自适应滤波算法与实现58页PPT

数字信号处理的学科概貌
1.数字信号处理开端 •在国际上一般把1965年由Cooley-Turkey提出快
速付里叶变换(FFT)的问世，作为数字信号处 理这一学科的开端。 •而它的பைடு நூலகம்史可以追溯到17世纪--18世纪，也即 牛顿和高斯的时代。
数字信号处理领域的理论基础
•数字信号处理的基本工具：微积分，概率统计，
确定性信号和随机信号
随机信号：不能用有限的参量加以描述。也无 法对它的未来值确定地参预测。它只能通过统计
学的方法来描述(概率密度函数来描述)。 例：许多自然现象所发生的信号、语音信号、图
象信号、噪声都是随机信号。它们具有幅度 (能量)随机性、或具有发生时间上的随机性或 二都兼有
信号处理
•滤波 •变换 •压缩 •估计 •识别
前置滤波器
•将输入信号xa(t)中高于某一频率(称折叠频率，
等于抽样频率的一半)的分量加以滤除。
A/D变换器
•由模拟信号产生一个二进制流。 •在A/D变换器中每隔T秒(抽样周期)取出一次
xa(t)的幅度，抽样后的信号称为离散信号。 A/D转换分两步进行：第一步，采样。第二步
量化和数字化。
数字信号处理器(DSP)
国际广播，军事通信无绳电话，电报，传真)
信号的最基本的参数
•30-300MHz:Very High frequency (VHF)(调频FM，VHF 电视)
•0.3~3GHz:Ultra high frequency (UHF)(UHF电视，蜂窝 电话，雷达，微波，个人通信)
•频率低20Hz范围，称为次声波，它不能被听到，当强度 足够大，能被感觉到。(处于VLF Very low frequency)
信号
信号是一种物理体现。在信号处理领域中，信号被定 义为一个随机变化的物理量。
•例如：为了便于处理，通常都使用传感器把这些真实 世界的物理信号------>电信号，经处理的电信号--->传 感器--->真实世界的物理信号。
如现实生活中最常见的传感器是话筒、扬声器 话筒(将声压变化)--->电压信号-->空气压力信号(扬声
•1.采用大、中小型计算机和微机。
•2.用单片机。 •3.利用通用DSP芯片 •4.利用特殊用途的DSP芯片
采用大、中小型计算机和微机
•工作站和微机上各厂家的数字信号软件，如有 各种图象压缩和解压软件。
•用这一方法优点：可适用于各种数字信号处理 的应用场合，很灵活。
用单片机
•由于单片机发展已经很久，价格便宜，且功能 很强。
第一节 什么是数字信号
处理
数字信号处理基础
1.什么是数字信号处理 2.数字信号处理的实现 3.数据信号处理的特点 4.数字信号处理的应用领域 5. DSP技术的发展趋势
DSP 的定义
DSP 为 Digital Signal Processing （数字信号处理）和 Digital Signal Processor （数字信号处理器） 的缩写。
它通常都是通过对连续信号采样而得到的。
模拟信号和数字信号
•模拟信号：指幅度连续的信号，通常指时 间和幅度上都是连续的信号。
•数字信号：时间和幅度上都是离散的信号。
确定性信号和随机信号
确定性信号：它的每一个值可以用有限个参量来 唯一地加以描述。
例：直流信号：仅用一个参量可以描述。 阶跃信号：可用幅度和时间两个参量描述。 正弦波信号：可用幅度、频率和相位三个参量 来描述。
随机过程，高等代数，数值分析，近代代数， 复杂函数。
•数字信号处理的理论基础：离散线性变换(LSI) 系统理论，离散付里叶变换(DFT)。
“数字信号处理”又成为一些学科的理 论基础
•在学科发展上，数字信号处理又和最优控 制，通信理论，故障诊断等紧紧相连， 成为人工智能，模式识别，神经网络， 数字通信等新兴学科的理论基础。
•频率20Hz~20KHz称为声波，Low frequency (处于LF) •频率>20KHz称为超声波，具有方向性，可以成束(处于
LF)
信号分类
•连续信号和离散信号 •模拟信号和数字信号 •确定性信号和随机信号
连续信号和离散信号
•连续信号：指随时间信号而连续变化的信号。 •离散信号：只有在离散的时间点有确定的值。
•按照预定要求，在处理器中将信号序列x(n)进 行加工处理得到输出信号y(n).
D/A变换器
•由一个进制流产生一个阶梯波形，是形成模拟 信号的第一步。
后置滤波器
•把阶梯波形平滑成预期的模拟信号。 •以滤除掉不需要的高频分量，生成所需的模拟
信号ya(t).
第二节 数字信号处理的
实现
数字信号处理实现方法
器)
信号的最基本的参数
•频率和幅度 •3-30kHz:Very low frequency VLF (潜水艇导航) •30-300kHz:Low frequency LF (潜水艇通信) •300~3000kHz:Medium frequency (调幅广播) •3-30MHz:High frequency (HF) (无线电爱好者，
•优点：可根据不同环境配不同单片机，其能达 实时控制，但数据运算量不能太大。
利用通用DSP芯片
•DSP芯片较之单片机有着更为突出优点。 •如内部带有乘法器，累加器，采用流水线工作
方式及并行结构，多总线速度快。配有适于信 号处理的指令(如FFT指令)等。 •目前市场上的DSP芯片有： •美国德州仪器公司(TI):TMS320CX系列占有 90% •还有AT&T公司dsp16,dsp32系列 •Motorola公司的dsp56x,dsp96x系列 •AD公司的ADSP21X,ADSP210X系列
DSP 的定义
凡是利用数字计算机或专用数字硬件、对数字信号所 进行的一切变换或按预定规则所进行的一切加工处理 运算。
•例如：滤波、检测、参数提取、频谱分析等。 •对于DSP:狭义理解可为Digital Signal Processor 数字
信号处理器。广义理解可为Digital Signal Processing 译为数字信号处理技术。在此我们讨论的DSP的概念 是指广义的理解。
数字信号处理基本应用
•数字信号处理对于很多的应用都是必需的：
语音合成 回声处理 数字信号及图像滤波 文字识别 声音压缩 音乐合成 水印加密 数字测绘
图像边缘检测 噪音控制 地震波分析 图像压缩 语音识别 数字音频
图像文字识别 建筑音响
数字信号处理系统的基本组成
以下所讨论的是模拟信号的数字信号处理系统.