Signalbehandlingssystemer

Signalbehandlingssystemer er systemer som behandler registrerte signaler for å forbedre, utvinne informasjon eller konvertere dem til andre former. De brukes i alt fra lyd- og bildebehandling til måling og kommunikasjon. Systemene kan være analoge, digitale eller hybride og finnes i en rekke innretninger fra små mikrocontrollere til kraftige datamaskinbaserte plattformer.

En typisk arkitektur består av sensorer som genererer signaler, konvertere til digital form (A/D), behandlingsenhet som kjører algoritmer (filtrering, transformasjoner, statistikk), hukommelse, og i utgangsfasen en digital-til-analog omformer (D/A) og aktuatorer eller output-enheter. Kontroll og sanntidskrav påvirker designet.

Viktige konsepter er sampling og aliasing, kvantisering, støy, lineære tidsinvariante systemer, konvolusjon, frekvensrespons og filtre (ideelle og praktiske). I digital signalbehandling benyttes ofte diskrete tids- og digitale transformasjoner, som Fourier-transformasjonen og Z-transformen, samt algoritmer for filtrering, korrelasjon og modulering/demodulering.

Utstyr og implementering varierer mellom DSP-prosessorer, FPGAs, ASICs, eller programvare på vanlige prosessorer, med fokus på sanntid, energieffektivitet og feilmarginer. Digitale systemer tillater fleksibel oppgraderbarhet og kompleks analyse, mens analoge systemer ofte tilbyr lav latenstid og kontinuerlig behandling.

Anvendelser inkluderer kommunikasjonsnettverk, lyd- og bildebehandling, talegjenkjenning, medisinsk bildediagnostikk, radar og sonar, seismikk og industrielle automatiseringssystemer. Signalbehandlingssystemer fortsetter å utvikle seg med fremveksten av maskinlæring og edge computing.