数字信号处理教学大纲

数字信号处理教学大纲

一、课程名称：数字信号处理 Digital Signal Processing

课程负责人：朱冰莲

二、学时与学分：68+12学时，4.5学分

三、适用专业：电子信息工程、通信工程、生物医学工程

四、课程教材：程佩青编. 数字信号处理教程（第二版）. 清华大学出版社，2001

五、参考教材：王世一编. 数字信号处理（修订版）. 北京理工大学出版社，1997

A.V.奥本海默和R.W.谢弗著《Digital Signal Processing》（Prentice-Hall, 1975）

丁玉美、高西全编著.数字信号处理. 西安交通大学出版社，2001

六、开课单位：通信工程学院

七、课程的性质、目的和任务:

本课程是电类专业的一门主要技术基础课。本课程的任务是在已具备信号分析和电子线路的知识基础上讨论数字信号处理的基本理论,主要研究数字谱分析和数字滤波器两部分,旨在使学生掌握离散信号与系统的基本理论、基本分析方法以及FFT、数字滤波器等数字信号处理技术，以便为进一步学习与掌握数字通信与信息处理等方面的专业课程及从事信息技术的应用开发工作奠定必要的基础。

八、课程的基本要求：

1. 了解数字信号处理特点，数字信号处理系统的基本组成，数字信号处理的发展趋势。

2. 理解离散信号与系统的基本概念，掌握线性时不变系统的输入输出描述方法；掌握差分方程的建立与求解法---时域迭代法和变换域法。

3. 理解从模拟信号到离散信号的频谱变化，熟练掌握时域取样定理。

4. 理解Z变换定义及收敛域，熟练掌握Z变换、逆Z变换方法，常用Z变换和Z变换性质。熟练掌握离散系统函数及频响。

5. 了解几种形式的傅立叶变换及关系，熟练掌握数字谱分析基本方法---DFT及性质，理解频域取样对时域取样的影响，掌握频域取样定理。掌握序列的抽取与插值时频谱的变化。

6. 理解FFT的概念，掌握基-2FFT的基本原理、运算规律及编程思想，掌握IDFT算法，快速卷积算法和快速相关。了解线性调频Z变换算法。

7. 理解IIR和FIR的含义，熟悉数字滤波器的分类及技术指标的表示，理解全通和最大最小相移的概念，掌握全通和最大最小相移网络的性质和用途；熟练掌握冲激不变法和双线性变换法设计Butterworth和Chebyshev数字低通滤波器，了解数字滤波器的频率变换，了解IIR数字滤波器的优化设计法。

8. 掌握线性相位FIR滤波器的特点，熟练掌握窗函数法，掌握频率取样设计法。了解FIR数字滤波器的优化设计法。

9. 了解IIR和FIR数字滤波器各自的优缺点。

10. 掌握FIR数字滤波器结构：直接型结构、级联型结构、线性相位FIR 数字滤波器的网络结构、频率取样型结构；IIR滤波器结构；直接型结构、转置型、级联型结构、并联型结构。了解格型结构。

11.了解有限字长效应对滤波器的影响，了解FFT算法的有限字长效应。

12. 数字信号处理实验

根据本课程的特点, 实验内容目前为软件实验，要求学生自己独立地编写程序，并上机调试通过。待条件成熟后可以作硬件实验。内容包括数字谱分析；FFT、FIR数字滤波器设计；IIR数字滤波器设计；卷积计算。

九、课程的主要内容：

1. 概论

信号处理基本概念；数字信号处理的特点、应用及发展、本课程的任务及要求。

2. 离散时间信号与系统

离散时间信号─序列，线性时不变系统，常系数差分方程，连续时间信号的抽样。

3. Z变换

Ｚ变换的定义与收敛域，Ｚ反变换，Ｚ变换的性质与定理，拉氏变换、付氏变换与Ｚ变换之间关系，序列的傅立叶变换，傅立叶变换的一些对称性质，离散系统的系统函数，系统的频率响应。

4. 离散傅立叶变换

傅立叶变换的几种可能，周期序列的离散傅立叶级数及性质，离散傅立叶变换及性质，频域抽样定理，利用DFT计算模拟信号的傅立叶变换对，序列的抽样与插值。

5. 快速傅立叶变换

直接计算DFT的问题及改进的途径，DIT的基-2FFT算法，DIF的基-2FFT算法，IDFT 的快速计算方法，线性调频z变换算法，线性卷积与线性相关的FFT算法。

6. 数字滤波器的基本结构

数字滤波器的表示方法，IIR滤波器的基本结构，FIR滤波器的基本结构，数字滤波器的格型结构。

7. IIR滤波器的设计方法

最小与最大相位超前系统，最小与最大相位延时系统，全通系统，同模拟滤波器设计IIR数字滤波器，冲激响应不变法，阶跃响应不变法，双线性变换法，常用模拟低通滤波器特性，设计IIR滤波器的频率变换法，直接在数字域上设计IIR数字滤波器，设计IIR数字滤波器的优化方法。

8. FIR滤波器的设计方法

FIR滤波器的特点，窗函数设计法，频率抽样设计法，FIR数字滤波器的优化设计法，IIR与FIR数字滤波器的比较。

9. 数字信号处理中的有限字长效应

二进制数的表示及其对量化的影响，A/D变换的量化效应，数字滤波器的系数量化效应，数字滤波器运算中的有限字长效应，FFT算法的有限字长效应。

十、先修课程：C语言、信号与系统、计算机文化基础

十一、考核方式：

1. 期末考试：闭卷、笔试。

2. 成绩采用100分制记分，期末考试占80%，实验和平时成绩占20%。

十二、学时分配：

讲课 68学时

1. 绪论 2学时

2. 离散时间信号与系统 6学时

3. Z变换10学时

4. 离散傅立叶变换 12学时

5. FFT 6学时

6. 数字滤波器结构 4学时

7. IIR滤波器设计10学时

8. FIR滤波器设计10学时

9. 有限字长效应 8学时

实验 12学时

1. 数字谱分析： FFT 3学时

2. FIR数字滤波器设计3学时

3. IIR数字滤波器设计3学时

4. 卷积计算 3学时

大纲制订者：朱冰莲

大纲审定者：鲜晓东欢迎您的下载，资料仅供参考！