tanıtım Bilgileri

Ders Kodu: EEE452
Ders İsmi: Digital Filters and Systems
Ders Yarıyılı: Güz
Ders Kredileri:
Teorik Pratik Kredi AKTS
3 0 3 5
Öğretim Dili: EN
Ders Koşulu:
Ders İş Deneyimini Gerektiriyor mu?: Hayır
Dersin Türü: Zorunlu Ders
Dersin Seviyesi:
Lisans TYYÇ:6. Düzey QF-EHEA:1. Düzey EQF-LLL:6. Düzey
Dersin Veriliş Şekli: Yüz yüze
Dersin Koordinatörü: Dr.Öğr.Üyesi DİDEM KIVANÇ TÜRELİ
Dersi Veren(ler): Dr.Öğr.Üyesi DİDEM KIVANÇ TÜRELİ
Dersin Yardımcıları:

Dersin Amaç ve İçeriği

Dersin Amacı: Öğrencilere dijital sinyal işleme, filtre tasarımı ve uygulamaları konularında ileri düzeyde bilgi vermek.
Dersin İçeriği: Dijital filtrelere genel bakış. Optimal filtreler, lineer faz filtreleri. Dijital filtre yapıları, kararlılık testleri. FFT ve hızlı kıvrımlar. Kafes yapıları, durum uzayı gösterimleri, sonlu hassas sayısal efektler, yuvarlak kapalı gürültü ve minimizasyonu. Çoklu sinyal işleme, çok kanallı dijital filtreler ve veri enterpolasyonu, verimli çok fazlı yapılar. Nyquist filtreleme, filtre blokları, altband kodlayıcılar. Dalgacık dönüşür. Optimum niceleme, bit yerleştirme, optimal alt bant kodlayıcılar, veri sıkıştırma için dönüştürücü kodlayıcılar. Ayrık zamanlı Karhunen-Loeve dönüşüyor. Ayrık kosinüs dönüşümü (DCT). İletişim sistemlerinde sayısal filtrelerin uygulamaları.

Öğrenme Kazanımları

Bu dersi başarıyla tamamlayabilen öğrenciler;
Öğrenme Kazanımları
1 - Bilgi
Kuramsal - Olgusal
2 - Beceriler
Bilişsel - Uygulamalı
1) Filtrelerin farklı yollarını açıklayın ve bu uygulamaların filtrenin çalışma biçimini nasıl etkilediğini analiz edin.
2) Sayısallaştırma, yuvarlama ve kesme işlemlerinin bir dijital sistem üzerindeki etkisini analiz edin.
3) Analogdan dijital ve dijital ile analoga dönüşüm için bazı algoritmaları tanımlayın.
4) Sinyal tahmini için uyarlanabilir filtreleri analiz edin ve tasarlayın.
5) Rasgele sinyalleri zaman-frekans dönüşümleri kullanarak analiz edin.
3 - Yetkinlikler
İletişim ve Sosyal Yetkinlik
Öğrenme Yetkinliği
Alana Özgü Yetkinlik
Bağımsız Çalışabilme ve Sorumluluk Alabilme Yetkinliği

Ders Akış Planı

Hafta Konu Ön Hazırlık
1) • Müfredat. • Filtreler • Sinyal ve frekans bölgesi gösterimi, Bode çizimleri. • Dijital Filtreler, analog filtreler • Düşük geçiren, bant geçiren ve yüksek geçiren filtreler • Şerit durdurma filtreleri • Gerçek filtreler ve özellikleri: geçiş bandı dalgalanması, dalga bandı dalgalanması, geçiş bölgesi. Müfredat'ı gözden geçirin. Kitabın bir kopyasını edinin. Kitabın ilk yarısında, özellikle Bölüm 4.5 ve Bölüm 8'de ele alınan konuların bazılarını gözden geçirin.
2) Ayrık zaman sistemlerinin gerçekleştirilmesi için yapılar • FIR sistemleri için yapılar Doğrudan yapılar o Kademeli yapılar o Frekans örnekleme yapıları o Örgü yapısı • IIR sistemleri için yapılar Doğrudan yapılar o Sinyal akış grafikleri ve transpoze yapılar o Kademeli yapılar o Paralel biçimli yapılar o Frekans örnekleme yapıları o IIR sistemleri için kafes ve kafes merdiven yapıları Bölüm 7'yi okumaya başlayın. Sınıfta çözülen sorunları ve kitaptaki diğer sorunları inceleyin
3) • Z-dönüşümünün gözden geçirilmesi. • Durum uzayı sistem analizi ve yapıları Fark Denklemleri ile Karakterize Edilen Sistemlerin Durum-Mekân Tanımları o Durum-Uzay Denklemlerinin Çözümü. o Giriş-çıkış ve Devlet-Mekân Tanımları Arasındaki İlişkiler, o z-Alanında Durum-Uzay Analizi, o İlave Durum-Uzay Yapıları. Bölüm 7'yi okumaya devam edin, ayrıca bölüm 3'ü inceleyin. Kitapta sınıf ve diğer sorunlarda çözülmüş sorunları gözden geçirin.
4) • Rakamların Temsil Edilmesi Sayıların Sabit Noktalı Temsilleri Sayıların İkili Kayan Nokta Temsilciliği. o Yuvarlama ve Kesimden Kaynaklanan Hatalar. • Filtre Katsayılarının Kuantumlanması. o Filtre Katsayılarının Kuantumlanması Hassasiyetinin Analizi. o FIR Filtrelerindeki Katsayıların Kuantumlanması. • Dijital filtrelerde yuvarlama etkileri o Özyineli Sistemlerde Limit-Döngü Salınımları. o Taşmayı Önlemek İçin Ölçeklendirme, o Sayısal Filtrelerin Sabit Nokta Gerçekleşmelerinde Niceleme Etkilerinin İstatistiksel Karakterizasyonu. 7. bölümün okunmasını bitirin. Kitapta sınıf ve diğer sorunlarda çözülmüş sorunları gözden geçirin.
5) • Rastgele değişkenler • Rasgele süreçler • olasılık yoğunluk fonksiyonları, • beklenti, • otokorelasyon, • durağan rasgele süreçler • ergodik rasgele süreçler Ders kitabındaki Ek A ve B'yi okuyun. Sınıfta çözülmüş sorunları gözden geçirin.
6) • Bant Geçişli Sinyallerin Örneklenmesi o Bant Geçişli Sinyallerin Temsil Edilmesi o Bant Geçişli Sinyallerin Örneklenmesi o Kesintisiz Zaman İşaretlerinin Kesikli-Zamanlı İşlenmesi • Analogdan Dijital Dönüşüme o Örnek-ve-Tut. o Nicemleme ve Kodlama, Ders kitabındaki 9. bölüm okumaya başlayın Sınıfta çözülmüş sorunları gözden geçirin, bölüm 9'daki tüm problemleri gözden geçirin
7) • Analogdan Dijital Dönüşüme o Kuantizasyon Hatalarının Analizi, o Oversampling A / D Dönüştürücüler, • Dijitalten Analoga Dönüştürme o Örnekleme ve Tutma, o Birinci Sipariş Bekletme. o Gecikmeli Doğrusal Enterpolasyon, o Oversampling D / A Dönüştürücüler, Ders kitabındaki 9. bölüm okumaya devam edin Sınıfta çözülmüş sorunları gözden geçirin, bölüm 9'daki tüm problemleri gözden geçirin
8) Multirate sinyal işleme • Çok yönlü sayısal sinyal işlemeye giriş • Bir faktör D ile çarpma • Bir faktör I ile interpolasyon • Rasyonel faktör ile örnekleme hızı dönüşüm Ders kitabındaki 10. bölümü okuyun. Sınıfta çözülmüş sorunları gözden geçirin, bölüm 10'daki tüm problemleri gözden geçirin.
9) • Örnekleme hızı dönüştürme için filtre tasarımı ve uygulaması Doğrudan form FIR filtre yapıları o Çok fazlı filtre yapıları o Zamana bağlı filtre yapıları • Örnekleme hızı dönüşümünün çok kademeli olarak uygulanması • bant geçiren sinyallerinin örnekleme hızı dönüştürme • Herhangi bir faktöre göre örnekleme hızı dönüştürme • Çok yönlü sinyal işleme uygulaması Ders kitabındaki 10. bölümü okuyun. Sınıfta çözülmüş sorunları gözden geçirin, bölüm 10'daki tüm problemleri gözden geçirin.
10) Doğrusal Tahmin ve Optimum Doğrusal Filtreler • Durağan rastgele bir işlemin yenilik gösterimi o Akılcı güç spektrumu o Filtre parametreleri ile otokorelasyon dizisi arasındaki ilişkiler. • İleri ve geri doğrusal tahmin o İleri doğrusal tahmin o Geriye doğru doğrusal tahmin o Kafes İleri ve Geri Yineleyiciler İçin Optimum Yansıma Katsayıları o Bir AR Sürecinin Doğrusal Tahminle İlişkisi. • Normal denklemlerin çözümü o Levinson-Durbin Algoritması. Schiir Algoritması. • Doğrusal tahmin hata filtrelerinin özellikleri Ders kitabındaki 11. bölüm okumaya başlayın Sınıfta çözülmüş sorunları gözden geçirin, Bölüm 11'deki tüm problemleri gözden geçirin
11) • AR, MA ve ARMA'nın neyi temsil ettiğini ve bir sürecin neden bu şekilde modellendiğini açıklayın. • Wiener filtresini tanımlayın. • Verilen bir süreç için bir FIR Wiener filtresinin katsayılarını türetin. • Lineer ortalama-kare tahmin problemini tanımlayın. • Ortogonallik ilkesini ve LMMSE kestirimcisinin katsayılarını bulmak için nasıl kullanıldığını açıklayın. • IIR ve nedensel olmayan Wiener filtrelerini ve bunların nasıl türetildiklerini açıklayın. Ders kitabındaki 11. bölümü okuyun. Sınıfta çözülmüş sorunları gözden geçirin, Bölüm 11'deki tüm problemleri gözden geçirin
12) Güç spektrumu tahmini • Sinyallerin sonlu süreli gözlemlerinden spektrumların tahmini o Enerji Yoğunluğu Spektrumunun Hesaplanması. o Rasgele Sinyallerdeki Oto-Korelasyon ve Güç Spektrumunun Tahmini: Periyodogramı. o Gç Spektrum Tahmininde DFT'nin Kullanımı, • Güç spektrumu tahmini için parametrik olmayan yöntemler o Bartlett Metodu: Ortalama Periodogramlar, o Welch Metodu: Ortalama Periyodogramlarının Ortalaması, o Blackman ve Tukey Metodu: Periodogramın pürüzsüzleştirilmesi, o Parametrik Olmayan Güç Spektrumu Tahmincilerinin Performans Karakteristikleri, o Parametrik Olmayan Güç Spektrumu Tahminlerinin Hesaplamalı Gereksinimleri, 12. bölüm ve ders kitaplarındaki broşürleri okuyun. Sınıfta çözülen sorunları ve Bölüm 12'deki tüm sorunları inceleyin.
13) • Güç Spektrumu Tahmini için Parametrik Yöntemler o Otokorelasyon ve Model Parametreleri Arasındaki İlişkiler, o AR Modeli Parametreleri için Yule-Walker Yöntemi, o AR Model Parametrelerinin Burg Yöntemi, o AR Model Parametrelerinin Kısıtsız En Küçük Kareler Metodu, o A R Model Parametrelerinin Ardıl Olarak Kestirim Yöntemleri, o AR Model Sırasının seçimi, o Güç Modeli Tahmini için MA Modeli, o Güç Spektrumu Tahmini için ARMA Modeli, o Bazı Deneysel Sonuçlar, • Minimum Varyans Spektral Tahmini
14) • Spektrum Tahmini için Özdeğerlendirme Algoritmaları o Pisarenko Harmonik Ayrıştırma Metodu, o Beyazlık Gürültüsünde Sinüsoidler İçin Otokorelasyon Matrisinin Özdeğer Ayrışımı, o MUSIC Algoritması. o ESPRIT Algoritması, o Sipariş Seçim Kriterleri. o Deneysel Sonuçlar, 12. bölüm ve ders kitaplarındaki broşürleri okuyun. Sınıfta çözülen sorunları ve Bölüm 12'deki tüm sorunları inceleyin.
15) • Üniter Dönüşümler, Dalgacıklar ve Uygulamaları o Karhunen-Loeve Dönüşümü o Ayrık Kosinüs Transformu o Dalgacık Dönüşümleri o Altband kodlaması 12. bölüm ve ders kitaplarındaki broşürleri okuyun. Sınıfta çözülen sorunları ve Bölüm 12'deki tüm sorunları inceleyin.

Kaynaklar

Ders Notları / Kitaplar: J. G. Proakis, D. G. Manolakis, Digital Signal Processing: Principles, Algorithms, and Applications, Fourth edition, Pearson Prentice Hall Inc, 2007.
Diğer Kaynaklar:

Ders - Program Öğrenme Kazanım İlişkisi

Ders Öğrenme Kazanımları

1

2

3

4

5

Program Kazanımları
1) Proje yönetimi ile risk yönetimi ve değişiklik yönetimi gibi iş hayatındaki uygulamalar hakkında bilgi; girişimcilik, yenilikçilik ve sürdürebilir kalkınma hakkında farkındalık.
2) Matematik, fen bilimleri ve kendi dalları ile ilgili mühendislik konularında yeterli bilgi birikimi; bu alanlardaki kuramsal ve uygulamalı bilgileri mühendislik problemlerini modelleme ve çözme için uygulayabilme becerisi.
3) Karmaşık mühendislik problemlerini saptama, tanımlama, formüle etme ve çözme becerisi; bu amaçla uygun analiz ve modelleme yöntemlerini seçme ve uygulama becerisi.
4) Karmaşık bir sistemi, süreci, cihazı veya ürünü gerçekçi kısıtlar ve koşullar altında, belirli gereksinimleri karşılayacak şekilde tasarlama becerisi; bu amaçla modern tasarım yöntemlerini uygulama becerisi. (Gerçekçi kısıtlar ve koşullar tasarımın niteliğine göre, ekonomi, çevre sorunları, sürdürülebilirlik, üretilebilirlik, etik, sağlık, güvenlik, sosyal ve politik sorunlar gibi ögeleri içerirler.)
5) Mühendislik uygulamaları için gerekli olan modern teknik ve araçları geliştirme, seçme ve kullanma becerisi; bilişim teknolojilerini etkin bir şekilde kullanma becerisi.
6) Mühendislik problemlerinin incelenmesi için deney tasarlama, deney yapma, veri toplama, sonuçları analiz etme ve yorumlama becerisi.
7) Türkçe sözlü ve yazılı etkin iletişim kurma becerisi; en az bir yabancı dil bilgisi.
8) Yaşam boyu öğrenmenin gerekliliği bilinci; bilgiye erişebilme, bilim ve teknolojideki gelişmeleri izleme ve kendini sürekli yenileme becerisi.
9) Mesleki ve etik sorumluluk bilinci.
10) Mühendislik uygulamalarının evrensel ve toplumsal boyutlarda sağlık, çevre ve güvenlik üzerindeki etkileri ile çağın sorunları hakkında bilgi; mühendislik çözümlerinin hukuksal sonuçları konusunda farkındalık.
11) Disiplin içi ve çok disiplinli takımlarda etkin biçimde çalışabilme becerisi; bireysel çalışma becerisi.

Ders - Öğrenme Kazanımı İlişkisi

Etkisi Yok 1 En Düşük 2 Düşük 3 Orta 4 Yüksek 5 En Yüksek
           
Dersin Program Kazanımlarına Etkisi Katkı Payı
1) Proje yönetimi ile risk yönetimi ve değişiklik yönetimi gibi iş hayatındaki uygulamalar hakkında bilgi; girişimcilik, yenilikçilik ve sürdürebilir kalkınma hakkında farkındalık.
2) Matematik, fen bilimleri ve kendi dalları ile ilgili mühendislik konularında yeterli bilgi birikimi; bu alanlardaki kuramsal ve uygulamalı bilgileri mühendislik problemlerini modelleme ve çözme için uygulayabilme becerisi.
3) Karmaşık mühendislik problemlerini saptama, tanımlama, formüle etme ve çözme becerisi; bu amaçla uygun analiz ve modelleme yöntemlerini seçme ve uygulama becerisi.
4) Karmaşık bir sistemi, süreci, cihazı veya ürünü gerçekçi kısıtlar ve koşullar altında, belirli gereksinimleri karşılayacak şekilde tasarlama becerisi; bu amaçla modern tasarım yöntemlerini uygulama becerisi. (Gerçekçi kısıtlar ve koşullar tasarımın niteliğine göre, ekonomi, çevre sorunları, sürdürülebilirlik, üretilebilirlik, etik, sağlık, güvenlik, sosyal ve politik sorunlar gibi ögeleri içerirler.)
5) Mühendislik uygulamaları için gerekli olan modern teknik ve araçları geliştirme, seçme ve kullanma becerisi; bilişim teknolojilerini etkin bir şekilde kullanma becerisi.
6) Mühendislik problemlerinin incelenmesi için deney tasarlama, deney yapma, veri toplama, sonuçları analiz etme ve yorumlama becerisi.
7) Türkçe sözlü ve yazılı etkin iletişim kurma becerisi; en az bir yabancı dil bilgisi.
8) Yaşam boyu öğrenmenin gerekliliği bilinci; bilgiye erişebilme, bilim ve teknolojideki gelişmeleri izleme ve kendini sürekli yenileme becerisi.
9) Mesleki ve etik sorumluluk bilinci.
10) Mühendislik uygulamalarının evrensel ve toplumsal boyutlarda sağlık, çevre ve güvenlik üzerindeki etkileri ile çağın sorunları hakkında bilgi; mühendislik çözümlerinin hukuksal sonuçları konusunda farkındalık.
11) Disiplin içi ve çok disiplinli takımlarda etkin biçimde çalışabilme becerisi; bireysel çalışma becerisi.

Öğrenme Etkinliği ve Öğretme Yöntemleri

Anlatım
Ders
Okuma
Ödev
Problem Çözme

Ölçme ve Değerlendirme Yöntemleri ve Kriterleri

Yazılı Sınav (Açık uçlu sorular, çoktan seçmeli, doğru yanlış, eşleştirme, boşluk doldurma, sıralama)
Ödev
Uygulama
Gözlem
Raporlama

Ölçme ve Değerlendirme

Yarıyıl İçi Çalışmaları Aktivite Sayısı Katkı Payı
Laboratuar 6 % 10
Ödev 6 % 10
Ara Sınavlar 1 % 35
Final 1 % 45
Toplam % 100
YARIYIL İÇİ ÇALIŞMALARININ BAŞARI NOTU KATKISI % 55
YARIYIL SONU ÇALIŞMALARININ BAŞARI NOTUNA KATKISI % 45
Toplam % 100

İş Yükü ve AKTS Kredisi Hesaplaması

Aktiviteler Aktivite Sayısı Süre (Saat) İş Yükü
Ders Saati 14 3 42
Sınıf Dışı Ders Çalışması 14 3 42
Sunum / Seminer 1 3 3
Proje 1 12 12
Ödevler 5 2 10
Ara Sınavlar 1 15 15
Final 1 16 16
Toplam İş Yükü 140