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授業科目名 信号とシステム演習
時間割番号 TEE115
担当教員名 本間 聡
開講学期・曜日・時限 後期・金・II 単位数 1
<対象学生>
(未登録)
<授業の目的>
本演習では「信号とシステム(時間割番号TEE114)」の講義の進展にあわせて,関連する演習を行う.PC上で様々なディジタル信号を自ら処理する演習を通じて,ディジタル信号の取扱方法を身につけ,ディジタル信号処理技術への理解を深めることが本演習の目的である.
<本授業科目による獲得・涵養が特に期待されるコンピテンシー>(能力・資質)
工学部(~2023年度入学生)>電気電子工学科向け
記号コンピテンシー(能力・資質) 
EE-A専門6.信号とシステム標本化された離散時間信号と離散時間システムの概要を説明でき、基礎的なディジタル信号処理(インパルス応答・周波数応答・システム関数の相互導出、極-零プロットの描画、簡単なFIR/IIRフィルタの設計・特性評価、離散フーリエ変換を用いた離散スペクトル解析)ができる(信号処理)
<到達目標>  到達目標とは
目標NO説明コンピテンシーとの対応
EE
1離散時間信号と離散時間システムの概要を説明できるEE-A
2離散時間信号を単位インパルスを用いて表現できるEE-A
3離散時間システムをインパルス応答,差分方程式及びブロック図を用いて表現できるEE-A
4離散時間信号のz変換を求めることができ,z変換から時間信号を求めることができるEE-A
5離散時間システムの伝達関数を求めることができるEE-A
6離散時間システムの極と零点を求めることができ,それを用いてシステムの安定性を判別できるEE-A
7離散時間信号の離散フーリエ変換(DFT)を求めることができるEE-A
8離散時間信号の離散時間フーリエ変換(DTFT)を求めることができるEE-A
9離散時間システムの周波数特性を求めることができ,周波数特性を用いてシステムの出力を計算できるEE-A
10簡単なFIRフィルタとIIRフィルタの設計,特性評価が行えるEE-A
<成績評価の方法>
目標No割合評価の観点
110%演習結果で評価する.
210%演習結果で評価する.
310%演習結果で評価する.
410%演習結果で評価する.
510%演習結果で評価する.
610%演習結果で評価する.
710%演習結果で評価する.
810%演習結果で評価する.
910%演習結果で評価する.
1010%演習結果で評価する.
合計100% 
<授業の方法>
科学技術計算ソフトウェアMATLABまたはGNU Octaveを使用して演習問題を解く.演習結果はMicrosoft Wordで電子的なファイルにまとめ,e-learningシステムを通じて提出する.したがって,演習の実行にはパーソナルコンピュータの利用が不可欠である.
<受講に際して・学生へのメッセージ>
(未登録)
<テキスト>
  1. 太田 正哉, 例解 ディジタル信号処理入門, コロナ社, ISBN:9784339008579,
    (きわめてコンパクトにまとまった教科書)
<参考書>
  1. 樋口龍雄,川又政征, 阿部正英, 八巻俊輔, MATLAB対応ディジタル信号処理 第2版, 森北出版, ISBN:9784627792128,
    (学部レベルの標準的な教科書)

  2. 松田七美男著, Octaveの精義 第2版, カットシステム, ISBN:9784877834302,
    (GNU Octaveに関して,日本語ではもっとも詳細な解説書)
<授業計画の概要>
1タイトルMATLAB/Octave入門(基本)
事前学習
事後学習
演習資料をダウンロードし,予め解ける問題は解いておく.
授業内容MATLB/GNU Octaveの紹介,データの定義,数値計算
2タイトルMATLAB/Octave入門(スクリプトとグラフ)
事前学習
事後学習
演習資料をダウンロードし,予め解ける問題は解いておく.
授業内容スクリプトMファイル,関数Mファイル,2次元グラフ,3次元グラフ
3タイトル信号処理で必要となる数学
事前学習
事後学習
演習資料をダウンロードし,予め解ける問題は解いておく.
授業内容正弦波,複素数,無限等比級数の和,ベクトルの直交分解
4タイトル信号とシステムの数学的表現
事前学習
事後学習
演習資料をダウンロードし,予め解ける問題は解いておく.
授業内容単位インパルス信号,信号の単位インパルスによる表現,単位ステップ信号,システムの基本要素(遅延子,係数乗算器,加算器),ブロック図,差分方程式
5タイトルインパルス応答とたたみ込み
事前学習
事後学習
演習資料をダウンロードし,予め解ける問題は解いておく.
授業内容インパルス応答,線形時不変(LTI)システム,たたみ込みによる出力の計算
6タイトルz変換
事前学習
事後学習
演習資料をダウンロードし,予め解ける問題は解いておく.
授業内容z変換の定義,z変換の性質,逆z変換
7タイトル伝達関数
事前学習
事後学習
演習資料をダウンロードし,予め解ける問題は解いておく.
授業内容LTIシステムの入出力関係,伝達関数の定義,差分方程式と伝達関数,伝達関数を用いた出力の計算
8タイトルシステムの安定性
事前学習
事後学習
演習資料をダウンロードし,予め解ける問題は解いておく.
授業内容システムの安定性,伝達関数の極と零点,安定性と極の関係
9タイトル離散フーリエ変換(DFT)と高速フーリエ変換(FFT)
事前学習
事後学習
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授業内容周波数領域という考え方,離散時間信号の直交分解,周期信号と離散フーリエ変換(DFT),高速フーリエ変換(FFT),周波数スペクトル解析
10タイトル離散時間フーリエ変換(DTFT)とサンプリング定理
事前学習
事後学習
演習資料をダウンロードし,予め解ける問題は解いておく.
授業内容非周期信号のスペクトル,離散時間フーリエ変換(DTFT),振幅スペクトルのdB表現,スペクトルの図表現,サンプリング定理
11タイトル離散時間システムの周波数特性
事前学習
事後学習
演習資料をダウンロードし,予め解ける問題は解いておく.
授業内容正弦波の複素数表現,離散時間システムの周波数特性,周波数特性を用いた出力信号の計算
12タイトル周波数特性と伝達関数,差分方程式との関係
事前学習
事後学習
演習資料をダウンロードし,予め解ける問題は解いておく.
授業内容伝達関数と周波数特性,差分方程式と周波数特性,フーリエ変換と周波数特性
13タイトルFIRディジタルフィルタ
事前学習
事後学習
演習資料をダウンロードし,予め解ける問題は解いておく.
授業内容ディジタルフィルタ,ディジタルフィルタの分類,移動平均フィルタ
14タイトルFIRディジタルフィルタの設計
事前学習
事後学習
演習資料をダウンロードし,予め解ける問題は解いておく.
授業内容理想低域フィルタ,窓関数による地域通過フィルタの設計,低域通過フィルタから帯域通過フィルタへの変換
15タイトルIIRディジタルフィルタ
事前学習
事後学習
演習資料をダウンロードし,予め解ける問題は解いておく.
授業内容1次IIRフィルタの特性,2次IIRフィルタの特性,IIRフィルタの安定性
<前年度授業に対する改善要望等への対応>
<備考>
(未登録)