《数字信号处理》课程教学大纲
(完整word版)《数字信号处理》课程教学大纲
课程编号15102308《数字信号处理》教学大纲Digital Signal Processing一、课程基本信息二、本课程的性质、目的和任务《数字信号处理》课程是信息工程本科专业必修课，它是在学生学完了高等数学、概率论、线性代数、复变函数、信号与系统等课程后，进一步为学习专业知识打基础的课程。
本课程将通过讲课、练习使学生建立“数字信号处理”的基本概念，掌握数字信号处理基本分析方法和分析工具，为从事通信、信息或信号处理等方面的研究工作打下基础。
三、教学基本要求1、通过对本课程的教学，使学生系统地掌握数字信号处理的基本原理和基本分析方法，能建立基本的数字信号处理模型。
2、要求学生学会运用数字信号处理的两个主要工具：快速傅立叶变换（FFT）与数字滤波器，为后续数字技术方面课程的学习打下理论基础。
3、学生应具有初步的算法分析和运用MA TLAB编程的能力。
四、本课程与其他课程的联系与分工本课程的基础课程为《高等数学》、《概率论》、《线性代数》、《复变函数》、《信号与系统》等课程，同时又为《图像处理与模式识别》等课程的学习打下基础。
五、教学方法与手段教师讲授和学生自学相结合，讲练结合，采用多媒体教学手段为主，重点难点辅以板书。
六、考核方式与成绩评定办法本课程采用平时作业、期末考试综合评定的方法。
其中平时作业成绩占40%，期末考试成绩占60%。
七、使用教材及参考书目【使用教材】吴镇扬编，《数字信号处理》，高等教育出版社，2004年9月第一版。
【参考书目】1、姚天任,江太辉编，《数字信号处理》（第二版），华中科技大学出版社，2000年版。
2、程佩青著，《数字信号处理教程》（第二版），清华大学出版社出版，2001年版。
3、丁玉美,高西全编著，《数字信号处理》，西安电子科技大学出版社，2001年版。
4、胡广书编，《数字信号处理——理论、算法与实现》，清华大学出版社，2004年版。
5、Alan V. Oppenheim, Ronald W. Schafer，《Digital Signal Processing》，Prentice-Hall Inc, 1975.八、课程结构和学时分配九、教学内容绪论（1学时）【教学目标】1. 了解：什么是数字信号处理，与传统的模拟技术相比存在哪些特点。
本科专业认证《数字信号处理》课程教学大纲
《数字信号处理》课程教学大纲（Digital Signal Processing）编写单位：计算机与通信工程学院计算机科学与系（教研室）编写时间：2021 年 7 月《数字信号处理》课程教学大纲一、基本信息课程名称：数字信号处理英文名称：Digital Signal Processing课程类别：专业教育课程课程性质：选修课课程编码：08100J0257学分：2总学时：32学时。
其中，讲授学时20学时，实验学时12，上机学时0适用专业：计算机科学与技术、计算机科学与技术专业卓越工程师先修课程与知识储备：人工智能基础、信号与系统、MATLAB建模与仿真技术二、课程简介：该课程系统介绍了数字信号z域分析技术z变换，数字信号连续w域分析技术DTFT，数字信号离散w域分析技术DFT，以及数字IIR滤波和FIR滤波器的设计方法及实现结构。
通过本课程学习，学生能够掌握数字信号处理的基本原理和技术，为学习后续专业课程和从事数字信号处理算法研究及其工程实现技术打好基础。
三、教学目标1、课程思政教学目标：通过数字信号处理技术在国家民众生产生活中的影响，培养学生的爱国意识和对新技术的研究探索精神。
2、课程教学总目标：使学生掌握数字信号处理的基本分析方法和分析工具，为从事通信、信息或信号处理等方面的研究工作打下基础。
3、课程目标与学生能力和素质培养的关系：课程思政目标将科学研究精神与爱国主义有机融合，有利于培养德才兼备的通信专业人才；课程教学目标使学生掌握数字信号处理的分析和研究方法，培养学生独立分析问题与解决问题的能力，提高科学素质。
四、课程内容及学时分配本课程内容、建议学时以及知识单元如表1所示。
表1 课程内容及学时分配五、教学方法及要求1、教学方法要求要求任课教师具有通信工程专业背景；严格按照教学大纲执行教学计划，教材选择贴合教学大纲，体现教学目标；采用线上+线下混合式教学，课堂教学结合图形动画视频等多媒体资源，调动学生多种学习感官；课后利用微信、QQ、网络教学平台等多种线上资源，扩大学生的学习空间和形式；并通过一定的上机操作提高学生的动手实践能力，进一步加深理论知识；在讲授过程中，淡化公式推导，注重物理意义，去繁求简，抓住主线，由点到线，由线到面。
数字信号处理教学大纲
《数字信号处理》课程教学大纲课程代码：030742024课程英文名称：Digital Signal Processing课程总学时：56 讲课：48 实验：8适用专业：电子信息科学与技术大纲编写(修订)时间：2017.5一、大纲使用说明（一）课程地位及教学目标数字信号处理技术是电子信息科学与技术专业学生的专业选修课。
主要介绍一维确定性离散时间序列信号处理的基本理论与方法，为学生学习后续的数字图像处理、电子系统设计和毕业设计等课程奠定基础。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求知识方面：理解数字信号处理的基本概念；领会离散时间信号系统的线性、时不变性、因果性和稳定性的属性；领会一维离散时间序列信号的时域分析和在频域及Z平面域的分析依据的基本理论；了解模拟信号的数字化处理的基本理论；领会数字滤波器结构设计的基本方法，了解数字信号处理技术在工程领域的基本应用。
能力方面：理解和领会数字信号处理系统的基本组成，领会一维离散时间序列信号的时域和变换域（频域及Z平面域）分析方法，理解模拟信号的数字化处理的基本方法；领会数字滤波器的设计方法；了解数字信号处理技术在工程领域的基本应用。
技能方面：能够用MATLAB语言和数字信号处理工具箱表示数字信号的时域波形和分析信号的频谱，合理设计数字滤波器的基本结构和分析系统的响应特性。
（三）实施说明课程具有很强的理论性和实践性，讲授时应理论联系实际；通过讲课、练习、上机实验使学生掌握数字信号处理的基本理论和方法。
课程教学内容限于确定性一维数字信号处理的基本理论与方法。
课程教学内容侧重于为数字图像处理和电子系统设计等后续课程打基础。
教师讲解、课堂讨论、课上练习和课后练习结合，注重上机实验，采用对媒体教学。
（四）本课程与其他课程之间的联系与分工先修课：信号与系统；MATLAB程序设计。
（五）对习题课、实践环节的要求习题课环节的要求：对于课程中需要理解和领会的重点和难点教学内容，按照教学进度配置习题讲解和课堂讨论学时，布置适量习题并要求学生及时完成作业。
《数字信号处理》课程教学大纲
数字信号处理Digital signal processing物联网工程复变函数、线性代数、信号与系统2484816《数字信号处理》是物联网工程专业基础必修课。
主要研究如何分析和处理离散时间信号的基本理论和方法，主要培养学生在面对复杂工程问题时的分析、综合与优化能力，是一门既有系统理论又有较强实践性的专业基础课。
课程的目的在于使学生能正确理解和掌握本课程所涉及的信号处理的基本概念、基本理论和基本分析方法，来解决物联网系统中的信号分析问题。
培养学生探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感。
助力学生树立正确的价值观，培养思辨能力、工程思维和科学精神。
培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。
它既是学习相关专业课程设计及毕业设计必不可少的基础，同时也是毕业后做技术工作的基础。
运用时间离散系统的基本原理、离散时间傅里叶变换、 Z 变换、离散傅里叶变换(DFT)、快速傅里叶变换(FFT)、时域采样定理和频域采样定理等工程基础知识，分析物联网领域的复杂工程问题。
培养探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感。
助力学生树立正确的价值观，培养思辨能力、工程思维和科学精神。
说明利用DFT 对摹拟信号进行谱分析的过程和误差分析、区分各类网络的结构特点；借助文献研究运用窗函数法设计具有线性相位的FIR 数字滤波器，分析物联网领域复杂工程问题解决过程中的影响因素，从而获得有效结论的能力。
培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。
第一章 时域离散信号与系统(1)时域离散信号表示； (2)时域离散系统；(3)时域离散系统的输入输出描述法； * (4)摹拟信号数字处理方法；：数字信号处理中的基本运算方法，时域离散系统的线性、时不变性及系统的因果性和稳定性。
时域采样定理。
培养探索未知、 追求真理、 勇攀科学高峰的责任感和使命感。
：时域离散系统的线性、时不变性及系统的因果性和稳定性、时域采样定理。
数字信号处理 课程大纲
数字信号处理课程大纲1. 引言1.1 课程背景1.2 目标与重要性2. 基本概念与原理2.1 数字信号处理的定义2.2 数字信号与模拟信号的区别2.3 采样与量化2.4 傅里叶变换与离散傅里叶变换2.5 系统与滤波器2.6 ADC与DAC3. 信号处理算法与技术3.1 时域信号处理3.1.1 卷积与相关3.1.2 窗函数方法3.2 频域信号处理3.2.1 频域滤波器设计3.2.2 快速傅里叶变换（FFT） 3.2.3 频谱分析3.3 时频域信号处理3.3.1 短时傅里叶变换（STFT） 3.3.2 小波变换3.3.3 Wigner-Ville变换3.4 数字滤波器设计方法3.4.1 FIR滤波器设计3.4.2 IIR滤波器设计4. 数字信号处理应用领域4.1 语音信号处理4.1.1 语音信号的采集与处理4.1.2 语音合成与识别技术4.1.3 语音编码与压缩4.2 图像与视频信号处理4.2.1 图像与视频的数字化表示 4.2.2 图像与视频的增强与滤波4.2.3 图像与视频的压缩与编码 4.3 生物医学信号处理4.3.1 EEG信号处理4.3.2 ECG信号处理4.3.3 医学图像处理4.4 视频与音频编码标准4.4.1 MPEG视频编码标准4.4.2 MP3音频编码标准5. 实验与项目5.1 实验室实践5.1.1 信号采集与处理实验5.1.2 数字滤波器设计实验5.1.3 声音合成与识别实验5.2 课程项目5.2.1 图像处理项目5.2.2 视频编码与传输项目5.2.3 生物医学信号处理项目6. 考核与评价6.1 实验报告与成绩6.2 课程论文撰写与评审6.3 期末考试形式6.4 课堂表现与参与度6.5 综合评价与反馈7. 参考书目7.1 数字信号处理教材7.2 相关学术论文7.3 专业参考书籍8. 结语以上为《数字信号处理课程大纲》的内容，通过本课程的学习，学生将掌握数字信号处理的基本概念与原理，了解数字信号处理算法与技术，并能在不同的应用领域中运用所学知识解决实际问题。
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《数字信号处理》课程教学大纲课程编号: 11322617，11222617，11522617课程名称：数字信号处理英文名称：Digital Signal Processing课程类型: 专业核心课程总学时：56 讲课学时：48 实验学时：8学分：3适用对象: 通信工程专业、电子信息科学与技术专业先修课程：信号与系统、Matlab语言及应用、复变函数与积分变换执笔人：王树华审定人：孙长勇一、课程性质、目的和任务《数字信号处理》是通信工程、电子信息科学与技术专业以及电子信息工程专业的必修课之一，它是在学生学完了信号与系统的课程后，进一步学习其它专业选修课的专业平台课程。
本课程将通过讲课、练习、实验使学生掌握数字信号处理的基本理论和方法。
为以后进一步学习和研究奠定良好的基础。
二、课程教学和教改基本要求数字信号处理是用数字或符号的序列来表示信号，通过数字计算机去处理这些序列，提取其中的有用信息。
例如，对信号的滤波，增强信号的有用分量，削弱无用分量；或是估计信号的某些特征参数等。
总之，凡是用数字方式对信号进行滤波、变换、增强、压缩、估计和识别等都是数字信号处理的研究对象。
本课程介绍了数字信号处理的基本概念、基本分析方法和处理技术。
主要讨论离散时间信号和系统的基础理论、离散傅立叶变换DFT理论及其快速算法FFT、IIR和FIR数字滤波器的设计以及有限字长效应。
通过本课程的学习使学生掌握利用DFT理论进行信号谱分析，以及数字滤波器的设计原理和实现方法，为学生进一步学习有关信息、通信等方面的课程打下良好的理论基础。
本课程将通过讲课、练习、实验使学生掌握数字信号处理的基本理论和方法。
为以后进一步学习和研究奠定良好的基础，应当达到以下目标：1、使学生建立数字信号处理系统的基本概念，了解数字信号处理的基本手段以及数字信号处理所能够解决的问题。
2、掌握数字信号处理的基本原理，基本概念，具有初步的算法分析和运用MATLAB编程的能力。
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《数字信号处理》课程教学大纲课程编码：课程名称：数字信号处理英文名称： Digital signal processing适用专业：物联网工程先修课程：复变函数、线性代数、信号与系统学分：2总学时：48实验（上机）学时：0授课学时：48网络学时：16一、课程简介《数字信号处理》是物联网工程专业基础必修课。
主要研究如何分析和处理离散时间信号的基本理论和方法，主要培养学生在面对复杂工程问题时的分析、综合与优化能力，是一门既有系统理论又有较强实践性的专业基础课。
课程的目的在于使学生能正确理解和掌握本课程所涉及的信号处理的基本概念、基本理论和基本分析方法，来解决物联网系统中的信号分析问题。
培养学生探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感。
助力学生树立正确的价值观，培养思辨能力、工程思维和科学精神。
培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。
它既是学习相关专业课程设计及毕业设计必不可少的基础，同时也是毕业后做技术工作的基础。
二、课程目标和任务1.课程目标课程目标1（CT1）:运用时间离散系统的基本原理、离散时间傅里叶变换、Z变换、离散傅里叶变换（DFT）、快速傅里叶变换(FFT)、时域采样定理和频域采样定理等工程基础知识，分析物联网领域的复杂工程问题。
培养探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感[课程思政点1]。
助力学生树立正确的价值观，培养思辨能力、工程思维和科学精神[课程思政点2]。
课程目标2 （CT2）:说明利用DFT对模拟信号进行谱分析的过程和误差分析、区分各类网络的结构特点；借助文献研究运用窗函数法设计具有线性相位的FIR数字滤波器，分析物联网领域复杂工程问题解决过程中的影响因素，从而获得有效结论的能力。
培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当[课程思政点3]。
2.课程目标与毕业要求的对应关系三、课程教学内容第一章时域离散信号与系统（1）时域离散信号表示；（2）时域离散系统；（3）时域离散系统的输入输出描述法；*（4）模拟信号数字处理方法；教学重点：数字信号处理中的基本运算方法，时域离散系统的线性、时不变性及系统的因果性和稳定性。
时域采样定理。
培养探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感[课程思政点1]。
教学难点：时域离散系统的线性、时不变性及系统的因果性和稳定性、时域采样定理。
教学方式：线上自学+课堂讲授+翻转课堂（*内容）、线上课后练习、章节测试、在线答疑。
支撑课程目标：CT1、CT2学时分配：理论课授课6学时+网络学时6学时。
具体学时分配如下：第二章时域离散信号和系统的傅立叶变换分析方法（1）序列的傅立叶变换的定义和性质（2）序列的傅里叶变换与模拟信号傅里叶变换之间的关系*（3）序列的Z变换和逆Z变换（4）用系统函数的极点分布分析系统的因果和稳定性以及定性分析系统的频域特性。
教学重点：傅立叶变换正反变换的定义，序列Z变换的定义和收敛域的确定，用系统函数的极点分布分析系统的因果和稳定性。
助力学生树立正确的价值观，培养工程思维、思辨能力和科学精神[课程思政点2]。
教学难点：DTFT的对称性，用系统函数的极点分布分析系统的因果和稳定性。
教学方式：线上自学+课堂讲授+翻转课堂（*内容）、线上课后练习、章节测试。
支撑课程目标：CT1、CT2学时分配：理论课授课12学时+网络学时1学时。
网络学时为华为云学院课程，具体学时分配如下：第三章离散傅立叶变换（DFT）（1）离散傅立叶变换的定义（3）离散傅立叶变换的基本性质（3）频域采样定理*（4）DFT的应用举例——用DFT计算线性卷积；DFT进行频谱分析；教学重点：离散傅立叶变换的物理意义。
助力学生树立正确的价值观，培养思辨能力和科学精神[课程思政点2]。
培养探索未知、追求真理的责任感和使命感[课程思政点1]。
教学难点：谱分析、循环卷积定理，用DFT计算序列的线性卷积。
教学方式：线上自学+课堂讲授+翻转课堂（*内容）、线上课后练习、章节测试、在线答疑。
支撑课程目标：CT1、CT2学时分配：理论课授课12学时+网络学时2学时。
具体学时分配如下：第四章快速傅立叶变换（FFT）（1）基2DIT-FFT算法（2）高效的IFFT算法*（3）FFT的应用-快速卷积教学重点：基2 DIT-FFT算法的原理和特点。
培养思辨能力和工程思维[课程思政点2]。
教学难点：线性卷积和循环卷积教学方式：线上自学+课堂讲授+翻转课堂（*内容）、线上课后练习、章节测试、在线答疑。
支撑课程目标：CT1、CT2学时分配：理论课授课8学时+网络学时2学时。
第五章时域离散系统的基本网络结构（1）信号流图表示网络结构（2）无限长脉冲响应基本网络结构（3）有限长脉冲响应基本网络结构教学重点：无限长脉冲响应基本网络结构和有限长脉冲响应基本网络结构特点。
教学难点：频率采样结构的FIR滤波器的特点。
教学方式：课堂讲授、课后练习、章节测试、在线答疑。
支撑课程目标：CT1、CT2学时分配：理论课授课2学时+网络学时2学时。
第六章 IIR数字滤波器的设计（1）数字滤波器的基本概念和性能指标（2）模拟滤波器的设计*（3）用脉冲响应不变法设计IIR数字低通滤波器*（4）用双线性变换法设计IIR数字低通滤波器教学重点：用脉冲响应法和双线性变换法设计IIR数字滤波器。
培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当[课程思政点3]。
教学难点：巴特沃斯模拟低通滤波器的设计，用脉冲响应法和双线性变换法设计IIR数字滤波器。
教学方式：线上自学+课堂讲授+翻转课堂（*内容）、线上课后练习、章节测试、在线答疑。
支撑课程目标：CT1、CT2学时分配：理论课授课5学时+网络学时2学时。
第七章 FIR数字滤波器的设计（1）线性相位FIR数字滤波器的特点（2）利用窗函数法设计FIR数字滤波器（3）IIR与FIR数字滤波器的比较。
教学重点：线性相位的概念和判断。
培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当[课程思政点3]。
教学难点：四类线性相位条件和滤波器特点。
教学方式：课堂讲授、课后练习、章节测试、在线答疑。
支撑课程目标：CT1、CT2学时分配：理论课授课3学时+网络学时1学时。
具体学时分配如下：课程思政点1：培养探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感。
课程思政点2：助力学生树立正确的价值观，培养工程思维、思辨能力和科学精神。
课程思政点3：培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。
四、教学方法与教学手段1.教学方法数字信号处理是一门理论基础严谨、实践性较强的课程，必须坚持理论与实践并重的原则。
适当的混合式教学方式可以落实“以学生为中心”的教学理念，学生课前对应课前任务单通过自学各部分的基础知识，完成课前自测，并反馈难点、疑点，教师根据课前反馈来设计课堂教学内容，根据学生实际情况适当扩展课本知识。
采用案例式教学展示课内知识与实际工程问题的联系，引导学生将理论知识用于实践环节；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题的能力，培养学生高阶思维能力；开展各类课内教学活动，例如小组讨论、头脑风暴、学生作品展示等活动来培养学生分析问题、解决问题的能力。
采用先进的教学方法的目的是为了引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识并解决实际问题。
用课程思政统领教学，在传授专业知识的同时，完成价值引领。
2.教学手段本课程属于专业基础课，在教学中采用电子教案、PPT课件、微课等教学资源，结合“学习通”软件，以确保在有限的学时内，全面地、高质量地完成本课程的教学任务。
3.课后答疑以及习题课习题课的目的在于帮助学生消化和巩固本课程中重要的和较繁难的内容，引导培养学生分析问题和解决问题的能力，习题课也是教师了解学生掌握课程内容程度和沟通师生联系的一种形式。
习题课分为课内习题课和课外习题课，课内习题课可以安排在知识点后也可以安排在章节后进行。
五、考核方式1、考核与评价方式及成绩比例考核是引导学生学习、检查教学效果的重要环节，也是体现课程要求的标志，要积极探索体现素质教育特征的考核方式，注重学生学习发展过程的考核，强调积极地学习态度对本课程的重要性，以激发学生的学习兴趣。
本课程考核由过程性考核和总结性考核构成，即平时成绩和期末笔试组成。
期末考试为闭卷笔试，由阅卷教师给出百分制成绩。
平时考核评价、再规格化（百分制）评价的方式。
最终期末总评成绩构成如下：总成绩 = 平时成绩*50% + 期末考试成绩*50%其中：平时成绩= 课后作业*25% + 课堂表现*30% + 随堂测试*10%+线上考试20%+讨论5% + 线上视频学习10%期末考试为闭卷笔试。
课程目标达成考核与评价方式及成绩评定如下表所示：注：该表中期末考试一列中的各课程目标赋分比例，教师每年命题时可适当微调。
计算方法举例如下：成绩比例第一行中70% =（（70*25%+70*30%+70*10%+70*20%+70*5%+70*10%）*50%+70*50%）/1002、成绩评定标准（1）平时成绩注重考查学生在整个学习过程中的努力程度，传达给学生“老师更加看重你在学习过程中的积极主动性，而不会关心你的基础是否优秀”，来激发学生学习积极性。
过程性考核主要包括课前自学、课堂表现（参与课堂活动的质量和数量）、讨论、平时测验、线上考试和课后作业等部分，占总评成绩的50%。
这部分成绩可以由课堂管理软件提供。
各部分比例，老师可以参考“教学过程分档化评价”评分标准。
1)课后作业主要考核学生对每堂课知识点的复习、理解和掌握程度。
课后作业以教材习题为主，目的是检查学生对知识的掌握情况以及帮助学生巩固所学各章节的知识。
每次作业的评分标准按照题目正确度为准，最终该项成绩以所有作业的平均分。
课后作业评价标准如下表：2)课堂表现主要考核学生学习态度，以便及时发现教学过程中的问题，保证教学过程中学生的参与度并及时解决学习中的问题。
课堂表现考察点为课堂回答问题、翻转课堂展示、小组讨论等项，采用随机抽查或者主动要求的方式；考勤不计算在平时成绩里但是每缺席一次课从课堂表现部分成绩里扣分处理。
3)随堂测试课上随机开展，按照实际测试的分数之和按比例计入平时成绩。
4）线上考试每章一次考试和期中、期末考试，按照实际测试的分数之和按比例计入平时成绩。
5）讨论按照发帖、跟帖等参与话题讨论的质量和数量给分，按照实际分数之和按比例计入平时成绩。
6）线上视频学习按照实际学习时长获得相应分数，并按比例计入平时成绩。
（2）期末考试成绩期末考试以闭卷笔试的形式进行，成绩依据试卷标准答案评分标准评定。
六、建议教材及参考资料参考教材：卢光跃编.《数字信号处理及应用》.执笔人：审核人：。