数字信号处理课程教学大纲及知识要点
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 课程大纲
数字信号处理课程大纲1. 课程大纲：数字信号处理一、引言数字信号处理（Digital Signal Processing，DSP）是一门研究数字信号与数字系统之间相互转换、传输、处理等基本理论和方法的学科。
本课程旨在介绍DSP的基本概念、原理及其在通信、图像处理、音频处理等领域中的应用。
二、课程目标1. 了解数字信号处理的基础知识，掌握相关的数学理论和算法；2. 熟悉数字信号的特性，掌握信号的采样、量化以及傅里叶变换等基本概念；3. 掌握数字滤波器的设计与实现方法；4. 理解数字信号处理在通信、图像处理、音频处理等领域中的应用；5. 能够使用相关工具进行数字信号处理的仿真和实验。
三、教学大纲1. 数字信号处理导论- 数字信号处理的定义和应用领域；- 数字信号与模拟信号的对比；- 信号的采样与量化；- 离散时间信号与连续时间信号的关系。
2. 时域分析基础- 离散时间信号与连续时间信号的表示；- 离散时间系统的线性时不变性；- 离散时间卷积；- 线性时不变系统的脉冲响应。
3. 频域分析基础- 离散傅里叶变换（Discrete Fourier Transform，DFT）； - 快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform，FFT）；- 傅里叶变换与信号频谱分析；- 离散时间傅里叶反变换（Inverse DFT，IDFT）。
4. 数字滤波器设计与实现- 常见滤波器类型及其特点；- FIR滤波器设计方法：窗函数法、频率采样法；- IIR滤波器设计方法：脉冲响应不变法、双线性变换法； - 数字滤波器的实现与性能评估。
5. 数字信号处理应用- 数字通信系统中的信号处理；- 数字图像处理中的信号处理；- 数字音频处理中的信号处理；- 数字信号处理在其他领域中的应用案例。
四、教学方法1. 理论讲解：结合示例和图解，讲解数字信号处理的基本理论和概念，帮助学生建立牢固的理论基础。
2. 数学推导：对一些重要的数学定理和推导过程进行详细的解释和推导，增强学生对相关算法的理解。
《数字信号处理》教学大纲
《数字信号处理》教学大纲课程编码：英文名称：Digital Signal Processing学分/学时：3/48适用专业：光电信息科学与工程开课院系：先修课程：数电、模电、应用工程数学；后续课程：一、课程目标目标1：了解采样定理、离散序列的变换方法，熟悉离散信号的特性，掌握其分析方法。
能够绘制离散系统的传递函数、频率响应曲线，进行离散系统的传递函数与信号流图的分析转换。
目标2：掌握Z变换、离散信号的傅里叶变换理论与分析，熟悉快速傅里叶变换方法的原理与应用范围。
目标3：掌握数字滤波器的设计理论和方法，能够按照要求的参数指标，进行FIR、IIR两种不同类型滤波器的设计分析。
二、课程内容（一）数字信号与系统模块的基本要求和基本内容（6课时）1.1数字信号处理的基本概念、方法与特点；（2 学时）1.2时域离散信号与系统、输入输出描述法——线性常系数差分方程；（2 学时）1.3模拟信号数字处理方法。
（2 学时）（二）数字变换模块的基本要求和基本内容（24课时）2.1 Z变换与离散傅里叶变换（2 学时）2.2序列的Z变换及与傅里叶变换的定义及性质；（4 学时）2.3周期序列的Z变换与离散傅里叶级数及傅里叶变换表示式；时域离散信号的傅里叶变换与模拟信号傅里叶变换之间的关系；（4 学时）2.4利用Z变换分析信号和系统的频域特性。
（4 学时）2.5离散傅里叶级数（DFS）的定义与性质；抽样Z变换-频率域采样；（4 学时）2.6计算DFT的问题及改进的途径:基2 FFT算法与进一步减少运算量的措施；（4 学时）2.7离散傅里叶反变换（IDFT）的快速方法（2 学时）（三）数字滤波器模块的基本要求和基本内容（18课时）3.1数字滤波器的基本概念、基本结构；（2 学时）3.2 FIR数字滤波器的基本结构；数字滤波器的格形结构（4 学时）3.3数字滤波器的基本概念、原理与结构；（1 学时）3.4用脉冲响应不变法、冲激响应法设计IIR数字滤波器；（2 学时）3.5用双线性变换法设计IIR数字滤波器；（2 学时）3.6数字高通、带通和带阻滤波器的设计；（1 学时）3.7线性相位FIR数字滤波器的条件和特点；（2 学时）3.8利用窗函数法设计FIR滤波器；（2 学时）3.9IIR数字滤波器的直接设计方法。
数字信号处理教学大纲
数字信号处理教学大纲一、课程基本信息课程名称：数字信号处理课程代码：＿____课程类别：专业必修课学分：＿____总学时：＿____授课对象：＿____二、课程目标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、让学生熟悉数字信号处理领域的常用算法和工具。
三、课程内容与要求（一）离散时间信号与系统1、离散时间信号的表示与运算掌握常见离散时间信号的表示方法，如单位脉冲序列、单位阶跃序列等。
熟练进行离散时间信号的基本运算，如相加、相乘、移位等。
2、线性时不变系统理解线性时不变系统的定义和性质。
掌握线性时不变系统的差分方程表示。
能够求解线性时不变系统对给定输入的响应。
（二）Z 变换1、 Z 变换的定义与性质掌握 Z 变换的定义和收敛域的概念。
熟悉 Z 变换的基本性质，如线性、移位、卷积等。
2、逆 Z 变换掌握逆 Z 变换的计算方法，如部分分式展开法、留数法等。
（三）离散傅里叶变换（DFT）1、 DFT 的定义与性质理解 DFT 的定义和物理意义。
熟悉 DFT 的基本性质，如线性、循环移位、圆周卷积等。
2、快速傅里叶变换（FFT）算法掌握基 2 时间抽取 FFT 算法和基 2 频率抽取 FFT 算法的原理。
能够运用 FFT 算法进行快速计算。
（四）数字滤波器的基本结构1、无限长脉冲响应（IIR）滤波器的基本结构熟悉直接型、级联型、并联型 IIR 滤波器的结构。
了解不同结构的优缺点和相互转换方法。
2、有限长脉冲响应（FIR）滤波器的基本结构掌握直接型、线性相位型 FIR 滤波器的结构。
（五）IIR 数字滤波器的设计1、模拟滤波器的设计掌握巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器的设计方法。
了解椭圆滤波器的特点。
2、脉冲响应不变法和双线性变换法熟练运用脉冲响应不变法和双线性变换法将模拟滤波器转换为数字滤波器。
（六）FIR 数字滤波器的设计1、窗函数法掌握窗函数的特性和选择原则。
《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。
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。
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数字信号处理课程 教学大纲及知识要点 适用专业：电子科学与技术专业；总学时：36学时 . 学分：2学分
一、 说明
1．本课程的目的、任务。
本课程是电子类相关专业学生继“信号与系统”课之后的一门选修课。
设置本课程的目的在于，使学生通过本课程的学习，了解“数字信号处理”这一技术领域的概貌，初步建立起有关‘数字信号处理’的基本概念，掌握基本分析方法，为后续课程及从事信息处理等方面有关的研究工作打下基础。
通过本课程的学习，学生应掌握数字信号处理的基本原理，基本概念和分析方法，具有初步的算法分析和简单运用MATLAB编程的能力。
2.本课程的教学要求。
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与方法.掌握离散时间信号与系统的概念和基本理论；掌握离散时间信号的基本分析方法；能够应用数字信号处理的基本理论和方法,解决一些实际问题；了解数字信号处理技术的最新进展，为今后从事该领域的研究工作打下良好的基础。
二、 课程内容及课时分配
第一章时域离散信号和时域离散系统（8-12学时）
第一节引言
第二节时域离散信号
第三节时域离散系统
第四节时域离散系统的输入输出描述法
第五节模拟信号数字处理方法
第六节Matlab 软件介绍
本章教学要求：
（1）讲解、指导学生掌握数字信号处理的基本概念。
（2）讲解、指导学生掌握线性常系数差分方程。
（3）讲解、指导学生了解DSP系统基本功能部件。
第二章 时域离散信号和系统的频域分析（10学时）
第一节时域离散信号的傅里叶变换
第二节周期序列的离散傅里叶变换
第三节时域离散信号的傅里叶变换与模拟信号傅里叶变换之间的关系
第四节序列的z变换
第五节利用z变换分析信号和系统的频响特性
本章教学要求：
（1）讲解、指导学生掌握时域离散信号的傅里叶变换。
（2）讲解、指导学生掌握利用z变换分析信号和系统的频响特性。
（3）讲解、指导学生牢固掌握离散信号的z变换，理解系统函数H（z）。
第三章 离散傅里叶变换（4-6学时）
第一节离散傅里叶变换（DFT）
第二节离散傅立叶变换的性质
第三节频率域采样
本章教学要求：
（1）讲解、指导学生掌握离散付里叶变换（DFT）。
（2）讲解、指导学生掌握频率域采样的特点。
第四章 快速傅里叶变换 （1-2学时）
第一节基2FFT算法
本章教学要求：
讲解、指导学生掌握、理解基2FFT算法的由来和特点
第六章 无限长单位脉冲响应(IIR)滤波器的设计（ 根据上述章节进度进行调整，选讲）
第一节数字滤波器的基本概念
第二节模拟滤波器的设计
第三节用脉冲响应不变法设计(IIR)滤波器
本章教学要求：
讲解、指导学生掌握、理解数字滤波器的基本概念以及无限长单位脉冲响应(IIR)滤波器的设计
第八章 数字滤波器应用实例讲解（4-6学时）--此章节内容可插入到前面章节中进行讲解
第一节数字幅频均衡器的设计
第二节DSP（硬件）介绍
第三节MATLAB介绍
本章教学要求：
讲解、指导学生掌握能将数字滤波器的知识应用于实际问题的解决。
三、 推荐教材及参考书目
推荐教材：
高西全 丁玉美，数字信号处理教程（第3版），西安电子科技大学出版社，2008 参考书目：
（1） Sanjit K.Mitra,DIGITAL SIGNAL PROCESSING---A CONPUTER —BASED APPROACH
（SECOND EDITION）, McGraw-Hill and Tsinghua University Press,2001。
（2） 程佩青，数字信号处理教程（第二版），北京，清华大学出版社，2001 （3） A.V.奥本海姆，R.W.谢弗，J.R.巴克，离散时间信号处理（第二版），刘树棠，
黄建国译。
西安，西安交通大学出版社，2001
各章讲授参考学时数
章节 教学内容
参考学时 第一章 时域离散信号和时域离散系统 8-12 第二章 时域离散信号和系统的频域分析 10 第三章 离散傅里叶变换 4-6 第四章 快速傅里叶变换
2
第六章
无限长单位脉冲响应(IIR)滤波器的设计方法（选讲）
0-4 第八章 数字滤波器的应用实例讲解、平时测试
4-8 合计
36
四、知识要点：
概述及第一章：
1） 基本概念：何为数字信号、时域离散信号？数字信号处理的优点？ 以及其他一些
基本概念。
2） 几种典型的时域离散信号/序列：u(n),(),(),sin()N n R n n δω 等。
注意sin()n ω的周
期性。
3） LTI 系统的性质，如何判断？
4） LTI 系统输入、输出之间的关系：卷积和。
能够用图解法、解析法求解两个简单序
列的卷积和系统的响应。
掌握书上例题！ 5） 线性常系数差分方程的三种求解方法，掌握递推法，了解经典法。
书上例题！ 6） 掌握模拟信号数字处理方法的基本流程及框图（书上图1.5.1），深刻掌握采样定理
的基本内容，了解基本推导过程。
第二章：
1）掌握FT 的定义及性质，书上例题，会求一些基本序列的FT 。
2) 掌握DFS 与IDFS 的基本理论。
3）掌握^
(),(),()j X e X j X j ω
ΩΩ之间的关系
4）掌握序列的ZT 的定义及例题求解，注意收敛区域ROC 。
能够求解一些基本序列的
ZT 及ROC 。
5） 掌握逆ZT 的定义及求解方法。
掌握留数定理法和部分分式展开法。
书上例题。
6） ZT 的性质。
7）掌握利用ZT 求解差分方程或者系统的响应，会做题！
8）掌握利用系统的零极点分布分析系统的因果性和稳定性的方法，掌握用系统的零极
点分布分析频率响应特性的方法。
第三章：
1） 掌握DFT 的定义，会求解基本一些基本信号的DFT 。
2） 掌握(),(),(),()j X e X j X K X Z ωΩ之间的关系。
3）掌握DFT 的基本性质，特别是卷积性质！掌握循环卷积与线性卷积的关系。
4）掌握“3.4 DFT 的应用举例”中的DFT 的2个应用。
掌握利用DFT 求解线性卷积
的方法。
5）理解和掌握利用DFT 对信号进行谱分析的方法、书上例题。
第四章：
1）了解DIT-FFT 的基本思路 第六章（选讲部分）：
1）了解滤波器的一些基本概念和几个基本的性能指标。