پردازش سیگنال یک تکنولوژی راهبردی است که به کمک آن نظریههای بنیادی، برنامههای کاربردی، الگوریتمها، و پیادهسازی پردازش و انتقال اطلاعات در قالب فیزیکی، نمادین یا انتزاعی را که به عنوان سیگنال شناخته میشود، شامل میشود. این علم از نمایشهای ریاضی، احتمالی، اکتشافی، زبانشناسی و روشهایی برای نمایش مثل مدل کردن، آنالیز، سنتز، اکتشاف، بازیابی و … استفاده میکند.[۱]
تاریخچه
با توجه به الن وی. اوپنهایم و رنالد شافر، اصول اولیه پردازش سیگنال در روشهای آنالیز عددی کلاسیک در قرن ۱۷ یافت میشود. اوپنهایم و شافر اشاره کردهاند که «دیجیتالی ساختن» یا پالایش دیجیتالی این روشها درسیستمهای کنترلی در سالهای ۱۹۴۰ و ۱۹۵۰ یافت میشود.[۲]
زمینههای کاربرد
پردازش سیگنال صوتی – برای سیگنالهای الکتریکی که نمایانگر صدا، مثل صحبت یا موسیقیاند.
فیلتر – برای مثال آنالوگ (منفعل یا فعال) یا دیجیتال (FIRهای IIR, دامنه فرکانسی یا کنترل تصادفی و غیره)
نمونه برداری و مبدل سیگنالهای آنالوگ به دیجیتال برای فراگیری سیگنالها و بازسازی آنها، که شامل اندازهگیری فیزیکی سیگنالها، ذخیرهسازی یا انتقال آن را به عنوان سیگنال دیجیتال و بازسازی سیگنال اصلی یا تقریبی آن در کاربردهای احتمالی بعدی.
داده کاوی – برای تجزیه و تحلیل آماری روابط بین مقادیر زیادی از متغیرها (در این زمینه برای نمایش بسیاری از سیگنالهای فیزیکی) برای استخراج الگوهای ناشناحته
دستهبندیها
پردازش سیگنال آنالوگ
پردازش سیگنالهای آنالوگ برای سیگنالهایی است که دیجیتال نشدهاند، مانند رادیوها، تلفنها، رادارها و سیستمهای تلویزیونی قدیم که شامل مدارهای الکترونیکی غیرخطی و خطی هم میشود. مدارهای خطی همچون فیلترهای منفعل فیلتر، فیلترهای جمعکننده، انتگرالگیر و خطوط تأخیر هستند. مدارهای غیرخطی شامل اسیلاتور کنترل شده با ولتاژ و حلقه قفل شده فاز میشوند.
پردازش سیگنالهای پیوسته در زمان
پردازش سیگنالهای پیوسته در زمان برای سیگنالهایی است که با تغییرات پیوسته دامنه، بدون در نظر گرفتن بعضی نقاط منقطع، تغییر میکنند.
روشهای پردازش سیگنال شامل: دامنه زمان، دامنه فرکانس و دامنه فرکانسهای مختلط میباشند. این فناوری عمدتاً در رابطه با مدلکردن سیستمهای خطی تغییرناپذیر با زمان پیوسته، تجمیع پاسخ حالت صفر سیستم، تنطیم تابع سیستم و فیلتر پیوسته در زمان سیگنالهای قطعی بحث میکند.
پردازش سیگنالهای گسسته در زمان
پردازش سیگنالهای گسسته برای سیگنالهایی است که تنها در نقاط گسستهای از زمان نمونهبرداری شدهاند و فقط در زمان و نه مقدار کوانتیده هستند.
پردازش سیگنال آنالوگ پیوسته در زمان فناوری است که بر پایهٔ دستگاههای الکترونیکی مدارهای نمونه برداری و نگهداری ،مالتی پلکسر و خطوط تأخیر آنالوگ بنا شدهاست. این فناوری، نمونه اسبق پردازش سیگنالهای دیجیتال (اشاره شده در قسمت بعد) میباشد، و همچنان در پردازش پیشرفته سیگنالهای گیگاهرتز استفاده میشود.
مفهوم پردازش سیگنالهای گسسته در زمان همچنین به مفاهیم و اصولی اشاره دارد که پایهای ریاضی برای پردازش سیگنالهای دیجیتال فراهم میکند، بدون در نظر گرفتن خطای کوانتیده بودن.
پردازش سیگنالهای غیر خطی شامل آنالیز و پردازش سیگنالهای تولید شده توسط سیستمهای غیرخطی میباشد که میتواند در دامنه زمان یا فرکانس باشد.[۶] سیستمهای غیرخطی میتوانند رفتارهای پیچیدهای همچون چند شاخه ای، نظریه آشوب، هارمونیک تولید کنند که با روشهای خطی قابل بررسی نیست.
↑Boashash, Boualem, ed. (2003). Time frequency signal analysis and processing a comprehensive reference (1 ed.). Amsterdam: Elsevier. ISBN0-08-044335-4.
↑Billings, S. A. (2013). Nonlinear System Identification: NARMAX Methods in the Time, Frequency, and Spatio-Temporal Domains. Wiley. ISBN1-119-94359-0.