Перейти к содержанию

Основы DSP

Блок 3. Базовые DSP-операции

Назначение

Блок 3 переводит студента от правильной интерпретации спектра к активной обработке IQ-данных: окна, FFT, фильтрация, цифровой перенос частоты, multirate-операции и базовые метрики.

Block 3 Pipeline

Почему блок важен

Block 2 учит правильно читать сигнал. Block 3 учит сигнал изменять, очищать, переносить по частоте и подготавливать к FPGA-реализации.

Главная идея блока:

IQ input -> FFT window -> FIR filter -> digital mix -> multirate -> metrics -> FPGA-ready DSP

Основные темы

Тема Инженерный смысл
FFT windows leakage, resolution, корректность измерений
FIR/IIR filtering АЧХ, ФЧХ, переходная полоса, задержка
Digital mixing перенос частоты через NCO/DDS и complex multiplication
Multirate DSP decimation, interpolation, anti-aliasing, anti-imaging
Metrics SNR, noise floor, spur level, engineering conclusion
FPGA preparation fixed-point, latency, streaming interface, resource thinking

Практические лабораторные

Lab Тема Основной артефакт Связь с FPGA/RF
Lab 3.1 FFT windows and leakage сравнение спектров дисциплина измерений
Lab 3.2 FIR low-pass filtering of IQ data АЧХ + отфильтрованный IQ будущий FIR RTL-блок
Lab 3.3 Digital mixing and frequency shift спектр до/после переноса NCO + complex multiplier
Lab 3.4 Decimation with anti-aliasing filter проверка anti-aliasing rate-change блок для FPGA

Минимальный отчёт по каждой лабораторной

Каждая лабораторная должна давать не только картинку, но и инженерный вывод:

  1. цель обработки;
  2. параметры сигнала и Fs;
  3. график до обработки;
  4. график после обработки;
  5. численная метрика или наблюдение;
  6. что это означает для FPGA/RF-реализации.

Инженерный результат

После блока студент должен уметь:

  • выбирать окно FFT под задачу измерения;
  • проектировать простой FIR-фильтр;
  • объяснять задержку и переходную полосу;
  • переносить сигнал по частоте в complex baseband;
  • выполнять decimation/interpolation без разрушения спектра;
  • связывать DSP-блок с будущей fixed-point/HDL реализацией;
  • оформлять результаты в виде воспроизводимого отчёта.

Связь с последующими блоками

Блок 3 подготавливает DSP-примитивы, которые дальше переходят в fixed-point и HDL:

  • FIR -> streaming FIR RTL;
  • digital mixer -> NCO + complex multiplier;
  • decimation -> anti-aliasing + rate-change path;
  • metrics -> automated validation and reports.