ディジタル信号処理特論

科目基礎情報

学校 津山工業高等専門学校 開講年度 令和06年度 (2024年度)
授業科目 ディジタル信号処理特論
科目番号 0036 科目区分 専門 / 選択
授業形態 講義 単位の種別と単位数 学修単位: 2
開設学科 電子・情報システム工学専攻 対象学年 専2
開設期 後期 週時間数 2
教科書/教材 授業資料PDFを配布する。参考書:酒井幸市「高専学生のためのディジタル信号処理」(コロナ社),萩原将文「ディジタル信号処理」(森北出版)など
担当教員 川波 弘道

到達目標

学習目的: ディジタル信号処理は通信や情報処理,制御,医用電子など工学系分野をはじめ,社会の広い分野でその技術が応用されている。本科目ではその基礎理論を学習し,それを具体化するためにアルゴリズムを構想する技術およびそれを図,文章,式,プログラムなどで表現し,DSP上で実現するために必要な基礎知識を学ぶ。

到達目標:
◎情報技術に精通した技術者が活動する上で知っておくべき,信号処理に関する必須事項を理解していること。
1.フーリエ級数展開やz変換等における基本的周期関数の解析。
2.2次以下のシステムの構成パラメータと伝達関数の相互変換可能であること。

ルーブリック

不可
評価項目1フーリエ級数展開やフーリエ変換による関数解析について適切に説明,応用できる。フーリエ級数展開やフーリエ変換による関数解析について適切に説明できる。フーリエ級数展開やフーリエ変換による関数解析について説明できる。フーリエ級数展開やフーリエ変換による関数解析について説明できない。
評価項目2z変換による関数解析について適切に説明,応用できる。z変換による関数解析について適切に説明できる。z変換による関数解析について説明できる。z変換による関数解析について説明できない。
評価項目32次以下のシステムの構成パラメータと伝達関数の関係を適切に説明,応用できる。2次以下のシステムの構成パラメータと伝達関数の関係を適切に説明できる。2次以下のシステムの構成パラメータと伝達関数の関係を説明できる。2次以下のシステムの構成パラメータと伝達関数の関係を説明できない。

学科の到達目標項目との関係

教育方法等

概要:
一般・専門の別:専門 
学習の分野:情報・制御

基礎となる学問分野:工学/電気電子工学/システム工学

専攻科学習目標との関連:本科目は専攻科学習目標「(2) 次の専門技術分野の知識を修得し、機械やシステムの設計・製作・運用に活用できる。
 電子・情報システム工学専攻:電気・電子、情報・制御に関する専門技術分野」に相当する科目である。

技術者教育プログラムとの関連:本科目が主体とする学習・教育到達目標は「(B)専攻分野に関連する知識理解を深化させ,それらを応用することができる」である。

授業の概要:ディジタル信号処理の基礎理論を学習し,それを具体化するためにアルゴリズムを構築する技術およびそれをDSP上で実現するために必要な基礎知識を学ぶ。
授業の進め方・方法:
授業の方法:プレゼンテーションスライドを主に用いて,教員による説明行う。理解度を評価するための演習課題を課す。

成績評価方法:
定期試験:75%(期末試験のみ)
演習課題:25%

後期末段階の成績が60点未満の者には,出席状況や授業態度が良好であれば,事前指示を与えた上で再試験を実施する。実施後の成績は60点を超えないものとする。
注意点:
履修上の注意:本科目は「授業時間外の学修を必要とする科目」である。当該授業時間と授業時間外の学修を合わせて,1単位あたり45時間の学修が必要である。授業時間外の学修内容として,演習問題を課し,成績評価の25%にあてる。


履修のアドバイス:授業前に参考書の該当箇所を通読しておくと効果的な学習となる。制御工学(情報4),制御工学(電気電子4),ディジタル信号処理(情報5)で学んだ理論を深め,具体的なデータ処理にも取り組む。

基礎科目:微分積分Ⅰ,Ⅱ(2,3年),応用数学Ⅱ(電気電子4,情報4),回路システム(情報4),制御工学(情報4),通信工学(電気電子4),制御工学(電気電子4),ディジタル信号処理(情報5)など

関連科目:システム制御工学(専2年)

受講上のアドバイス:内容理解には解析系の数学の基礎知識が重要であるため,事前に本科の数学の学習内容をよく整理しておくことが望ましい。概念の構築が非常に重要であるので理解に努め,疑問が残らないようにすること。

授業の属性・履修上の区分

アクティブラーニング
ICT 利用
遠隔授業対応
実務経験のある教員による授業
選択

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
後期
3rdQ
1週 ガイダンス,信号処理応用分野の解説
ディジタル信号処理技術がどのように使われているか説明できる。
2週 フーリエ級数展開(1) フーリエ級数展開の概念が説明できる。
3週 フーリエ級数展開(2) 簡単な数式のフーリエ級数展開ができる。
4週 フーリエ級数展開の実習 様々な数式のフーリエ級数展開ができる。
5週 フーリエ変換(1) フーリエ変換の概念が説明できる。
6週 フーリエ変換(2) 簡単な信号のフーリエ変換ができる。
7週 フーリエ変換・逆変換の実習 様々な信号のフーリエ変換ができる。
8週 標本化定理
また、授業時間外の学習内容として、この週までに実習報告書作成(1)を行うこと:
下記の学習を行い,その結果を報告書にまとめる。
・演習内容の指示に従って三角関数によるフーリエ級数展開の計算を行う。
・係数値をツールの書式に変換する。
・ツールの基本操作を確認する。
・ツールに適用し合成波形を確認し,指定された条件に合致していれば印刷する。
標本化定理の概念が説明できる。
4thQ
9週 離散フーリエ変換(1) 離散フーリエ変換の概念が説明できる。
10週 離散フーリエ変換(2) 簡単な信号の離散フーリエ変換の概念が説明できる。
11週 離散フーリエ変換の実習 簡単なディジタルデータの離散フーリエ変換ができる。
12週 z変換 z変換の概念が説明できる。
13週 逆z変換 逆z変換の概念が説明でき、簡単な計算ができる。
14週 線形時不変離散システム 線形時不変離散システムの概念が説明できる。
15週 (期末試験)
16週 期末試験解説
また、授業時間外の学習内容として、この週までに実習報告書作成(2)を行うこと:
下記の学習を行い,その結果を報告書にまとめる。
・演習内容の指示に従って離散フーリエ変換のプログラム作成と実行,z変換による伝達関数とその周波数特性の表示。
・上記(1)と同様の手順で結果を確認,印刷する。

モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標

分類分野学習内容学習内容の到達目標到達レベル授業週

評価割合

試験学修課題合計
総合評価割合7525100
基礎的能力000
専門的能力7525100
分野横断的能力000