1、課程編號15102308數(shù)字信號處理教學(xué)大綱DigitalSignalProcessing、課程基本信息課程編號15102308適用專業(yè)信息工程總學(xué)時(shí)數(shù)54實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)0課程類別專業(yè)核心課教研室電力技木教研至課程學(xué)分3上機(jī)學(xué)時(shí)0課程性質(zhì)必修課編寫人梅斌講授學(xué)時(shí)50課外學(xué)時(shí)0開課學(xué)期5編寫時(shí)間2006.3周學(xué)時(shí)數(shù)3習(xí)題課學(xué)時(shí)4二、本課程的性質(zhì)、目的和任務(wù)數(shù)字信號處理課程是信息工程本科專業(yè)必修課，它是在學(xué)生學(xué)完了高等數(shù)學(xué)、概率論、線性代數(shù)、復(fù)變函數(shù)、信號與系統(tǒng)等課程后，進(jìn)一步為學(xué)習(xí)專業(yè)知識打基礎(chǔ)的課程。本課程將通過講課、練習(xí)使學(xué)生建立“數(shù)字信號處理”的基本概念，掌握數(shù)字信號處理基本分析方法和分析工具，

2、為從事通信、信息或信號處理等方面的研究工作打下基礎(chǔ)。三、教學(xué)基本要求1、通過對本課程的教學(xué)，使學(xué)生系統(tǒng)地掌握數(shù)字信號處理的基本原理和基本分析方法，能建立基本的數(shù)字信號處理模型。2、要求學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用數(shù)字信號處理的兩個(gè)主要工具：快速傅立葉變換（FFT）與數(shù)字濾波器，為后續(xù)數(shù)字技術(shù)方面課程的學(xué)習(xí)打下理論基礎(chǔ)。3、學(xué)生應(yīng)具有初步的算法分析和運(yùn)用MATLAB編程的能力。四、本課程與其他課程的聯(lián)系與分工本課程的基礎(chǔ)課程為高等數(shù)學(xué)、概率論、線性代數(shù)、復(fù)變函數(shù)、信號與系統(tǒng)等課程,同時(shí)又為圖像處理與模式識別等課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。五、教學(xué)方法與手段教師講授和學(xué)生自學(xué)相結(jié)合，講練結(jié)合，采用多媒體教學(xué)手段為主，重點(diǎn)難

3、點(diǎn)輔以板書。六、考核方式與成績評定辦法本課程采用平時(shí)作業(yè)、期末考試綜合評定的方法。其中平時(shí)作業(yè)成績占40%,期末考試成績占60%。七、使用教材及參考書目【使用教材】吳鎮(zhèn)揚(yáng)編，數(shù)字信號處理，高等教育出版社，2004年9月第一版?！緟⒖紩俊?、姚天任，江太輝編，數(shù)字信號處理（第二版），華中科技大學(xué)出版社，2000年版。2、程佩青著，數(shù)字信號處理教程（第二版），清華大學(xué)出版社出版，2001年版。3、丁玉美，高西全編著，數(shù)字信號處理，西安電子科技大學(xué)出版社，2001年版。4、胡廣書編，數(shù)字信號處理一一理論、算法與實(shí)現(xiàn)，清華大學(xué)出版社，2004年版。5、AlanV.Oppenheim,RonaldW.

4、Schafer,DigitalSignalProcessing,Prentice-HallInc,1975.八、課程結(jié)構(gòu)和學(xué)時(shí)分配章節(jié)章節(jié)名稱講授學(xué)時(shí)習(xí)題課學(xué)時(shí)課外學(xué)時(shí)作業(yè)（數(shù)量）備注緒論100各章作業(yè)數(shù)量可以視具體情況增減，習(xí)題課視作A章離散時(shí)間信號與系統(tǒng)7010第F離散傅里葉變換及其快速算法1205第三章無限長單位脈沖響應(yīng)（IIR）濾波器的設(shè)計(jì)方法805第四章有限長單位脈沖響應(yīng)（FIR）濾波器的設(shè)計(jì)方法805業(yè)中存在的問題而各章學(xué)時(shí)分布PJ能小同第五章數(shù)字信號處理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)1205多采樣率信號處理200504030九、教學(xué)內(nèi)容緒論（1學(xué)時(shí)）【教學(xué)目標(biāo)】1.了解：什么是數(shù)字信號處理，與傳統(tǒng)的

5、模擬技術(shù)相比存在哪些特點(diǎn)。數(shù)字信號處理的應(yīng)用領(lǐng)域。它的發(fā)展概況和發(fā)展趨勢?！局攸c(diǎn)難點(diǎn)】無【教學(xué)內(nèi)容】二信號與數(shù)字信號處理定義.二、數(shù)字信號處理的特點(diǎn).三、數(shù)字信號處理的應(yīng)用領(lǐng)域第一章離散時(shí)間信號與系統(tǒng)（7學(xué)時(shí)）【教學(xué)目標(biāo)】1. 掌握常用典型序列：單位脈沖序列、單位階躍序列、矩形序列、實(shí)指數(shù)序列、復(fù)指數(shù)序列及其基本運(yùn)算，會(huì)計(jì)算周期性序列的周期、實(shí)序列的奇偶部分。2. 掌握采樣及內(nèi)插，理解頻譜混疊現(xiàn)象及其產(chǎn)生原因、奈奎斯特采樣頻率。3. 掌握離散時(shí)間信號的傅里葉變換（DTFT）、z變換及它們的反變換，變換的特性,z變換與DTFT變換的關(guān)系。4. 掌握離散時(shí)間系統(tǒng)的線性、時(shí)不變性、因果性和穩(wěn)定性。5

6、. 理解離散時(shí)間系統(tǒng)的頻率響應(yīng)和系統(tǒng)函數(shù)，會(huì)根據(jù)差分方程求系統(tǒng)的頻響和系統(tǒng)函數(shù)，了解系統(tǒng)函數(shù)的零極點(diǎn)表示法。【重點(diǎn)難點(diǎn)】1. 重點(diǎn)典型離散時(shí)間信號及其運(yùn)算，采樣及內(nèi)插，頻譜混疊現(xiàn)象，奈奎斯特采樣定理，離散時(shí)間信號的傅里口t變換（DTFT）、z變換及它們的反變換，變換的特性,z變換與DTFT變換的關(guān)系，離散時(shí)間系統(tǒng)的線性、時(shí)不變性、因果性和穩(wěn)定性，離散時(shí)間系統(tǒng)的頻率響應(yīng)和系統(tǒng)函數(shù)。2. 難點(diǎn)采樣及內(nèi)插?！窘虒W(xué)內(nèi)容】第一節(jié)離散時(shí)間信號一、幾種常用的典型序列.二、序列的運(yùn)算.第二節(jié)采樣第三節(jié)離散時(shí)間信號的傅里葉變換（DTFT與z變換一、離散時(shí)間信號的傅里葉變換（DTFT）.二、z變換.三、逆z變換.

7、四、z變換的性質(zhì).第四節(jié)離散時(shí)間系統(tǒng)一、線性系統(tǒng).二、時(shí)不變系統(tǒng).三、線性時(shí)不變系統(tǒng).四、系統(tǒng)的穩(wěn)定性與因果性第五節(jié)系統(tǒng)的頻率響應(yīng)與系統(tǒng)函數(shù)第二章離散傅里葉變換及其快速算法（12學(xué)時(shí)）【教學(xué)目標(biāo)】1 .了解離散傅里葉級數(shù)及其基本性質(zhì)，掌握周期卷積，理解離散傅里葉變換的物理意義及特性，掌握離散傅里葉變換、循環(huán)卷積。2 .理解利用DFT做連續(xù)信號的頻譜分析過程中可能出現(xiàn)的混疊、泄漏、柵欄效應(yīng)、分辨率等問題及解決方法。3 .掌握快速傅里葉變換的基本算法，熟練掌握基2FFT。了解ChirpZ變換的物理意義及算法實(shí)現(xiàn)，F(xiàn)FT在二維DFT的應(yīng)用。4 .了解FFT應(yīng)用中的幾個(gè)問題，掌握互相關(guān)函數(shù)的定義?！局?/p>

8、點(diǎn)難點(diǎn)】1.重點(diǎn)離散傅里葉變換的物理意義及特性，周期卷積，循環(huán)卷積，利用DFT做連續(xù)信號的頻譜分析過程中可能出現(xiàn)的問題及解決方法，快速傅里葉變換。離散傅里葉變換的物理意義，快速傅里葉變換?！窘虒W(xué)內(nèi)容】第一節(jié)離散傅里葉變換(DFT)一、離散傅里葉級數(shù)(DFS).二、離散傅里葉變換(DFT).第二節(jié)利用DFT做連續(xù)信號的頻譜分析第三節(jié)快速傅里葉變換(FFT)一、按時(shí)間抽取的FFT.二、按頻率抽取的FFT.三、N為組合數(shù)的FFT和基四FFT.第四節(jié)關(guān)于FFT應(yīng)用中的幾個(gè)問題一、用FFT計(jì)算IDFT.二、實(shí)數(shù)序列的FFT.三、線性卷積的FFT算法.第三章無限長單位脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器的設(shè)計(jì)方法(8

9、學(xué)時(shí))【教學(xué)目標(biāo)】1. 了解濾波器設(shè)計(jì)中常用的幾個(gè)指標(biāo)，濾波器設(shè)計(jì)的常用方法。2. 理解利用模擬濾波器設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器時(shí)平面變換必須滿足的基本要求。了解脈沖響應(yīng)不變法，掌握雙線性變換法。3. 了解幾種主要模擬濾波器的特性及設(shè)計(jì)方法，掌握由模擬原型濾波器變換成相應(yīng)的數(shù)字濾波器的方法。4. 掌握全通函數(shù)及濾波器的數(shù)字域變換方法?！局攸c(diǎn)難點(diǎn)】1. 重點(diǎn)利用模擬濾波器設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器的方法，從低通數(shù)字濾波器到各種數(shù)字濾波器的頻率變換。2. 難點(diǎn)利用模擬濾波器設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器的方法?！窘虒W(xué)內(nèi)容】第一節(jié)根據(jù)模擬濾波器來設(shè)計(jì)IIR濾波器一、脈沖響應(yīng)不變法.二、雙線性變換法.*第二節(jié)常用模擬低通濾波器特性第三節(jié)從模

10、擬濾波器低通原型到各種數(shù)字濾波器的頻率變換一、低通變換.二、高通變換.三、帶通變換.四、帶阻變換.第四節(jié)從低通數(shù)字濾波器到各種數(shù)字濾波器的頻率變換一、數(shù)字低通數(shù)字低通.二、數(shù)字低通數(shù)字高通.三、數(shù)字低通數(shù)字帶通.第四章有限長單位脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器的設(shè)計(jì)方法(8學(xué)時(shí))【教學(xué)目標(biāo)】1. 理解FIR濾波器線性相位的條件及幾種情況下的幅度特性，掌握四種線性相位FIR濾波器及它們各適合設(shè)計(jì)何哪些選頻濾波器。2. 掌握窗口設(shè)計(jì)法的步驟及各種窗口的性能。3. 掌握頻率采樣設(shè)計(jì)法。4. 理解兩種最優(yōu)準(zhǔn)則，了解FIR濾波器的最優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。5. 理解IIR及FIR濾波器的優(yōu)缺點(diǎn)。【重點(diǎn)難點(diǎn)】1. 重點(diǎn)FI

11、R濾波器線性相位的條件及幾種情況下的幅度特性，四種線性相位FIR濾波器，窗口設(shè)計(jì)法、頻率采樣設(shè)計(jì)法，最優(yōu)準(zhǔn)則，IIR及FIR濾波器的優(yōu)缺點(diǎn)。2. 難點(diǎn)窗口設(shè)計(jì)法、頻率采樣設(shè)計(jì)法。【教學(xué)內(nèi)容】第一節(jié)線性相位FIR濾波器的特點(diǎn)一、線性相位的條件.二、幅度特性.三、零點(diǎn)特性.第二節(jié)窗口設(shè)計(jì)法第三節(jié)頻率采樣設(shè)計(jì)法第四節(jié)FIR濾波器的最優(yōu)化設(shè)計(jì)一、非線形最優(yōu)法.二、插值解法.三、雷米茲（Remez）交替算法.第五節(jié)IIR與FIR數(shù)字濾波器的比較第五章數(shù)字信號處理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)（12學(xué)時(shí)）【教學(xué)目標(biāo)】1. 掌握數(shù)字系統(tǒng)的信號流圖表示法、Mason公式，掌握IIR、FIR數(shù)字濾波器的主要結(jié)構(gòu)及其優(yōu)缺點(diǎn)。2. 了

12、解數(shù)字信號處理系統(tǒng)中二進(jìn)制數(shù)的表示方法，理解量化與量化誤差，掌握A/D轉(zhuǎn)換的量化效應(yīng)及量化噪聲通過線性系統(tǒng)。3. 了解有限字長運(yùn)算對數(shù)字信號處理系統(tǒng)的影響，極限環(huán)振蕩，數(shù)字信號處理硬件?！局攸c(diǎn)難點(diǎn)】1. 重點(diǎn)數(shù)字系統(tǒng)的信號流圖表示法、Mason公式，IIR、FIR數(shù)字濾波器的主要結(jié)構(gòu)及其優(yōu)缺點(diǎn)，量化與量化誤差，A/D轉(zhuǎn)換的量化效應(yīng)及量化噪聲通過線性系統(tǒng)。2. 難點(diǎn)數(shù)字系統(tǒng)的信號流圖表示法、Mason公式，A/D轉(zhuǎn)換的量化效應(yīng)及量化噪聲通過線性系統(tǒng)?！窘虒W(xué)內(nèi)容】第一節(jié)數(shù)字濾波器的結(jié)構(gòu)一、數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的信號流圖.二、IIR濾波器的結(jié)構(gòu).三、FIR濾波器的結(jié)構(gòu).第二節(jié)量化和量化誤差一、二進(jìn)制數(shù)的表示.二、定點(diǎn)制的量化誤差.三、A/D變化的量化效應(yīng).第三節(jié)有限字長運(yùn)算對數(shù)字信號處理系統(tǒng)的影響一、IIR濾波器的有限字長效應(yīng).二、FIR濾波器的有限字長效應(yīng).第四節(jié)極限環(huán)振蕩一、零輸入極限環(huán)振蕩.二、大信號極限環(huán)振蕩.第五節(jié)系數(shù)量化對數(shù)字濾波器的影響一、極點(diǎn)位置靈敏度.二、利用MATLA吩析系數(shù)量化對數(shù)字濾波器性能的影響.第六節(jié)數(shù)字信號處理硬件一、數(shù)字信號處理器的發(fā)展概況.二、DSP的特點(diǎn).三、TMS