数字信号处理教案(东南大学)
《数字信号处理》教案
《数字信号处理》教案第一章：绪论1.1 课程介绍理解数字信号处理的基本概念了解数字信号处理的发展历程明确数字信号处理的应用领域1.2 信号的概念与分类定义信号、模拟信号和数字信号掌握信号的分类和特点理解信号的采样与量化过程1.3 数字信号处理的基本算法掌握离散傅里叶变换（DFT）了解快速傅里叶变换（FFT）学习Z变换及其应用第二章：离散时间信号与系统2.1 离散时间信号理解离散时间信号的定义熟悉离散时间信号的表示方法掌握离散时间信号的运算2.2 离散时间系统定义离散时间系统及其特性学习线性时不变（LTI）系统的性质了解离散时间系统的响应2.3 离散时间系统的性质掌握系统的稳定性、因果性和线性学习时域和频域特性分析方法第三章：离散傅里叶变换3.1 离散傅里叶变换（DFT）推导DFT的数学表达式理解DFT的性质和特点熟悉DFT的应用领域3.2 快速傅里叶变换（FFT）介绍FFT的基本概念掌握FFT的计算步骤学习FFT的应用实例3.3 离散傅里叶变换的局限性探讨DFT在处理非周期信号时的局限性了解基于DFT的信号处理方法第四章：数字滤波器设计4.1 滤波器的基本概念理解滤波器的定义和分类熟悉滤波器的特性指标学习滤波器的设计方法4.2 数字滤波器的设计方法掌握常见数字滤波器的设计算法学习IIR和FIR滤波器的区别与联系了解自适应滤波器的设计方法4.3 数字滤波器的应用探讨数字滤波器在信号处理领域的应用学习滤波器在通信、语音处理等领域的应用实例第五章：数字信号处理实现5.1 数字信号处理器（DSP）概述了解DSP的定义和发展历程熟悉DSP的特点和应用领域5.2 常用DSP芯片介绍学习TMS320系列DSP芯片的结构和性能了解其他常用DSP芯片的特点和应用5.3 DSP编程与实现掌握DSP编程的基本方法学习DSP算法实现和优化技巧探讨DSP在实际应用中的问题与解决方案第六章：数字信号处理的应用领域6.1 通信系统中的应用理解数字信号处理在通信系统中的重要性学习调制解调、信道编码和解码等通信技术探讨数字信号处理在无线通信和光通信中的应用6.2 音频信号处理熟悉音频信号处理的基本概念和算法学习音频压缩、回声消除和噪声抑制等技术了解数字信号处理在音乐合成和音频效果处理中的应用6.3 图像处理与视频压缩掌握数字图像处理的基本原理和方法学习图像滤波、边缘检测和图像压缩等技术探讨数字信号处理在视频处理和多媒体通信中的应用第七章：数字信号处理工具与软件7.1 MATLAB在数字信号处理中的应用学习MATLAB的基本操作和编程方法熟悉MATLAB中的信号处理工具箱和函数掌握利用MATLAB进行数字信号处理实验和分析的方法7.2 其他数字信号处理工具和软件了解常用的数字信号处理工具和软件，如Python、Octave等学习这些工具和软件的特点和应用实例探讨数字信号处理工具和软件的选择与使用第八章：数字信号处理实验与实践8.1 数字信号处理实验概述明确实验目的和要求学习实验原理和方法掌握实验数据的采集和处理8.2 常用数字信号处理实验完成离散信号与系统、离散傅里叶变换、数字滤波器设计等实验8.3 数字信号处理实验设备与工具熟悉实验设备的结构和操作方法学习实验工具的使用技巧和安全注意事项第九章：数字信号处理的发展趋势9.1 与数字信号处理探讨技术在数字信号处理中的应用学习深度学习、神经网络等算法在信号处理领域的应用实例9.2 物联网与数字信号处理理解物联网技术与数字信号处理的关系学习数字信号处理在物联网中的应用，如传感器信号处理、无线通信等9.3 边缘计算与数字信号处理了解边缘计算的概念和应用场景探讨数字信号处理在边缘计算中的作用和挑战10.1 课程回顾梳理本门课程的主要内容和知识点10.2 数字信号处理在未来的发展展望数字信号处理技术在各个领域的应用前景探讨数字信号处理技术的发展趋势和挑战10.3 课程考核与评价明确课程考核方式和评价标准鼓励学生积极参与课堂讨论和实践活动，提高综合素质重点和难点解析重点一：信号的概念与分类信号的定义和分类是理解数字信号处理的基础，需要重点关注。
数字信号处理 教学大纲
《数字信号处理》教学大纲（课程编号0404302 学分-学时-上机 3-42-12）东南大学信息科学与工程学院一、课程的性质与目的本课程是为电子信息类专业三年级学生开设的一门课程，它是在学生学完了信号与系统的课程后，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、实验使学生掌握数字信号处理的基本理论和方法。
课程既应避免与“信号与线性系统”课程内容的大量重复，又应保持课程的完整性。
在简要地复习离散时间信号与系统理论的同时密切联系数字信号处理中的一些具体问题展开讨论。
学生在学习这门课程时还应掌握一些必要的软件工具，这既有利于加强概念的理解，又是今后进一步学习和研究所不可缺少的重要一步。
学生通过本课程的学习，将获得信号处理的基本理论、基本知识和基本技能，了解数字信号处理技术在设计和应用手段方面不断更新的发展过程。
二、课程内容的教学要求1.绪论。
介绍数字信号处理的特点，与传统的模拟技术相比存在哪些特点。
数字信号处理的应用领域。
它的发展概况和发展趋势。
2.离散信号与系统。
复习信号与系统的知识，并通过习题训练加强离散信号与系统的基本概念。
3.信号的采样与重建。
掌握采样定理的基本概念，对抗混叠滤波器和抗镜像滤波器的指标特性有明确认识，了解采样率转换的基本原理，并了解带通信号的采样或带通信号采样率转换的频谱变化。
4.离散变换及其快速算法。
离散傅里叶变换物理意义及特性。
快速傅里叶变换的基本算法。
Chirp－Z变换的物理意义及算法实现。
FFT在分段卷积，二维DFT的应用。
该章学习将使学生对DFT、离散信号的傅氏变换及Z变换能有机地联系起来，并对基2FFT比较熟悉。
5.IIR滤波器设计。
脉冲响应不变法与双线性变换法。
了解几种主要模拟滤波器的特性及设计方法以及怎样由模拟原型滤波器变换成相应的数字滤波器。
在对全通数字网络了解的基础上，掌握数字域的变换方法。
6.FIR滤波器的设计。
线性相位FIR滤波器的特点。
在对矩形窗的特点比较深入了解的基础上，讨论如何改进窗函数。
数字信号处理教案
数字信号处理教案第一章：数字信号处理概述1.1 数字信号处理的基本概念了解数字信号处理的定义和特点理解信号的分类和数字信号的优势1.2 数字信号处理的发展历程了解数字信号处理的发展历程和重要事件理解数字信号处理技术在各领域的应用1.3 数字信号处理的基本算法掌握离散傅里叶变换（DFT）和快速傅里叶变换（FFT）了解数字滤波器的设计方法和应用第二章：离散时间信号处理2.1 离散时间信号的基本概念了解离散时间信号的定义和表示方法理解离散时间信号的采样和恢复原理2.2 离散时间信号的运算掌握离散时间信号的加减乘除运算理解离散时间信号的卷积运算2.3 离散时间系统的特性了解离散时间系统的稳态响应和暂态响应理解离散时间系统的频率响应和时域响应第三章：离散傅里叶变换3.1 离散傅里叶变换的基本概念了解离散傅里叶变换的定义和性质理解离散傅里叶变换的应用领域3.2 快速傅里叶变换算法掌握快速傅里叶变换的基本原理和实现方法理解快速傅里叶变换的优缺点和应用3.3 离散傅里叶变换的应用了解离散傅里叶变换在信号分析、处理和识别中的应用掌握离散傅里叶变换在图像处理中的应用第四章：数字滤波器设计4.1 数字滤波器的基本概念了解数字滤波器的定义和分类理解数字滤波器的设计目标和要求4.2 数字滤波器的设计方法掌握常用数字滤波器的设计方法和步骤理解数字滤波器的逼近方法和性能指标4.3 数字滤波器的应用了解数字滤波器在信号处理、通信和音视频处理等领域的应用掌握数字滤波器在实际应用中的优化和实现方法第五章：数字信号处理在通信系统的应用5.1 通信系统的基本概念了解通信系统的定义和分类理解通信系统的基本组成和信号传输过程5.2 数字信号处理在通信系统的应用掌握数字信号处理技术在调制解调、信号检测和信道编码等环节的应用理解数字信号处理技术在现代通信系统中的重要作用5.3 数字信号处理技术在无线通信中的应用了解无线通信系统的基本原理和关键技术掌握数字信号处理技术在无线通信系统中的应用和优势第六章：数字信号处理在音频处理中的应用6.1 音频处理的基本概念了解音频信号的特性及其处理需求理解数字音频处理的优势和应用场景6.2 数字音频信号处理技术掌握数字音频信号的采样与量化过程学习数字音频信号的压缩、编辑和效果处理方法6.3 音频信号处理实例分析分析数字音频处理在音乐合成、声音合成和音频恢复等领域的应用案例探讨音频信号处理技术在实际应用中的优化和限制第七章：数字信号处理在图像处理中的应用7.1 图像处理的基本概念了解图像信号的特性及其处理需求理解数字图像处理的优势和应用场景7.2 数字图像处理技术掌握数字图像的表示、转换和增强方法学习图像分割、特征提取和模式识别等高级处理技术7.3 图像处理实例分析分析数字图像处理在图像压缩、图像恢复和计算机视觉等领域的应用案例探讨图像处理技术在实际应用中的优化和限制第八章：数字信号处理在视频处理中的应用8.1 视频处理的基本概念了解视频信号的特性及其处理需求理解数字视频处理的优势和应用场景8.2 数字视频信号处理技术掌握数字视频信号的采集、编码和压缩方法学习视频信号的编辑、特效处理和质量评估技术8.3 视频处理实例分析分析数字视频处理在视频通信、视频编辑和虚拟现实等领域的应用案例探讨视频处理技术在实际应用中的优化和限制第九章：数字信号处理在通信系统中的应用（续）9.1 无线通信系统中的数字信号处理了解无线通信系统的挑战和数字信号处理解决方案掌握无线通信中常用的调制解调技术和信号检测方法9.2 信号处理在现代通信系统中的应用学习信号处理在4G/5G移动通信、卫星通信和物联网等领域的应用探讨通信系统中信号处理的挑战和发展趋势9.3 通信系统中的信号处理实践分析通信系统中信号处理算法的实际应用案例了解通信系统中的信号处理技术在实际工程中的应用和优化第十章：数字信号处理在工程实践中的应用10.1 数字信号处理工具和软件熟悉常用的数字信号处理工具和软件，如MATLAB、Python和信号处理专用硬件学习如何选择合适的工具和软件进行数字信号处理任务10.2 数字信号处理在实际项目中的应用分析数字信号处理在实际工程项目中的案例，如音频处理、图像识别和通信系统探讨数字信号处理在工程实践中的挑战和解决方案10.3 数字信号处理的实验和实践介绍数字信号处理的实验方法和实践技巧学习如何进行数字信号处理的实验设计和结果分析第十一章：数字信号处理的实现方法11.1 数字信号处理硬件实现了解数字信号处理硬件实现的基本概念和方法掌握FPGA、ASIC等硬件实现数字信号处理的优势和限制11.2 数字信号处理软件实现熟悉数字信号处理软件实现的基本概念和方法学习数字信号处理软件实现中的编程技术和算法优化11.3 混合信号处理实现方法了解混合信号处理实现的基本概念和方法探讨混合信号处理在实际应用中的优势和挑战第十二章：数字信号处理的优化方法12.1 数字信号处理优化概述了解数字信号处理优化的目标和方法理解数字信号处理优化在实际应用中的重要性12.2 数字信号处理的算法优化掌握数字信号处理常用算法的优化方法和技术学习算法优化在提高数字信号处理性能方面的应用12.3 数字信号处理的系统优化熟悉数字信号处理系统优化的基本概念和方法探讨系统优化在提高数字信号处理性能方面的作用和限制第十三章：数字信号处理的仿真与验证13.1 数字信号处理的仿真方法了解数字信号处理仿真的基本概念和方法掌握数字信号处理仿真工具的使用和仿真过程的设置13.2 数字信号处理的验证方法熟悉数字信号处理验证的基本概念和方法学习验证过程在确保数字信号处理算法正确性和性能方面的作用13.3 数字信号处理的仿真与验证实践分析数字信号处理仿真与验证的实际案例探讨仿真与验证在数字信号处理算法开发和优化方面的应用和限制第十四章：数字信号处理的应用案例分析14.1 数字信号处理在通信系统的应用案例分析数字信号处理在无线通信、卫星通信和光纤通信等领域的应用案例探讨通信系统中数字信号处理技术的挑战和发展趋势14.2 数字信号处理在音频和图像处理的应用案例分析数字信号处理在音频压缩、音频合成、图像增强和图像识别等领域的应用案例探讨音频和图像处理中数字信号处理技术的挑战和发展趋势14.3 数字信号处理在其他领域的应用案例分析数字信号处理在医疗成像、地震勘探和生物信息学等领域的应用案例探讨这些领域中数字信号处理技术的挑战和发展趋势第十五章：数字信号处理的发展趋势与展望15.1 数字信号处理技术的发展趋势了解数字信号处理技术的发展趋势和未来方向探讨新兴领域如、物联网和自动驾驶对数字信号处理技术的影响15.2 数字信号处理在未来的挑战分析数字信号处理在未来的挑战和问题探讨应对这些挑战的方法和策略15.3 数字信号处理的展望展望数字信号处理技术在未来社会的应用和发展激发对数字信号处理技术的兴趣和热情重点和难点解析本文主要介绍了数字信号处理的基本概念、算法、实现方法和应用案例等内容。
《数字信号处理》教案
《数字信号处理》教学大纲课程类型：专业课总学时：通信工程专业70；信息工程专业64讲课学时：通信工程专业60；信息工程专业54实践学时：通信工程专业10；信息工程专业10一、课程的目的与任务本课程讲授数字信号处理的基本理论和基本分析方法，并且进行理论与算法的实践。
要求学生掌握离散时间信号与系统的基本理论，掌握离散时间系统的时域分析与 Z变换及离散傅立叶变换和快速傅里叶变换的理论计算法；掌握IIR和FIR数字滤波器的结构、理论和设计方法，为学生毕业后从事数字技术及其工程应用提供必要的训练。
二、课程有关说明《数字信号处理》是通信工程专业和信息工程专业的专业课，课程的内容包括：线性时不变离散时间系统的基础知识、数学模型（差分方程）及其求解，Z变换，离散傅立叶变换（DFT）理论及应用，快速傅立叶变换（FFT），无限长单位脉冲响应（IIR）数字滤波器设计，有限长单位脉冲响应（FIR）数字滤波器设计等内容。
除了理论教学外，还配有一定数量的上机实验。
数字信号处理在理论上所涉及的范围及其广泛。
高等数学、随机过程、复变函数等都是其数学基本工具。
电路理论、信号与系统等是其理论基础。
其算法及实现（硬件和软件）与计算机学科和微电子技术密不可分。
学生应该认真学习以上的知识，更好地掌握数字信号处理的基本理论、算法和实现技能。
主要教学方式：教师主讲，答疑、课堂讨论为辅，并结合实验教学。
考核评分方式：闭卷考试三、教学内容绪论（2学时）本章应掌握：数字信号处理的基本概念。
熟悉：数字信号处理系统的基本组成。
了解：数字信号处理的学科概貌、学科特点、实际应用、发展方向和实现方法。
第一章时域离散信号和时域离散系统（4学时）第一节时域离散信号本节应掌握：序列的运算，即移位、翻褶、和、积、累加、差分、时间尺度变换、卷积和等；序列的周期性。
熟悉：几种常用序列，即单位抽样序列、单位阶跃序列、矩形序列、实指数序列、复指数序列、正弦序列。
了解：用单位抽样序列来表示任意序列。
数字信号处理教案
数字信号处理教案第一章：数字信号处理概述1.1 数字信号处理的概念介绍数字信号处理的定义和特点解释信号的分类和数字信号的优势1.2 数字信号处理的应用领域列举数字信号处理在不同领域的应用，如通信、音频处理、图像处理等1.3 数字信号处理的基本原理介绍离散时间信号和离散时间系统的基本概念解释采样定理和离散傅里叶变换（DFT）第二章：离散时间信号与系统2.1 离散时间信号的基本概念介绍离散时间信号的定义和表示方法解释离散时间信号的采样和量化过程2.2 离散时间系统的基本概念介绍离散时间系统的定义和特性解释离散时间系统的输入输出关系2.3 离散时间信号的运算介绍离散时间信号的基本运算，如加法、乘法、延迟等解释离散时间信号运算的矩阵表示方法第三章：离散傅里叶变换（DFT）3.1 离散傅里叶变换（DFT）的定义和性质介绍DFT的定义和计算方法解释DFT的周期性和共轭对称性3.2 DFT的应用介绍DFT在信号分析、频谱估计和滤波等方面的应用3.3 快速傅里叶变换（FFT）介绍FFT的概念和算法解释FFT的优势和应用场景第四章：数字滤波器设计4.1 数字滤波器的基本概念介绍数字滤波器的定义和分类解释数字滤波器的设计目标和指标4.2 低通滤波器的设计方法介绍巴特沃斯低通滤波器和切比雪夫低通滤波器的设计方法解释椭圆低通滤波器的设计方法4.3 高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器的设计方法介绍高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器的设计方法第五章：数字信号处理实现5.1 数字信号处理器的概念介绍数字信号处理器的定义和分类解释DSP处理器的主要性能指标5.2 DSP芯片的选择和使用介绍DSP芯片的选型依据和使用方法解释DSP芯片在实际应用中的配置和编程5.3 数字信号处理器的实际应用案例介绍数字信号处理器在实际应用中的案例，如通信系统、音频处理、图像处理等第六章：数字信号处理算法实现6.1 数字信号处理算法的编程实现介绍数字信号处理算法在编程语言中的实现方法解释常用的数字信号处理算法编程框架和库6.2 常用数字信号处理算法介绍介绍离散余弦变换（DCT）、离散沃尔什变换（DWT）等算法解释这些算法在图像处理、数据压缩等领域的应用6.3 数字信号处理算法的优化介绍数字信号处理算法优化的方法和技巧解释如何提高算法效率和降低计算复杂度第七章：数字信号处理应用案例分析7.1 通信系统中的应用分析数字信号处理在通信系统中的应用案例，如调制解调、信道编码等7.2 音频处理中的应用分析数字信号处理在音频处理中的应用案例，如声音增强、噪声消除等7.3 图像处理中的应用分析数字信号处理在图像处理中的应用案例，如图像压缩、边缘检测等第八章：数字信号处理实验与实践8.1 数字信号处理实验设计介绍数字信号处理实验的设计方法和步骤解释实验中所需的硬件设备和软件环境8.2 数字信号处理实验案例提供数字信号处理实验案例，如信号采样与恢复、离散傅里叶变换等解释实验报告的评价标准和指标第九章：数字信号处理发展趋势与展望9.1 数字信号处理技术的发展趋势分析数字信号处理技术的发展方向和趋势解释新兴技术如深度学习、等对数字信号处理的影响9.2 数字信号处理在前沿领域的应用介绍数字信号处理在物联网、无人驾驶等前沿领域的应用9.3 数字信号处理面临的挑战与机遇分析数字信号处理技术面临的挑战和机遇探讨如何应对这些挑战和抓住机遇第十章：总结与展望10.1 数字信号处理教案的总结回顾整个数字信号处理教案的主要内容和知识点总结数字信号处理的重要性和应用价值10.2 数字信号处理的发展前景展望数字信号处理技术在未来发展的前景和趋势强调数字信号处理在科技发展中的重要作用重点和难点解析重点环节1：数字信号处理的概念和特点数字信号处理是对模拟信号进行数字化处理的过程，其核心在于离散化和量化。
数字信号处理 教案
数字信号处理教案教案标题：数字信号处理教学目标：1. 理解数字信号处理的基本概念和原理。
2. 掌握数字信号处理的常见算法和技术。
3. 能够应用数字信号处理技术解决实际问题。
教学内容：1. 数字信号处理的基本概念和原理：a. 信号的采样和量化。
b. 离散时间信号的表示和运算。
c. 离散傅里叶变换（DFT）和快速傅里叶变换（FFT）。
d. 滤波器设计和实现。
e. 时域和频域分析。
2. 数字信号处理的常见算法和技术：a. FIR滤波器和IIR滤波器。
b. 信号的插值和抽取。
c. 自适应滤波和降噪技术。
d. 语音和图像处理技术。
e. 数字信号处理在通信系统中的应用。
教学步骤：1. 引入：介绍数字信号处理的背景和重要性，激发学生的学习兴趣。
2. 知识讲解：逐个讲解数字信号处理的基本概念和原理，结合实际例子进行说明。
3. 算法和技术讲解：详细介绍数字信号处理的常见算法和技术，并分析其应用场景和优缺点。
4. 实践操作：组织学生进行实验和编程实践，通过实际操作加深对数字信号处理的理解和掌握。
5. 案例分析：选取一些实际案例，引导学生应用所学知识解决相关问题，并进行讨论和分享。
6. 总结和评价：对本节课的内容进行总结，并进行学生学习情况的评价和反馈。
教学资源：1. 教材：数字信号处理教材。
2. 实验设备：计算机、数字信号处理开发板等。
3. 编程工具：MATLAB、Python等数字信号处理软件和编程环境。
教学评估：1. 课堂参与：观察学生的课堂参与情况，包括提问回答、讨论交流等。
2. 实验报告：要求学生完成相关实验，并撰写实验报告，评估学生对数字信号处理的应用能力。
3. 作业和考试：布置相关作业和考试，检验学生对数字信号处理理论知识的掌握情况。
教学扩展：1. 组织学生参加相关学术会议或竞赛，提高学生的学术交流和应用能力。
2. 鼓励学生进行数字信号处理项目的研究和实践，培养学生的创新思维和实际应用能力。
教学反思：1. 根据学生的实际情况和反馈，调整教学内容和方式，提高教学效果。
数字信号处理教案
数字信号处理教案一、教学目标通过本节课的学习，学生应能够：1. 理解数字信号处理的基本概念和原理；2. 掌握数字信号处理的基本方法和技术；3. 能够运用数字信号处理技术解决实际问题；4. 培养学生的分析问题和解决问题的能力。
二、教学内容本节课将包括以下内容：1. 数字信号处理的概念和基本原理；2. 数字信号处理的基本方法和技术；3. 滤波器设计和滤波器应用；4. 快速傅里叶变换及其应用；5. 数字信号处理在实际中的应用案例。
三、教学过程1. 导入（5分钟）通过提问和回顾上一节课内容的方式，引导学生回忆数字信号处理的基本概念和原理。
2. 知识讲解（25分钟）详细介绍数字信号处理的基本概念、原理和基本方法。
重点讲解滤波器的设计和应用，以及快速傅里叶变换及其在频谱分析中的应用。
3. 案例分析（30分钟）选择一些实际案例，如音频信号处理、图像处理等，通过案例分析的方式，让学生了解数字信号处理在实际中的应用。
引导学生分析问题并提出解决方案。
4. 实验操作（40分钟）组织学生进行实验操作，如使用MATLAB软件进行数字信号处理仿真实验。
通过实验操作，巩固学生对数字信号处理方法的理解，并锻炼学生的实际操作能力。
5. 总结与展望（10分钟）结合本节课的内容，向学生总结数字信号处理的基本概念和方法，强调数字信号处理的重要性和应用前景。
展望未来数字信号处理领域的发展趋势。
四、教学评价1. 观察学生的课堂表现，包括回答问题的准确性和参与讨论的主动性。
2. 批改学生的实验报告，评价学生对数字信号处理方法的理解和实际操作能力。
五、拓展阅读以下是一些推荐的拓展阅读材料，学生可根据自己的兴趣选择进行阅读：1. 数字信号处理导论2. 数字信号处理原理与应用3. 数字信号处理实验与设计请注意，本教案仅供参考，请根据具体教学需求进行适当调整和修改。
教师可以根据学生的实际情况和学科特点进行教学内容的具体选择和深化。
数字信号处理教案(东南大学)
数 字 信 号 处 理绪 论一、从模拟到数字1、信号：信号传递信息的函数也是独立变量的函数，这个变量可以是时间、空间位置等。
2、连续信号：在某个时间区间，除有限间断点外所有瞬时均有确定值。
3、模拟信号是连续信号的特例。
时间和幅度均连续。
4、离散信号：时间上不连续，幅度连续。
5、数字信号：幅度量化，时间和幅度均不连续。
二、数字信号处理的主要优点数字信号处理采用数字系统完成信号处理的任务，它具有数字系统的一些共同优点，例如数码 量化电平 数字信号 D/A 输出信号 模拟信号 数字信号转化成模拟信号 D/A 输出 模拟滤波输出 模拟信号的数字化 数字信号 数码 量化电平 模拟信号采样保持信号 量化电平 A / D 变换器 通用或专用 计算机 采样 保持器 D/ A 变换器 模拟低通 滤波器 模拟信号 数字信号 模拟信号 数字信号处理系统 连续时间信号 连续时间信号抗干扰、可靠性强，便于大规模集成等。
除此而外，与传统的模拟信号处理方法相比较，它还具有以下一些明显的优点：1、精度高在模拟系统的电路中，元器件精度要达到以上已经不容易了，而数字系统17位字长可以达到的精度，这是很平常的。
例如，基于离散傅里叶变换的数字式频谱分析仪，其幅值精度和频率分辨率均远远高于模拟频谱分析仪。
2、灵活性强数字信号处理采用了专用或通用的数字系统，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。
3、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。
4、可以实现多维信号处理利用庞大的存储单元，可以存储二维的图像信号或多维的阵列信号，实现二维或多维的滤波及谱分析等。
5、缺点（1）增加了系统的复杂性。
数字信号处理教案
数字信号处理教案教案标题：数字信号处理教案教案概述：本教案旨在帮助学生理解和应用数字信号处理的基本概念和技术。
通过本教案的学习，学生将能够理解数字信号处理的原理、方法和应用，并能够运用所学知识解决实际问题。
教学目标：1. 理解数字信号处理的基本概念和原理。
2. 掌握数字信号处理的常用方法和技术。
3. 能够应用数字信号处理技术解决实际问题。
4. 培养学生的创新思维和实践能力。
教学重点：1. 数字信号处理的基本概念和原理。
2. 常用的数字信号处理方法和技术。
3. 数字信号处理在实际问题中的应用。
教学难点：1. 数字信号处理的数学基础和算法实现。
2. 如何将数字信号处理应用于实际问题的解决。
教学准备：1. 教师准备：a. 确定教学目标和教学重点。
b. 准备相关教学资源和教具。
c. 熟悉数字信号处理的基本概念和原理。
d. 准备案例和实例以供学生练习和实践。
2. 学生准备：a. 预习相关的数字信号处理知识。
b. 准备学习笔记和问题。
教学过程：引入：1. 引发学生对数字信号处理的兴趣，例如介绍数字音频处理、图像处理等实际应用。
2. 提出问题，引导学生思考如何处理数字信号。
知识讲解与讨论：1. 讲解数字信号处理的基本概念和原理，包括采样、量化、离散化等。
2. 讲解数字信号处理的常用方法和技术，如滤波、频谱分析、时频分析等。
3. 通过案例和实例，引导学生理解和应用所学知识。
实践操作：1. 给学生分发实验材料和软件工具，让学生进行数字信号处理的实践操作。
2. 引导学生分析和解决实际问题，如音频降噪、图像增强等。
总结与评价：1. 总结本节课的重点内容和学习收获。
2. 鼓励学生提出问题和反馈意见，以便教师及时调整教学策略。
拓展延伸：1. 鼓励学生进一步学习和探索数字信号处理的相关领域，如语音处理、视频处理等。
2. 提供相关的学习资源和参考书目，供学生深入学习。
教学反思：1. 教师对本节课的教学效果进行评估和反思。
2. 教师根据学生的表现和反馈，调整教学策略和教学方法。
数字信号处理课程教案
数字信号处理课程教案一、课程名称数字信号处理二、授课对象[具体专业和年级]三、教学目标1. 让学生理解数字信号处理的基本概念、原理和方法。
2. 使学生掌握数字信号处理的基本技能，能够进行数字信号的分析和处理。
3. 培养学生的实践能力和创新精神，提高学生解决实际问题的能力。
四、教学重难点1. 教学重点- 数字信号处理的基本概念和原理。
- 离散时间信号和系统的时域分析和频域分析方法。
- 数字滤波器的设计和实现方法。
- 离散傅里叶变换（DFT）及其快速算法（FFT）。
2. 教学难点- 离散时间信号和系统的频域分析方法。
- 数字滤波器的设计和实现方法。
- 离散傅里叶变换（DFT）及其快速算法（FFT）的理解和应用。
五、教学方法1. 讲授法：讲解数字信号处理的基本概念、原理和方法。
2. 演示法：通过实例演示数字信号处理的过程和结果。
3. 实验法：让学生通过实验来加深对数字信号处理的理解和掌握。
4. 讨论法：组织学生进行讨论，激发学生的思维和创新能力。
六、教学过程1. 导入（5 分钟）- 介绍数字信号处理的应用领域和重要性。
- 引导学生思考数字信号处理在日常生活中的应用。
2. 新课教学（70 分钟）- 讲解数字信号处理的基本概念和原理。
- 介绍离散时间信号和系统的时域分析和频域分析方法。
- 讲解数字滤波器的设计和实现方法。
- 介绍离散傅里叶变换（DFT）及其快速算法（FFT）。
3. 课堂总结（10 分钟）- 回顾本节课的重点内容。
- 解答学生的疑问。
4. 布置作业（5 分钟）- 布置课后作业，让学生通过作业来巩固所学知识。
七、教学反思通过本节课的教学，学生应该能够理解数字信号处理的基本概念和原理，掌握离散时间信号和系统的时域分析和频域分析方法，了解数字滤波器的设计和实现方法，以及掌握离散傅里叶变换（DFT）及其快速算法（FFT）。
在教学过程中，应该注重理论联系实际，通过实例演示和实验来加深学生的理解和掌握。
《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》课程教案
《数字信号处理》课程教案数字信号处理课程教案第一部分：课程概述数字信号处理是现代通信和信号处理领域中的重要学科，本课程旨在介绍数字信号处理的基本概念和理论，并探讨其在实际应用中的应用和技术。
第二部分：教学目标1. 理解数字信号处理的基本原理和基础知识；2. 掌握数字信号的采样、量化和编码技术；3. 了解常见的数字滤波器设计方法；4. 学习数字信号处理中的快速傅里叶变换（FFT）算法；5. 探讨数字信号处理在音频、图像和视频信号处理中的应用。
第三部分：教学内容1. 数字信号处理基础知识1.1 数字信号与模拟信号的比较1.2 采样和量化1.3 数字信号编码1.4 常见信号的时域和频域表示2. 离散时间信号和系统2.1 离散时间信号的表示和性质2.2 线性时不变系统2.3 离散时间系统的性质和分类3. 离散时间系统的频域分析3.1 离散时间信号的傅里叶变换3.2 离散频域系统的频率响应3.3 滤波器的设计和实现4. 数字滤波器设计4.1 IIR滤波器的设计方法4.2 FIR滤波器的设计方法4.3 改进的滤波器设计方法5. 快速傅里叶变换（FFT）算法5.1 傅里叶变换的基本概念及性质5.2 离散傅里叶变换（DFT）及其性质5.3 快速傅里叶变换算法及其应用6. 数字信号处理在多媒体中的应用6.1 音频信号处理技术6.2 图像信号处理技术6.3 视频信号处理技术第四部分：教学方法1. 理论讲授与案例分析相结合，通过实际应用案例来深化理解；2. 课堂互动，鼓励学生提问和参与讨论；3. 实验操作，通过实际操作提升学生的实践能力；4. 小组合作，鼓励学生进行小组项目研究和报告。
第五部分：教学评估1. 平时表现：出勤、课堂参与和作业完成情况；2. 期中考试：对课程前半部分内容的回顾和检验；3. 实验报告：根据实验内容，撰写实验报告并提交；4. 期末考试：综合检验对整个课程的掌握情况。
第六部分：教材与参考书目主教材：《数字信号处理导论》（第四版），作者：约翰·G·普罗阿基斯；参考书目：1. 《数字信号处理》（第四版），作者：阿兰·V·奥泽；2. 《数字信号处理：实用方法与应用》（第三版），作者：埃密里奥·马其尔夏兰德。
数字信号处理教案
数字信号处理教案第一章：数字信号处理概述1.1 数字信号处理的概念介绍数字信号处理的定义和特点解释信号的分类和数字信号的优势1.2 数字信号处理的发展历程回顾数字信号处理的发展历程和重要里程碑介绍数字信号处理的重要人物和贡献1.3 数字信号处理的应用领域概述数字信号处理在通信、音频、图像等领域的应用举例说明数字信号处理在实际应用中的重要性第二章：离散时间信号处理基础2.1 离散时间信号的概念介绍离散时间信号的定义和特点解释离散时间信号与连续时间信号的关系2.2 离散时间信号的运算介绍离散时间信号的基本运算包括翻转、平移、求和等给出离散时间信号运算的示例和应用2.3 离散时间系统的特性介绍离散时间系统的概念和特性解释离散时间系统的因果性和稳定性第三章：数字滤波器的基本概念3.1 数字滤波器的定义和作用介绍数字滤波器的定义和其在信号处理中的作用解释数字滤波器与模拟滤波器的区别3.2 数字滤波器的类型介绍不同类型的数字滤波器包括FIR、IIR、IIR 转换滤波器等分析各种类型数字滤波器的特点和应用场景3.3 数字滤波器的设计方法介绍数字滤波器的设计方法包括窗函数法、插值法等给出数字滤波器设计的示例和步骤第四章：离散傅里叶变换（DFT）4.1 离散傅里叶变换的定义和原理介绍离散傅里叶变换的定义和原理解释离散傅里叶变换与连续傅里叶变换的关系4.2 离散傅里叶变换的性质介绍离散傅里叶变换的性质包括周期性、对称性等给出离散傅里叶变换性质的证明和示例4.3 离散傅里叶变换的应用概述离散傅里叶变换在信号处理中的应用包括频谱分析、信号合成等举例说明离散傅里叶变换在实际应用中的重要性第五章：快速傅里叶变换（FFT）5.1 快速傅里叶变换的定义和原理介绍快速傅里叶变换的定义和原理解释快速傅里叶变换与离散傅里叶变换的关系5.2 快速傅里叶变换的算法介绍快速傅里叶变换的常用算法包括蝶形算法、Cooley-Tukey算法等给出快速傅里叶变换算法的示例和实现步骤5.3 快速傅里叶变换的应用概述快速傅里叶变换在信号处理中的应用包括频谱分析、信号合成等举例说明快速傅里叶变换在实际应用中的重要性第六章：数字信号处理中的采样与恢复6.1 采样定理介绍采样定理的定义和重要性解释采样定理在信号处理中的应用6.2 信号的采样与恢复介绍信号采样与恢复的基本概念解释理想采样器和实际采样器的工作原理6.3 信号的重建与插值介绍信号重建和插值的方法解释插值算法的原理和应用第七章：数字信号处理中的离散余弦变换（DCT）7.1 离散余弦变换的定义和原理介绍离散余弦变换的定义和原理解释离散余弦变换与离散傅里叶变换的关系7.2 离散余弦变换的应用概述离散余弦变换在信号处理中的应用包括图像压缩、信号分析等举例说明离散余弦变换在实际应用中的重要性7.3 离散余弦变换的快速算法介绍离散余弦变换的快速算法包括8x8 DCT算法等给出离散余弦变换快速算法的示例和实现步骤第八章：数字信号处理中的小波变换8.1 小波变换的定义和原理介绍小波变换的定义和原理解释小波变换与离散傅里叶变换的关系8.2 小波变换的应用概述小波变换在信号处理中的应用包括图像去噪、信号分析等举例说明小波变换在实际应用中的重要性8.3 小波变换的快速算法介绍小波变换的快速算法包括Mallat算法等给出小波变换快速算法的示例和实现步骤第九章：数字信号处理中的自适应滤波器9.1 自适应滤波器的定义和原理介绍自适应滤波器的定义和原理解释自适应滤波器在信号处理中的应用9.2 自适应滤波器的设计方法介绍自适应滤波器的设计方法包括最小均方误差法等给出自适应滤波器设计的示例和步骤9.3 自适应滤波器的应用概述自适应滤波器在信号处理中的应用包括噪声抑制、信号分离等举例说明自适应滤波器在实际应用中的重要性第十章：数字信号处理的综合应用10.1 数字信号处理在通信系统中的应用介绍数字信号处理在通信系统中的应用包括调制解调、信道编码等分析数字信号处理在通信系统中的重要性10.2 数字信号处理在音频处理中的应用介绍数字信号处理在音频处理中的应用包括声音合成、音频压缩等分析数字信号处理在音频处理中的重要性10.3 数字信号处理在图像处理中的应用介绍数字信号处理在图像处理中的应用包括图像滤波、图像增强等分析数字信号处理在图像处理中的重要性10.4 数字信号处理在其他领域的应用概述数字信号处理在其他领域的应用包括生物医学信号处理、地震信号处理等分析数字信号处理在其他领域中的重要性重点和难点解析重点环节1：数字信号处理的概念和特点数字信号处理是对模拟信号进行数字化的处理和分析数字信号处理具有可重复性、精确度高、易于存储和传输等特点需要关注数字信号处理与模拟信号处理的区别和优势重点环节2：数字信号处理的发展历程和应用领域数字信号处理经历了从早期研究到现代应用的发展过程数字信号处理在通信、音频、图像等领域有广泛的应用需要关注数字信号处理的重要人物和里程碑事件重点环节3：离散时间信号处理基础离散时间信号是数字信号处理的基础需要关注离散时间信号的定义、特点和运算方法理解离散时间信号与连续时间信号的关系重点环节4：数字滤波器的基本概念和类型数字滤波器是数字信号处理的核心组件需要关注数字滤波器的定义、类型和设计方法理解不同类型数字滤波器的特点和应用场景重点环节5：离散傅里叶变换（DFT）离散傅里叶变换是数字信号处理中的重要工具需要关注离散傅里叶变换的定义、性质和应用理解离散傅里叶变换与连续傅里叶变换的关系重点环节6：快速傅里叶变换（FFT）快速傅里叶变换是离散傅里叶变换的优化算法需要关注快速傅里叶变换的定义、算法和应用理解快速傅里叶变换与离散傅里叶变换的关系重点环节7：数字信号处理中的采样与恢复采样与恢复是数字信号处理的关键环节需要关注采样定理的重要性、信号的采样与恢复方法理解插值算法的原理和应用重点环节8：数字信号处理中的离散余弦变换（DCT）离散余弦变换是数字信号处理中的另一种重要变换需要关注离散余弦变换的定义、应用和快速算法理解离散余弦变换与离散傅里叶变换的关系重点环节9：数字信号处理中的小波变换小波变换是数字信号处理的另一种重要变换需要关注小波变换的定义、应用和快速算法理解小波变换与离散傅里叶变换的关系重点环节10：数字信号处理中的自适应滤波器自适应滤波器是数字信号处理中的高级应用需要关注自适应滤波器的定义、设计方法和应用领域理解自适应滤波器在信号处理中的重要性本教案涵盖了数字信号处理的基本概念、发展历程、离散时间信号处理、数字滤波器、离散傅里叶变换、快速傅里叶变换、采样与恢复、离散余弦变换、小波变换、自适应滤波器等多个重点环节。
数字信号处理基础教案
数字信号处理基础教案一、课程基本信息课程名称：数字信号处理基础课程类型：专业基础课授课对象：＿____专业_____年级学生授课学时：＿____学时二、课程教学目标1、使学生掌握数字信号处理的基本概念、基本原理和基本方法。
2、培养学生运用数字信号处理的知识解决实际问题的能力。
3、为学生进一步学习相关专业课程和从事相关领域的工作打下坚实的基础。
三、课程教学内容（一）数字信号处理概述1、信号的分类连续时间信号与离散时间信号模拟信号与数字信号2、数字信号处理的基本概念数字信号处理的定义数字信号处理系统的组成3、数字信号处理的优点和应用领域（二）离散时间信号与系统1、离散时间信号序列的表示典型序列2、离散时间系统线性时不变系统系统的差分方程表示3、系统的线性时不变特性和因果稳定性（三）离散时间信号的傅里叶变换（DTFT）1、 DTFT 的定义2、 DTFT 的性质3、周期序列的离散傅里叶级数（DFS）（四）离散傅里叶变换（DFT）1、 DFT 的定义2、 DFT 的性质3、快速傅里叶变换（FFT）算法（五）数字滤波器的基本结构1、无限长脉冲响应（IIR）滤波器的基本结构直接型级联型并联型2、有限长脉冲响应（FIR）滤波器的基本结构直接型级联型线性相位 FIR 滤波器的结构（六）IIR 数字滤波器的设计1、模拟滤波器的设计巴特沃斯滤波器切比雪夫滤波器椭圆滤波器2、脉冲响应不变法3、双线性变换法（七）FIR 数字滤波器的设计1、窗函数法2、频率抽样法3、优化设计法四、课程教学方法1、课堂讲授通过讲解、演示和推导，使学生理解数字信号处理的基本概念、原理和方法。
2、实验教学安排相关实验，让学生亲自动手实践，加深对所学知识的理解和掌握。
3、案例分析通过实际案例分析，培养学生运用数字信号处理知识解决实际问题的能力。
4、课后作业布置适量的课后作业，帮助学生巩固所学知识，提高解题能力。
五、课程考核方式1、平时成绩（30%）包括考勤、作业、实验报告等。
数字信号处理课程设计
数字信号处理 课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解数字信号处理的基本概念、原理和方法，掌握其数学表达和物理意义；2. 掌握数字信号处理中的关键算法，如傅里叶变换、快速傅里叶变换、滤波器设计等；3. 了解数字信号处理技术在通信、语音、图像等领域的应用。
技能目标：1. 能够运用所学知识分析数字信号处理问题，提出合理的解决方案；2. 能够运用编程工具（如MATLAB）实现基本的数字信号处理算法，解决实际问题；3. 能够对数字信号处理系统的性能进行分析和优化。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对数字信号处理学科的兴趣，激发其探索精神和创新意识；2. 培养学生严谨的科学态度和良好的团队协作精神，提高沟通与表达能力；3. 增强学生对我国在数字信号处理领域取得成就的自豪感，树立为国家和民族发展贡献力量的信心。
课程性质：本课程为专业选修课，旨在使学生掌握数字信号处理的基本理论和方法，培养其解决实际问题的能力。
学生特点：学生具备一定的数学基础和编程能力，对数字信号处理有一定了解，但缺乏系统学习和实践经验。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，采用案例教学、互动讨论等教学方法，提高学生的参与度和实践能力。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续相关课程和实际工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 数字信号处理基础：包括数字信号、离散时间信号与系统、信号的采样与恢复等基本概念，使学生建立数字信号处理的基本理论框架。
教材章节：第一章 数字信号处理概述2. 傅里叶变换及其应用：介绍傅里叶变换的原理、性质和应用，以及快速傅里叶变换算法。
教材章节：第二章 傅里叶变换及其应用3. 数字滤波器设计：讲解数字滤波器的基本原理、设计方法和性能评价，包括IIR和FIR滤波器。
教材章节：第三章 数字滤波器设计4. 数字信号处理应用案例分析：通过通信、语音、图像等领域的实际案例，使学生了解数字信号处理技术的应用。
数字信号处理教案
数字信号处理教案一、教学内容概述数字信号处理是一门研究信号的获取、变换和分析的学科，它涉及到对数字信号进行处理、传输、存储等方面的技术。
本教学内容主要介绍数字信号处理的基本概念、原理和常用算法，帮助学生全面理解和掌握数字信号处理的相关知识。
二、教学目标1. 理解数字信号处理的基本概念和原理；2. 掌握数字信号的采样和量化技术；3. 熟悉离散时间信号和系统的特性和性质；4. 能够设计和实现基本的数字滤波器；5. 掌握常用的信号处理算法和方法；6. 能够应用数字信号处理技术解决实际问题。
三、教学内容详述1. 数字信号处理基础知识1.1 数字信号与模拟信号的区别1.2 采样定理和采样频率选择1.3 数字信号的量化和编码1.4 数字信号处理系统的基本框架2. 离散时间信号与系统2.1 离散时间信号的定义和表示2.2 离散时间系统的响应和性质2.3 离散时间卷积和相关运算2.4 离散时间系统的稳定性与因果性3. 数字滤波器设计3.1 FIR滤波器的设计原理和方法3.2 IIR滤波器的设计原理和方法3.3 巴特沃斯滤波器和切比雪夫滤波器的设计3.4 最小均方误差设计和自适应滤波器4. 常用信号处理算法与方法4.1 快速傅里叶变换及其应用4.2 离散余弦变换及其应用4.3 数字滤波器的设计和实现4.4 谱估计和频谱分析方法5. 数字信号处理应用实例5.1 语音信号处理与识别5.2 视频信号处理与压缩5.3 生物医学信号处理5.4 通信信号处理和调制技术四、教学方法1. 前导知识激发：通过提问、引发思考等方式调动学生的学习兴趣，激发他们的前导知识。
2. 理论授课与案例分析：讲解数字信号处理的基本概念、原理和常用算法，并通过一些实际案例进行解析和分析。
3. 实验与实践操作：安排一定数量的小组实验和实践操作，让学生亲自动手实践和体验数字信号处理的过程和效果。
4. 讨论与交流：安排学生进行小组讨论和交流，共同解决一些数字信号处理的问题和难题。
数字信号处理 第1章 离散时间信号与系统 张哲 东南大学 电子科学与工程学院
y (t ) ==
∑ x (nT ) g (t − nT )
a
t
内插函数的特点
电子科学与工程学院
特点：在采样点nT上，函数值为1，其余采 样点上，值为零。
π sin (t − nT ) ∞ T y (t ) == ∑ xa (nT ) π n = −∞ (t − nT ) T
内插过程
x’(t)
电子科学与工程学院
0
t
内插过程
x’(t)
电子科学与工程学院
0
t
内插过程
x’(t)
电子科学与工程学院
0
t
内插过程
x’(t)
电子科学与工程学院
0
t
信号的两种分析方法
时域分析、频域分析
模拟信号 离散信号 信号 连续时间t 的函数 序列（n为 自变量） 系统 微分方程 差分方程
电子科学与工程学院
T 低通滤波器的频谱特性：G ( jΩ) = 0
| Ω |< Ω s / 2 | Ω |≥ Ω s / 2
ˆ ( jΩ ) ⋅ G ( jΩ ) 滤波器的输出：Y ( jΩ) = X a 1 Q X a ( jΩ ) = X a ( jΩ ) T 1 ∴ Y ( j Ω ) = X a ( jΩ ) ⋅ G ( j Ω ) = X a ( jΩ ) T
序列的基本运算 — 相加、相乘
相加：按同样的n值，逐项相加。 例：计算z(n) = x(n) + y(n) 相乘：按同样的n值，逐项相乘。 例：计算z(n) = x(n) × y(n)
电子科学与工程学院
序列的基本运算 — 延时
电子科学与工程学院
+ m : 左移m位 x(n ± m), m > 0 . − m : 右移m位
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数 字 信 号 处 理绪 论一、从模拟到数字1、信号：信号传递信息的函数也是独立变量的函数，这个变量可以是时间、空间位置等。
2、连续信号：在某个时间区间，除有限间断点外所有瞬时均有确定值。
3、模拟信号是连续信号的特例。
时间和幅度均连续。
4、离散信号：时间上不连续，幅度连续。
5、数字信号：幅度量化，时间和幅度均不连续。
二、数字信号处理的主要优点数字信号处理采用数字系统完成信号处理的任务，它具有数字系统的一些共同优点，例如数码 量化电平 数字信号 D/A 输出信号 模拟信号 数字信号转化成模拟信号 D/A 输出 模拟滤波输出 模拟信号的数字化 数字信号 数码 量化电平 模拟信号采样保持信号 量化电平 A / D 变换器 通用或专用 计算机 采样 保持器 D/ A 变换器 模拟低通 滤波器 模拟信号 数字信号 模拟信号 数字信号处理系统 连续时间信号 连续时间信号抗干扰、可靠性强，便于大规模集成等。
除此而外，与传统的模拟信号处理方法相比较，它还具有以下一些明显的优点：1、精度高在模拟系统的电路中，元器件精度要达到以上已经不容易了，而数字系统17位字长可以达到的精度，这是很平常的。
例如，基于离散傅里叶变换的数字式频谱分析仪，其幅值精度和频率分辨率均远远高于模拟频谱分析仪。
2、灵活性强数字信号处理采用了专用或通用的数字系统，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。
3、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。
4、可以实现多维信号处理利用庞大的存储单元，可以存储二维的图像信号或多维的阵列信号，实现二维或多维的滤波及谱分析等。
5、缺点（1）增加了系统的复杂性。
他需要模拟接口以及比较复杂的数字系统。
（2）应用的频率范围受到限制。
主要是A/D转换的采样频率的限制。
（3）系统的功率消耗比较大。
数字信号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。
三、发展特点(1)由简单的运算走向复杂的运算，目前几十位乘几十位的全并行乘法器可以在数个纳秒的时间内完成一次浮点乘法运算，这无论在运算速度上和运算精度上均为复杂的数字信号处理算法提供了先决条件；(2)由低频走向高频，模数转换器的采样频率已高达数百兆赫，可以将视频甚至更高频率的信号数字化后送入计算机处理；(3)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。
（4）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。
年代特点$/MIPS60年代大学探索$100-$1,00070年代军事运用$10-$10080年代商用成功$1-$1090年代进入消费类电子$0.1-$1今后生活用品$0.01-$0.1四、各种数字信息系统数字信号处理不断开辟新的应用领域在机械制造中，基于FFT算法的频谱分析仪用于振动分析和机械故障诊断；医学中使用数字信号处理技术对心电(ECG)和脑电(EEG)等生物电信号作分析和处理；数字音频广播(DAB)广泛地使用了数字信号处理技术。
可以说，数字信号处理技术已在信息处理领域引起了广泛的关注和高度的重视。
五、数字信号处理系统的实现•软件实现软件实现是用一台通用的数字计算机运行数字信号处理程序。
其优点是经济，一机可以多用；缺点是处理速度慢，这是由于通用数字计算机的体系结构并不是为某一种特定算法而设计的。
在许多非实时的应用场合，可以采用软件实现方法。
例如，处理一盘混有噪声的录像(音)带，我们可以将图像(声音)信号转换成数字信号并存入计算机，用较长的时间一帧帧地处理这些数据。
处理完毕后，再实时地将处理结果还原成一盘清晰的录像(音)带。
通用计算机即可完成上述任务，而不必花费较大的代价去设计一台专用数字计算机。
•硬件实现硬件实现是针对特定的应用目标，经优化，设计一专用的软硬件系统。
其优点是容易做到实时处理，缺点是设备只能专用。
•片上系统（SOC, System on a Chip）随着大规模集成电路的发展，一个复杂数字信号处理系统已可以集成在一个芯片上。
SOC 包含有数字和模拟电路、模拟和数字转换电路、微处理器、微控制器以及数字信号处理器等。
与传统的集成电路不同的是，嵌入式软件的设计也被集成到了SOC的设计流程中，SOC的设计方法将以组装为基础，采用自上至下的设计方法，在设计过程中大量重复使用自行设计或其他第三方拥有知识产权的IP(Intelligent Property)模块。
SOC要充分考虑如何合理划分软件和硬件所实现的系统功能以及如何实现软、硬件之间的信息传递。
SOC将是数字信号处理系统的一个新型的实现方法。
并行、复用和流水并行是指为了完成同一个任务，几个处理器同时工作，使系统能胜任单个处理器所不能完成的任务；当一个处理器完成单个任务(比如一个滤波器)有很大的富余量时，可让其完成多个任务，这就是复用；流水结构也是多处理器完成同一任务，它与并行结构的主要区别在于并行的各个处理器之间数据交换不多，而流水结构类似于生产中的流水线，数据经一道道“工序”处理。
采用并行或流水结构，完全取决于数字信号处理的运算结构。
研究内容经典的数字信号处理限于线性时不变系统理论, 数字滤波和FFT是常用方法。
目前DSP研究热点：时变非线性系统、非平稳信号、非高斯信号处理方法的发展：自适应滤波、离散小波变换、高阶矩分析、盲处理、分形、混沌理论课程介绍基础理论：离散时间信号与系统（ch1）Z变换（ch2）离散傅立叶变换DFT（ch3）快速傅立叶变换FFT（ch4）数字滤波器无限长单位脉冲响应（IIR）滤波器(ch5)有限长单位脉冲响应（FIR）滤波器(ch6)第一章 离散时间信号• 离散时间信号 • 线性移不变系统 • 常系数线性差分方程 • 连续时间信号的抽样学习要求：熟练掌握和运用采样定理；掌握离散时间信号与系统的定义；会判定系统的因果性和稳定性。
1.1 离散时间信号一、主要常用序列 （１）单位脉冲序列（２）单位阶跃序列（３）矩形序列（４）实指数序列（５）正弦序列 x (n ) = sin （n）注意：正弦型序列不一定是周期序列（6）复指数序列⎩⎨⎧≠==0,00,1)(n n n δ⎩⎨⎧<≥=0,00,1)(n n n u ...0 1 2 3-1 nu(n)⎩⎨⎧≥<-≤≤=Nn n N n n R N,0,010,1)( 1 …… N -1)()(n u a n x n =0()00()(cos sin )j n n x n Ae Ae n j n αωαωω+==+当 时x (n )的实部和虚部，分别是余弦和正弦序列。
二、序列的运算1、序列的移位 y (n )=x (n-m) 当m 为正时，x (n-m)表示依次右移m 位；x (n+m)表示依次左移m 位。
2、序列的相加 z (n )=x (n )+y (n )是指同序号n 的序列值逐项对应相加得一新序列。
3、序列的相乘 f (n )=x (n ) y (n ) 是指同序号(n)的序列值逐项对应相乘。
4、序列的翻褶 如果有x (n),则x (-n)是以n=0为对称轴将x (n)加以翻褶的序列。
5、序列的累加 表示n 以前的所有x (n)的和。
6、前向差分和后向差分 （先左移后相减）； （先右移后相减）7、序列的尺度变换抽取：x(n) x(mn), m 为正整数； 插值： x(n) x(n/m), m 为正整数。
图1-1 序列x(n)及超前序列x(n+1)图1-5 序列x(n)及其累加序列y(n)图1-2 两序列相加图1-3 序列x(n)及翻褶后的序列x(-n)图1-7 某序列及其抽取序列8、序列的卷积和设序列x (n), h(n), 它们的卷积和y(n)定义为0=α∑-∞==nk k x n y )()()()1()(n x n x n x -+=∆)1()()(--=∇n x n x n x ∑∑∞∞*=-=-=n h n x m n x m h m n h m x n y )()()()()()()(x (n)离散时间系统 T[x (n)]y(n)卷积和计算分四步：折迭(翻褶), 位移, 相乘, 相加。
图1-8 x(n)和h(n)的卷积和图解三、序列的周期性如果存在一个最小的正整数N, 满足x (n)=x (n+N), 则序列x (n)为周期性序列, N 为周期。
四、用单位抽样序列表示任意序列 1、任意序列可表示成单位抽样序列的位移加权和.2.、x (n)亦可看成x (n)和δ(n)的卷积和 五、序列的能量x (n)的能量定义为1-2 线性移不变系统一、线性系统系统实际上表示对输入信号的一种运算，所以离散时间系统就表示对输入序列的运算，即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。
二、移不变系统如T[x (n)]=y(n),则T[x (n-m)]=y(n-m), 满足这样性质的系统称作移不变系统。
即系统参数不随时间变化的系统，亦即输出波形不随输入加入的时间而变化的系统。
*系统操作=函数操作三、单位抽样响应与卷积和y(n)=T[x (n)]∑∞-∞=-=m m n m x n x )()()(δ∑∞-∞==n n x E 2)([][][][][],)()()()(,)()(,)()(221122112211n x T a n x T a n x a n x a T n x T n y n x T n y +=+==2()()sin()97y n x n n ππ=+不是移不变四.线性移不变系统的性质1.交换律2.结合律3.对加法的分配律 五.因果系统某时刻的输出只取决于此刻以及以前时刻的输入的系统称作因果系统。
*实际系统一般是因果系统；*对图象、已记录数据处理以及平均处理的系统不是因果系统； * y(n)=x (-n)是非因果系统, 因n< 0的输出决定n>0时的输入; 线性移不变因果系统的充要条件为h(n)=0，n< 0。