授業科目名	信号とシステム及び実習
時間割番号	UEE210
担当教員名	本間　聡
開講学期・曜日・時限	前期・金・IV-V	単位数	3
＜対象学生＞
工学科２年次以上
＜授業の目的＞
本講義では，ディジタル信号処理技術をベースにして信号とシステムの概念を学ぶ．ディジタル信号処理とは，一言で言えば，ディジタル形式で表現された様々な信号を処理すること，またはその処理方法をさす．携帯電話を筆頭に，CD，MD，DVD等のオーディオビジュアル機器，3Dグラフィクスをふんだんに使用した家庭用ゲームなど，先端技術の多くがディジタル信号処理によって支えられている．ディジタル信号処理技術は難しい数学を必要とせず，四則演算を基本として記述されるのが特徴である．本講義では，このディジタル信号処理の基礎理論を学び，今後学ぶ各種情報通信システム技術の基礎となる知識を身につけることを目的とする．また，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．
＜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>工学科向け 記号 コンピテンシー（能力・資質） 説明   工-A 専門 ②専門的知識 専門分野の基礎的知識を体系的に理解して説明 ◎
＜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 工学 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 工-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 工-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 工-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 工-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 工-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 工-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 工-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 工-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 工-A 10 簡単なFIRフィルタのとIIRフィルタの設計，特性評価が行える 工-A
＜成績評価の方法＞
目標No 割合 評価の観点 1 10% 試験および演習結果によって評価する． 2 10% 試験および演習結果によって評価する． 3 10% 試験および演習結果によって評価する． 4 10% 試験および演習結果によって評価する． 5 10% 試験および演習結果によって評価する． 6 10% 試験および演習結果によって評価する． 7 10% 試験および演習結果によって評価する． 8 10% 試験および演習結果によって評価する． 9 10% 試験および演習結果によって評価する． 10 10% 試験および演習結果によって評価する． 合計 100%
＜授業の方法＞
スライドによる講義を行う．また，科学技術計算プログラムMATLABまたはGNU Octaveを用いて，信号とシステムの実例を確かめながら講義を進める．これに加え，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＞
太田正哉著, 例解ディジタル信号処理入門, コロナ社, ISBN:9784339008579, (2013年出版)
＜参考書＞
川又政征, 阿部正英, 八巻俊輔共著, ディジタル信号処理 : MATLAB対応 第2版, 森北出版, ISBN:9784627792128, (2021年出版) 松田七美男著, Octaveの精義 : フリーの高機能数値計算ツールを使いこなす 第2版, カットシステム, ISBN:9784877834302, (2019年出版)
＜授業計画の概要＞
1 タイトル ディジタル信号処理の基礎 事前学習 事後学習 講義資料のスライドをダウンロードし，予め目を通しておく． 授業内容 アナログ信号とディジタル信号，連続時間信号と離散時間信号，アナログ信号処置とディジタル信号処理，正弦波，複素数，無限等比級数の和，ベクトルの直交分解 2 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 講義資料のスライドをダウンロードし，予め目を通しておく． 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 3 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 講義資料のスライドをダウンロードし，予め目を通しておく 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 4 タイトル z変換 事前学習 事後学習 講義資料のスライドをダウンロードし，予め目を通しておく 授業内容 z変換の定義，z変換の性質，逆z変換 5 タイトル 伝達関数 事前学習 事後学習 講義資料のスライドをダウンロードし，予め目を通しておく 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 6 タイトル システムの安定性 事前学習 事後学習 講義資料のスライドをダウンロードし，予め目を通しておく 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 7 タイトル 講義前半の演習とまとめ　理解度の評価 事前学習 事後学習 講義資料のスライドをダウンロードし，予め目を通しておく 授業内容 講義前半の演習，講義前半のまとめ 8 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 講義資料のスライドをダウンロードし，予め目を通しておく 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 9 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 講義資料のスライドをダウンロードし，予め目を通しておく 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 10 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 講義資料のスライドをダウンロードし，予め目を通しておく 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 11 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 講義資料のスライドをダウンロードし，予め目を通しておく 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 12 タイトル FIRディジタルフィルタ 事前学習 事後学習 講義資料のスライドをダウンロードし，予め目を通しておく 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 13 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 講義資料のスライドをダウンロードし，予め目を通しておく 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 14 タイトル IIRディジタルフィルタ 事前学習 事後学習 講義資料のスライドをダウンロードし，予め目を通しておく 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 15 タイトル 演習と講義のまとめ　理解度の評価 事前学習 事後学習 全ての講義資料を見返し，その内容を把握しておく 授業内容 講義後半の演習と講義のまとめ 16 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 17 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 18 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 19 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 20 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 21 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 22 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 23 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 24 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 25 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 26 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 27 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 28 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 29 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 30 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容
＜前年度授業に対する改善要望等への対応＞
新規開設科目につき該当しない
＜備考＞
(未登録)