数字信号处理chap51
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数字信号处理第1章
A0 A1 z－ 1 p1
…
x(n )
01 11
y(n )
11 21
z－ 1 z－ 1
并联型结构
0F 1F
1F 2F
z－ 1 z－ 1
…
数字信号处理基础－实现结构（IIR）
FIR的特点：
单位脉冲响应序列为有限个； 可快速实现； 可得到线性相位 滤波器阶数较高 IIR的特点： 滤波器阶数较低 可利用模拟滤波器现有形式
a N－ 1 aN
x(n －N)
z－ 1 b N
z－ 1 y(n －N)
直接Ⅰ型结构
…
数字信号处理基础－实现结构（IIR）
y (n) bi x(n 1) ai y (n i )
i 0 i 1
b0 a1 a2 z－ 1 z－ 1 b1 b2 x(n ) y(n )
M
N
… … …
若ai不等于0，输出依赖于以前的输出信号， 称为递归系统（有反馈）
y(n) ai y (n i) bl x(n l )
i 1 i 0
N
M
通常此时n趋于无穷大时，h(n)也不为0，对 脉冲响应无限长的系统称为IIR（无限长单 位脉冲响应滤波器）
数字信号处理基础－系统实现结构
数字信号处理基础－实现结构（IIR）
y(n) bi x(n i) ai y (n i)
i 0 i 1
x(n) x(n－ 1) x(n－ 2) b0 z－ 1 b 1 z
－ 1
M
N
y(n ) a1 a2 z－ 1 z
－ 1
y(n－ 1) y(n－ 2)
b2
…
…
…
…
…
x(n )
01 11
y(n )
11 21
z－ 1 z－ 1
并联型结构
0F 1F
1F 2F
z－ 1 z－ 1
…
数字信号处理基础－实现结构（IIR）
FIR的特点：
单位脉冲响应序列为有限个； 可快速实现； 可得到线性相位 滤波器阶数较高 IIR的特点： 滤波器阶数较低 可利用模拟滤波器现有形式
a N－ 1 aN
x(n －N)
z－ 1 b N
z－ 1 y(n －N)
直接Ⅰ型结构
…
数字信号处理基础－实现结构（IIR）
y (n) bi x(n 1) ai y (n i )
i 0 i 1
b0 a1 a2 z－ 1 z－ 1 b1 b2 x(n ) y(n )
M
N
… … …
若ai不等于0，输出依赖于以前的输出信号， 称为递归系统（有反馈）
y(n) ai y (n i) bl x(n l )
i 1 i 0
N
M
通常此时n趋于无穷大时，h(n)也不为0，对 脉冲响应无限长的系统称为IIR（无限长单 位脉冲响应滤波器）
数字信号处理基础－系统实现结构
数字信号处理基础－实现结构（IIR）
y(n) bi x(n i) ai y (n i)
i 0 i 1
x(n) x(n－ 1) x(n－ 2) b0 z－ 1 b 1 z
－ 1
M
N
y(n ) a1 a2 z－ 1 z
－ 1
y(n－ 1) y(n－ 2)
b2
…
…
…
…
《数字信号处理》课件
特点
数字信号处理具有精度高、稳定性好、灵活性大、易于实现和可重复性好等优 点。它克服了模拟信号处理系统中的一些限制，如噪声、漂移和温度变化等。
数字信号处理的重要性
数字信号处理是现代通信、雷达、声 呐、语音、图像、控制、生物医学工 程等领域中不可或缺的关键技术之一 。
随着数字技术的不断发展，数字信号 处理的应用范围越来越广泛，已经成 为现代信息处理技术的重要支柱之一 。
04 数字信号变换技术
CHAPTER
离散余弦变换
总结词
离散余弦变换（DCT）是一种将离散信号变换到余弦函数基 的线性变换。
详细描述
DCT被广泛应用于图像和视频压缩标准，如JPEG和MPEG， 因为它能够有效地去除信号中的冗余，从而减小数据量。 DCT通过将信号分解为一系列余弦函数的和来工作，这些余 弦函数具有不同的大小和频率。
雷达信号处理
雷达目标检测
利用数字信号处理技术对雷达回 波数据进行处理和分析，实现雷 达目标检测和跟踪。
雷达测距和测速
通过数字信号处理技术，对雷达 回波数据进行处理和分析，实现 雷达测距和测速。
雷达干扰抑制
利用数字信号处理技术对雷达接 收到的干扰信号进行抑制和滤除 ，提高雷达的抗干扰能力。
谢谢
THANKS
《数字信号处理经典》ppt课 件
目录
CONTENTS
• 数字信号处理概述 • 数字信号处理基础知识 • 数字滤波器设计 • 数字信号变换技术 • 数字信号处理的应用实例
01 数字信号处理概述
CHAPTER
定义与特点
定义
数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）是一门涉及信号的获 取、表示、变换、分析和综合的理论和技术。它以数字计算为基础，利用数字 计算机或其他数字硬件来实现信号处理的方法。
数字信号处理具有精度高、稳定性好、灵活性大、易于实现和可重复性好等优 点。它克服了模拟信号处理系统中的一些限制，如噪声、漂移和温度变化等。
数字信号处理的重要性
数字信号处理是现代通信、雷达、声 呐、语音、图像、控制、生物医学工 程等领域中不可或缺的关键技术之一 。
随着数字技术的不断发展，数字信号 处理的应用范围越来越广泛，已经成 为现代信息处理技术的重要支柱之一 。
04 数字信号变换技术
CHAPTER
离散余弦变换
总结词
离散余弦变换（DCT）是一种将离散信号变换到余弦函数基 的线性变换。
详细描述
DCT被广泛应用于图像和视频压缩标准，如JPEG和MPEG， 因为它能够有效地去除信号中的冗余，从而减小数据量。 DCT通过将信号分解为一系列余弦函数的和来工作，这些余 弦函数具有不同的大小和频率。
雷达信号处理
雷达目标检测
利用数字信号处理技术对雷达回 波数据进行处理和分析，实现雷 达目标检测和跟踪。
雷达测距和测速
通过数字信号处理技术，对雷达 回波数据进行处理和分析，实现 雷达测距和测速。
雷达干扰抑制
利用数字信号处理技术对雷达接 收到的干扰信号进行抑制和滤除 ，提高雷达的抗干扰能力。
谢谢
THANKS
《数字信号处理经典》ppt课 件
目录
CONTENTS
• 数字信号处理概述 • 数字信号处理基础知识 • 数字滤波器设计 • 数字信号变换技术 • 数字信号处理的应用实例
01 数字信号处理概述
CHAPTER
定义与特点
定义
数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）是一门涉及信号的获 取、表示、变换、分析和综合的理论和技术。它以数字计算为基础，利用数字 计算机或其他数字硬件来实现信号处理的方法。
数字信号处理ppt课件
23
三.自相关函数与 自协方差函数的性质
24
性质1 :相关函数与协方差函数的关系
Cxx m rxx m mx 2
Cxy m rxy m m*xmy
当 mx 0
Cxx m rxx m Cxy m rxy m
25
性质2：均方值、方差与相关函数和协方差函数
rxx
0
E
xn
2
Cxx 0 rxx 0 mx 2
五、功率谱密度
44
维纳——辛钦定理
1． 复频域
rxx
(m)
1
2
j
c Sxx (z)zm1dz,
Sxx
(z)
m
rxx
(m)z
m
C (Rx , Rx )
45
2. 频域
{ rxx(m)
1
2
Pxx (e j )e jm d
2
Pxx (e j ) rxx (m)e jm
m
46
3．性质
实平稳随机信号 rxx m rxx m
rxx m E x x n1 n1m
x1x2 p x1 , x2 ; m dx1dx2
18
自协方差函数
Cxx (m) E (xn1 mx )*(xn2 mx ) E (xn1 mx )*(xn1m mx )
rxx m mx 2
19
对于均值为零的随机过程 rxx m Cxx m
①偶函数
Pxx e j Pxx e j
②实函数
Pxx e j Pxx e j
③极点互为倒数出现
Sxx
z
Sxx
1 z
47
④功率谱在单位圆上的积分等于平均功率
E
x2
三.自相关函数与 自协方差函数的性质
24
性质1 :相关函数与协方差函数的关系
Cxx m rxx m mx 2
Cxy m rxy m m*xmy
当 mx 0
Cxx m rxx m Cxy m rxy m
25
性质2：均方值、方差与相关函数和协方差函数
rxx
0
E
xn
2
Cxx 0 rxx 0 mx 2
五、功率谱密度
44
维纳——辛钦定理
1． 复频域
rxx
(m)
1
2
j
c Sxx (z)zm1dz,
Sxx
(z)
m
rxx
(m)z
m
C (Rx , Rx )
45
2. 频域
{ rxx(m)
1
2
Pxx (e j )e jm d
2
Pxx (e j ) rxx (m)e jm
m
46
3．性质
实平稳随机信号 rxx m rxx m
rxx m E x x n1 n1m
x1x2 p x1 , x2 ; m dx1dx2
18
自协方差函数
Cxx (m) E (xn1 mx )*(xn2 mx ) E (xn1 mx )*(xn1m mx )
rxx m mx 2
19
对于均值为零的随机过程 rxx m Cxx m
①偶函数
Pxx e j Pxx e j
②实函数
Pxx e j Pxx e j
③极点互为倒数出现
Sxx
z
Sxx
1 z
47
④功率谱在单位圆上的积分等于平均功率
E
x2
《光电子技术基础》(第二版)Chap
光电效应定义
当光照射在物质上时，物质吸收光能并释放电 子的现象。
光电效应分类
包括外光电效应、内光电效应和光生伏特效应。
光电效应原理
光子能量大于物质禁带宽度时，光子被吸收并使电子从价带跃迁至导带，形成 光电子。
光电器件的工作原理
光电子发射
当光照射在物质上时，电子从物质表面逸出的现 象。
光生电流
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ光电器件受到光照时，产生光生电流的原理。
激光的波长与颜色
激光的波长取决于所使用的物质， 不同的物质产生不同波长的激光， 因此激光可以有多种颜色。
激光器的种类与结构
固体激光器
固体激光器使用固体材料作为增益介质，常见的有晶体和玻璃激光器。 其结构包括增益介质、泵浦源和光学谐振腔等部分。
气体激光器
气体激光器使用气体作为增益介质，常见的有氦氖激光器和二氧化碳 激光器。其结构包括放电管、反射镜和光学谐振腔等部分。
光通信系统的组成与原理
1 2
光源
用于产生光信号，常用的光源有激光器和发光二 极管。
光调制器
将电信号转换为光信号，常用的调制方式有直接 调制和间接调制。
3
光纤
传输光信号的介质，具有低损耗、高带宽等优点。
光通信系统的组成与原理
光检测器
将接收到的光信号转换为电信号，常用的检测器有光电二极管和 雪崩光电二极管。
射。
光的干涉与衍射
光的干涉
01
两束或多束相干光波在空间相遇时，会因相位差叠加产生干涉
现象。
光的衍射
02
光波在传播过程中遇到障碍物时，会绕过障碍物边缘产生衍射
现象。
干涉与衍射的应用
03
干涉和衍射现象在光学仪器、通信等领域有广泛应用，如干涉
当光照射在物质上时，物质吸收光能并释放电 子的现象。
光电效应分类
包括外光电效应、内光电效应和光生伏特效应。
光电效应原理
光子能量大于物质禁带宽度时，光子被吸收并使电子从价带跃迁至导带，形成 光电子。
光电器件的工作原理
光电子发射
当光照射在物质上时，电子从物质表面逸出的现 象。
光生电流
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ光电器件受到光照时，产生光生电流的原理。
激光的波长与颜色
激光的波长取决于所使用的物质， 不同的物质产生不同波长的激光， 因此激光可以有多种颜色。
激光器的种类与结构
固体激光器
固体激光器使用固体材料作为增益介质，常见的有晶体和玻璃激光器。 其结构包括增益介质、泵浦源和光学谐振腔等部分。
气体激光器
气体激光器使用气体作为增益介质，常见的有氦氖激光器和二氧化碳 激光器。其结构包括放电管、反射镜和光学谐振腔等部分。
光通信系统的组成与原理
1 2
光源
用于产生光信号，常用的光源有激光器和发光二 极管。
光调制器
将电信号转换为光信号，常用的调制方式有直接 调制和间接调制。
3
光纤
传输光信号的介质，具有低损耗、高带宽等优点。
光通信系统的组成与原理
光检测器
将接收到的光信号转换为电信号，常用的检测器有光电二极管和 雪崩光电二极管。
射。
光的干涉与衍射
光的干涉
01
两束或多束相干光波在空间相遇时，会因相位差叠加产生干涉
现象。
光的衍射
02
光波在传播过程中遇到障碍物时，会绕过障碍物边缘产生衍射
现象。
干涉与衍射的应用
03
干涉和衍射现象在光学仪器、通信等领域有广泛应用，如干涉
数字信号处理-第一章(new)
2 n , n 3 x(n) 3 0, n 3 2 n 1 , n 2 x(n 1) 3 0, n 2 2 n 1 , n 4 x(n 1) 3 0, n 4
1数字信号处理第一章离散时间信号与系统11离散时间信号序列本节涉及内容序列的运算序列的周期性序列的能量几种常用序列用单位抽样序列表示任意序列2数字信号处理第一章离散时间信号与系统1离散时间信号定义??nntxnxnntxtxaanttan取整数3数字信号处理第一章离散时间信号与系统离散时间信号序列的表示形式nx表示离散时间信号序列如图1所示示0时刻的序列值表表示1时刻的序列值0x1x图14数字信号处理第一章离散时间信号与系统一序列的运算1移位m0时该移位
3、矩阵序列
RN (n) u(n) u(n N )
例如N=4
1,0 n N 1 RN ( n ) 0, 其它 n
19
数字信号处理－第一章 离散时间信号与系统
4、实指数序列
a 1 a 1
x(n) a u(n) x(n) 收敛
n
x ( n)
发散
例如a=1/2及a=2时
1 n , n 1 例： x ( n) 2 0, n 1
在－6<n<6范围内求： x(n) ，x(n)
9
数字信号处理－第一章 离散时间信号与系统 n01=-1; n02=0; ns=-5; nf=5; nf1=6; ns1=-6; n1=n01:nf1; n2=ns:nf; n3=ns:nf1; x=(1/2).^n1; x=[zeros(1,(n01-ns)),x]; for n=1:11 y1(1,n)=x(1,n+1)-x(1,n); end
数字信号处理DigitalSignalProcessingppt课件
处理系统中集成了几十万甚至更多的晶体 管，而模拟信号处理系统中大量使用的是 电阻、电容、电感等无源器件，随着系统 的复杂性增加这一矛盾会更加突出。
17
5. 数字信号处理的应用领域
▪ 语音处理
▪ 语音信号分析 ▪ 语音合成 ▪ 语音识别 ▪ 语音增强 ▪ 语音编码
▪ 图像处理：恢复，增强，去噪，压缩 ▪ 通信：信源编码，信道编码 ，多路复用，数据压缩 ▪ 电视 ：高清晰度电视，可视电话，视频会议 ▪ 雷达：对目标探测，定位，成像
统，其性能取决于运算程序和乘法器的各系数，这些均存 储在数字系统中，只要改变运算程序或系数，即可改变系 统的特性参数，比改变模拟系统方便得多。
15
▪ 可以实现模拟系统很难达到的指标或特性：例如：
有限长单位脉冲响应数字滤波器可以实现严格的线性相位； 在数字信号处理中可以将信号存储起来，用延迟的方法实 现非因果系统，从而提高了系统的性能指标；数据压缩方 法可以大大地减少信息传输中的信道容量。
▪ 由一维走向多维，像高分辨率彩色电视、雷达、
石油勘探等多维信号处理的应用领域已与数字信 号处理结下了不解之缘。
22
各种数字信号处理系统均几经更新换代：在
图像处理方面，图像数据压缩是多媒体通信、影 碟机(VCD或DVD)和高清晰度电视(HDTV)的关键 技术。国际上先后制定的标准H.261、JPEG、 MPEG—1和MPEG—2中均使用了离散余弦变换 (DCT)算法。近年来发展起来的小波(Wavelet)变 换也是一种具有高压缩比和快速运算特点的崭新 压缩技术，应用前景十分广阔，可望成为新一代 压缩技术的标准。
5
▪ 信息科学
▪ 信息科学是研究信息的获取、传输、处理和利 用的一门科学。
▪ 信号
17
5. 数字信号处理的应用领域
▪ 语音处理
▪ 语音信号分析 ▪ 语音合成 ▪ 语音识别 ▪ 语音增强 ▪ 语音编码
▪ 图像处理：恢复，增强，去噪，压缩 ▪ 通信：信源编码，信道编码 ，多路复用，数据压缩 ▪ 电视 ：高清晰度电视，可视电话，视频会议 ▪ 雷达：对目标探测，定位，成像
统，其性能取决于运算程序和乘法器的各系数，这些均存 储在数字系统中，只要改变运算程序或系数，即可改变系 统的特性参数，比改变模拟系统方便得多。
15
▪ 可以实现模拟系统很难达到的指标或特性：例如：
有限长单位脉冲响应数字滤波器可以实现严格的线性相位； 在数字信号处理中可以将信号存储起来，用延迟的方法实 现非因果系统，从而提高了系统的性能指标；数据压缩方 法可以大大地减少信息传输中的信道容量。
▪ 由一维走向多维，像高分辨率彩色电视、雷达、
石油勘探等多维信号处理的应用领域已与数字信 号处理结下了不解之缘。
22
各种数字信号处理系统均几经更新换代：在
图像处理方面，图像数据压缩是多媒体通信、影 碟机(VCD或DVD)和高清晰度电视(HDTV)的关键 技术。国际上先后制定的标准H.261、JPEG、 MPEG—1和MPEG—2中均使用了离散余弦变换 (DCT)算法。近年来发展起来的小波(Wavelet)变 换也是一种具有高压缩比和快速运算特点的崭新 压缩技术，应用前景十分广阔，可望成为新一代 压缩技术的标准。
5
▪ 信息科学
▪ 信息科学是研究信息的获取、传输、处理和利 用的一门科学。
▪ 信号
数字信号处理(精编文档).doc
【最新整理，下载后即可编辑】西安电子(高西全丁美玉第三版)数字信号处理课后答案1.2 教材第一章习题解答1. 用单位脉冲序列及其加权和表示题1图所示的序列。
解：2. 给定信号：（1）画出序列的波形，标上各序列的值；（2）试用延迟单位脉冲序列及其加权和表示序列；（3）令，试画出波形；（4）令，试画出波形；（5）令，试画出波形。
解：（1）x(n)的波形如题2解图（一）所示。
（2）（3）的波形是x(n)的波形右移2位，在乘以2，画出图形如题2解图（二）所示。
（4）的波形是x(n)的波形左移2位，在乘以2，画出图形如题2解图（三）所示。
（5）画时，先画x(-n)的波形，然后再右移2位，波形如题2解图（四）所示。
3. 判断下面的序列是否是周期的，若是周期的，确定其周期。
（1），A是常数；（2）。
解：（1），这是有理数，因此是周期序列，周期是T=14；（2），这是无理数，因此是非周期序列。
5. 设系统分别用下面的差分方程描述，与分别表示系统输入和输出，判断系统是否是线性非时变的。
（1）；（3），为整常数；（5）；（7）。
解：（1）令：输入为，输出为故该系统是时不变系统。
故该系统是线性系统。
（3）这是一个延时器，延时器是一个线性时不变系统，下面予以证明。
令输入为，输出为，因为故延时器是一个时不变系统。
又因为故延时器是线性系统。
（5）令：输入为，输出为，因为故系统是时不变系统。
又因为因此系统是非线性系统。
（7）令：输入为，输出为，因为故该系统是时变系统。
又因为故系统是线性系统。
6. 给定下述系统的差分方程，试判断系统是否是因果稳定系统，并说明理由。
（1）；（3）；（5）。
解：（1）只要，该系统就是因果系统，因为输出只与n时刻的和n时刻以前的输入有关。
如果，则，因此系统是稳定系统。
（3）如果，，因此系统是稳定的。
系统是非因果的，因为输出还和x(n)的将来值有关.（5）系统是因果系统，因为系统的输出不取决于x(n)的未来值。
数字信号处理第五章
b1 w1 b2
y(n)
w1(n) w2 (n 1) w2 (n) w'2 (n 1) w'2 (n) x(n) a1w2 (n) a2 w1(n)
-a2 (a)
y (n) b2 w1(n) b1w2 (n) b0 w'2 (n)
W1 ( z ) W2 ( z ) z 1 W2 ( z ) W '2 ( z ) z 1
x(n)
z-1
h(0)
N 1
z-1
h(1)
z-1
h(2)
z-1
h(N-2) h(N-1)
y(n)
2、级联型结构
将H(z)系统函数进行因式分解，并将共轭成对的零点放在一 起，形成一个系数为实数的二阶形式，这样级联型网络结构 就是由一阶或二阶因子构成的级联结构，其中每一个因式都 用直接型实现。
H（z ) h(n) Z n ( 0i 1i z 1 2i z 2 )
§5.3 无限长脉冲响应基本网络结构
IIR网络的特点:信号流图中含有反馈支路，即存在 环路，其单位脉冲响应是无限长的。有三种结构： 直接型、级联型、并联型 1、直接型
y ( n)
M
i b z i M
H1(z)
H(z)=H1(z)H 2(z)
N
H (z)
1 ai z i
i 1
b0 x ( n) w’2 z-1 -a1 w2 z-1 b1 w1 b2 (b) y(n)
H(z)
-a2 (a)
基本信号流图
非基本信号流图
根据信号流图可以求出网络的系统函数，方法是列出各个节 点变量方程，求解该方程，推导出输出与输入之间的关系。
Chap1TMS320C62xxC67xx结构概述
0 1
循 环 寻 址 ， 使 用 B K O 字 段
1 0
循 环 寻 址 ， 使 用 B K 1 字 段
1 1
保 留
41
控制状态寄存器（CSR）
42
控制状态寄存器描述
位置 宽
度
31-24 8
23-16 8
15-10 6
9
1
8
1
7-5 3
4-2 3
1
1
0
1
字段名
CPU ID REV ID PWRD SAT
➢ 同一周期8个功能单元可并行使用
1x
13
功能单元和寄存器
14
功能单元和执行操作
功能单元 .L 单元(.L1,.L2)
.S 单元(.S1,.S2)
.M 单元(.M1,.M2) .D 单元(.D1,.D2)
定点操作 32/40 位算术和比较操作 32 位中最左边 1 或 0 的位数计数 32 位和 40 位计数 32 位逻辑操作 32 位算术操作 32/40 位移位和 32 位位操作 32 位逻辑操作 转移 常数产生 寄存器与控制寄存器传递(仅.S2) 16×16 乘法操作
如果结果超出指数范围和精度界限，与实际的计数结
果不同时置 1；从不与 INVAL 同时置位。
结果上溢出时置 1
结果为负无穷大置 1
当有符号的 Nan 是源操作数，或在浮点到整形转换中
NaN 是一个源操作数，或无穷大减无穷大时置为 1
Src2 是一个非归一化数
Src1 是一个非归一化数
Src2 是 NaN
➢ .D功能单元不能使用交叉通路
➢ 仅src2可以使用另一侧寄存器 数据
功能单元 .L1,.S1,.M1
数字信号处理(吴镇扬)课后习题答案(比较详细的解答过程)chap5_6
在数字信号处理的滤波器、FFT、卷积及各种矢量 运算中，由于要执行Σb(n)*x(n - k)一类的运算，这类运 算的乘法和加法总是同时出现，因此DSP中就希望将乘法
器和加法器相结合，在一个时钟周期完成一次乘、加运算，
并且累加乘法运算的结果。这样的运算单元称为乘法累加 器（MAC）。
对于乘法累加器，除了要求能在一个时钟周期完成一
5.6-1。
输入设备
运算器
输出设备
控制器
存储器
数据线 控制线
图5.6-1 冯.诺曼结构
冯.诺曼结构处理器具有以下几个特点：
（1） 必须有一个存储器；
（2） 必须有一个控制器；
（3） 必须有一个运算器，用于完成算术
运算和逻辑 运算；
（4） 必须有输入和输出设备，用于进行
人机通信。
冯.诺曼的主要贡献就是提出并实现了“ 存储程序”的概念。由于指令和数据都是二
若干位 。右移使得符号位扩展，也就是在左边填
入符号位，这样可以保留原有的正号或负号。左 移操作用0填入最低位，如果数的最高位不是符号 位，则左移的结果就造成了溢出，这时溢出标志 被置1。逻辑移位用来做某些逻辑操作，如用于位
屏蔽等。逻辑移位把无符号数左移或右移，腾空
位填0。
通用微处理器的移位操作是一位一位移的
生。
5.6.2 DSP硬件构成 典型的DSP处理器中的运算/处理功能单元 主要包括以下几个部分： ● 乘法器/乘加器（MAC） ● 算术逻辑运算单元（ALU） ● 移位器 ● 数据地址发生器（DAG） ● 程序定序器，又称指令定序器 ● 存储器
5.6.2．1 DSP的乘法器/乘加器（MAC） DSP乘法器应具有以下基本功能： 1. 要求在一个时钟周期里对两个字长为 b位的输入由硬件作快速并行乘法； 2. 应能通过格式控制来执行无符号或带 符号或混合的乘法操作、小数或整数乘法操 作以及扩展精度或双精度运算，并有合适的 舍位方法； 3.应有输入和输出寄存器，这样可以锁 存数据，配合流水线操作。也可不用寄存器 ，使乘法器在透明方式下工作，这样可以有 最小的等待时间。
数字信号处理第一章(南理工)
EEG ——-Electroencephalogram(脑电图 脑电图) 脑电图 ——the electrical activity caused by the random firings of neurons in the brain.
23
4. Examples of Signals
B. Musical Signals (1-D)(CD,MP3,MP4)
8
2. Characterization & Classification of Signals
● A signal is called continuous time signal (CTS) if the indep. var. is continuous. ● A signal is called discrete time signal (DTS) if the indep. var. is discrete. ● A CTS with continuous amplitude is called an analog signal (AS). ● A DTS with Quantized amplitude is called an Digital signal (DS).
15
3. Typical Signals Operations A. Simple Time-domain operations
Scaling(amplification, attenuation): y (t ) = α x (t ) Delay: y (t ) = x (t − t 0 ) Addition:y (t ) = x1 (t ) + x2 (t )
4
1. Signals & Signal Processing ● e.g.: Speech and music signals represent air pressure as a function of time at a point in space.
23
4. Examples of Signals
B. Musical Signals (1-D)(CD,MP3,MP4)
8
2. Characterization & Classification of Signals
● A signal is called continuous time signal (CTS) if the indep. var. is continuous. ● A signal is called discrete time signal (DTS) if the indep. var. is discrete. ● A CTS with continuous amplitude is called an analog signal (AS). ● A DTS with Quantized amplitude is called an Digital signal (DS).
15
3. Typical Signals Operations A. Simple Time-domain operations
Scaling(amplification, attenuation): y (t ) = α x (t ) Delay: y (t ) = x (t − t 0 ) Addition:y (t ) = x1 (t ) + x2 (t )
4
1. Signals & Signal Processing ● e.g.: Speech and music signals represent air pressure as a function of time at a point in space.
数字信号处理第一章
二、系统
系统：反映信号处理因果关系的设备或运算 模拟系统 连续时间系统 离散时间系统字信号处理： 用数值计算方法对数字序列进行各种处理，把信号 变换成符合需要的某种形式。
理论基础，其中最主要的是离散时间信号和离散 理论基础 时间系统理论以及一些数学理论。
六、DSP的应用
滤波——选频滤波
e.g.:多正弦信号：
应用（续）
信号预测
ˆ 从x[0], x[1],L , x[n]预测x[n + 1]的值。
应用（续）
图象处理: 边沿检测
应用（续）
边沿检测原理： 边沿检测原理： 边沿信号x[n]: 边沿检测滤波器h[n]:
课程内容概要
数字（离散）信号处理 数字（离散）信号 产生 采样 Nyq.定理 表示 时域 DFS 频域 数字（离散）系统 表示 时域 h(n) Stru 频域 H(k) 结构 FIR IIR
时间、幅度都连续 时间连续 时间量化 时间、幅度都量化
信号举例
1. 连续时间信号 连续时间信号CTS(Continuous Time Signal/Analog Signal )—x(t)
2. 离散时间信号 离散时间信号DTS (Discrete Time Signal/Sequence)— x(n)
主要讲授内容
离散时间信号与系统分析 Z变换 离散傅立叶变换（DFT） 快速傅立叶变换（FFT） 离散时间系统的结构 IIR滤波器的设计 FIR滤波器的设计
主要参考书
《数字信号处理》（修订版） 王世一，北京理工大学出版社，1997 《 Discrete Time Signal Processing 》
五、DSP的特点
精度高：在模拟系统的电路中，元器件精度
数字信号处理ppt课件
a digital clock.数字式钟
4
Signal-----
• An indicator, such as a gesture or colored light, that serves as a means of communication.See Synonyms at gesture
• 信号：一种用作通讯交流手段的指示，比如一种手势或有色 的光参见 gesture
• the center is too bright, while the border is too dark
13
•a great example of how DSP can improve the
understandability of data.
• Digital filtering was able to convert the raw image (on the left) into a processed image (on the right).
• Suppose we attach an analog-to-digital converter to a computer, and then use it to acquire a chunk of real world data. DSP answers the question: What next?
• A message communicated by such means. • 信号：用这种手段传达的信息 • Electronics An impulse or a fluctuating electric quantity, such as
voltage, current, or electric field strength, whose variations represent coded information. • 【电子学】 电波：电脉冲或变化的电量，比如电压、电流或 电场强度，它们的变化表示着编码后的信息 • The sound, image, or message transmitted or received in telegraphy, telephony, radio, television, or radar. • 信号：由电报、电话、收音机、电视机或雷达传播或收到的 声音、影像或信息
4
Signal-----
• An indicator, such as a gesture or colored light, that serves as a means of communication.See Synonyms at gesture
• 信号：一种用作通讯交流手段的指示，比如一种手势或有色 的光参见 gesture
• the center is too bright, while the border is too dark
13
•a great example of how DSP can improve the
understandability of data.
• Digital filtering was able to convert the raw image (on the left) into a processed image (on the right).
• Suppose we attach an analog-to-digital converter to a computer, and then use it to acquire a chunk of real world data. DSP answers the question: What next?
• A message communicated by such means. • 信号：用这种手段传达的信息 • Electronics An impulse or a fluctuating electric quantity, such as
voltage, current, or electric field strength, whose variations represent coded information. • 【电子学】 电波：电脉冲或变化的电量，比如电压、电流或 电场强度，它们的变化表示着编码后的信息 • The sound, image, or message transmitted or received in telegraphy, telephony, radio, television, or radar. • 信号：由电报、电话、收音机、电视机或雷达传播或收到的 声音、影像或信息
中国地质大学《数字信号处理》教案
具体内容包括：
1）数字信号处理的发展历史；
2）数字信号处理系统的基本组元；
3）数字信号处理的硬件实现；
4）数字信号处理的研究领域；
5）数字信号处理的主要特点。
要求学生了解介绍数字信号处理的发展历史、研究对象、范围及特点、掌握信号的基本概念与分类，深入理解离散时间信号和数字信号的不同之处。
习题：
1、将 展成Fourier复指数形式。
思考题：
1、已知实值带通信号xc(t)对于|f|<f1和|f|>f2，Xc(f)＝0[注：Xa(j)＝2fXc(f)]，Nyquist采样定理表明最小采样频率fs＝2f2。然而，此信号可以用更低的频率进行采样。
(1)假设f1＝8kHz，f2＝10kHz，画出当fs＝1/T＝4kHz时离散傅氏变换的示意图；
本章共6学时，具体内容如下：
1、离散时间傅立叶变换
1）系统对复指数序列的稳态响应
2）离散时间傅氏变换
3）离散时间傅氏变换的对称性
2、Z变换与拉普拉斯变换、傅立叶变换的关系
1）Z变换与拉氏变换之间的关系
2）序列的Z变换和傅氏变换之间的关系
3）系统的变换域分析
1）系统函数与频率响应
2）理想频率选择性滤波器
(1) ；(3)
(2) ；(4)
3、假设x(n)只在0nN1内有非零值，且x(n)的Z变换为X(z)，由x(n)可以构成周期序列y(n)，即
试求
4、用Z变换求下面两个序列的卷积
5、已知x(n)＝anu(n)，h(n)＝bnRN(n)，0<|a|，|b|<1，试用直接卷积法及Z变换法求y(n)＝x(n)*h(n)。
在离散时间信号与系统的频域分析中，对一个信号序列进行Z变换，将时域信号转换到Z变换域内进行分析。之所以要利用Z变换，其主要原因是傅氏变换并不是对所有信号序列都能收敛，而Z变换则能适应于这种信号序列转换。Z变换在离散时间系统的作用和拉氏变换在连续时间系统中的作用一样，它能把描述离散时间系统的差分方程转化为简单的代数方程，极大地简化了求解过程。所以，对离散时间系统而言，Z变换是一种非常重要的适合于频率域（变换域）分析的数学工具。
1）数字信号处理的发展历史；
2）数字信号处理系统的基本组元；
3）数字信号处理的硬件实现；
4）数字信号处理的研究领域；
5）数字信号处理的主要特点。
要求学生了解介绍数字信号处理的发展历史、研究对象、范围及特点、掌握信号的基本概念与分类，深入理解离散时间信号和数字信号的不同之处。
习题：
1、将 展成Fourier复指数形式。
思考题：
1、已知实值带通信号xc(t)对于|f|<f1和|f|>f2，Xc(f)＝0[注：Xa(j)＝2fXc(f)]，Nyquist采样定理表明最小采样频率fs＝2f2。然而，此信号可以用更低的频率进行采样。
(1)假设f1＝8kHz，f2＝10kHz，画出当fs＝1/T＝4kHz时离散傅氏变换的示意图；
本章共6学时，具体内容如下：
1、离散时间傅立叶变换
1）系统对复指数序列的稳态响应
2）离散时间傅氏变换
3）离散时间傅氏变换的对称性
2、Z变换与拉普拉斯变换、傅立叶变换的关系
1）Z变换与拉氏变换之间的关系
2）序列的Z变换和傅氏变换之间的关系
3）系统的变换域分析
1）系统函数与频率响应
2）理想频率选择性滤波器
(1) ；(3)
(2) ；(4)
3、假设x(n)只在0nN1内有非零值，且x(n)的Z变换为X(z)，由x(n)可以构成周期序列y(n)，即
试求
4、用Z变换求下面两个序列的卷积
5、已知x(n)＝anu(n)，h(n)＝bnRN(n)，0<|a|，|b|<1，试用直接卷积法及Z变换法求y(n)＝x(n)*h(n)。
在离散时间信号与系统的频域分析中，对一个信号序列进行Z变换，将时域信号转换到Z变换域内进行分析。之所以要利用Z变换，其主要原因是傅氏变换并不是对所有信号序列都能收敛，而Z变换则能适应于这种信号序列转换。Z变换在离散时间系统的作用和拉氏变换在连续时间系统中的作用一样，它能把描述离散时间系统的差分方程转化为简单的代数方程，极大地简化了求解过程。所以，对离散时间系统而言，Z变换是一种非常重要的适合于频率域（变换域）分析的数学工具。
数字信号处理ppt第一章
1-1 离散时间信号-序列传递信息的函数连续离散化x(-2)x(-1)x(0)x(1)x(2)序列⎪⎧−⎪⎩⎪⎨111(1,02(2x (n)11/21/41/8...(x(n+1) 11/21/41/8n=0⎪⎧⎪⎩⎪⎨1(1,02(2...1/81/41/21x (-n)x (n)11/21/41/8...⎪(x(n)11/21/41/8…y(n)1231/21/43/23/29/4Z(n).……1/4, 211 (⎪⎪⎪⎨+1)(1)(1(,2nx(n) x(mn), m x (2n)131/4x (n)1231/21/4x(n) x(n/m), mx(n)12 1/2x(n/2)12 1/2-2。
折迭(翻褶),位移,相乘,相加。
翻褶相乘，相加得位移相乘，相加得1/213/20121012301231/213/2-2-1x (m)01231/213/20-11x (m)翻褶位移1对应相乘，逐个相加。
3132510123110213123111212311121212=×=×+×+×+×=×+×+×=×+×=×3/235/23/21/21()n δ1-1()m n −δ...a ax (n)-3-2-10123453−a 2a a3−a 2a 0a δ(n+3)δ(n-2)δ(n-6)1()m δ3−a 02a a x (m)( x)n1-2 线性移不变系统y(n) (n)离散时间系统T[x(n)]线性系统具有均匀性和迭加性。
*加权信号和的响应=响应的加权和。
*先运算后系统操作=先系统操作后运算。
移不变*移（时）不变*系统操作=函数操作T[δ(n)]x(n)y(n)线性移不变系统h(n)交换律结合律加法的分配律h1(n)+h2(n)x(n)h1(n)h2(n)⊕y(n)x(n)h 1(n)x (n)h 2(n)w(n)输出取决于此刻以前时刻( h)n1-3 常系数线性差分方程离散时间线性移不变系统(n)y(n)x。
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i0 N 1 ai zi
i 1
5.3 IIR系统的基本网络结构
（3）结构流图（y按(n差) 分方N 程ai y可(n以写i)出 ）M bi x(n i)
i 1
i0
x(n)
b0
z 1
x(n 1)
z 1
x(n 2)
z 1
x(n M )
b1
b2
bM 1 bM
y(n)
a1
z 1 y(n 1)
a2
5.2 用信号流图表示网络结构
图示基本信号流图，写出各节点变量的表达式
w1(n) w2 (n 1)
ww22
(n) (n)
w2 (n－1)
x(n)－a1w2 (n)－a2w1(n)
y(n) b2w1(n) b1w2 (n) b0w2 (n)
5.2 用信号流图表示网络结构
根据信号流图可以求出网络的系统函数，方 法是列出各个节点变量方程，形成联立方程 组，并进行求解，求出输出与输入之间的z域 关系。
就表示FIR滤波器。
5.1 引言
2、数字滤波器的实现方法：
数字滤波器的功能就是把输入序列x(n)通 过一定的运算变换成输出序列y(n)。
（a）直接利用通用的计算机和通用软件编程 实现；
（b）利用专用数字硬件、专用的DSP芯片实 现。
3、数字滤波的基本操作：
①加法，②乘法，③延迟。
N
M
y(n) bi y(n i) ai x(n i)
5.3 IIR系统的基本网络结构
[例] IIR数字滤波器的系统函数H(z)为
H (z) 8 4z1 11z2 2z3 1 5 z1 3 z2 1 z3 448
画出该滤波器的直接型结构。 解：由H(z)写出差分方程如下：
y(n) 5 y(n 1) 3 y(n 2) 1 y(n 3) 8x(n) 4x(n 1)
a1
a1y(n 1)
a2
a2y(n 2)
z 1
3 y(n 1)
z 1
4 y(n 2)
y(n)
7
5.3 IIR系统的基本网络结构
IIR（Infinite impluse response）无限长单位冲激响应
IIR滤波器的特点：
1、单位冲激响应h(n)是无限长的。 2、系统函数H(z)在有限z平面（ 0 z ）
5.2 用信号流图表示网络结构
3、几个基本概念： a）输入节点或源节点，x(n)所处的节点； b）输出节点或吸收节点，y(n)所处的节点； c）分支节点，一个(以上)输入，一个(以上)输
出的节点；将值分配到每一支路，当支路不标 传输系数时，就认为其传输系数为1；
d）相加器（节点)或和点，有两个或两个以上 输入的节点。 注意：任何一节点值等于所有输入支路的信号 之和。
5.1 引言
1、滤波器的差分方程
N
M
y(n) ai y(n i) bi x(n i)
i 1
i0
所以，一个滤波系统的输出是其过去N点输出
的线性组合加上当前输入序列与过去M点输入序列
的线性组合。输y(n出) 除了与当前的x输(n入)
有
关，同时还与过去的输入和过去的输出有关，系统
是带有记忆的。
5.3 IIR系统的基本网络结构
2、直接II型（典范型 ） 线性移不变系统的性质，交换内部子系
统的位置，其系统函数不变，即总的输入输出 关系不变， 但系统内部的状态会改变。
为此，可以交换直接I型中2个网络的位置。
5.3 IIR系统的基本网络结构
交换直接I型中2个网络的位置如下：
x(n) b0
z1
z 1
y(n 2)
aN 1
aN
z 1
y(n N)
5.3 IIR系统的基本网络结构
（4）特点 第一个网络实现零点，即实现x(n)延时加权：
M
bi x(n i)
i0
第二个网络实现极点，即实现y(n)延时加权：
N
ai y(n i)
i 1
可见，第二网络是输出延时，即反馈网络。 网络共需（M+N）个存储延时单元。
b1
z1
b2
bM 1
z1
bM
y(n)
a1
z 1
a2
z 1
aN 1
aN
z 1
x(n)
b0
b2
aN 1
aN
bM 1
z1
bM
z 1
交换后，中间的延迟变量相同，可以合并。
y(n)
5.3 IIR系统的基本网络结构
所以：直接II型（典范型 ）的结构
改变级联次序后，将中间的两条完全相同的延时链合并。这样 延时单元可以节省一倍，即N阶滤波器只需要N级延时单元。
当结构复杂时，上面利用节点变量方程联 立求解的方法较麻烦，可用梅森（Masson）公 式直接写H(z)表示式方便。
5.2 用信号流图表示网络结构
根据信号流图写出输入与输出之间的关系。
y(n) a1 y(n 1) a2 y(n 2) b0 x(n)
x(n)
6
b0 1
2
a1y(n 1) a2y(n 2) 5
5.1 引言
数字滤波是数字信号处理的一个基本应用。
一个数字滤波器的系统函数一般表示为有理函
数形式：
M
H (z)
Y (z) X (z)
bi z i
i0 N 1 ai z i
i 1
当ai中至少有一个 0时，这个 H (z)就表示IIR滤波器。
M
当ai 0, i 1,2,...,N时，即H (z) bi zi i0
i 1
i0
5.2 用信号流图表示网络结构
1、信号流图的表示方法 为了表示简单，通常用信号流图来表示其
运算结构。
延迟： 相乘：
相加：
（a）方框图表示法
（b）信号流图表示法
5.2 用信号流图表示网络结构
2 （1） 信号流图中所有支路都是基本支路，
即支路增益是常数或者是z－1 （2） （3） 节点和支路的数目是有限的。
W1 ( z ) W2 (z)
W2 (z)z1 W2(z)z1
W2(z) X (z) a1W2 (z) a2W1(z)
Y (z) b2W1(z) b1W2 (z) b0W2 '(z)
5.2 用信号流图表示网络结构
经过联立求解得到：
H (z)
Y (z) X (z)
b0 b1z 1 b2 z 2 1 a1z 1 a2 z 2
上有极点存在，系统可能不稳定。 3、结构上是递归型的，即存在着输出到输入的 反馈。
5.3 IIR系统的基本网络结构
一、直接型 1、直接I型 （1）差分方程（N阶）
N
M
y(n) ai y(n i) bi x(n i)
i 1
i0
（2）系统函数
M
H (z)
Y (z) X (z)
bi z i
4
4
i 1
5.3 IIR系统的基本网络结构
（3）结构流图（y按(n差) 分方N 程ai y可(n以写i)出 ）M bi x(n i)
i 1
i0
x(n)
b0
z 1
x(n 1)
z 1
x(n 2)
z 1
x(n M )
b1
b2
bM 1 bM
y(n)
a1
z 1 y(n 1)
a2
5.2 用信号流图表示网络结构
图示基本信号流图，写出各节点变量的表达式
w1(n) w2 (n 1)
ww22
(n) (n)
w2 (n－1)
x(n)－a1w2 (n)－a2w1(n)
y(n) b2w1(n) b1w2 (n) b0w2 (n)
5.2 用信号流图表示网络结构
根据信号流图可以求出网络的系统函数，方 法是列出各个节点变量方程，形成联立方程 组，并进行求解，求出输出与输入之间的z域 关系。
就表示FIR滤波器。
5.1 引言
2、数字滤波器的实现方法：
数字滤波器的功能就是把输入序列x(n)通 过一定的运算变换成输出序列y(n)。
（a）直接利用通用的计算机和通用软件编程 实现；
（b）利用专用数字硬件、专用的DSP芯片实 现。
3、数字滤波的基本操作：
①加法，②乘法，③延迟。
N
M
y(n) bi y(n i) ai x(n i)
5.3 IIR系统的基本网络结构
[例] IIR数字滤波器的系统函数H(z)为
H (z) 8 4z1 11z2 2z3 1 5 z1 3 z2 1 z3 448
画出该滤波器的直接型结构。 解：由H(z)写出差分方程如下：
y(n) 5 y(n 1) 3 y(n 2) 1 y(n 3) 8x(n) 4x(n 1)
a1
a1y(n 1)
a2
a2y(n 2)
z 1
3 y(n 1)
z 1
4 y(n 2)
y(n)
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5.3 IIR系统的基本网络结构
IIR（Infinite impluse response）无限长单位冲激响应
IIR滤波器的特点：
1、单位冲激响应h(n)是无限长的。 2、系统函数H(z)在有限z平面（ 0 z ）
5.2 用信号流图表示网络结构
3、几个基本概念： a）输入节点或源节点，x(n)所处的节点； b）输出节点或吸收节点，y(n)所处的节点； c）分支节点，一个(以上)输入，一个(以上)输
出的节点；将值分配到每一支路，当支路不标 传输系数时，就认为其传输系数为1；
d）相加器（节点)或和点，有两个或两个以上 输入的节点。 注意：任何一节点值等于所有输入支路的信号 之和。
5.1 引言
1、滤波器的差分方程
N
M
y(n) ai y(n i) bi x(n i)
i 1
i0
所以，一个滤波系统的输出是其过去N点输出
的线性组合加上当前输入序列与过去M点输入序列
的线性组合。输y(n出) 除了与当前的x输(n入)
有
关，同时还与过去的输入和过去的输出有关，系统
是带有记忆的。
5.3 IIR系统的基本网络结构
2、直接II型（典范型 ） 线性移不变系统的性质，交换内部子系
统的位置，其系统函数不变，即总的输入输出 关系不变， 但系统内部的状态会改变。
为此，可以交换直接I型中2个网络的位置。
5.3 IIR系统的基本网络结构
交换直接I型中2个网络的位置如下：
x(n) b0
z1
z 1
y(n 2)
aN 1
aN
z 1
y(n N)
5.3 IIR系统的基本网络结构
（4）特点 第一个网络实现零点，即实现x(n)延时加权：
M
bi x(n i)
i0
第二个网络实现极点，即实现y(n)延时加权：
N
ai y(n i)
i 1
可见，第二网络是输出延时，即反馈网络。 网络共需（M+N）个存储延时单元。
b1
z1
b2
bM 1
z1
bM
y(n)
a1
z 1
a2
z 1
aN 1
aN
z 1
x(n)
b0
b2
aN 1
aN
bM 1
z1
bM
z 1
交换后，中间的延迟变量相同，可以合并。
y(n)
5.3 IIR系统的基本网络结构
所以：直接II型（典范型 ）的结构
改变级联次序后，将中间的两条完全相同的延时链合并。这样 延时单元可以节省一倍，即N阶滤波器只需要N级延时单元。
当结构复杂时，上面利用节点变量方程联 立求解的方法较麻烦，可用梅森（Masson）公 式直接写H(z)表示式方便。
5.2 用信号流图表示网络结构
根据信号流图写出输入与输出之间的关系。
y(n) a1 y(n 1) a2 y(n 2) b0 x(n)
x(n)
6
b0 1
2
a1y(n 1) a2y(n 2) 5
5.1 引言
数字滤波是数字信号处理的一个基本应用。
一个数字滤波器的系统函数一般表示为有理函
数形式：
M
H (z)
Y (z) X (z)
bi z i
i0 N 1 ai z i
i 1
当ai中至少有一个 0时，这个 H (z)就表示IIR滤波器。
M
当ai 0, i 1,2,...,N时，即H (z) bi zi i0
i 1
i0
5.2 用信号流图表示网络结构
1、信号流图的表示方法 为了表示简单，通常用信号流图来表示其
运算结构。
延迟： 相乘：
相加：
（a）方框图表示法
（b）信号流图表示法
5.2 用信号流图表示网络结构
2 （1） 信号流图中所有支路都是基本支路，
即支路增益是常数或者是z－1 （2） （3） 节点和支路的数目是有限的。
W1 ( z ) W2 (z)
W2 (z)z1 W2(z)z1
W2(z) X (z) a1W2 (z) a2W1(z)
Y (z) b2W1(z) b1W2 (z) b0W2 '(z)
5.2 用信号流图表示网络结构
经过联立求解得到：
H (z)
Y (z) X (z)
b0 b1z 1 b2 z 2 1 a1z 1 a2 z 2
上有极点存在，系统可能不稳定。 3、结构上是递归型的，即存在着输出到输入的 反馈。
5.3 IIR系统的基本网络结构
一、直接型 1、直接I型 （1）差分方程（N阶）
N
M
y(n) ai y(n i) bi x(n i)
i 1
i0
（2）系统函数
M
H (z)
Y (z) X (z)
bi z i
4
4