《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

、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MATLA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，《数字信号处理一一理论、算法与实现》，清华大学出版社，2004年版。

5、Alan V. Oppe nheim, Ron aid W. Schafer ，《Digital Signai Processing》，

Pren tice-Hall In c,

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。数字信号处理的应用领域【重点难点】它的发展概况和发展趋势。

无

教学内容】

、信号与数字信号处理定义.二、数字信号处理的特点.三、数字信号处理的应用领域

第一章 离散时间信号与系统（ 7 学时）

教学目标】

1.

掌握常用典型序列：单位脉冲序列、单位阶跃序列、矩形序列、实指数序列、复指数序列及 序列的周期、实序列的奇偶部分。

2. 掌握采样及内插，理解频谱混叠现象及其产生原因、奈奎斯特采样频率。

3. 掌握离散时间信号的傅里叶变换 （ DTFT ）、 z 变换及它们的反变换，

4. 掌握离散时间系统的线性、时不变性、因果性和稳定性。

5.

理解离散时间系统的频率响应和系统函数，会根据差分方程求系统的频响和系统函数，了解

重点难点】

1. 重点

典型离散时间信号及其运算，采样及内插，频谱混叠现象，奈奎斯特采样定理，离散时间信

号的傅里叶变换（DTFT 、z 变换及它们的反变换，变换的特性 ,z 变换与DTFT 变换的关系，离 散时间系统的线性、时不 变性、因果性和稳定

性，离散时间系统的频率响应和系统函数。

2. 难点

采样及内插。

【教学内容】

第一节 离散时间信号 一、几种常用的典型序列 . 二、序列的运算 . 第二节 采样

第三节离散时间信号的傅里叶变换（

DTFT 与 z 变换

一、离散时间信号的傅里叶变换

（DTFT .二、z 变换.三、逆z 变换.四、z 变换的性质.

第四节 离散时间系统

一、线性系统 . 二、时不变系统 . 三、线性时不变系统 . 四、系统的稳定性与因果性

第五节 系统的频率响应与系统函数

第二章 离散傅里叶变换及其快速算法（ 12 学时）

教学目标】

1. 了解离散傅里叶级数及其基本性质， 掌握周期卷积， 理解离散傅里叶变换的物理意义及特性， 掌握离散傅里叶变换、 循环卷积。

2. 理解利用DFT 做连续信号的频谱分析过程中可能出现的混叠、泄漏、栅栏效应、分辨率等问 题及解决方法。

3.

掌握快速傅里叶变换的基本算法，熟练掌握基 2FFT 。了解Chirp — Z 变换的物理意义及算法

实现，FFT 在二维DFT 的应用。

4. 了解FFT 应用中的几个问题，掌握互相关函数的定义。

重点难点】

1. 重点

离散傅里叶变换的物理意义及特性，周期卷积，循环卷积，

利用DFT 做连续信号的频谱分析

过程中可能出现的问题及解决方法，快速傅里叶变换。

其基本运算，会计算周期性

系统函数的零极点表示法

变换的特性

, z 变换与 DTFT 变换的关系

2. 难点

离散傅里叶变换的物理意义，快速傅里叶变换。

【教学内容】

第一节离散傅里叶变换(DFT) 一、离散傅里叶级数(DFS). 二、离散傅里叶变换(DFT).

第二节利用DFT做连续信号的频谱分析

第三节快速傅里叶变换(FFT)

一、按时间抽取的FFT.二、按频率抽取的FFT.三、N为组合数的FFT和基四FFT.

第四节关于FFT应用中的几个问题

一、用FFT计算IDFT.二、实数序列的FFT.三、线性卷积的FFT算法.

第三章无限长单位脉冲响应( IIR ) 滤波器的设计方法( 8 学时)

【教学目标】

1. 了解滤波器设计中常用的几个指标，滤波器设计的常用方法。

2. 理解利用模拟滤波器设计数字滤波器时平面变换必须满足的基本要求。了解脉冲响应不变法，掌握双线性变换法

3. 了解几种主要模拟滤波器的特性及设计方法，掌握由模拟原型滤波器变换成相应的数字滤波器的方法。

4. 掌握全通函数及滤波器的数字域变换方法。

【重点难点】

1. 重点利用模拟滤波器设计数字滤波器的方法，从低通数字滤波器到各种数字滤波器的频率变换。

2. 难点利用模拟滤波器设计数字滤波器的方法。

【教学内容】

第一节根据模拟滤波器来设计IIR 滤波器一、脉冲响应不变法. 二、双线性变换法.

* 第二节常用模拟低通滤波器特性

第三节从模拟滤波器低通原型到各种数字滤波器的频率变换

一、低通变换. 二、高通变换. 三、带通变换. 四、带阻变换.

第四节从低通数字滤波器到各种数字滤波器的频率变换

、数字低通—数字低通. 二、数字低通—数字高通. 三、数字低通—数字带通