《数字信号处理》教学大纲课程名称数字信号处理（DigitalSignalProcessing）课程编码：151013学分：4.学分总学时：64学时，其中，理论学时：56学时：实验学时：8学时适用专业：电子信息工程、通信工程专业先修课程：复变函数与积分变换、信号与系统、线性代数执笔人：沈媛媛审订人：李永全、课程的性质、目的与任务数字信号处理是一门学科基础课，属电子信息工程、通信工程专业的必修课。主要目的在于使学生掌握数字信号处理的基本理论与方法，使学生初步获得进行信号处理的能力。本课程要求掌握离散时间信号与系统在时间域和变换域分析的基本理论和方法，掌握离散傅立叶变换（DFT）基本理论并了解有关的快速算法（FFT），掌握数字滤波器的原理并学会FIR和IIR数字滤波器的几种基本的设计方法，掌握MATLAB软件包中的信号处理工具箱的使用方法。初步学会利用数字的方法和计算机对信号进行数字滤波、频谱分析、相关等处理。二、教学内容、基本要求与学时分配序论主要内容：数字信号处理的核心问题以及该课程的主要内容。基本要求：了解数字信号处理系统的基本结构和研究内容以及发展方向。学时分配：2学时第一章离散时间信号与系统主要内容：1.离散时间信号2.离散时间系统3.线性时不变系统的差分方程描述4.连续时间信号的数字处理基本要求：掌握：离散信号的表示、基本属性与运算，线性时不变离散系统的构成、因果与稳定性、系统的数学表示与求解，线性卷积的性质及其计算，抽样定理与抽样信号的恢复。学时分配：6学时第二章离散时间信号与系统的变换域分析主要内容：1.序列的Z变换2.序列的傅立叶变换3.离散时间系统变换域分析4：希尔伯特（Hilbert）变换基本要求：了解：Hilbert变换及其性质。理解：全通系统与最小相位系统的基本性质。掌握：Z变换的性质与定理及与拉式变换的关系，数字频率的概念，序列傅立叶变换的性质，离散信号的频谱，离散时间系统变换域分析方法，传输函数与系统的分类。学时分配：10学时第三章离散傅立叶变换及其快速算法主要内容：1.周期序列的离散傅立叶级数2.离散傅立叶变换
《数字信号处理》教学大纲 课程名称 数字信号处理（Digital Signal Processing） 课程编码：151013 学 分：4 学分 总 学 时：64 学时，其中，理论学时：56 学时；实验学时：8 学时 适用专业：电子信息工程、通信工程专业 先修课程：复变函数与积分变换、信号与系统、线性代数 执 笔 人：沈媛媛 审 订 人：李永全 一、课程的性质、目的与任务 数字信号处理是一门学科基础课，属电子信息工程、通信工程专业的必修课。主要目的 在于使学生掌握数字信号处理的基本理论与方法，使学生初步获得进行信号处理的能力。 本课程要求掌握离散时间信号与系统在时间域和变换域分析的基本理论和方法，掌握离 散傅立叶变换（DFT）基本理论并了解有关的快速算法（FFT），掌握数字滤波器的原理并 学会 FIR 和 IIR 数字滤波器的几种基本的设计方法，掌握 MATLAB 软件包中的信号处理工 具箱的使用方法。初步学会利用数字的方法和计算机对信号进行数字滤波、频谱分析、相关 等处理。 二、教学内容、基本要求与学时分配 序论 主要内容： 数字信号处理的核心问题以及该课程的主要内容。 基本要求： 了解数字信号处理系统的基本结构和研究内容以及发展方向。 学时分配：2 学时 第一章 离散时间信号与系统 主要内容： 1．离散时间信号 2．离散时间系统 3．线性时不变系统的差分方程描述 4．连续时间信号的数字处理 基本要求： 掌握：离散信号的表示、基本属性与运算，线性时不变离散系统的构成、因果与稳定性、 系统的数学表示与求解，线性卷积的性质及其计算，抽样定理与抽样信号的恢复。 学时分配：6 学时 第二章 离散时间信号与系统的变换域分析 主要内容： 1．序列的 Z 变换 2．序列的傅立叶变换 3．离散时间系统变换域分析 4．希尔伯特（Hilbert）变换 基本要求： 了解：Hilbert 变换及其性质。 理解：全通系统与最小相位系统的基本性质。 掌握：Z 变换的性质与定理及与拉式变换的关系，数字频率的概念，序列傅立叶变换的 性质，离散信号的频谱，离散时间系统变换域分析方法，传输函数与系统的分类。 学时分配：10 学时 第三章 离散傅立叶变换及其快速算法 主要内容： 1．周期序列的离散傅立叶级数 2．离散傅立叶变换
3.频域采样定理4.DFT的快速算法-FFT5.DFT与FFT的应用基本要求：了解：FFT在快速线性相关中的应用。理解：线性调频Z变换(ChirpZ变换）算法。掌握：离散傅立叶级数与变换及其性质，离散信号的离散频谱，频域采样定理，基-2FFT快速算法及FFT在频谱分析与快速卷积中的应用。学时分配：14学时第四章数字滤波器的结构主要内容：1.数字网络的信号流图表示2.IIR数字滤波器的结构3.FIR数字滤波器的结构4.数字滤波器的格型结构基本要求：了解：数字滤波器的全零点格型和全极点格型结构的表示方法。掌握：IR数字滤波器和FIR数字滤波器构的信号流图的各种表示方法。学时分配：4学时第五章IR数字滤波器设计主要内容：1.数字滤波类型与指标2.模拟滤波器设计3.设计IR滤波器的脉冲响应不变法4.设计IIR滤波器的双线性变换法5.设计IIR数字滤波器频率变换法6.数字陷波器设计7.IIR数字滤波器的计算机辅助设计基本要求：了解：IR数字滤波器的计算机辅助设计。理解：数字陷波器设计方法。掌握：模拟滤波器的设计方法（重点以巴特沃思滤波器为例），设计IIR滤波器的脉冲响应不变法与双线性变换法，以及S域到Z域的频率变换法和数字域频率变换法。学时分配：8学时第六章FIR数字滤波器的设计主要内容：1.FIR数字滤波器的性质2.FIR滤波器的窗函数设计方法3.FIR滤波器频率采样法设计4.FIR数字滤波器的等波纹优化设计基本要求：了解：FIR数字滤波器的等波纹优化设计。掌握：线性相位FIR数字滤波器的相位和幅度性质，设计FIR滤波器的窗函数法和频率采样法。学时分配：6学时第七章数字信号处理中的有限字长效应主要内容：1.三进制数的表示及量化误差2.A/D转换器的量化误差3.系数量化对数字滤波器的影响4.数字滤波运算的量化效应
3．频域采样定理 4．DFT 的快速算法-FFT 5．DFT 与 FFT 的应用 基本要求： 了解：FFT 在快速线性相关中的应用。 理解：线性调频 Z 变换(Chirp Z 变换)算法。 掌握：离散傅立叶级数与变换及其性质，离散信号的离散频谱，频域采样定理，基-2 FFT 快速算法及 FFT 在频谱分析与快速卷积中的应用。 学时分配：14 学时 第四章 数字滤波器的结构 主要内容： 1. 数字网络的信号流图表示 2. IIR 数字滤波器的结构 3. FIR 数字滤波器的结构 4. 数字滤波器的格型结构 基本要求： 了解：数字滤波器的全零点格型和全极点格型结构的表示方法。 掌握：IIR 数字滤波器和 FIR 数字滤波器构的信号流图的各种表示方法。 学时分配：4 学时 第五章 IIR 数字滤波器设计 主要内容： 1 .数字滤波类型与指标 2 .模拟滤波器设计 3 .设计 IIR 滤波器的脉冲响应不变法 4 .设计 IIR 滤波器的双线性变换法 5 .设计 IIR 数字滤波器频率变换法 6 .数字陷波器设计 7 .IIR 数字滤波器的计算机辅助设计 基本要求： 了解：IIR 数字滤波器的计算机辅助设计。 理解：数字陷波器设计方法。 掌握：模拟滤波器的设计方法（重点以巴特沃思滤波器为例），设计 IIR 滤波器的脉冲 响应不变法与双线性变换法，以及 S 域到 Z 域的频率变换法和数字域频率变换法。 学时分配：8 学时 第六章 FIR 数字滤波器的设计 主要内容： 1. FIR 数字滤波器的性质 2. FIR 滤波器的窗函数设计方法 3. FIR 滤波器频率采样法设计 4. FIR 数字滤波器的等波纹优化设计 基本要求： 了解：FIR 数字滤波器的等波纹优化设计。 掌握：线性相位 FIR 数字滤波器的相位和幅度性质，设计 FIR 滤波器的窗函数法和频 率采样法。 学时分配：6 学时 第七章 数字信号处理中的有限字长效应 主要内容： 1. 二进制数的表示及量化误差 2. A/D 转换器的量化误差 3. 系数量化对数字滤波器的影响 4. 数字滤波运算的量化效应
5.FFT算法的有限字长效应基本要求：掌握：量化信噪比与字长的关系，系数量化对数字滤波器特性的影响，有限字长对数字滤波运算的影响，IR滤波器的极限环振荡，FFT算法的有限字长效应。学时分配：4学时第八章MATLAB在信号处理中的应用主要内容：1.用MATLAB设计IIR数字滤波器2.用MATLAB设计FIR数字滤波器设计3.用MATLAB实现数字滤波器的结构与滤波过程基本要求：掌握：MATLAB中离散信号的表示与运算，学会利用MATLAB中信号处理工具箱中的FFT、数字滤波、系统函数进行信号处理，包括画图，给出结果。学时分配：2学时三、实验内容与学时分配(2实验一、用FFT作谱分析学时）(2实验二、无限冲激响应（IIR）数字滤波器的设计学时)实验三、有限冲激响应（FIR)数字滤波器的设计及滤波实现（4学时）详细实验内容及要求参阅本门课程的实验大纲。四、大纲说明1、本课程的先修课程为：信号与系统，复变函数与积分变换，线性代数。2、第一章与信号与系统有所重叠，可根据情况取舍，课程的重点为第2、3、5和第6章，特别是Z变换、序列傅立叶变换、DFT、FFT及数字滤波器的设计方法。3、第8章可结合实验课进行。五、教学参考书1.刘益成、孙祥娥，《数字信号处理》，电子工业出版社，2004年2.AlanV.Oppenheim,RonaldW.Schafer,《Discrete-TimeSignalProcessing》Prentice-Hall,Inc,1999。中译本：《离散时间信号处理》，刘树棠等译，西安交通大学出版社，20013.SanjitK.Mitra,《Digital Signal Processing-AComputer-BasedApproach》,SecondEditionMcGraw-Hill,20014.丁玉美等，《数字信号处理》，西安电子科技大学出版社，1999年5.姚天任等，《数字信号处理》，华中科技大学出版社，2000年6.程佩青，《数字信号处理》，清华大学出版社，2001年
5. FFT 算法的有限字长效应 基本要求： 掌握：量化信噪比与字长的关系，系数量化对数字滤波器特性的影响，有限字长对数字 滤波运算的影响，IIR 滤波器的极限环振荡，FFT 算法的有限字长效应。 学时分配：4 学时 第八章 MATLAB 在信号处理中的应用 主要内容： 1．用 MATLAB 设计 IIR 数字滤波器 2．用 MATLAB 设计 FIR 数字滤波器设计 3．用 MATLAB 实现数字滤波器的结构与滤波过程 基本要求： 掌握：MATLAB 中离散信号的表示与运算，学会利用 MATLAB 中信号处理工具箱中的 FFT、数字滤波、系统函数进行信号处理，包括画图，给出结果。 学时分配：2 学时 三、实验内容与学时分配 实验一、用FFT作谱分析 （2 学时） 实验二、无限冲激响应(IIR)数字滤波器的设计 （2 学时） 实 验 三 、 有 限 冲 激 响 应 (FIR) 数 字 滤 波 器 的 设 计 及 滤 波 实 现 （4 学时） 详细实验内容及要求参阅本门课程的实验大纲。 四、大纲说明 1、本课程的先修课程为:信号与系统，复变函数与积分变换，线性代数。 2、第—章与信号与系统有所重叠，可根据情况取舍，课程的重点为第 2、3、5 和第 6 章，特别是 Z 变换、 序列傅立叶变换、DFT、FFT 及数字滤波器的设计方法。 3、第 8 章可结合实验课进行。 五、教学参考书 1．刘益成、孙祥娥，《数字信号处理》，电子工业出版社，2004 年 2 ． Alan V.Oppenheim,Ronald W.Schafer, 《 Discrete-Time Signal Processing 》， Prentice-Hall,Inc,1999。中译本：《离散时间信号处理》，刘树棠等译，西安交通大学出版社， 2001 3．SanjitK.Mitra，《Digital Signal Processing –AComputer-BasedApproach》，SecondEdition, McGraw-Hill,2001 4．丁玉美等，《数字信号处理》，西安电子科技大学出版社，1999 年 5．姚天任等，《数字信号处理》，华中科技大学出版社，2000 年 6．程佩青，《数字信号处理》，清华大学出版社，2001 年