课程简介

• 数字信号处理是分析处理数字信号的一门科学， DSP将信号离散数字化表示，通过计算处理设备， 用数值计算方法进行各种处理，达到提取有用信息 便于应用的目的。
  常用的处理方法有：AD/DA，滤波、检测、变换、编码、压缩、增强、估计、 识别、参数提取、频谱分析等等。

教材及参考书目

• 教材： [美] S.K. Mitra著, 孙洪译，《数字信号处理－基于计算机 的方法》（第三版），电子工业出版社，2006.6。
  
  
• 主要参考书：
  程佩青，《数字信号处理教程》（第三版），清华大学出版社，2007.2。
  [美]A.V.奥本海姆，刘树棠译，《离散时间数字信号处理》（第二版），科学出版社，1998.7。
  [美] 维纳·K·恩格尔, 约翰·G·普罗克斯,刘树棠译,《数字信号处理－使用MabLab》，西安交通大学出版社，2002.
  胡广书，《数字信号处理—理论、算法与实现》（第二版），清华大学出版社，2003.8。
  

课程宗旨

• 突出基本概念及原理算法；清晰理论及关键技术应用背景；强调理论联系实践；结合Matlab或C/C++，加强练习；结合学科发展进行有特色的讲座式授课；创新型人才培养；Internet、论文查阅，知识面扩展；小研究报告（论文）撰写。
  

考核方式

• 期末考试：70％～80％；平时作业：20％～30％。
  

教学大纲

• 学时：
  共64学时，上课48课时，大作业、自修、讲座等12课时；上机实践。
  
  
• 适合专业：
  信息工程、电子科学与技术、集成电路设计等。
  
  
• 课程性质与任务：
  本课程是为电信系高年级学生开出的专业基础课，必修科。讲授数字信号处理的基本概念、基于原理、基本算法及常见应用。学生应该在选修过本系《信号与系统》或其它系相应课程的基础上选修次课程。
  
  
• 课程内容 ：
  一、  离散信号与系统
  •  信号的分类与离散信号：自变量离散的函数。数字信号：自变量与函数值均离散的函数。
  •  典型序列以及序列的运算，单位采样序列，周期序列，复指数序列。
  •  任意序列的单位采样序列加权和的表达形式。
  •  系统：对信号的变换，或者说是信号集合上的影射。离散系统既是离散信号的变换。
  •  系统的一般性质：记忆性，因果性，稳定性，时（移）不变性及线性时不变系统（ LTI ）。
  •  LTI 系统的单位采样响应序列，系统与信号的一致性——系统对任意序列的响应表达成输入与单位采样响应序列的卷积和。
  
  二、  离散信号的变换分析
  • 周期序列的傅立叶级数（DFS）表示。定义，性质。
  • 序列的傅立叶变换（离散时间傅立叶变换DTFT）。
  • 变换对的定义，性质，与DFS的关系及其在离散时间LTI系统分析方面的应用。
  • 离散傅立叶变换（DFT）。
  • 变换对的定义，性质，计算，与DFS、DTFT的关系以及作为连续信号傅立叶变换的近似计算。
  • 快速离散傅立叶变换（FFT）：DFT的快速算法。长序列的DFT化做短序列的DFT的组合。因为计算量与序列长度的平方成正比，短的序列变换的组合就有可能换取较少的计算量。
  • 基2的算法：按时间抽取，按频率抽取。
  • 任意基的FFT。
  • FFT应用，CZT、线性卷积和线性相关的快速算法。
  • Z变换。
  • 变换对的定义，收敛域，序列的单边性与收敛域的关系。变换的性质。反变换的计算，留数定理，长除法展开，常用变换对以及部分分式展开。
  • Z变换与DTFT，DFT的关系。
  • LTI系统的变换分析。
  • 系统的频率函数，系统函数的意义。LTI系统线性常系数差分方程描述与系统函数的关系。系统性质的变换域描述。系统函数零极点分布与系统性质的关系。
  
  三、 LTI系统的算法结构及其系统框图和信号流图描述。
  • 系统分类（IIR、FIR）及其在各变换域的等价描述。
  • IIR系统的直接型框图；直接型框图；系统的联结，级联并联。
  • FIR系统的框图描述。直接型结构及线性相位结构。
  
  四、 连续信号的数字处理 • 连续信号的采样：A/D，D/A，抽样与保持，抗混叠滤波，信号重建滤波。
  • 带限连续时间信号的傅立叶变换与信号样点值构成的序列的傅立叶变换间的关系。
  • 连续信号的数字处理。理想数值滤波器的频率响应。
  
  五、 LTI系统的变换域分析
  • LTI系统的频域概念。
  • 数字滤波器的基本概念。
  • 频率及z变换的关系。
  • 从零极点图看幅频特性。
  • 滤波器及LTI系统相位特性（零相位、线性相位等）。
  • FIR系统的相位特性。
  • 全通滤波器(系统)。
  • 几种常见的数字滤波器及频域特性。
  • FIR 低通、高通、带通、带阻。
  • IIR低通、高通、带通、带阻。
  
  六、 数字滤波器的设计
  • 基本概念、LTI系统的变换域分析。
  • IIR的设计：双线性变换法设计。LP，HP，BP，BR的设计。IIR滤波器的频带变换。
  • FIR的设计：基于窗函数的设计方法。机辅设计。最小均方误差设计，满足附加条件的最小平方误差设计。
  • 算法考虑：数制的考虑，溢出的处理，可调协的数字滤波器。有限状态与字长效应。
  
  七、 数字信号处理专题讲座及应用
  • 数字信号处理器（DSP）。
  • 随机信号处理。
  • 图像信号处理。
  • 3D加速度信号处理。
  • 信号检测与估计、数字信号处理中的数学。
  • 通信信号处理。